在便携关节臂式坐标测量机的实际工业应用中,对于轴系旋转关节安装的圆光栅测角误差进行标定是提高其测量精度的一个主要研究方向。为了提高关节轴系圆光栅角度测量精度,本文提出了一种基于读数头优化布局的圆光栅角度测量误差自校准方法,并对应设计了用于此误差校准方案的多路光栅数据采集与处理系统,具体工作内容如下:1、对便携关节式坐标测量机旋转关节处圆光栅测角误差来源进行分类分析,并列举出常见的误差函数模型,对不同函数拟合效果进行对比,提出运用一种测量读数头优化布局的圆光栅测角误差补偿模型。2、分析多读数头优化布局测角误差自校准模型的原理以及各校准方案的误差谐波分量抑制效果,并通过仿真对比实验验证自校准模型的补偿效果。3、对便携关节式坐标测量机旋转关节处圆光栅测角数据采集与处理系统的功能需求进行设计分析,确定结合FPGA、单片机、软件开发等多种技术为基础的数据采集和处理系统方案,可实现多路圆光栅数据的同步采集和角度测量误差的修正。4、根据仿真实验效果设计对比试验,验证自校准模型的有效性和可靠性。实验结果表明,本文提出的运用于便携关节式坐标测量机关节轴系的圆光栅双读数头和三读数头优化布局的的自校准方案补偿标定后的圆光栅角度测量精度较传统方法提高了5倍,能够对角度测量误差有效地进行补偿。