随着科学技术快速发展,非接触式测量成为机械行业不可缺少的一部分,本课题通过对传统的三坐标测量机的优缺点以及激光测量原理进行研究,设计四轴叶片测量装置。以设计的叶片测量装置为研究对象,对装置静态误差和动态误差进行分析,采用齐次坐标变换与多体系统理论相结合的方法建立误差模型,对装置进行补偿,减小装置的静态几何误差;采用改进的数字积分法减小插补误差以及神经网络PID算法减小装置的动态控制误差,达到提高测量精度的目的。对传统的三坐标测量机的优缺点和激光测量原理进行研究,以固定桥式坐标测量机为研究基础,设计一种四轴叶片测量装置,装置设计包括以下几个部分:机械系统、电气系统、控制系统。机械系统包括三个移动轴、一个旋转轴,移动轴采用滚珠丝杠传动方式,旋转轴采用电机带动涡轮蜗杆进行运动;电气系统包括电机的选型、驱动器、编码器、光栅、限位开关、驱动电源等,对装置关键零部件和伺服元器件的选型做了简单的介绍;控制系统采用以雷赛运动控制卡为控制核心,用VB软件编制上位机控制软件,将编程语言转化为脉冲指令控制电机的运动。测量装置设计完成后,需要对装置进行误差来源分析,误差来源包括静态几何误差分析、动态以及控制误差,静态几何误差可以通过建立误差模型进行补偿,误差模型包括综合误差模型以及误差元素模型。采用多体系统理论分析装置的运动关系建立空间误差模型,确定误差补偿量;采用多项式理论进行误差元素建模,验证误差数据的拟合效果。误差补偿的两种方法为误差防止法和软件补偿,通过误差元素模型与误差综合模型,采用软件补偿法提高装置的精度。而后分析装置的动态及控制算法误差来源对传统的PID控制进行改进,在传统的PID控制算法添加前反馈通道,采用神经网络PID算法提高装置的控制性能,减小动态及控制误差;提出改进数字积分法,由改进的仿真结果可知,比传统的数字积分法减少了0.64个脉冲当量误差,提高了插补精度。最后对叶片测量装置的精度进行验证,采用沿截面型线法向的联动测量方法对叶片进行整体测量,采用控制弦高等步长法对截线型线进行测点划分,对测量数据采用三次B样条曲线进行拟合,通过实验验证测量装置精度达到0.05mm,满足设计要求。