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随着计算机技术、精密与超精密加工技术、数字化加工和检测技术的发展，工程中对机械零部件的质量要求越来越严格。圆度误差作为一种常见的形状误差，它的大小直接影响着零部件的配合精度、密封性、耐磨性和使用寿命。现有的二维圆度误差评定方法不能直接用于空间任意位置的倾斜孔和倾斜轴的误差评定，具有一定的局限性。针对空间三维圆度误差的数字化评定问题虽有研究，但是还很不成熟。因此，随着新一代产品几何技术规范(GPS—Geometrical ProductSpecification and Verification)的提出，系统研究三维圆度误差的数字化检测与评定具有重要的理论意义和工程应用价值。(1)依据新一代GPS，介绍了三维圆度误差检测的操作和操作算子技术。然后考虑到实际检测过程中存在测量误差，指出圆度误差测点集不是精确分布在同一个平面上，建立了基于测点集算术平均中心点的最小二乘拟合平面的数学模型，求出了测点集的最小二乘拟合平面和投影点集。数字实验结果验证了三维圆度误差测点集在检测过程中存在测量误差。(2)在测点集最小二乘拟合平面上，根据新一代GPS原理，以投影点集为研究对象，研究了基于新一代GPS的三维圆度误差评定的最小外接圆法、最大内接圆法和最小区域圆法，以及前两种方法的改进方法—外接圆法和内接圆法，建立了5种评定方法的数学模型，给出了它们的评定过程和流程图。(3)考虑到粒子群优化算法在求解非线性优化问题方面的优越性，针对投影点集，以基于时变惯性权重的粒子群优化算法为工具，建立了三维圆度误差评定的最小二乘圆法、切比雪夫拟合圆法、最小外接圆法、最大内接圆法和最小区域圆法的数学模型，给出了5种评定方法的评定过程和流程图。(4)根据新一代GPS的操作技术，对某一圆柱体零件进行了三维圆度误差的数字化检测实验。针对实验数据，分别应用基于新一代GPS的三维圆度误差评定方法和基于粒子群优化算法的三维圆度误差评定方法，求得了圆度误差值和拟合圆的圆心和半径。以MATLAB GUI为工具，设计了三维圆度误差评定系统。实验结果表明：基于新一代GPS和基于粒子群算法的三维圆度误差评定方法均是正确的、有效的。总之，从本文可以得出以下结论：当精度要求不高时，可以用切比雪夫拟合圆法近似替代最小区域圆法进行三维圆度误差的评定；基于新一代GPS的最小区域圆法和基于粒子群算法的最小区域圆法均能够有效实现三维圆度误差的评定，而且评定精度较高，能满足精密/超精密加工对圆度误差评定的要求。