深孔类零件在军事工业、仪器仪表和能源勘探等重要领域应用广泛。为了能更好地评估深孔零件的质量,往往需要对其轴心线的直线度进行检测,对于不合格的零件及时校直矫正。但是,目前常用的传统检测方法大都受限于深孔零件长径比大、内孔空间狭小的特点,检测比较困难且精度不高。为了能够准确地测出深孔零件轴线直线度,满足相关行业的需求,本文围绕深孔零件轴线直线度的检测方法展开了深入研究。本文以深孔零件中的小口径炮管为主要研究对象,以光电检测法为基础,针对因炮管内孔太小而无法内置光电测量元件的问题,提出了一种测量元件外置的深孔零件轴线直线度检测方法,并设计了相应的直线度检测系统来完成测量工作。首先,根据提出的检测方法建立了直线度误差测量模型,设计了一套深孔零件轴线直线度检测系统,并对系统的组成及其工作原理进行了分析和说明;其次,利用三维建模软件对直线度检测装置的整体结构进行了设计,包括牵引机构、装夹机构和光学成像系统等,并完成了部分硬件的选型;同时,结合被测零件内孔形面的具体特点,设计了一种通用性强的带十字形通光孔的自适应定心装置,该装置能够避免与炮管内孔中的螺旋膛线发生干涉;然后,采用标定板标定法并结合HALCON软件,完成了对相机的标定操作,并得到了相机的内参和外参。在对采集到的光斑图像进行预处理后,利用基于图像骨架的中心点提取方法来求取十字形光斑的中心点坐标;针对定心机构的中心线与被测零件轴心线不严格共线问题,根据旋转角度和坐标变换原理对提取的中心点坐标进行了修正,以此来减小装配误差产生的影响;最后,结合相机SDK二次开发,利用Visual Studio 2019软件开发平台设计了直线度检测的软件系统,并介绍了软件各个功能模块。通过搭建好的实验平台进行了大量实验,实验结果表明本文提出的直线度检测方法操作简单,检测精度较高,且重复性好,能够满足所需的检测要求。此外,该检测系统能够对内径在25-35mm范围内的深孔零件的轴线直线度进行检测,具有一定的实际应用价值。