随着仪器、设备的日益小型化,微型零件应用日益广泛。由于常规测量手段的局限性,影像测量方法在微型零件测量中成为国内外竞相发展的技术。然而这种方法必须面对视场和精度的矛盾,通常以牺牲视场为代价。而本文设计的检测系统力求在满足机械配合级精度的基础上,扩大测量范围,形成一种新型影像测量仪器。本文研究的系统通过图像拼接来解决精度与视场的矛盾。首先使用高性能的图像采集设备获取满足精度要求的局部图像;之后,基于模板的图像拼接方法能够在保证精度的前提下获得零件的完整图像,尔后的检测任务则完全由对应的图像测量算法完成。本论文完成的主要工作有以下三个方面:成像系统的器件选型:针对被测微型零件的厚度特点评价其成像要求并选择能够进行准二维测量的镜头。通过成像质量要求、与镜头视场的配合情况及测量精度要求选择相机。根据被测几何量的特点通过对不同类型光源的实验对比选择合适凸显零件边缘与模板图形的光源。测量系统的设计与制作:分析适用于本测量系统轮廓测量的照明方式,通过实验分析低角度照明光源在不同位置时被照图像亮度均匀性的变化确定了环形光源的位置。在显微镜机身基础上设计并加工了工作距离和光轴垂直度可精确调节的机构。在工作台的设计中对比分析了四拼接所需要的机械运动的可行方式并完成了制作。最后完成了完整成像测量仪的实验样机。测量系统的调试:通过图像像素当量法初步分析了远心镜头的畸变对测量的影响。通过图像清晰度的多种算法评测比较和实际图像验证,找出了使用模板背景时适用于本硬件系统的清晰度评价算法,并依相关算法确定了最清晰成像时相机位置。把清晰度算法应用于光轴偏角的测量中,利用远心镜头的特点,借助清晰度评价实验结果,测量出了光轴的偏角大小,实现了光轴垂直度的精确调整。