针对在机床上半精加工状态的大型工件进行在线超声波探伤的需要，考虑工件外形存在的不圆度、锥度等形面误差对超声波探头接触间隙稳定性的影响，提出一种基于改进Cardan悬架的型面变化自适应跟踪机构的设计方案。分析了跟踪扫查机理，设计了能自动适应大型回转体局部形状变化情况的扫查跟踪装置，使超声波始终沿工件法线方向入射，实现了回转体在加工同时的在线探伤。结合所开发的大型回转体超声波检测软件系统，基本实现了大型回转体在机床加工过程中在线自动超声探伤的需要。实际应用结果表明，开发的系统对于提高大型回转件检测质量和效率有较好的作用。