高速动车已成为人们出行的重要交通工具，在人们的生产和生活中扮演着越来越重要角色。随着轨道车辆行驶速度的快速提高，对零部件加工制造质量要求也越来越高。轮对是机车与铁轨连接的纽带，承受着机车施加的动静载重，轮对通过车轴进行连接，因此车轴是影响高速动车安全的关键部件之一。针对车轴加工及装配过程中车轴尺寸检测问题，本文提出一种基于多线结构光的视觉检测方法，实现对高速动车组车轴轴径的高精度检测。论文通过对视觉检测技术和轴径测量技术的深入研究分析，结合检测目标的特点，采用基于激光三角法的线结构光视觉检测方法实现对动车车轴的检测。检测系统主要由摄像机、半导体激光投射器、标定板、图像采集卡及计算机等构成。测量时，激光投射器向被测车轴投射出光平面，接触到车轴表面与其相交形成光弧，通过计算确定光弧上点的三维坐标；利用多个光弧上的已知点通过椭圆拟合方法分别获取空间椭圆的中心，通过已知椭圆中心点中的任意两点进行空间直线拟合，将拟合获得的空间直线作为车轴的轴线，过已知轴线上任意一点做一个与轴线垂直的平面，将光弧截面向该平面投影获得相应的投影点，通过对平面的投影点进行圆拟合，进而得到待测车轴直径参数。论文依据检测系统的工作原理，建立了系统的测量模型；通过对已有各类摄像机参数标定算法的研究分析，采用一种改进的量子粒子群算法对摄像机参数进行优化标定，标定过程中利用红外发光二极管和三坐标测量机构建虚拟立体标定模板为标定提供高精度的标定控制点，从而保证了摄像机参数的高精度全局优化标定。采用平面靶标模板对线结构光传感器即激光投射光平面参数方程进行标定，由于标定模板可在视场范围内自由移动，解决了传统标定中的遮挡问题，标定过程操作简便，具有较高的标定精度。通过空间矩法对标定模板上的黑色圆孔进行边缘提取进而通过边缘拟合的方法对其进行精确定位，通过Hessian矩阵方法对检测光条中心进行精确定位。车轴检测实验结果表明本文采用的检测方法具有可行性，系统具有良好的稳定性和检测精度。