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直线度的测量在制造技术领域具有基础地位。超精密大尺寸直线度的测量对精密、超精密制造技术发展有关键影响。目前,亚微米超精密加工已提出700～1000mm小于0.1μm/m的直线度精度需求,直线度测量精度是其限制因素。直线度误差分离技术可以实现对基准直线的直线轮廓误差的分离,可以同时实现基准直线与被测直线的测量,实现绝对测量,是超精密直线度测量的必要技术。直线度反转法具有数学模型简单,无采样间距限制,无调零误差影响,能实现直线轮廓精确重构等优点,是直线度误差分离的重要方法。反转法直线度误差分离的精度取决于测量重复性精度。反转直线的两次重复定位精度是重复性精度中的重要内容,将直接影响误差分离结果。为提高直线度反转法误差分离精度,有必要对超精密大尺寸直线度反转法测量的重复定位问题进行研究。通过理论与仿真研究了反转直线的重复定位精度对反转法直线度误差分离精度的影响。分析了空间直线的六项定位误差对反转法误差分离精度的影响,并仿真计算了定位误差对反转法直线度测量精度的影响规律。结果表明,反转直线的重复定位误差对反转法直线度测量误差有正相关的直接影响。为提高反转直线的重复定位精度,本文提出了反转直线的测量定位方法。通过直线两端点的三维空间位置的测量定位以及滚转角的测量定位实现反转直线的六维高精度定位。其中直线两端点的三维空间定位是通过电容式微位移传感器与金属球的空间点的三维定位方法实现的。本文对该定位方法行了仿真与实验。结果表明,采用该方法可以实现y方向优于0.1μm,x、z方向优于2μm,滚转角优于11″的定位精度。针对反转直线的测量定位方法进行了直线六维调整平台的设计。平台可以对直线两端点的空间三维位置以及滚转角进行调整,可实现直线在空间中的六维姿态调整。结合反转直线的测量定位方法,该平台可以实现y方向优于0.2μm,x、z方向优于2μm,滚转角优于11″,俯仰角优于7″以及偏摆角优于2″的直线空间重复定位精度。通过对比实验,证实了反转直线的定位精度对反转法直线度测量精度有不可忽略的直接影响。对于500mm长度的被测直线与基准导轨,误差分离后直线度的扩展不确定度分别为0.038μm和0.050μm(置信度为95%)。采用反转直线的高精度重复定位可以有效的提高反转法直线度测量精度,有望实现优于0.1μm/m的超精密大尺寸的直线度的误差分离与测量。