主轴是机床的基本结构单元,机床主轴的回转误差直接反应机床动态性能的优劣。实现机床主轴回转误差准确有效的检测是研究机床动态特性以及提高机床加工精度的重要环节。因此,建立高精度高可靠性的主轴回转误差检测系统并在此基础上系统地开展主轴系统回转误差运动的检测与分析具有重要的工程应用价值与现实意义。首先,系统地分析现有主轴回转误差检测方法及原理,提出基于动态干涉仪的主轴回转误差检测新方法。通过对比静态干涉仪和动态干涉仪的工作原理,论证了采用动态干涉仪作为高精度检测装置实现主轴回转误差实时检测的可能性。在此基础上,以光学平晶作为标准检测件,搭建了基于动态干涉仪与高精度伺服电机实现主轴回转误差检测的实验装置。通过分析光学平晶表面形貌特征运动轨迹变化可得出主轴回转误差。其次,分析影响光学平晶面形精度的主要因素及抑制变形的措施,基于此设计一种用于主轴回转误差检测的光学平晶专用装夹与调整装置。采用有限元分析法对光学平晶在不同装夹条件下的变形情况进行了较为深入的分析,验证了光学平晶装夹方式的合理性,实现了纳米级的高精度装夹要求。再次,通过对动态干涉仪对安装在伺服电机主轴端部的光学平晶表面进行检测,得到的图像为激光束干涉之后生成的像差图。通过对原始像差图的修正处理得到较为精确的像差图。采用中值滤波、灰度阈值分割法、膨胀腐蚀处理等图像处理技术获取平晶表面特征圆的边缘特征图像,利用最小外接矩形法得到特征圆的形心坐标,通过主轴回转到不同角度时干涉仪抓取到的像差图处理结果综合分析,计算得到主轴回转误差。最后,在系统分析利用动态干涉仪检测主轴回转误差原理及建立主轴回转误差检测实验系统的基础上,开展了初步的主轴回转误差检测实验。通过实验,验证了所设计的光学平晶专用夹具微调整精度高,操作方便,可实现被测量的平晶表面区域摆动范围在2μm以内;提出的新检测方法可实现微米级主轴回转误差的检测,验证了本检测方法的有效性。