螺纹制品在机械工业中,应用广泛、数量巨大。螺纹在质量上的要求不断提高。过去数十年中,在工业生产领域,螺纹检测的手段并没有太大的改善。近年来,新型光电检测技术的飞速发展使螺纹测量的自动化、高精度、智能化成为可能。采用CCD(Charge Coupled Device)采集图像,利用图像处理技术获得被测参数的图像测量方法已经被广泛地应用于各种检测领域。本文设计了一种基于图像测量的新型光电式锥螺纹参数测量系统。通过对传统的锥螺纹中径测量“三针法”的研究,结合图像测量方法的特性,提出了利用“虚拟量针”测量锥螺纹定截面中径的方法,并且理论分析了其所具有的优点。本文完成了该系统硬件结构设计方案。根据系统的测量精度要求,阐述了系统各个硬件组成部分的功能和设计方案。通过对重要变形部件——立柱和光路底板进行有限元分析,改进设计结果,使关键部件的刚度值满足了系统整体设计要求。本文基于无限远像距光学系统原理,完成CCD成像光路设计及相关部件。本文重点论述了对于锥螺纹牙型数据进行边缘定位的技术。对于边缘检测、亚像素细分和边缘拟合等各种传统算法进行了比较。结合实际图像特点,选取并加以改进。提高了Canny算子抗干扰性,利用Hough变换完成螺纹直线边缘自动搜索。通过亚像素细分算法,进行精确边缘定位。继而采用最小中值二乘回归方法,进一步滤除干扰点的影响,拟合出边缘直线方程。根据上述图像算法组合,结合“虚拟三针”测量过程,编制系统应用程序,得到所测螺纹参数,并开发了人机交互的操作界面。为了进行CCD校准,本文设计了符合系统结构的标准件,并研究了适用的平行直线拟合技术和校准流程,进行像素校准实验。最后,本文进行了各部分不确定度分析,得到此测量系统的总不确定度。并进行了实际测量,验证了此系统的重复精度达到1.56μm。