随着工业自动化程度的不断提高，三维坐标测量已经是现代先进制造技术中不可或缺的重要技术。目前三坐标测量系统种类繁多，各种测量系统都有其各自的优点，但普遍存在成本较高、便携性较差等问题。本文针对这些问题，旨在设计一种基于拉线位移传感器的三坐标测量系统，包括系统结构部分、数据采集平台和处理软件部分、算法仿真分析部分和实验研究部分。主要工作和研究内容如下：　　首先，对测量系统进行了总体分析并确定设计方案。从传感器的布局形式出发，分析讨论了不同个数、不同布局形式的传感器测量三维坐标原理，最终比较得出测量系统的数学模型；分析并初步确定了测量系统测量三维坐标的算法；通过数学模型分析并设计了测量装置的整体结构，并提出了本测量系统的目标精度（0.15mm）；根据整体设计方案和结构平台设计了数据采集平台和处理软件系统。　　然后，对测量系统计算三维坐标进行了算法仿真分析，分别对线性化法、粒子群算法、BP神经网络算法估算三维坐标进行反演验证、比较和分析。仿真结果表明，线性化法能很好的反演出三维坐标值，但添加2mm的随机误差后误差较大，鲁棒性不好；粒子群算法和BP神经网络算法均能很好的反演三维坐标值，且增加2mm的随机误差情况下仍可以得到精度较高的结果，其中粒子群算法误差1.0654mm，鲁棒性好；BP神经网络算法误差0.5441mm，适应性和容错性好。粒子群算法和 BP神经网络算法均能很好的用于本测量系统三维坐标的测量估算，且两种算法可满足不同的测量应用场景。　　最后，对测量系统设计了实验方案并进行了实验研究，分别在粒子群算法和BP神经网络算法下对测量系统进行三维坐标测量实验，并对结果进行算法优化和误差分析。实验结果表明，粒子群算法的平均误差1.4996mm，对该算法进行精度和效率优化，结果无法达到本文目标精度要求，并对误差因素进行了分析；BP神经网络算法平均误差0.1691mm，改进后的算法精度提高的虽然不大（0.1628mm）但效率提升了近一倍，且误差与目标精度较为接近。　　本文的研究对于低成本、便携式的空间三维坐标测量领域是具有积极的意义。