某些小型轴类零件，对直线度要求较高。根据CJA40-20型全自动校直机技术要求，本文研究并开发了一套在线检测系统，主要包括检测装置的结构设计、检测装置的结构参数优化、影响检测精度的主要因素的研究、软件系统开发等工作。本文应用最小二乘法计算小型轴类零件圆度和圆跳动，在MATLAB软件中进行了仿真实验，验证其正确性；针对采样点数不同对在线检测系统的影响进行仿真研究，确定采样点数的合理临界值，降低了采样成本；根据校直工件的初始弯曲情况和滚轮摩擦驱动装置的结构参数，计算得出了驱动力矩与压紧轮正压力的关系式；针对设计过程中遇到的问题，对因为基准转移而造成的基准不重合误差进行了分析和计算；同时在CJA40-20型全自动校直机上对该在线检测系统进行了实验验证，结果表明理论的正确性，能满足CJA40-20型全自动校直机的技术要求。