机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点，正在逐渐取代人工检测，成为工业生产检测的重要一环，作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成，采用了2个非球面校正像差，调制传递函数曲线在40 lp·mm−1处大于0.3，具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料，设计完成后进行了照明模拟，选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明：文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像，并给出了一种配套的照明方式。