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孔轴类工件是航空航天、船舶制造和能源动力等领域中的典型机械构件,这类工件中孔系与轴的配合精度是重要技术指标之一,直接关系到动平衡及密封性。针对现有柔性制造生产线中规格繁多的孔轴类加工件的形位误差全检测量需求,本文以动、静态测量思想为指导,对孔轴类工件的尺寸、同轴度、位置度等关键几何量的宽量程、高效率测量方法展开了系统研究。在研究现有孔系工件形位误差测量技术及设备的基础上,针对具有较好圆度的串联孔系工件,本文提出了一种单层孔对应布置单只激光位移传感器(Laser Displacement Sensor,LDS)的测棒方法,该方法实施难度低,不依赖于测棒的旋转角度信息,通过多次随机旋转测棒后采集LDS的测量值,建立多层孔拟合圆的超定非线性方程组,利用收缩因子粒子群算法(Constriction factor Particle Swarm Optimization,cf-PSO)求解方程组能量函数的最优解,即可实现全部孔系的孔径、同轴度测量。通过建立串联孔系测棒孔径、同轴度测量的数学模型,仿真分析出实验过程中影响测量精度的误差因素,从而计算得到测棒上的传感器的安装精度要求。在允许的测棒安装误差范围内,对于孔径、同轴度这两种不同测量目标,利用待测孔心位置与LDS激光射线初始角相关这一条件,通过消除串联孔系测棒中的传感器初始角的标定,在孔径测量中可以显著降低该测棒方法在操作过程中的难度。实验中利用16μm线性度的LDS实现了28μm的内径测量精度,验证了简化标定后的测棒在直径测量中的有效性。对于由三层孔组成的待测串联孔系工件,跨距为240mm条件下,实验中实现了65μm的同轴度测量精度。针对平面孔系与多轴平面的位置度测量,本文以具有复杂形貌结构的内燃机曲轴为典型对象,以实现曲轴法兰端孔系与轴颈平面间的位置关系测量为目标,提出了一种快速测量曲轴法兰端孔组位置度的方法及装置。系统中通过多相机获取法兰端面孔组间的高精度坐标信息,利用气动伸缩式接触位移传感器获取曲轴轴颈中心参考平面相对于法兰端面的位置,通过坐标系转换将孔组间的位置坐标融合到轴颈参考平面的全局坐标系中,最终获得法兰端孔组的相对位置关系。本文的测量方法可以高效地应用于工业现场中对孔轴类工件的关键几何量实施全检,具有适应性强的优点,便于在工程实践中集成到发动机柔性自动化生产线中对曲轴、缸体进行快速检测。