随着现代测试技术的发展,国内外众多专家学者开始将新型测量技术与方法应用于零件同轴度的检测中,光学测量技术就是其中之一。本文以伞齿轮-花键复合齿轮轴为待测零件,对其现行的同轴度测量方法进行改进,针对传统接触式测量方法存在的测量效率低、成本高和精度低的缺点,提出以激光位移传感器为核心,通过非接触式的光学测量方法,获取待测零件的空间几何轮廓信息,对同轴度评定的各环节采用针对性的数据处理方法,最终得到待测零件上伞齿轮部分相对于花键部分的同轴度误差,实现同轴度的快速、准确测量。主要研究成果和结论如下:根据同轴度误差评定标准中的相关规定,结合伞齿轮-花键复合齿轮轴的结构特点,制定了针对性的同轴度光学测量方案。针对传感器获得的多个待测截面轮廓数据,使用基于“距离差阈值”与“规模阈值”的离群点筛选方法,去除各截面轮廓数据中存在的离群点数据;在此基础上使用从剩余轮廓内部逐渐逼近外围的提取方法,分离出齿顶轮廓数据;横向对比4种常用的正截面轮廓中心点拟合方法,选择使用最小二乘法计算齿顶轮廓的中心点坐标;使用粒子群算法拟合花键部分各截面中心的最小包容圆柱轴线,将其作为基准轴线;依据同轴度最小包容区域判定准则,评定伞齿轮部分相对于花键部分的同轴度误差。根据制定的同轴度测量方案与流程,设计并搭建了硬件试验平台,同时开发了配套的软件系统,使用标准直径的阶梯轴分别对花键和伞齿轮激光位移传感器进行标定。针对3种不同的待测零件,分别获取多个待测截面的轮廓信息,在此基础上进行单截面轮廓中心测量试验、单截面轮廓圆跳动测量试验和多截面同轴度测量试验。单截面测量试验结果表明,正截面轮廓数据处理方法中的齿形数据筛选方法能够在成功去除离群点的同时,有效分离出齿顶的轮廓数据,截面中心拟合方法能够正确计算轮廓的中心点坐标。多截面测量试验表明,本文的测量方法能够实现同轴度误差的快速、准确测量和评定,复合齿轮轴的花键部分可测量半径范围为2.666～44.664 mm,伞齿轮部分可测量半径范围为0.902～44.672 mm,轴向方向的最大测量长度为200 mm,同轴度测量结果可精确至小数点后第2位,系统不确定度为0.020 mm。