在微纳米测量领域,微小球经常被用来作为球形探针。传统的接触探头通常采用直径为几个毫米到0.3毫米范围的红宝石球或钢球,但是为了方便插入小的凹槽中测量凹槽壁等小工件,要求探球尽可能小。随着测球越来越小,不可能有很好的球度,所以,需要测量探球圆度和准确半径值。针对传统测头圆度的测量,本文提出新的方法,研制了微小球最大横截面圆度测量系统,基于迈克尔逊干涉原理研发圆度测量方案,提升测量分辨率可以达到纳米级,并且提出半径变化值的测量方案和误差分离方法。本文采用两点法测量,借助两个小的迈克尔逊激光干涉仪采用对径夹持的方法,可以直接测量微小球的直径。在转台带动待测球转动过程中,读取两干涉仪偏移读值,在测量直径时可以消除转轴偏差。研发的圆度测量系统分辨率可以达到lnm和精度10nm。本文测量了三个微小球的直径变化值,并都具有良好的重复性。该系统可实现数十微米至1mm直径范围内的小球直径和最大直径处圆度的高精度测量。圆度测量原则上受测量主轴的同心度误差的影响,为了精确测量必须对其进行补偿。在本文中,介绍了一种新的圆度分离方法,可以直接分离偏心误差,径向误差,包括径向运动误差和圆度误差。利用两个位移传感器采用直接测量的方法测量待测球,平均直径也可以同时被计算出来。实验结果验证了所提方法和研制的实验系统的有效性。