大尺寸桁架结构广泛应用于火车站、剧场、大跨度厂房、航天发射等场合。其具有尺度大（通常能达到百米量级）、位置精度高、服役寿命长等特点。受制造与运输因素的限制,大尺寸桁架结构往往是在施工现场通过分段拼接或机械展开实现的,其装配精度对于桁架的准确测量提出了极高的要求。同时在桁架服役期间,受热和重力等作用,不可避免地产生形变。为安全考虑,有必要在桁架结构的装配和服役阶段对其进行在线检测,以确保其安装精度和安全运行。本文在分析桁架结构特点的基础上,提出了大尺寸桁架结构激光扫描测量方案,采用二维扫描装置带动激光测距传感器,并配合相应的数据处理方法,实现了大尺寸桁架结构端部空间扭转角度、水平偏移量的测量。为此,本文主要开展了以下几方面的工作:1.研究了大尺寸桁架结构对测量技术的限制因素,提出了激光扫描测量方案。该系统通过检测脉冲激光束在传感器与被测目标间的传输时间实现测距,同时采集脉冲回波强度用于目标表面特征的识别,进而获得桁架相应节点处目标的空间坐标位置,实现桁架几何尺寸、空间扭转角度和水平偏移量的间接测量;设计了二维旋转扫描系统,通过电机驱动的精密转台实现高精度扫描。2.根据桁架节点处目标的表面形貌特征,分为平面型与圆弧面型进行分别处理,建立各自的数据处理方法。综合考虑桁架检测的精度要求和实时性要求,采用最小二乘法对目标特征直线进行拟合,避免迭代法等耗时长的计算方法。平面型目标主要测量其边缘直线段的空间位置以及平面的法向量,圆弧面型目标主要测量其中心线段的空间位置,通过对目标各自关键特征信息的识别和计算,间接得到桁架节点空间位置。3.对激光扫描测量系统的脉冲飞行时间激光测距传感器进行选型,并针对传感器的测量误差来源,对其系统误差、与被测目标的距离、目标表面反射特性以及激光发散角等影响因素进行实验分析,确定了各因素引起的测量误差大小及波动范围。搭建了二维旋转扫描装置,分析了定位误差来源,推导了装配误差在内的误差方程,根据方程确定了扫描测量系统不依赖其他测量工具的标定方案,并进行了实验验证。同时开发了激光扫描测量系统的测量软件。4.利用激光扫描测量装置对模拟目标进行测量,得到了模拟目标扭转角度和水平偏移量的测量结果,并从硬件因素、扫描分辨率等方面分析了产生误差的原因。