本发明公开了一种大轮径外径光学投影测量装置，它具有一个机械定位组件，用以确定被测几何回转形体的一段圆弧踏面弦长和该弦到机械定位组件基准平面的距离；所述机械定位组件上安装有一个用于投影该段圆弧踏面轮廓的光学测量头；所述光学测量头由背投射激光源、扩束镜、光缝隙部件、成像透镜部件、CCD摄像机、以及信号控制处理装置构成。所述被测几何回转形体的该段圆弧踏面位于所述光学测量头的扩束镜和光缝隙组件之间，或者位于所述光学测量头的光缝隙组件和成像透镜部件之间。本发明具有结构简单、操作容易、测量精度高的优点，非常适合轮径大于500mm的几何回转形体、特别是其踏面宽度大于80mm的几何回转形体的直径测量。