基于光学的图像测量技术为小型、微型、表面形貌复杂的零件的形状尺寸提供了行之有效的测量手段。它可以克服传统测量手段中存在的诸多不便与弊端，成为应用越来越多的测量方法之一。本论文就是以光学图像测量理论为基础，研究设计了针对小型零件尺寸测量的自动测量装置。 通过对目前图像处理技术和光学测量手段的研究，根据待测零件的尺寸范围、形状特点和现场的条件，提出了满足测量需要的总体设计方案。测量装置由光学和机械系统、控制系统、测量软件系统组成。通过控制机械机构来完成待测工件和光学系统的摄像头的运动。光学系统捕获工件的测量图像。应用自行开发的测量软件对采集到的零件图像做图像处理和几何量的测量。 机械设计包括由变焦镜头、CCD摄像头、视频采集卡等组成的光学系统设计。实现工件定位和光学系统定位的机构设计，完成相应零部件的选型和几何尺寸、配合等参数设定。控制系统是以OMRON PLC为控制元件，步进电机为执行元件，编码器为位置反馈元件的闭环控制系统。按照控制要求，制定控制流程。使用Visual Basic开发测量软件，它分为图像处理和尺寸测量两大模块。通过对图像处理技术和几种边缘检测算子的研究，分析实际零件图像，制定了灰度变换、中值滤波、Robert边缘检测的图像处理过程。对图像处理后提取的边缘像素点进行曲线拟合，建立长度、角度测量的数学模型。 本文以钻头夹爪为测量对象，对其进行长度、角度的测量实验。 实验结果表明，本文设计的测量装置满足钻头夹爪、医用针尖、铣刀螺纹等小型零件几何量测量要求。同以往的人工测量方式相比，其自动化程度、测量精度和测量效率得到很大的提高。