随着超精密加工技术的发展,人们对测量仪器的制造精度要求越来越高,尤其是高精度回转体部件,这就使得提高轴系的回转精度以满足极限状态下的零件加工要求和确保测量结果的准确性,成为一项极具挑战的课题。此外,由于精密轴系组成部件本身的制造也处于极限精度状态下,单纯仅靠提高轴系部件的加工精度来保证是难奏效的。精密轴系,特别是静压气浮轴系的回转误差在一定的工作条件下是较为恒定的系统误差,这就使得精密轴系的回转误差纳米级精度检测问题,成为确保实现回转误差分离与补偿、提高轴系回转精度的关键。针对静压气浮主轴,本文提出一种新的回转误差测量方法,并建立了两种计算模型。通过传感器采集到的测试样件端面形貌数据进行运动特征分析,对主轴轴心轨迹进行评价,从而计算出回转误差数据。研究了主轴回转误差信号组成的理论。针对回转误差中的周期信号,运用傅里叶多项式对其进行数学描述。采用微粒群算法求解本文中回转轴线多参数的最优化问题,并编制了计算回转中心的软件。结合图像处理的方法来求解回转中心,把回转误差的求解最终转变成多参数的优化问题,并通过测试函数对微粒群算法进行参数确定。利用VC++2010和Matlab联合编程编制了相应的计算软件。设计了回转误差测量实验。搭建了基于运动特征分析原理的测量系统,设计完成了测试样件的调心过程。并选用最小二乘法对主轴回转误差进行评定。并验证了本测量原理的有效性。