先进加工和设计技术对精密测量技术提出了越来越高的要求。其测量范围不断扩大,而测量精度不断提高。随着复杂回转光学元件在尖端设备中的不断出现,迫切需要发展高精度三维轮廓测量仪器。本文研制了一台精密轮廓回转测量装置。为获得更高精度的三维轮廓旋转测量系统,误差分离至关重要。分析并分离了测量系统的随机误差和系统误差。在测量系统中,由探头倾斜引起的侧翻和俯仰运动违反了阿贝原则。侧翻运动通过双探头分离,俯仰运动通过自准直仪法分离。径向跳动和垂直度误差通过双探头两步法使用标准半球分离。由于半球的面型误差和探头垂直度误差混合在一起,故使用最小二乘法拟合标准半球并计算出垂直度误差和半球的轮廓误差。同时用Matlab程序进行数值拟合验证以上方法的有效性和正确性。对标准半球进行测量,运用误差分离技术完成数据处理。不确定评定是为了给测量结果的变动范围设定一个合理的界限,对精密测量系统的性能评价十分重要。本文分析了主要误差源的分布情况,多次试验Metropolis算法因其在处理高维度问题的优势,被应用于误差采样及不确定度传递以便明确误差分离对测量不确定度的影响。最后,对整个项目进行总结,提出了进一步的改进方案,以及后续测量实验中的注意事项。