逆向工程是当前用于产品开发和仿真加工的一种理想的并行设计的最先进手段，是制造业中消化吸收先进技术、缩短制造周期的重要支撑技术。三维面形测量技术作为逆向工程的重要组成部分，近年来已得到日益广泛的重视、研究和应用。其中，基于线结构光三角法测量原理的三维面形测量技术更以其非接触性、无破坏、结构简单、成本低、大量程、大视场和较高精度等特点在众多领域得到日益广泛的应用。目前，线结构光三维面形测量系统主要可分为旋转式和平移式这两种测量方式，但这两种测量系统由于自身结构的局限性，使得其在测量功能上比较单一，或只能测量回转体，或只能测量棱形体和杆状体。本文在充分了解这两种测量系统工作原理基础上，吸取两者的共同性及各自优点，创造性的将这两种测量系统整合为一个测量系统，使之既能实现旋转测量，又能实现平移测量，充分利用了已有硬件资源。本文是从事“结构光组合式三维面形测量技术及其在逆向工程中的应用”的研究(本论文部分受国家自然科学基金(69905002)资助)。 系统工作原理为：首先根据被测物体形状(旋转体还是棱形体)选择测量方式(旋转测量方式或移动测量方式)，由上位软件控制平台向下位单片机发送相应动作指令，下位单片机接收指令后，通过I/O口驱动对应步进电机带动工作台作一维附加扫描运动。在工作台作附加扫描运动时，图像采集卡通过CCD自动采集经被测物体表面调制的变形激光光条，这些光条记录了被测物体表面轮廓的二维信息。负责旋转测量的步进电机步距角为0.9°，步进电机每走一步，图像采集卡采集一帧光条灰度图，工作台旋转一周后完成整个面形测量，此时采集卡共采集400帧光条灰度图；负责移动测量的步进电机步距角为1.8°，工作台每前进0.4mm，采集卡采集一帧光条灰度图，测量过程中，通过光电开关自动判断光刀平面与物体表面的相交情况而触发采集卡自动采集图像。然后通过基于VC++编程平台的上位控制处理程序对所采集的光条灰度图进行处理，提取其特征轮廓线，并根据已建立旋转测量方式或移动测量方式的数学模型获得被测物体三维面形数据，同时系统以MATLAB为后台程序实时显示被测物体的三维面形。最后利用逆向工程软件Surfacer对点云数据进行处理，获得光顺的曲面，同时把点云数据文件格式转换成IGES或STL格式输出，以用于进一步的快速成型加工。 本课题内容主要包括系统整体结构的设计、系统数学模型的建立及其参数优化、实验平台的软硬件实现、特征轮廓线的提取、系统标定、点云数据的处理及输出等。本实验系统选用1/2英寸、焦距为16mm的CCD，基线距离L在一定范围内可调。系统测量范围最高可达(D×H)=262mm×543mm；系统测量分辨率最优可达0.1mm。实验结果证明，本系统有效利用了现有硬件资源，可以较低成本、较高精度、较快速度获取具有旋转体或棱形体特征的物体三维面形数据。