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外径千分尺是一种重要的量具种类，在工业制造和精密测量领域有着广泛的应用。量面平行度是外径千分尺的一个重要技术指标，它影响着外径千分尺的测量误差，目前国内的中小量具刃具生产企业多采用传统的接触式测量或人工目测方法，不能适应现代化的需求，因此需要开发一套更为先进的基于机器视觉的光学检测仪器，本文利用机器视觉光电测量技术，对外径千分尺量面平行度的检测做了以下研究： （1）分析了外径千分尺量面平行度检测的传统方法，通过对测量原理、特点和检测指标的分析，提出了基于机器视觉光学检测的测量方法，并对测量仪的设计方案和主要组成进行研究讨论。 （2）对测量方案中的光学系统部分进行设计。选择红色激光作为光源，直接照明和同轴照明相结合的照明方式；设计了复合棱镜，选取合适的工业相机，利用OSLO软件设计了1/6×倒置伽利略型激光扩束镜和TracePro光学仿真软件对整个光学系统光路进行了仿真，对平行度检测公式进行了验证。 （3）对测量仪器的整体结构进行建模设计和生产加工，包括工作底座、轻型外径千分尺的支撑结构和多维调节光学平台的设计等；用Pro/Engineer机械软件进行三维建模和出图，生产并加工相应零部件，并装配了检测仪器的样机。 （4）对整个外径千分尺量面平行度测量系统中的误差进行了定性定量的初步分析讨论，并在仪器样机上对150～175mm的外径千分尺量面平行度进行检测。 结果表明，外径千分尺量面平行度检测仪样机能完成中小量程量面平行度的测量，具有一定的经济性和精确性，能提高检测精度，为下一步提高精度与产品化奠定了一定的基础。