船舶轴系校中的质量的好坏,关系到轴系能否长期正常的运转。轴系安装过程中,轴承孔内实际轴线与理论轴线出现0.2mrad的偏差将造成轴承承载能力下降40%。为使轴承载荷分布更加均匀,减少轴承偏磨及磨损,对轴承倾角的控制精度至少要达到0.03mrad。本文分析现有的各种轴系曲线测量方法,提出一种专用的轴承孔位姿测量的技术方案,可指导轴承顺应轴系的挠度曲线进行高精度的安装。以无衍射光为基准,将测头放入轴承孔,通过测量专用测头前后端面相对于无衍射光基准的位置,由此计算出轴承孔的位姿。本文对轴承孔位姿测量系统进行了详细设计,对专用测头的光路以及机械结构进行了具体设计,对专用测头内部各个组件进行了选型,并加工了实物。使用VC6.0编写了专用的测量软件。对测头采集到的图像进行分析,开发了适应本测量方案的专用同心圆环中心求取算法,使用带阈值的重心法求取初始中心,使用极值法获取图像的同心圆环,使用特定的搜索方法提取圆环特征,以圆弧扫描的方法越过断点,最后使用粗精两级的Hough变换求取同心圆环的中心,计算出的中心可以达到亚像素级精度。通过实验验证算法的可靠性。提出了对测头内部各个参数的校准方法,设计了校准实验,通过实验数据对测头进行校准,求出将无衍射光的中心坐标变换成专用测头的位姿的变换矩阵的各个参数。通过实验验证,测量方案是可行的,并且计算出的中心可以达到亚像素级。专用测头平动时的的位姿测量精度可达0.05mrad,基本达到设计要求。