空间误差的测量与补偿是提升机床加工精度的重要手段。本文采用一种基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量辨识了机床的几何误差元素。然后,基于齐次坐标变换理论,建立了立式加工中心的空间误差模型,并采用离线修改G代码的方式实施了机床空间误差补偿。与激光干涉仪多线法相比,分步体对角线法更加简便快捷,通过4次测试快速获得12项关键几何误差元素。误差测试与补偿试验结果表明,加工中心的整体精度水平有了大幅度提高,体对角线误差降低为原来的32.5%。