在光学测量技术中,光栅投射技术一直是发展最快应用最广的一个分支,而在测量对象上,由于不同领域的集成化需求,器件的大小开始趋于小型化,使得小尺寸物体的三维测量变得越来越重要。基于光栅投射的测量技术由于其原理简单,测量精度高、速度快等优点,被越来越多的应用在小尺寸物体测量中,成为了目前测量领域的重要方向之一。本文以测量尺寸小于20mm×15mm,高度约为5mm的小尺寸物体三维形状为目的,结合光栅投射技术,搭建出一套测量系统,对系统完成过程中用到的关键技术和系统整体设计做了重点研究,主要工作如下:总结了国内外对于光栅投射技术和小尺寸物体三维测量技术的研究现状,从原理上确定了系统的整体框架。基于光栅投射法的理论技术,介绍了相移法和相位展开的原理,并给出具体实现过程,然后利用仿真实验,验证了测量原理的可行性。另外,考虑到测量系统中投影仪和相机的非线性响应对相位计算的影响,介绍了一种双步投影的非线性相位误差补偿方法,同样结合仿真,说明该方法能够有效提高相位计算准确性和稳定性。从显式标定和隐式标定的两种常用系统标定方法出发,介绍了摄像机的成像模型,推导出高度标定和横向标定的隐式标定公式,并分别给出了两个方向的具体标定流程。依据系统结构和测量原理,确定三维测量系统中主要光学器件的型号,搭建出最终的硬件测量系统,设计系统软件控制界面,实现自动化测量。最后进行了实验验证,分别通过具体的实验说明了系统中采用各方法的准确性,分析得到系统在高度方向和横向尺寸的测量误差,最终实现了小尺寸物体的三维形状恢复。