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大锻件尺寸的在线测量是锻造中的重要环节,在线测量要求在锻造过程中高温状态下,检测锻件的尺寸及形状,以判断其是否达到工艺文件的要求。由于传统的接触式测量存在根本上的缺点,大锻件的热态在线测量在向非接触测量的方向发展。与接触式测量相比,非接触尺寸测量具有测量速度快、精度高、重复性好和非接触测量的优点。基于飞行时间法的激光测距传感器是一种典型的非接触式测量设备,它被广泛的应用于移动机器人定位、导航、目标识别与跟踪、场景重构等领域。本文将二维激光测距传感器与伺服电机相结合建立一个非接触式的三维激光测量系统,以获取大型锻件的三维数据。对于测量系统来说,标定是非常关键的步骤,它是系统后续进行精确测量的保证。围绕三维激光测量系统的标定,本文主要进行了以下研究工作:1、三维激光测量系统的标定方法研究。根据本文搭建的测量系统的结构特点,我们定义了系统的三个坐标系。在此基础上,将三维激光测量系统的标定参数定义为一个内参数矩阵和一个外参数矩阵,从而将标定问题简化为两个参数矩阵的求解问题,并且基于封闭运动链的思想,确定了计算这两个矩阵的思路与方法。然后我们根据射影几何学和矩阵变换的相关原理,基于移动机器人领域应用的一种定位方法,进一步提出了针对本文测量平台的标定方法,计算出测量系统的所有标定参数。2、平面扫描数据的标定对象直线特征提取方法研究。在本文提出的标定方法的实现过程中,首先要从平面扫描数据中提取标定对象在这个平面内对应的直线及其交点。本文总结了平面直线特征提取的一些方法,在此基础上,结合标定对象对应的数据特点,采用分步处理数据的思想,提出了针对本文标定对象的直线特征提取方法,获得了标定对象对应的直线以及这些直线的交点。3、标定方法的实验与分析。我们首先通过数值仿真验证了标定方法的可行性,接着在本文的三维激光测量系统平台上进行了实验。我们根据实验结果,分析了误差出现的原因,并提出了改进的方法。本文以大锻件尺寸的在线非接触式测量为背景,采用二维激光测距传感器和伺服电机搭建了一个三维激光测量系统。根据这个系统的结构特点,研究了系统参数的标定方法及相关内容,最后在系统平台上进行了实验与分析。本文进行的标定研究是本课题后续研究的基础,同时我们采用的标定方法可以应用到类似的测量系统中。