随着科学技术的不断进步,六自由度位姿测量系统在机器人、机电装备、大型电子装备等领域需求愈加迫切,切实有效的六自由度位姿实时测量技术对测量效果至关重要。本文基于并联机构原理,采用拉线传感器搭建了一种六自由度位姿测量系统,针对该测量系统开展了结构参数优化、位姿精度补偿建模等关键技术研究,并通过实验结果验证了所开展的位姿精度补偿技术的有效性。本文的主要工作如下:(1)描述了六自由度位姿测量系统的设计方案和系统构成,包括机械结构、测量元件和数据采集处理模块。在此基础上,建立了六自由度测量系统的数学模型,给出了6-UPS构型测量装置的正逆向运动学求解算法。(2)针对逆解标定过程中出现的系数矩阵病态问题,建立了以系数矩阵正交阵的条件数为目标函数、以拉线长度和铰链摆角为约束条件的结构参数优化模型。分别采用标准免疫算法和基于Metropolis自适应免疫算法对优化模型进行了求解,通过结果对比验证了所提出算法的有效性,并对最优构型下六自由度测量系统的测量范围进行了分析。(3)在基于拉线传感器构建的物理样机中,出线口结构特点不可避免导致当拉线有一定摆角时拉线长度存在测量误差,为了补偿此误差以削弱其对最终测量精度的影响,本文构建了拉线传感器的出线口误差补偿模型。之后,建立了逆解标定位姿精度补偿模型、BP神经网络位姿精度补偿模型和基于Metropolis自适应免疫算法优化极限学习机的位姿精度补偿模型,开展了隐含层节点个数等关键参数的优化研究。(4)最后,本文针对上述三种精度补偿模型分别开展了实验研究,对比分析了三种算法各自的优缺点,实验结果表明:本文提出的基于Metropolis自适应免疫算法优化极限学习机的位姿精度补偿模型相对于其他两种精度补偿模型具有更优的补偿能力。