在我国发展双循环的新发展格局下,工业机器人作为高端制造装备,在各行业使用密度逐渐增加,其国产化势在必行,而工业机器人绝对精度较低,需定期校正,以保证产品质量以及加工效率,这势必会对工业机器人空间位置精度测量仪器提出更高需求。激光跟踪仪作为一种突破测量空间局限的仪器,在工业机器人精度校正中的作用日益突出。传统激光跟踪仪采用主动跟踪的方式,具有复杂的跟踪控制系统,研制成本过高,不利于推广使用,因此研制测量原理简单、低成本的空间测量仪器极为必要。本文设计了一款被动式跟踪测量系统,采用伸缩机构替代复杂的主动跟踪控制系统,其伸缩机构采用轻巧的滚轮配合双滑杆的伸缩运动方式实现径向伸缩运动,利用光栅测量系统测量伸缩机构径向伸缩长度,工作时伸缩机构末端的标准钢球通过磁力吸附于被测目标上,配合精密二维转台被动跟踪被测目标从而测量被测目标的空间位置坐标。相比于复杂的主动跟踪测量系统,此被动式跟踪测量系统具备轻量化、运动顺畅、成本低的优势。为了提高测量系统的精度,首先全面分析系统主要误差项,基于多体系统误差理论建立了包含7项系统几何误差与1项未知参数（伸缩机构基长）的误差补偿模型。接着分步对误差补偿模型参数进行标定:采用多齿分度台搭配高精度光电自准直仪对二维转台圆光栅角度编码器测角误差进行标定,并使用谐波误差补偿的方法进行测角误差补偿;采用双面测试方法测量二维转台两转轴的垂直度误差和离轴量;利用高精度二维运动平台两线性轴构建直线运动约束,建立光轴位姿误差的辨识模型,进而测量光轴与二维转台两旋转轴的离轴量和垂直度误差。最后以高精度二维运动平台为基准,设计并完成此被动式跟踪测量系统的重复性和补偿效果验证实验。实验结果表明,在150 mm×150 mm的测量范围内,此被动跟踪测量系统对空间中固定点测量的重复性优于±9.8μm,误差补偿后系统空间定位精度提高了66.9%,此被动式跟踪测量系统的精度得到有效提高。