薄膜产品的厚度及其厚度均匀性是影响产品质量的重要因素之一。近年来,薄膜厚度测量的方法研究和工程实现越来越成熟,但是对薄膜样本厚度均匀性测量研究较少。有鉴于此,本文对薄膜样片厚度均匀性测量系统进行研究。本文首先对薄膜样片厚度均匀性测量系统的需求进行了分析,提出了采用差分激光反射式测量方法,以PLC为核心控制单元的测量系统整体设计方案。文中对振动产生的测量误差通过预实验方法进行了分析,设计了数字滤波算法并通过分析验证了算法的处理效果,同时对薄膜褶皱条件下测厚数据补偿方案进行了研究。根据系统功能的设计要求,设计了测厚实验台机械结构和控制系统。本文设计了系统工作的PLC程序,通过脉冲输出进行电机运动控制,采用连续握手方式采集了传感器数据并进行处理,使用高速计数器将传感器数据与二维平面坐标进行匹配,实现了自校模式和测量模式的工作流程,设计了上位机与下位机之间的通信协议并实现了串口通信。本文基于Labview设计了系统上位机软件,通过串口指令发送实现了参数配置和业务流程,对串口数据进行接收和解析,明确了系统当前的工作状态,并绘制了薄膜厚度均匀性三维图像,使用文件管理函数实现了数据和图像的保存功能,实现了良好的人际交互。经过设计与调试,本测量系统实现了薄膜样片厚度均匀性测量的各项功能,达到了设计精度要求,可以用于对非透明薄膜样本成品进行表面厚度均匀性检测。