激光三角测距具有快速、非接触、高精度等优点,已广泛应用于现在的检测系统。但随着工业技术的发展,对微位移检测的要求越来越高,高速、高精度、大量程、小型化和智能化成为三角测距的发展方向。本论文针对三角测距仪普遍存在的测距精度低和速度慢等缺点,重点研究了CCD亚像素定位细分算法及其硬件实现,成功设计并研制了一套基于线阵CCD的高速高精度实时激光三角测距系统。首先,广泛地调研了国内外激光三角测距的研究现状,分析了三角测距的原理和线阵CCD的特性。其次,介绍了几种常用的充分利用光斑附近众多信息的线阵CCD亚像素细分算法,并通过对采集的光斑图像进行离线分析和处理,对这些算法做了深入地分析、比较和改进,最终找到了一种精度较高又便于硬件实现的相对最优算法——倍频插值的灰度质心算法,显著地提高了系统的定位精度和稳定性。再次,详细地介绍了三角测距系统的硬件平台的软硬件设计和亚像素算法的硬件实现,主要是利用FPGA内丰富的逻辑资源和ARM的快速数据处理能力,从而实现高速实时在线检测。最后,对系统进行了稳定性、标定和精度实验。实验结果表明,系统具有很高的稳定性,测距精度高达0.03mm,最大量程为135mm,实时在线的测量速度为可调的1～36K/s。本论文的研究成果极大地提高了激光三角测距的精度和速度,有利于系统的小型化和智能化,具有很强的实用价值。