本文基于结构光三维测量原理,设计了一套热轧圆钢截面轮廓及直径在线检测方案,进行了关键技术研究。根据现场环境和项目要求精度选购了合适的相机和激光器等器件,在实验室环境下搭建了测量系统。选用了Zhang摄像机模型对系统进行标定,并为此设计了一种新型的立体标定靶标,立体靶标具有四个靶标面对应系统四套传感器,能对四套传感器同时进行标定,并根据立体靶标空间几何关系完成测量坐标系的统一,标定方法简单易操作,适合现场应用。针对初步测量得出的四段圆弧,本文提出了一种对截面轮廓三维数据进行筛选和融合的数据处理方法,对重合弧段进行了细分平均化处理和最小二乘法拟合圆弧代替的处理方法,从而得到圆钢截面较理想三维坐标。本文提出了不同角度多组平行线相切法测量圆钢截面直径,测量时设定八组平行线,并使八组平行线从远处逼近圆钢截面,找到相切点,对相切点进行了判定筛选,最终获取八个不同位置处的截面直径值。系统在实验室环境下进行了标定实验和测量实验,标定得出的相机内外参数和光平面参数。根据标定结果对被测塔轮进行了精度验证实验,实验结果证明系统在一定测量范围内能实时获取圆钢截面轮廓及不同位置处的直径值,直径测量精度高于0.2mm,且系统稳定性较好。