圆度误差是一项比较科学、先进的评定零件表面质量的指标,它能客观直接的反映圆柱面的旋转精度。由于圆度误差是实际轮廓相对于理想圆而确定的,所以被测量轴径截面的实际轮廓的精确测量,是求圆度误差的重要组成部分。本文测量的对象是直径为120mm、长90mm的超精密回转主轴。在深入研究零件圆度误差的测量理论和测量方法的基础上,采用V形块立式测量法,并利用精密干涉仪结合CMOS图像传感器,进行了图像采集、处理与分析,成功读取了图像信息,并将之转换成有效的实验数据,完成了对回转主轴圆度误差的测量。首先,从理论上说明了圆度误差常用的测量方法及测量中心的评定方法,阐述了最小二乘圆评定方法在V形块测量中的数学实现,并说明了实验数据的处理方法——误差联系法的运用。其次,完成了超精密主轴圆度误差测量系统的设计,对图像采集系统进行了调试。根据本文采集的干涉条纹图像的特性,运用图像灰度值列求和的方法,求出了干涉仪测头的实际位移。提出了适合本课题的图像质量评价方法——运用曲线拟合残差来评价去噪后图像质量,并与传统的评价方法进行了对比。根据不同的图像质量评价方法选择了适合的图像处理方案,使图像采集系统分辨率达到每像素点2.9nm。最后用Matlab编程实现了图像分析,求出了超精密回转主轴的圆度误差。设计实验,证明了测量结果的正确性。分析了测量系统的误差来源和具体影响因素,求出了测量系统的误差。