应用辊筒模压技术加工的微结构功能表面近年来已广泛应用于液晶显示器、太阳能电池等产品中。辊筒模具是辊筒模压机床的关键零部件,它的表面微结构精度决定着辊筒模压机床加工的微结构功能表面的精度和品质。高精度辊筒模具加工离不开高精度的测量。由于辊筒模具一般质量大,不便于离线测量,而在位测量时,机床导轨的直线度误差和主轴回转误差又会影响到测量精度,所以需要采用误差分离方法进行在位测量,辊筒模具形状在位测量技术是辊筒模具实现高精度加工的关键技术。为了更好的提高测量效率、测量精度以及降低测量成本。本文基于逐次两点法、多测头误差分离法和平行三点法误差分离方法开发新的测量系统对辊筒模具直线度和圆度进行高精度在位测量。该测量系统利用柔性铰链的极高分辨率和重复性以及音圈电机的高频率响应特性以实现多测头扫描测量功能。通过所研究的测量方法和测量系统开展了辊筒模具直线度和圆度在位测量实验,验证了所研究方法的有效性。论文的主要研究工作包括:首先,分析现有辊筒模具在位测量技术的误差分离方法。对逐次两点法和多测头误差分离方法测量辊筒模具直线度的原理进行分析,提出了单测头剪切扫描测量方法。分析研究平行三点法测量辊筒模具圆度的原理,进而提出了单测头平行三点法。其次,设计并搭建了在位测量平台。设计了以柔性铰链和音圈电机组成的剪切平台。同时,设计了测量平台控制系统,实现对测量平台的整体控制。针对所研究的在位测量方法和设计的测量平台,分析测量误差来源。应用MATLAB编程仿真分析各类误差对直线度和圆度测量造成的影响,验证了整个测量系统的可行性。最后,通过调试优化测量系统,开展辊筒模具在位测量实验,测量了直线度和圆度的误差及重复性误差。通过直接扫描测量方法测量辊筒模具直线度和圆度实验以及通过测量自由曲面工件实验,验证了本文研究的测量方法和测量系统能实现高精度在位测量。