激光跟踪仪已成为工业机器人、数控机床等高端装备运动精度检测的主要方式。然而目前激光跟踪仪价格昂贵,不能适应中国工业的发展。因此,研制一种测量原理相对简单、测量精度仍能满足制造装备需求的空间位置、运动精度检测仪器很有必要。同时,二维转台作为激光跟踪仪的主要运动部件之一,其广泛应用于机械制造和测量领域。除了各旋转轴固有的误差外,两轴间的相对位置误差为限制二维转台精密级别的重要因素。而现有测量二维转台轴间位置误差的方法通常是使用多参数和复杂数学模型进行间接测量,其测试过程复杂,容易受到许多因素的影响。本文设计出一种被动式激光跟踪仪,该仪器由二维转台、伸缩机构和激光干涉仪等组成。被动激光跟踪仪通过磁吸式牵引装置连接在被测设备上,被测设备带动跟踪仪同步运动,从而实现空间位置的实时测量,降低了激光跟踪仪的研制成本。运用多体系统理论建立了具有轴间位置误差的二维转台的数学模型,分析了垂直度和相交度误差对于转台指向精度的具体影响。基于“双面系统测试”原理提出了二维转台相交度的测量方法,并利用现有的“双镜法”测量转台两轴线间的垂直度误差。进一步地,为了更方便、准确地测量二维转台的轴间位置误差,提出了一种基于激光的测量转轴垂直度和相交度误差的新方法。该方法将半导体激光器安装在俯仰轴末端,使用二维位置传感器感测激光光斑的轨迹,通过比较当方位轴分别位于两个不同位置时产生的两个激光轨迹的中心坐标来分离两轴间的相对位置误差。使用两种测量方法对所用二维转台的轴间误差进行测量,相交度误差和垂直度误差的测量差值分别小于4μm和1″。