大尺寸球形铣刀被广泛应用于自由曲面加工领域,对其轮廓尺寸测量的精度直接影响了加工的精度。视觉测量法具有非接触、精度高、应用范围广被广泛采用,现有针对刀具的视觉测量主要集中在中小尺寸的刀具上,在大尺寸刀具测量方面的研究较少,因此开展针对大型球刀轮廓视觉测量的研究具有重要的意义。本文针对在大型球头铣刀视觉测量领域的相对空白,以直径为20mm和30mm的球刀为研究对象,开展了系统设计开发、系统误差补偿以及图像拼接精度的提高等方面的内容。具体内容如下:针对大型球形铣刀刀头轮廓尺寸测量,在采用视觉测量法时采集图像过程中视野受限的问题,设计开发了一套在线测量系统,系统具有对刀具序列图像采集、自动对焦与图像处理的功能,从而实现对大型球刀完整轮廓图像的获取和半径测量。测量时不需要将刀具卸下,因此不需要重新找定位基准,同时将测量结果反馈给机床,以调节机床加工参数,从而提高加工精度和速度。针对系统中光栅尺的定位误差,使用了一种图像法测量误差的方法,该方法建立了系统定位误差与光栅尺测量值的关系,从而达到补偿系统定位精度误差的目的,补偿后光栅尺的定位精度提高了30%。针对传统序列图像拼接方法,运用于本系统中出现拼接阶梯的问题,使用了一种结合刀具圆弧轮廓特点与本系统误差的消除图像竖直向偏差的匹配改进算法。最后通过实验验证,图像的拼接阶梯消失,对直径20mm和30mm的刀具进行测量时,半径的测量误差小于0.09%,同时并以图形的方式对刀具形状作了可视化输出,将刀具各部分的形变量直观反映出来。