法兰作为一种常用的连接零件,被广泛应用于机械结构之中,特别是大型法兰,常见于船体各个部位。大型法兰表面形貌的现场检测多以人工接触式测量为主,人工检测有精度低、检测速度慢等局限性,影响加工效率增加加工成本。因此,利用先进的测量手段,研究出一种大型法兰现场测量系统有其必要性和现实性。本文利用线结构光激光器、工业相机和计算机搭建了一种基于线结构光的测量系统,用于大型法兰现场加工过程中对法兰上表面进行三维重建与平面度检测。本文的主要研究内容有:（1）基于线结构光测量原理,设计并搭建了法兰表面形貌现场测量系统。依据现实背景对线结构光传感器中的工业相机、镜头、线结构光激光器进行选型。模拟大型法兰现场加工机床,设计并制造了旋转试验台及驱动机构,完成系统的整体搭建。（2）对线结构光传感器进行了标定。首先推导了相机线性和非线性成像模型,利用张正友两步标定法进行了相机标定实验。其次,分析了多种线结构光中心检测方法,并结合本实验的应用背景选择了几何法激光中心检测。对几何法中心检测原理及算法进行详述,并设计实验实现了几何法激光中心检测。再次,详细阐述了线结构光测量原理,选择了基于交比不变的光平面标定方法,得到了从像素坐标到相机坐标的转换公式。设计并进行实验,完成了光平面的标定。最后完成线结构光传感器的标定,并设计进行实验,分析了线结构光传感器的测量精度。研究结果表明:线结构光传感器在激光条方向的测量误差为1%-2%左右,z轴方向的测量误差为2%-3%左右。（3）利用标定好的线结构光传感器对法兰形貌进行了测量和三维重建,实现了平面度的检测。首先对旋转轴进行标定,实现线结构光传感器的旋转扫描,并设计实验进行检验,实验结果表明,线结构光的旋转测量误差在1%左右。其次介绍了不同平面度评定方法,最终选择了最小二乘法为本文的平面度评定方法。最后用线结构光测量系统对不锈钢法兰和铝合金法兰进行扫描,并根据扫描结果求出法兰的平面度,其误差在0.2mm左右（与千分表测量结果相比较）,充分证明了本系统的可行性。本文设计并搭建出基于线结构光的法兰表面形貌现场测量系统,通过实验得出此系统在激光条方向的测量误差为1%-2%左右,z轴方向的测量误差为2%-3%左右,y轴方向的测量误差为1%左右。并对法兰进行了平面度检测,其误差约0.2 mm左右。本文为法兰表面形貌现场测量提供了一种新方法。