Debido a su pequeño tamaño y masa ligera, los pequeños rodillos cilíndricos de precisión presentan desafíos en la detección de desbalance dinámico, incluyendo dificultades en la medición y el riesgo de daño en la superficie. Este artículo propone un dispositivo de detección no destructivo para evaluar el desbalance dinámico de pequeños rodillos cilíndricos de precisión. El dispositivo utiliza un método de soporte por flotación de aire combinado con amplificación de resonancia para medir indirectamente el desbalance dinámico. Se desarrolló un modelo dinámico del sistema de vibración de herramientas de flotación de aire y rodillos cilíndricos para explorar la relación entre los parámetros de vibración de las herramientas de flotación de aire y el desbalance dinámico del rodillo cilíndrico. Se realizaron análisis modal y de respuesta armónica, revelando que la amplitud del sistema de vibración en resonancia podría ser detectada utilizando el sensor. Además, se llevó a cabo una prueba modal para determinar la frecuencia natural del sistema. Se construyó una plataforma de detección no destructiva para probar el desbalance dinámico de los rodillos cilíndricos. La observación microscópica de la superficie del rodillo antes y después de la prueba confirmó que el dispositivo realiza con éxito la detección no destructiva del desbalance dinámico.