快速精密测量是实现小模数齿轮智能化生产的有效手段和重要过程。目前可测量小模数齿轮几何参数及单项偏差的设备很多,其中使用最广泛的是三坐标测量机和齿轮测量中心。这类设备普遍存在价格昂贵、操作复杂,且对于不同模数的齿轮需要更换对应尺寸的标准测头,再加上小模数齿轮安装时找正困难,导致测量效率低。因此,寻求一种测量效率高、精度好、测量范围广的小模数齿轮测量方法显得尤为重要。近些年,随着机器视觉关键技术不断取得突破与发展,机器视觉在工业测量领域得到了广泛应用。本文采用基于机器视觉的测量方式对小模数齿轮的批量快速测量展开相关研究。依据小模数齿轮视觉测量需求,分析了视觉测量系统软硬件组成部分,通过对光源照明系统、镜头、工业相机、光学支架等部件进行分析和选型,搭建出适合小模数齿轮测量的硬件试验平台。软件系统选用Visual Studio 2017调用Open CV4.1.0视觉库,并采用圆点个数为9×9矩形阵列标定板对小模数齿轮视觉测量系统进行标定,获得实物尺寸与图像坐标之间的比例因子。通过搭建出的视觉测量系统采集得到小模数齿轮图像,为后续齿轮图像预处理及各参数的测量奠定基础。通过对采集到的齿轮图像进行灰度值变换和高斯滤波两种图像增强方式突出齿轮轮廓信息并去除齿轮在采集过程中引入的部分噪声;利用OTSU图像阈值处理算法降低齿轮图像数据结构,提高齿轮检测效率,得到二值齿轮图像;使用圆形掩模板对单个齿轮图像掩膜处理计算齿轮的齿数;图像连通区域提取可分离同一视野中的多个齿轮图像,满足小模数齿轮批量、快速检测的需求;通过Canny边缘检测算子获得齿轮边缘数据,为后续齿轮其他参数的计算提供原始测量数据。依据采集到的原始数据及齿轮中心点坐标特点,通过全局最小二乘算法实现齿轮中心坐标的有效确定。利用采集到的齿轮分度圆附近齿廓数据点拟合圆弧代替齿轮渐开线,实现了齿轮齿距偏差的精确测量。同时还完成了齿轮其他参数如齿数、模数、齿顶圆半径、齿根圆半径、齿距累积偏差、齿廓总偏差等参数的测量,最终实现齿轮各参数的确定。通过仿真和实测试验验证本文提出的全局最小二乘算法和利用分度圆附近齿廓数据点拟合圆弧代替齿轮渐开线计算齿轮齿距偏差方法的有效性。实测试验以渐开线直齿圆柱齿轮为测量对象,对同一齿轮分别在Gleason齿轮测量仪和本文搭建的小模数齿轮视觉测量系统中进行几何参数及各单项偏差测量。对比试验结果表明,小模数齿轮视觉测量系统在测量齿顶圆半径、齿根圆半径、单个齿距偏差、齿距累积偏差、齿廓总偏差等项目时示值误差不超过7微米,可满足9级精度齿轮的测量要求,而测量效率高于齿轮测量中心。