本文以实际项目为背景,针对特种细长管内膛螺旋阳线表面粗糙度测量难度大的问题,开发实现了一套仪器装置。特种细长管广泛应用在国防工业领域,产品性能的好坏主要取决于内膛参数的精度,所以各参数的检测显得尤为重要,表面粗糙度就是其中之一。目前,对小孔径、深孔细长管内表面的粗糙度检测还没有一种现成的仪器,本文设计了一套仪器装置用来对细长管的内膛螺旋表面的粗糙度进行无损跟踪检测。根据测量对象的特点,本文使用光纤传感法检测粗糙度,根据测量原理和方案,确定了复合运动平台带动细长管做空间螺旋运动,光纤传感器固定不动的测量方案。完善了仪器的总体系统设计,包括核心零部件的选型和建模设计、关键零部件的设计建模、复合运动平台的运动仿真和运动执行部件的参数校核。后期完成相应零部件的采购、加工,对整机系统进行了装配,搭建了复合运动平台。并且为了实现对细长管内膛阳线的跟踪测量,设计了螺旋跟踪测量装置,与细长管内膛螺旋线配合,完成对测量对象的跟踪。此外,以PMAC-MINI双轴运动控制器为核心,开发了复合运动平台的伺服控制系统,完成了伺服硬件系统的集成开发调试,主要包括各设备之间的硬件连接、PMAC运动控制器和驱动器的调试,光栅信号的采集、电机回零和限位的测试。并使用PMAC内置的PID伺服算法,对直线电机和力矩电机的PID参数进行了整定。开发了与细长管内膛螺旋线导程一致的矢量运动程序,以满足电机同步运动的需求。最后,使用雷尼绍公司的激光干涉对复合运动平台的运动精度进行了检测。使用软件补偿,对定位误差进行了线性插补后,提高了系统的运动精度。在完成的整机系统上,对细长管内膛阳线表面的粗糙度进行了测试实验,对影响测量精度的误差源进行了不确定分析,验证了测量精度能够满足指标要求。