轴系旋转结构是大多数机械设备的核心组成部分。轴系对中误差过大造成的附加振动和摩擦增加了机械设备的故障率,减少了设备的使用寿命。世界范围内每年因轴系对中问题造成的经济损失达数十亿美元以上。快速、高效、准确的测量同轴度误差是提高轴系对中精确度的前提。经过上百年的发展,实心轴系的同轴度误差测量取得了巨大的成功。基于PSD和激光技术的对中仪已经实现了实心轴系同轴度误差的自动化、高精度在线检测,并出现了大量标准化产品。但这些基于光电的方法推广到由多个机械圆孔组成的孔系的直线度进行判断时,往往需要精密的机械系统作为基础。本论文设计了一种基于PSD和激光技术的孔系同轴度误差测量平台,采用激光作为基准,避免采用精密的机械系统,实现对多个孔径为400mm左右的孔系零件圆孔圆心的判断和直线度的评估。主要工作内容如下:(1)分析了相关国家标准和机械行业标准对同轴度误差测量方法的要求。(2)分析了现有用于同轴度误差测量的成熟技术方案。分析了百分表法、基于PSD的激光对中法和三坐标测量仪的技术原理,并对三者的优缺点进行了比较。(3)对国标中介绍的圆度误差测量的四种方法进行了一一建模分析,并推导出了相应的数据处理算法。(4)提出一种基于以激光束为直线基准的孔系同轴度误差测量平台方案。对设计出的孔系同轴度误差测量平台进行了数学建模,并推导出了基于最小二乘法和回转轴线判别法的数据处理算法。系统可以实现同轴度的测量精度达到5微米量级。(5)设计嵌入式软件和硬件控制辅助机械平台在伺服电机的带动下运转,并保证较高的角度精度。同时,设计基于Python的系统示例程序对系统进行调试和初步实验,并根据对设计过程和实验结果的总结,给出了进一步的改进意见。