光学测量以其高效率、高精度、非接触、大视场、可视化、智能化等传统测量技术无法比拟的优势被广泛应用于逆向工程、产品质量控制和检测、生物,医学工程、文物修复等领域。在光学测量中,由于光线遮挡、视场范围限制等原因,要获得物体表面完整的三维点云信息,必须进行多视角测量和多视角点云拼合。本文针对目前多视点云拼合效率低的问题,从硬件角度出发,开发出一套两轴转台结构光三维扫描仪,实现了多视点云的自动拼合,同时采用视点规划策略对测量过程进行了优化,提高了测量效率。介绍了三维光学测量的应用和发展,以三角测量法为理论基础,阐述了格雷码和相移综合的测量方法。从提高多视点云拼合效率和测量效率出发,提出了本文的主要研究问题,两轴转台标定和视点规划,并阐述和分析了相应的研究现状。根据测量原理,搭建出两轴转台结构光三维测量实验平台,并对整个控制系统进行了开发。实验平台主要包括投影拍摄模块和两轴数控转台模块。控制系统开发包括,控制方案选择、控制流程设计、PLC梯形图编写和控制系统通信的开发。选择PLC控制方案实现了对整个系统的精确稳定控制。同时选择用MSComm控件实现PLC和PC的串口通信。提出了一种两轴转台自动标定的新方法。将两个标定球按一定布局固定在转台上,在转台绕摆动轴转动过程中选取不同的角度进行测量,通过图像处理分割两个标定球的测量数据,计算两个标定球在不同位置的球心,再通过数据拟合得到两个标定球球心所在圆的圆心,两个圆心坐标就精确标定了转台摆动轴轴线。同理,标定出转动轴的初始轴线。根据转动角度,通过计算得到转动轴在任意视角的轴线位姿,从而精确标定了两轴转台的位姿,并以此为基准实现了光学测量中多视测量数据在线自动拼合。同时设计了相应的实验系统,对该标定方法的精度进行了评价。针对两轴转台结构光三维测量系统,从视点规划的角度出发,对任意零件的测量过程进行了规划。提出了预扫描视点规划算法,较好地实现了对任意零件的快速初步扫描,为后续测量提供了基础数据;在此基础上提出了基于点云孔洞位置快速估计的后续测量视点规划方案。最后,开发出两轴转台结构光三维扫描仪样机,并通过对义齿模型、鼻子模型和工艺兔子模型的工程实际测量,验证了所开发的测量系统的性能,达到了满意的结果。