大尺寸轴孔类零件的内径测量是工业在线检测中一个十分重要的领域,现阶段随着科学技术的发展,大尺寸零件越来越常见,大尺寸内径测量的重要性也越来越突出。本课题组提出将激光三角法应用到这个领域中,设计了对应的测头和测量方法,大大提高了大尺寸轴孔类零件的测量、加工效率。本文在课题组已有成果的基础上对测头的硬件设计、测量方法、测头的标定进行了相应的研究,提出了新的测量方法和标定方法,并优化了测头的硬件设计。针对课题组提出的基于回转射线簇的内径测量方法,将本课题组现有的内径测量方法进行分类,回转射线簇内径测量方法为动态测量方法,主要应用于单传感器测头和双传感器测头。在其基础上提出了静态测量方法,与动态测量方法的区别是不需要测头旋转,做到测头到位即可测量,提出了静态测量方法的理论数学模型,并设计研制了三传感器测头和六传感器测头。多传感器测头(双传感器测头、三传感器测头、六传感器测头)无法完全按照理论设计模型装配,为保证测量精度建立了三传感器测头实际数学模型、六传感器实际数学模型。基于静态测量方法在实际数学模型中确定测头内部约束参数。由于应用静态测量方法前需要对测头内部参数进行标定,但是因为参数较多,提出了一种基于JADE算法的测头内部参数估计算法,并设计了相应的测量实验和验证实验,证明了其的可行性。设计多传感器测头的硬件系统,为三传感器测头设计基于FPGA的控制电路,为六传感器测头设计基于STM32的控制电路,实现多传感器的实时采集、同步数据传输。最后本文基于现有标定方法中需要测量多传感器测头上激光光束间夹角的需求,提出了基于单目视觉的激光光束夹角测量方法,建立了激光光束方向标定模型、单目视觉定位模型、光斑重心直线拟合模型,将这种方法应用于三传感器测头的标定过程中,设计测量激光光束夹角的实验,通过实验结果与已有数据的对比,证明其有效性与可行性。