受空间、视觉、触觉等因素的制约,轴承内径尺寸测量一直比外径尺寸测量难度大很多。受光学灵敏杠杆放大作用的启发,本文创新性地提出了双光学灵敏杠杆的的测量方法,对微小位移进行两级放大,从而提高放大倍数,进而提高测量微小位移的分辨力,本文对此展开理论研究及原理验证实验,其主要内容如下:首先,提出了一种新型的轴承内径尺寸测量方法—双光学灵敏杠杆法,简称双光杠杆法,结合光的反射定律,过解析几何的办法建立双光学灵敏杠杆法测量内径尺寸的数学模型,并计算了各反射镜所在的光杠杆机构的放大倍数及其理论分辨力,在本文针对30mm的轴承内径设计的测量方案中,反射镜A单独作用下的放大倍数为18.49倍,反射镜B单独作用下的放大倍数为13.49倍;测头A的分辨力理论值约为0.03μm,测头B的分辨力理论值约为0.04μm,综合可得该双光杠杆法的分辨力可达到0.05μm,理论上可以实现亚微米级的测量。其次,根据光的反射定律,采用矢量法与解析几何法建立了反射镜装调误差分析模型,得出反射镜绕x轴方向旋转的反射镜并不影响光斑在CCD相机上目标方向的位移,各反射镜绕z轴方向旋转产生的误差、反射镜沿轴方向的位移误差才会影响光斑在CCD相机上目标方向的位移。最后,设计了轴承内径尺寸测量的原理验证实验,实验值与理论值相一致,证明了理论模型的正确性;设计实验验证了CCD相机在Zernike矩亚像素算法下分辨力为0.5μm,根据此分辨力计算出在实际测量过程中测头A、测头B分辨力为0.1μm,可满足微米级的测量需求。本文的研究为轴承内径的测量提供了可行方法,该方法有利于在小尺寸在线测量上的应用推广。