深孔类零件作为常见的机械零部件,被广泛应用于各个领域。在加工过程中,除内孔的直径误差外,深孔类零件的截面圆度误差以及轴线直线度误差也是其重要技术指标。现有的深孔截面圆度、直线度的检测方法,测量步骤繁琐,测量精度偏低,难以实现对深孔类零件的精准、快速测量。因此,对深孔类零件的截面圆度、轴线直线度误差测量方法进行深入研究,以保证深孔类零件的精密测量及制造精度,对提高深孔类零件使用中的稳定性和寿命有着十分重要的意义。本文提出了一种基于视觉检测的深孔截面圆度的非接触测量原理并由此研制了非接触圆度仪。非接触圆度仪使用环形光束体现深孔各截面轮廓圆的几何信息,通过六棱锥平面反射镜对光路进行折叠以减小装置体积并形成的测量光路,非接触圆度仪中的CCD相机通过获取反射镜中的六段光弧以计算深孔各截面轮廓圆的几何参数信息,从而通过数据处理中心计算出各个截面轮廓圆的圆度误差和中心坐标。基于非接触圆度仪,开发了深孔截面圆度和轴线直线度的非接触测量系统,该测量系统包括:无衍射光空间直线基准、数据处理系统、圆度测头,其中圆度测头由非接触圆度仪、位姿测量装置、新型的自定心移动装置组成。该测量系统由无衍射光作为空间直线基准,并结合位姿测量装置获取的各个截面的轮廓圆相对于空间直线基准的空间位置信息,将各个截面轮廓圆的测量数据都统一到空间直线基准中,以实现对深孔轴线直线度的精密测量。为实现测量系统多个部件数据的整合统一,本文详细定义了各个坐标系,并推导了各个坐标系之间的转换关系,建立了深孔轴线直线度计算的数学模型。对圆度测头进行了结构设计,设计并制造了专用自定心移动装置,制作出了圆度测头样机;利用C++编程语言编写了图像处理程序并开发了一套数据处理软件,并通过相应的实验验证,保证了软件的稳定性。最后,本文根据测量方案,制定了非接触圆度仪的校准方案,进行了校准实验并对测量系统进行了补偿。分析了整个测量系统的不确定度。通过对实验室已有深孔零件进行验证性实验,保证了测量结果的稳定性和可靠性,满足了测量系统的技术指标要求。