大尺寸二维网格实物标准（二维光学标准器、掩膜板、二维光栅测量系统等）在高端装备制造和精密测量中不可或缺,常用的中小二维网格实物标准主要使用激光干涉测长与影像测量结合的方法对其进行溯源,但目前测量范围有限,不满足大尺寸二维网格实物标准的全面评价,大尺寸二维网格实物的测量目前多数采用拼接测量或是大型光学精密仪器测量,但测量精度不够。本文设计了一种基于多轴激光干涉原理的大尺寸参考网格测量方法,并搭建了大尺寸激光网格测量机,从装置的总体结构与硬件组成、测量系统搭建、装置测量误差模型建立及修正、测量验证实验等几个方面展开研究。本文主要研究工作如下:（1）总结了大尺寸二维网格实物标准校准的主要需求特点,提出了一种大尺寸激光网格测量机总体实现方案,并针对总体实现方案分析了实现测量校准功能与提高测量精度的关键技术。（2）搭建了基于多轴激光干涉仪的大尺寸激光网格测量机。阐述了标准装置的测量结构形式、运动模块组成以及搭建过程;搭建了基于多轴激光干涉测长的测量系统,进行光路设计和优化,减小测量误差;基于Edlén公式,搭建了对波长进行实时修正的空气折射率修正系统;采用同步动态测量控制系统,可实现对二维网格实物标准的动态校准测量,提高测量效率与测量精度;开发了基于C#的二维运动控制软件和多轴激光同步测量软件,将各个模块进行有效的集成,完善了大尺寸激光网格测量机的功能。（3）分析了实验装置的主要几何误差来源,建立了含有几何误差项的误差模型,并建立了多轴激光干涉测长模型。当被测二维网格实物标准为二维光栅测量系统时,分析了安装误差对二维光栅示值的影响,针对其安装误差建立了坐标变换模型,提出了对测量结果进行修正的方法。（4）对搭建的大尺寸激光网格测量机进行了实验验证。对多轴激光干涉测长系统测量精度使用标准激光干涉仪进行了比对实验;使用光电显微镜进行动态测量实验,实现了动态高精度测量;使用标准装置对二维光栅系统及进行测量比对,并使用误差修正模型对结果进行修正,使用模型修正几何误差后,修正后装置的X、Y测量误差分别减小了96.8%与98.8%。