动车组在运行过程或定期性的级别检修中,其零部件表面很容易出现刮擦划伤情况,以转向架上的小齿轮轴为例,当表面损伤情况严重时,会使得动车组无法正常运行。轴表面上的划痕深度是判断其能否继续使用的关键因素,根据行业标准,划痕深度大于0.2毫米时,小齿轮轴将不能继续使用。本文首先对小齿轮轴上的损伤情况及测量要求进行了考查与总结,利用多种方法分别对划痕的深度进行了初步测量与分析。接触式测量不满足无损测量的要求;激光相位法和脉冲法测量范围大但是测量精度低;激光干涉法满足测量精度而对环境要求苛刻;激光三角法具有原理简单、动态响应快、精度高等优点,满足轴表面划痕深度的测量要求。基于激光三角法测量系统的原理,本文建立了斜射式和直射式两种系统结构的数学模型,根据被测物体表面特征和测量要求选取了测量误差低、结构紧凑的直射式测量系统。为了保证测量过程获得稳定准确的光学信息,对Scheimpflug条件进行了论证。利用MATLAB软件对模型中光学元器件的参数及相互之间的位置进行优化分析,根据模型中接收透镜焦距、工作距离、光束夹角等参数对测量范围、测量精度、系统体积的影响规律,获得满足实际要求(测距范围0.05-0.5mm、测量精度高于0.02mm)的具体参数:焦距f=30mm、距离H=35mm、光束夹角m=33°。依据结构模型参数选择了光学元器件,设计系统的三维结构模型,搭建出测量系统实验平台,在实验结果符合理论值的基础上,设计了针对动车组小齿轮轴表面划痕测量装置的三维模型结构图。根据线阵CCD-TCD1501D工作原理及性能参数,设计了软硬件驱动程序。为了获得可视化的测量动态图像信息,本文以C++作为编程语言,以MFC为框架,以Visual Studio为开发环境,编写了基本图像界面;基于测距模型参数对划痕深度的算法进行编写;将算法输入界面程序实现了划痕深度的实时显示。最后对系统中影响测量精度的主要因素进行了详细分析,获得了物面倾斜与测量误差之间的关系式,并给出消除倾斜误差的方法,为进一步获得更完善的三角法测量系统提供了方向。