现代加工技术发展迅速，自动化程度、加工精度不断提高，相应的对检测设备也提出了新的要求，如高精度，自动化，在线检测等等。传统的检测方法大都采用人工测量，比如卡尺、π尺，弓高弦长法等测量，这种方法测量精度低、效率低、受操作者主观因素影响较大，已经不能适应生产发展的需要。随着现代工程光学和电子技术的发展，出现了光学、机械、电子技术有机结合的光、机、电检测设备。这类检测设备利用了光直线传播的特点，并且运用电子技术对检测信号进行处理，通过软件对测量误差进行校正，测量结果达到了相当高的精度。在长度尺寸测量的领域，采用机、光、电结合的测量方法也越来越多，从而为大尺寸测量问题的解决提供了极有希望的新途径。本文旨在探讨CCD图象传感器在尺寸检测方面的应用性能、特性参数以及相关测控系统硬件系统的设计特点，从而为研制大轴尺寸在线测量系统奠定理论和实验基础。 论文主要涉及到四个方面：光学系统设计、机械结构设计、单片机数据采集与处理、单片机通用测控仪的研制和改造。在光学设计部分主要介绍了激光特性、激光扩束的理论基础，并按照伽利略激光扩束原理设计了半导体激光器的扩束系统；在机械结构设计中，系统采用燕尾式导轨，为了提高激光器的定位精度，将燕尾滑块和光栅尺的动块固定在一起，这样燕尾滑块的滑动距离可以实时的显示在LED上；数据采集和处理部分采用高速的数字模拟混合处理器C8051F系列单片机做为处理器，利用其内部的丰富资源可以减少片外的扩展，节省电路设计。 单片机通用测控仪的研制一方面是为测试CCD图象传感器应用性能、特性参数等准备实验条件，另一方面也是为今后科研工作准备一台通用的实验装置。在第六章主要介绍了系统硬件设计和软件设计。硬件部分主要有四部分：键盘显示模块、频率测量模块、A/D转换模块和D/A输出模块。在此章详细介绍了系统硬件设计，包括芯片选择和单片机和各功能模块的接口设计，并且介绍了系统软件设计和各功能模块的软件设计。