随着我国工业技术的发展,激光加工技术的使用范围越来越广泛,已经渗透到了支持国家经济发展的很多领域。而随着科学技术以及激光加工设备的发展,对激光加工系统的精度要求越来越高,其中回转轴系是影响激光加工系统精度的关键部分,因此,对激光加工系统中包含有回转轴系的部分进行分析研究有着重要意义。本文主要对激光加工系统中的光路指向系统和工件定位系统进行结构分析与误差建模,探究误差的来源并进行误差分析与校正,以提升激光加工系统精度。本文主要工作内容如下:首先,研究二维振镜系统的原理,分析光路指向系统的结构并对光路指向系统进行建模。利用四元数理论构建了振镜系统在无误差下的光束指向模型,确定了振镜的偏转角与扫描平面上各个点位置坐标的对应关系,并从振镜的扫描误差与安装误差方向对系统进行建模与仿真分析,依据分析的结果进行了误差校正与补偿。其次,分析了二维旋转定位系统的结构,研究了二维旋转定位系统中回转轴系、测量仪器环节存在的主要误差因素,并利用四元数理论构建了基于电子水平仪的指向矢量模型,建立含有六项误差的函数,并通过MATLAB对二维旋转定位系统的误差进行了仿真分析。最后,搭建了光路指向系统实验平台,开展了光束指向实验,利用位置敏感探测器（PSD）作为反馈环节进行特定轨迹扫描,进而通过增加偏转角的校正补偿方法对垂直度误差进行补偿;建立基于运动控制卡的二维旋转定位系统的控制部分,设计二维旋转定位系统的实验方案,并利用粒子群算法进行优化求解,辨识出误差量。总体而言,通过对激光加工系统的回转轴系进行误差分析与校正,可有效提升光路指向和工件定位系统的精度,进而改进整个激光加工系统的准确性,这在高端装备制造行业以及精细微加工的应用前景方面具有深远的意义。