在大型机械设备及武器装备的制造安装过程中,机械加工零件的高精度测量是保证整套设备质量的关键因素之一,长期以来国内外学者对此进行了大量的研究,尝试了多种测量方法,但是实现大量程、高精度、无导轨测量一直没有理想的方法。本文针对重大装备制造过程中大尺寸零件的测量技术进行研究,具体内容包括:从理论上分析了大尺寸机械加工零件表面的反射特性,将待测件的表面特性看作一个随机过程,用随机分布理论来描述它,基于对物体表面参数做统计描述建立了测量系统的光照模型,基于激光散斑理论分析了激光散斑对测量不确定度的影响,并讨论了表面粗糙度减小对测量不确定度的影响。基于激光三角法的基本原理,通过增加半透半反镜和CCD构造新型的大尺寸光学测量系统,介绍了测量系统的硬件与软件构成,基于软件Visual C++ 6.0设计上位机的程序,分析影响测量精度的因素并给出相应的处理措施,最终实现了大尺寸机械加工零件的大量程无导轨测量。分析了CCD光斑中心的定位对测量精度的影响和由测量原理引起的系统非线性误差。采用迭代阈值法计算光斑图像分割的最佳阈值,截取光斑特征点成像区域,再用双线性插值法实现光斑中心位置的亚像素级定位。应用BP神经网络对系统非线性误差的补偿,实现机械加工零件大尺寸测量系统的高精度测量。最后,通过实验验证了系统的测量范围、重复性精度、误差等参数。