圆柱形工件在工业产品中占有很大比重，因此对圆柱形工件的直径测量在机械制造、装调业中具有重要意义。目前，中小尺寸工件的直径测量方法已经很成熟，能基本满足现代化生产的需要。但是对大尺寸和不完整圆柱形工件的直径测量是国内外都未能很好解决的技术难题。　　 本文在分析传统的工件直径测量方法的基础上，设计了一种利用高精度激光位移传感器测量圆柱形工件及不完整圆柱形工件直径的新方法。该方法利用激光位移传感器测量被测工件上不同点的二维坐标，结合椭圆方程解出其半径的精确数学表达式，从而获得被测工件的直径。首先，详细分析了不同结构的激光位移传感器光学探头的特点，并对其光学系统以及光电探测器进行了简单的介绍。在此基础上，根据直径测量系统结构要求选择了一种直射式的激光位移传感器光学探头。其次，建立了直径测量系统的测量数学模型，并对该模型进行了误差理论分析和数值模拟；此外，分析了影响系统测量精度的各种因素，并给出了相应的减小测量误差的补偿措施。最后，在实验室内搭建实验平台进行实验，对实验结果进行分析讨论，并就实际测量中遇到的主要问题及影响测量精度的主要因素进行了详细分析，给出了相应的解决方案。