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为实现对高精度机床主轴回转误差的在线实时测量，根据机床机械结构特点，采用标准球及外基准测量方法间接对机床主轴径向位移进行测量，并利用三点法误差分离算法将主轴圆度误差与回转误差分离，得到纯回转误差。依据所提出的测试方法，基于PXI总线数据采集技术建立测试系统硬件部分，并利用PXI外部时钟同步采集卡实现主轴径向位移信息的等角度同步采样;在LabVIEW开发环境下，开发在线测试软件，对回转误差进行在线分离。利用该系统对某机床进行在线测试，测试结果表明，测试系统可以在线将机床主轴纯回转误差从径向位移信息中分离出来