物体在空间具有六个自由度，即沿三个方向的移动（,,）和绕三个方向轴的转动（,,）。被加工工件的定位、零部件安装、物体空间运动跟踪等都需要进行位姿测量，实现对被测物体位置和姿态的调整和控制。如机床工作台多维几何误差测量、风洞应变天平自动校准、飞机轮船等大型装备的零部件组装、飞行员头盔定位、汽车车轮定位等。

空间物体六自由度示意图

物体多自由度测量采用光学分光法和视觉图像等方法:①光学分光法。将准直后的单一激光束经各种分光器件分为多束，每束光各自作为测量基准，采用多个光电接收器接收不同自由度变化的信号，如全息光栅分光式五自由度测量系统。②视觉图像法。采用摄像机拍摄被测物体上的特征点图像，结合特定的位姿测量算法，实现被测物体各个自由度的解算。