齿廓与径向圆跳动是渐开线圆柱齿轮的两个重要检测参数。径向跳动分为径向圆跳动和径向全跳动。由于齿轮齿宽通常较窄,生产中一般只测量齿轮的径向圆跳动。在分析了现有齿轮非接触测量技术的基础上,根据国标GB/T 13924-2008,本文研究渐开线圆柱齿轮和齿轮轴的齿廓与径向圆跳动的视觉测量技术。利用CCD摄像机和标准工业镜头,根据摄像机的针孔成像原理,研究获取齿廓测点的三维坐标的方法,在减小齿轮中心投影畸变影响的基础上,建立渐开线圆柱齿轮齿廓与径向圆跳动的测量模型并进行实验验证。首先,根据摄像机的针孔成像原理,研究了获取齿轮上测量点三维世界坐标的方法。由于齿轮和齿轮轴的结构特征不同,采用机器视觉测量齿轮,线结构光视觉测量齿轮轴。齿轮端面是齿轮的测量平面,为了标定齿轮端面的位置,本文提出了一种仅用一个已知直径的圆环进行标定的方法。该方法解决了齿轮中心孔的孔径、倒角和齿轮端面平面度对标定精度的影响。建立了线结构光视觉测量齿轮轴的测量系统,并采用多目标优化算法对测量系统进行标定。其次,由于视觉测量齿轮的齿廓与径向圆跳动需要确定齿轮测量平面上多个圆和椭圆的中心,因此为了减小投影畸变的影响,研究齿轮测量平面上圆和椭圆中心的获取方法。获取齿轮端面上一般测量圆的圆心时,通过建立圆成像的斜圆锥面方程提出了减小投影畸变影响的方法。获取齿轮端面中心孔的圆心时,通过在中心孔内放置三个相同直径的圆环提出了减小了投影畸变影响的方法,避免了中心孔倒角对边缘检测的影响。获取齿轮轴齿顶光椭圆中心时,通过建立齿顶光椭圆成像的斜椭圆锥面方程提出了减小投影畸变影响的方法。再次,针对渐开线齿廓和径向圆跳动,分别建立了齿轮的机器视觉测量模型和齿轮轴的线结构光视觉测量模型。由于齿轮的渐开线齿廓通常较短,用代数拟合法难以保证渐开线齿廓的拟合精度,因此本文研究了渐开线齿廓的最小二乘几何拟合法以提高齿廓的测量精度,并通过测量齿距偏差验证了该方法的有效性。然后通过渐开线齿廓和齿顶圆的几何拟合,建立了齿轮径向圆跳动量和方向的视觉测量模型。最后,通过实验对提出的渐开线圆柱齿轮齿廓与径向圆跳动的视觉测量方法进行了分析和验证。仿真和实验结果表明,测量方法能够有效地实现齿轮渐开线齿廓和径向圆跳动的非接触在线测量,测量精度主要受标定精度和图像上检测点精度的影响。本研究对视觉测量技术和先进制造技术的发展具有重要意义。