零件的几何误差以及表面粗糙度是评定其加工精度的两大指标。它们直接影响着零件的装配和定位精度,进而影响机械设备的整体性能和使用寿命。随着现代工业的高速发展,机械零件的几何误差和表面粗糙度的精确检测变得越来越重要。几何误差的检测方法一直是国内外学者们的研究热点,而且依据检测对象和使用环境的变化,检测系统的配置在不断的完善,以适应不同工业领域的要求。本文以机械制造和装配过程工件的几何形状和表面粗糙度检测为目标,以高精度的激光位移传感器为工具,针对零件的直线度、平面度以及车削工件形位误差及粗糙度的检测方法展开了研究工作,主要研究内容如下。（1）分别利用分形理论中的二维和三维W-M函数建立了加工件粗糙表面的模型,通过数值计算探明了分形维数和尺度系数与表面粗糙度Ra的对应关系,即分形维数越大,表面越光滑,尺度系数越大,表面越粗糙,并给出了不同粗糙表面的统计学特征参数;最后针对铣削加工平面和车削加工圆柱面进行模拟分析,并利用最小包容区域法分别计算出其平面度和圆度误差,探明了分形参数与平面度和圆度误差的对应关系。（2）基于分形参数与平面度的对应关系,建立粗糙平面的三维模型,提出了粗糙平面的法平面投影波纹线的提取算法和利用法平面投影波纹线评估平面直线度的计算方法;利用三直线接触平面直线度检测机构的检测结果,提出了法平面投影波纹线重构算法,并通过数值仿真重构算法和平面直线度评估算法的准确性。（3）考虑车削主轴回转同步与异步误差,以分形函数描述车削过程产生的表面粗糙度,建立了车削加工工件截面的几何形状模型;通过数值仿真,分别模拟出主轴回转的同步和异步误差、分形参数对工件截面的粗糙度和圆度误差的影响;然后,根据车削加工过程刀具与工件的相互位置关系,提出一种利用激光测距传感器的检测主轴同步和异步误差及工件截面圆度误差的方法,并通过数值仿真进行了验证。（4）对上述平面度检测以及车削工件形位误差检测两种检测方法的误差进行分析。分析了测量原理误差、平面度检测机构的制造和装配误差、传感器安装位置误差对检测结果的影响,进而提出了保证检测精度相应的方法和控制指标。