为了解决大尺寸零部件的三维形貌测量问题,搭建了基于惯性导航的自定位三维扫描测量系统,以实现对三维物体的快速扫描测量。该系统将惯性测量单元融合到双目视觉测量系统中,通过数据融合技术以实现自定位功能及物体的三维形貌信息。若要实现测量系统的自定位功能,需将双目视觉测量系统测得的被测物体三维轮廓信息转换到同一坐标系下,本文以视觉测量系统的首次测量位置下的坐标系为最终的目标坐标系。在测量被测物体之前,需要先在被测物体表面上粘贴高反射率材料的圆形标记点,并对系统的参数信息进行标定。测量过程中,双目视觉测量系统同时测量特征点和包含被测物体轮廓信息的结构光中心的三维坐标,然后基于特征点求解不同位置下视觉测量系统坐标系之间转换关系,并与惯性测量单元所测数据进行数据融合以确定更为精确的定位信息,最终实现双目视觉测量系统所有测量数据的坐标系统一。本文的主要研究内容如下:1、基于惯性导航的自定位三维扫描测量的工作原理以及系统的标定。本文提出了一种惯性导航与视觉测量系统相结合实现对测量系统位姿检测的实现方法,详细介绍了该方法的实现过程并设计了相关实验进行验证;设计了一种适用于本文系统标定的实验方案,该实验方案能够一次性完成对双目摄像机的标定、线结构光平面的标定、惯性测量单元与双目视觉系统位置关系的标定。2、基于特征点的数据拼接方法的研究。不同视角下双目视觉测量系统测得的特征点需要准确的匹配来确保后续数据拼接的精度,本文提出了通过构造全等三角形的方法实现同名标记点的匹配工作,并在此基础上采用求解单位四元数的方法获取转换矩阵,从而实现各测量数据的拼接。3、惯性测量单元与视觉测量系统数据融合方法的研究,在双目视觉测量系统基于特征点求得不同视角之间的坐标转换关系的基础上,采用本文提出的数据融合方法求解更为精确的坐标转换矩阵,实现测量系统的自定位及数据拼接。