随着现代工业的高速发展,各种大直径工件得到了广泛的应用,相应的直径测量要求也越来越高,尤其在高端装备制造业、高精密测量等行业中更为突出。对大直径高精度测量的研究,已经是现今在线测量的一个研究热点,尤其是服役状态下大直径工件的在线监测研究,它对于保障安全有着重要的意义。本论文以列车轮对为研究对象,利用光电检测技术对轮对直径在线测量方法进行研究,不仅可以得到轮对直径大小,而且可以获得轮对踏面擦伤、磨损等重要信息,对保障列车安全行驶有重要意义。本论文详细介绍了相机测量原理及其标定方法。在张正友标定法的基础之上,利用相机和激光器特殊位置关系提出了多平面标定方法,建立了虚拟空间坐标尺,实现了相机快速标定,该技术不仅满足了列车轮对直径在线测量要求,还为其他相关行业的测量提供了理论依据。研究了线结构光中心提取方法,提取到了亚像素的光条中心。在此基础之上,提出了一种基于传统弦高法进行改进的直径计算方法,避免了传统弦高法由误差放大原理带来的较大误差,满足了精度要求。搭建了通用试验平台,完成了标定试验、直径测量试验等。该试验平台不仅可以满足本试验要求,还可以用在其它曲面的测量,具有很好的通用性。本论文最后建立了GUI界面,使得试验操作处理变得简单易行。对测量结果进行详细的误差分析,分别从系统误差和随机误差着手找出其误差来源,建立了误差分析模型。