球轴承由于其摩阻力小、启动快、效率高、旋转精度高，已在机床、汽车、仪表、精密机械等领域广泛应用。滚珠钢球作为滚动轴承的核心元件，起到承载负载、减小摩擦的重要作用，其加工精度直接影响轴承的旋转精度和使用寿命，如何高精度的评价滚珠钢球面型精度具有重要的工程应用前景。本文设计了一种基于相移干涉法的球轴承滚珠面型误差测量系统，其基本原理是基于泰曼-格林干涉仪的双光束干涉系统，实现了滚珠面型误差的的精确测量。本文主要研究工作如下：1)　分析了系统测量原理，搭建了系统测量光路。在分析相移干涉原理的基础上，设计了基于泰曼-格林干涉光路的系统测量光路，搭建了实验测量系统，包括干涉光路、图像采集模块、压电移相控制模块。利用平面镜作为参考镜面，大大降低了系统设计成本。2)　研究了干涉图像的相位提取算法。分析了旋转滤波算法原理，并进行了仿真和实验，研究了相位提取算法，包括定步长和任意步长相位提取算法，并对三步法、四步法、五步法的移相误差进行了分析，研究了系统相位解包裹算法，并利用最小范数实现了干涉条纹图像的解包裹运算。3)　研究了系统离焦倾斜误差处理方法。介绍了系统离焦倾斜误差并分析了其与泽尼克多项式的对应关系，分析了波面拟合的常用方法，Gram-Schmidit正交化方法和协方差矩阵法，并利用协方差矩阵法进行了波面拟合模拟仿真，最后对解包裹相位进行了拟合实验，有效的消除了离焦倾斜误差对系统测量精度的影响。4)　进行了系统软件集成设计和实验。利用VC++的MFC开发了系统图像采集软件，利用matlab的GUI模块开发了系统图像处理分析软件，进行了滚珠测量实验，与Zygo的测量结果进行比较，PV值相差　，RMS相差　。进行了不同精度等级和直径的两组滚珠对比测量实验，对比了不同移相算法、不同装调位置对系统测量结果的影响，并对系统的重复精度进行了测试，实验结果表明系统重复精度良好。