本文以研究机床热误差补偿中温度传感器的优化布置和新型测温系统的开发为主要内容。在分析国内外机床热误差补偿技术研究现状及其发展趋势的基础上，介绍了温度传感器优化布置理论在该领域的应用与发展，自主开发了新型嵌入式测温系统，针对CK6140数控机床，提出了自己的温度传感器优化布置方法，并对该机床建立了热误差模型。全文首先结合热模态理论分析，对机床主轴温度场进行时域和频域的分析，寻找并证明主轴最佳测温点的存在；然后根据温度传感器优化策略，研究机床全局传感器优化布点；接着介绍自主开放的嵌入式温度测量系统；最后针对CK6140数控车床进行热误差综合实验，在对机床进行温度传感器优化布置基础上，测量机床温度场和主轴热变形，建立热误差模型。 第一章，阐述了本论文的研究背景及重要意义，详细介绍了国内外机床热误差补偿的研究概况，侧重介绍传感器优化布置方面的研究，同时也介绍了温度测试技术及温度传感器的发展应用概况，概述了本文的研究内容。 第二章，分析机床热动态过程，采用有限元分析方法和模态分析方法，从理论上对机床热变形过程中的温度场模态、热变形模态以及机床热误差分别加以讨论。通过对热变形模态与振动模态的相似性研究，初步达到利用比较成熟的振动模态理论，求解热变形模态问题的目的，为进一步在数控机床热误差建模中的传感器优化布置奠定基础。 第三章，从理论上分析了主轴模型温度场和热变形的动态特性，从时域和频域分析热误差，证明主轴模型中传感器最佳布置点的存在，从理论上探讨机床热误差建模中的温度传感器优化布置的本质，进一步从理论上获得二维平面模型和三维立体模型的传感器最佳布置位置，为温度传感器最佳布置在机床实际热误差补偿应用中奠定理论基础。最后研究机床全局情况，温度传感器在机床上的多维优化布置。 第四章，嵌入式新型数控机床温度测试系统的实现。首先对测温系统进行总体设计，根据系统实际需要，设计系统的软硬件框架。然后采用32位ARM芯片和DS18B20数字温度传感器，根据功能需要设计工作电路。最后是温度测试系统软件设计，采用μC／OS-Ⅱ为内核的嵌入式操作系统作为系统的操作系统，分析测温程序功能需求，编程实现基于ARM7与DS18B20的数字温度传感器测温系统程序。 第五章，数控机床的热误差检测与温度测量的综合实验，采用数控机床CK6140作为研究对象，应用温度传感器优化布置理论对实验机床主轴进行温度传感器优化布置，测量并采集温度和热变形值，采用最小二乘法进行热误差建模，分析比较实验结果。 第六章，对本论文的研究工作和研究成果进行了总结，展望了未来进一步的研究工作。