随着我国现代化建设的逐步推进和科学技术的不断发展，在飞机制造、高铁设备制造、电力能源设备制造、万吨级以上船舶制造、钢铁成套设备制造等重大装备的制造中，先进的大尺寸测量手段是技术进步的先决条件，对大尺寸零件形位尺寸的测量精度和自动化程度提出了更高的要求。对于大尺寸对象的测量，主要包括对几米至几百米大小的物体的空间坐标位置、尺寸、形状、运动轨迹等的测量。在一些特殊环境和特殊待测物体下，采用一般的测量方法往往无法实现大尺寸测量。本文在现有的大尺寸测量方法基础上，根据机车检测的实际需求，提出了一种综合多种传感器数据的扫描式三坐标测量体系。系统通过机构的运动，采用多种传感器和相应的数据采集技术依次测出车体各轮廓横截面的三坐标和测量误差源数据，分析建立测量误差补偿方案和相应的数学模型，并将测得的各截面数据拟合成三维实体，最终求得所需尺寸和几何量参数，实现对机车车体主要结构尺寸的高精度、智能化测量。文章首先介绍了测量系统的整体结构以及测量机构的硬件和软件构成；分析了建立多传感器测量系统坐标系的方法；根据空间几何原理建立了车体各测量参数的数学模型以及测量误差补偿的数学模型；阐述了软件系统外围各设备的功能，根据用户需求对测量模块、误差补偿模块、伺服系统等模块设计了软件流程，对软件流程中的测量部分进行讨论。最后给出了各种传感器的校准方法和对整个测量系统的标定方法。