随着现代测量技术与计算机技术的飞速发展,高精度三维扫描机正逐渐成为现代三维测量领域的研究重点。在当今的工业生产中,三维扫描技术正被广泛应用于各行各业中,特别是在3D打印、航空叶片检测、古文物修复等方面。传统的三维扫描机大多数采用接触式的方法进行三维测量,其测量精度低、数据采集速度慢等缺点,不利于在现代工业中应用。目前,随着工业4.0时代的到来,基于运动控制、应用光学、机器视觉与图像处理等高新技术的高速发展与相互融合,三维扫描技术正在强力的技术支持与巨大的生产需求的共同带动下不断创新、逐步完善,人们可以更加精确、更加高效地获取客观物体的三维信息。因此,本系统设计具有十分重要的理论研究意义与实际应用价值。本论文详细介绍了国内外在三维扫描技术领域的研究现状,针对三维扫描技术存在的扫描速度慢、测量精度低等问题,提出一种基于高精度二维直线电机运动控制系统,并利用光谱共焦位移传感器进行高度测量的高精度三维扫描系统,提高三维扫描的精度,同时加快扫描的速度,改善工作效率,有利于工业化应用。本课题所设计的高精度三维扫描系统的硬件系统主要包括基于PMAC运动控制器的高精度二维直线电机运动平台和基于光谱共焦位移传感器的光学位移测量系统。其中,二维直线电机运动平台主要由计算机、运动控制器、电机驱动器、直线电机和位置检测装置等组成,光学位移测量系统主要由光谱共焦位移传感器控制器和光学探头组成。在后期的系统测试实验中,先通过标准量块扫描实验分析系统的性能指标,然后选用具有代表性的三维纹理皮革样品进行三维扫描实验,分析系统的实际工作情况,以证明本系统设计中的相关理论与扫描方法的可行性。通过对实验数据与实物扫描结果的分析可得,本三维扫描系统达到高精度、高分辨率和高效率的技术要求,可适用于各种形态复杂、曲率多变物体的表面轮廓高精度三维扫描,对高精度三维扫描技术的发展起着重要的推动作用,在工业生产、精密检测等领域中具有相当重要的应用价值和十分广泛的应用前景。