提出了一种基于直角棱镜的同时测量三维转角的新方法。测量光束垂直入射到直角棱镜的斜边面，其反射光束产生2倍于偏摆及俯仰角的偏向，以聚焦透镜及位置敏感探测器(PSD)组成接收测量单元实现偏摆及俯仰角的测量，避免了直线度误差带来的影响；透射光束再经直角棱镜反向折回，其在纵向产生包含滚转角信息的位移，由两个四象限探测器(QD)差分测量，避免了二维直线度误差的串扰，实现了误差分离，同时增强了抗干扰能力。通过理论建模及仿真，进行了误差分析，论证了方案的可行性，在设定参数下，测角分辨率可达0.2″。

提出一种基于激光准直技术的多自由度误差同时测量方法。采用半导体激光单模光纤组件为光源，分别以角锥棱镜和分光直角棱镜作为二维直线度误差和三维角度误差的敏感器件，实现了直线导轨五自由度误差的同时测量，且测量移动部分无电缆连接。通过理论分析及实验，验证了方法的可行性和可靠性。在设定参数下，直线度、俯仰偏摆角和滚转角误差的测量分辨率可分别达到0.1 μm ，0.1″和0.3″。