该论文分析了坐标测量机、虚拟现实以及虚拟制造的国内外发展状况,认为坐标测量机是非常重要的几何测量仪器,是现代先进制造中质量保证和测量信息反馈的重要组成部分.然而,传统的坐标测量机不支持"并行工程"和"虚拟制造",更无法在虚拟环境中运行.因此,为了满足虚拟制造系统的需要,提出了一种新型的坐标测量机——虚拟坐标测量机,并介绍了虚拟坐标测量系统的体系结构和总体设计方案.虚拟坐标测量机是虚拟现实与坐标测量技术相结合的产物,可应用于坐标测量机的离线编程、技术培训或训练、功能演示和虚拟制造等方面,具有重大的理论和实际意义.该课题研究的目的是要在虚拟现实中实现坐标测量机的几何、运动和误差模型的建立,为虚拟坐标测量机的仿真运动奠定基础.为了使虚拟坐标测量系统逼真地再现真实坐标测量系统的结构、动作和性能,该论文阐述了虚拟坐标测量机仿真与运行的三大关键技术——几何建模、运动建模和误差建模方法,在此基础上介绍了虚拟坐标测量机的仿真运动过程.在误差建模方面,研究了坐标测量系统的各项误差来源以及误差补偿方法,确定了虚拟坐标测量机的误差补偿策略.分析了坐标测量机机构的21项几何误差、受力变形误差和热变形误差,并提出了虚拟坐标测量机的几何误差补偿模型.同时,利用有限元分析方法,对坐标测量机的受力变形和热变形误差进行了初步研究.最后,介绍了基于虚拟现实的坐标测量机制仿真环境和仿真过程,通过虚拟坐标测量机的工作过程,利用真实坐标测量机误差补偿数据验证了虚拟坐标测量机的几何模型、运动模型和误差补偿模型.