随着生产技术和加工工艺的不断发展,在通讯、精密加工、军事和航天航空等领域,微小角度测量技术也在不断研究和发展。而微小角度测量方法中的光电测角法因其非接触性、测量精度高、稳定性好等特点受到了广泛关注。本论文正是基于光电自准直法设计一个对工件偏转角度测量的自动测试系统,通过检测在CCD上光斑的位置来测量工件光轴的偏转角度。三维测角是通过稳定平台的多维支架对工件样品进行外环、内环、中环三个维度的旋转,内环和中环旋转后通过电机进行复位,并分别将其旋转的角度解算的比例尺分解到外环上。而外环旋转后测算的角度就是样品光轴的角度偏移量。本论文首先介绍了项目的背景及研究意义,并对角度测量的常用方法进行了介绍。针对项目的实际需求,本论文提出了整个测试系统的总体设计方案,并对测试原理和方法做了详细的阐述。然后,本论文介绍了图像的处理方法以及算法的选取,通过对光斑中心进行亚像素定位来提高系统的测量精度。在图像处理及算法选取后,通过软件实现对系统的定标,即平行分划线的标定和角度标定。本项目中测量的精度主要取决于定标的精度,因为后续测试过程中的其他精度误差与定标精度关系密切。因为这个测试系统是以定标的基准来进行测量的,系统其他部分的精度误差与定标误差来相比对系统的总误差影响较小。最后,本论文介绍了软件的设计思想,为了提高软件的移植性和二次修改性,将软件进行模块化设计。同时本测试系统为了能使使用者能更加方便快捷的操作,在后期界面设计中对软件界面进行修改,提升了软件界面的友好性和人体互动性。