管道在生活中发挥着不可替代的作用,火炮身管作为军事上被广泛使用的管道,其内壁质量对于武器的打击精度和射击精度都有着重要的影响。火炮身管长度大,半径小且内部存在膛线,对于火炮身管的检测一直是研究的难点。为了研制一套高精度、成熟的身管内壁检测系统,本文在之前检测系统的研制和对实验结果分析的基础上,提出了系统的优化方法,完成了对系统存在问题的改进及误差的分析和修正控制,并根据实际需求设计了对应的数据处理方法。首先,本文分析了现有系统的结构设计,对系统的爬行子系统、控制子系统和测量子系统中的工业相机测量模块和激光位移传感器测量模块进行了详细的分析,为系统的优化以及改进提供了理论基础。然后,针对系统在测试中凸显的问题以及缺陷,从系统的各个子系统出发进行优化。完成了对激光位移传感器的数据采集模块、位置测量单元的轴向距离计数方式和标定管设计的优化。同时完成了激光位移传感器采集数据的处理与显示程序的集成,改变了基于Imageware软件获取参数的方法,降低了操作过程的繁杂性和使用者的学习成本。最后,基于对激光位移传感器采集数据的分析,完成了对系统位姿误差、激光位移传感器安装误差和偏心误差的分析及校正控制,对于实际使用中关注的具体参数,提出了轮廓还原、膛线数据分离和截面二维展开的算法,提高了系统的检测精度。通过以上工作,本文完成了155mm系统的优化和105mm/122mm系统的研制。在激光位移传感器测量模式下,系统完成了标定管和实际身管的测试实验,实验证明系统的径向精度达到0.01mm,轴向精度达到0.1mm。相比之前的系统,系统的稳定性和精度都得到了提高。在工业相机测量模式下,完成了实际身管的窥膛测试实验,实验证明相机的分辨率及光照强度和时间的设计满足实际检测需求。