光学三维精密测量技术是现代科学研究和工业应用的关键技术之一,随着工业应用要求的逐渐提高,快速、大范围、高精度的三维形貌测量技术已经成为近几年的研究热点。为了解决传统单投影仪单相机三维测量结构中测量速度、测量范围有限,测量盲区广泛存在的问题,本文提出了双投影仪结构光视觉测量系统,并且针对双投影仪同时投影时造成的相移光栅叠加的问题提出了三种叠加相移光栅分离算法。本文分析了相位求解和标定的相关原理,提出了单相机双投影仪光学系统模型,搭建了双投影仪结构光视觉三维测量系统,实现了速度更快、范围更大、精度更高的三维测量。文章的主要内容如下:1、针对叠加相移光栅分离,提出了六图分离算法、求导分离算法和一种快速全方位的结构光三维测量方法三种方法。针对三种算法搭建了对应的仿真或者实验环境,仿真或者实验结果表明三种算法都实现了对叠加相移光栅的分离,使得两个投影仪可以同时对被测物体投影,减少了测量所需的时间。相比于单相机单投影仪结构,三种算法对于全相位求解时间分别减少了25%,50%和67%,测量范围依次增大了2倍,2倍和3倍。2、针对双投影仪三维测量结构,提出了单相机-双投影仪光学系统模型,当两个投影仪以两个角度对一个被测点进行测量时,成像系统对同一点的相位信息可以测量两次,提高了系统的抗误差干扰能力和视觉显现力。3、详细说明了主相位、全相位求解方法、相机和系统标定方法。着重研究了利用四步相移法求解被测物体主相位,双频法解包裹相位,张正友标定法来实现相机的参数获取和畸变校正,精密位移台实现系统标定等。4、以六图分离算法为核心算法搭建了双投影仪结构光视觉三维测量装置,基于Visual C++开发环境编写上位机,实现系统的自动化测量。利用此系统对标准球和阿格里巴雕像分别进行对比实验,实验结果表明此系统在提升测量速度的同时,提高了测量精度和稳定性。并且可以解决由被测物表面复杂造成的测量盲区问题,扩大测量范围。此系统可以完成对被测物体快速、高精度、高稳定性、大范围、自动化的3D形貌测量。