几何精度测量是汽车发动机凸轮轴制造工艺的关键环节之一,传统接触式测量具有高精度的优点,但同时也存在效率较低和可能对测量表面造成损伤的不足。鉴于此,研究基于图像与坐标方法相结合的凸轮轴测量关键技术,包括测量系统方案、几何误差补偿技术、图像边缘检测技术等,为凸轮轴几何尺寸高效测量提供技术支持。首先,设计了凸轮轴测量系统总体方案,根据凸轮轴的主要特征进行测量系统需求分析,采用图像与坐标测量相结合的方法,用线阵相机代替传统的接触式测头。根据设计要求完成了光学成像系统的硬件选型,并给出了测量系统标定方法,实现单位换算和边缘标定。其次,研究了测量系统几何误差补偿技术,通过对测量系统的机械结构进行分析,基于多体运动学理论和齐次坐标变换矩阵理论,建立了采用线阵图像测头的坐标测量系统的几何误差模型。对测量系统的几何误差进行敏感度分析,采用矩阵微分法建立数学模型,找出影响测量系统精度的关键误差项。针对关键误差项进行误差补偿,在此基础上建立形位误差评定模型,并进行误差补偿仿真分析。再次,研究了图像处理算法,通过对凸轮轴图像进行预处理,提取出图像中感兴趣的区域,舍去多余像素,提高了图像处理的效率。为了获取边缘区域的像素灰度值,选择合适的像素级边缘检测算法对零件边缘进行初定位。采用拟合函数对边缘灰度曲线进行拟合,结合边缘标定结果,确定边缘点在边缘曲线上的位置,从而精确的提取出待测零件的亚像素边缘点。最后,搭建了凸轮轴测量系统样机,采用不同直径尺寸的标准轴进行标定实验,得到直径尺寸与标定结果的变化关系。在此基础上,进行凸轮轴特征参数的测量实验,以ADCOLE 911型测量仪检测结果作为对比参考值,检验本文所研究的凸轮轴测量系统的测量精度。结果表明,本文所研究的凸轮轴测量系统测量误差小于1.7μm,重复测量精度能够达到0.9μm,满足凸轮轴检测精度要求。