机器视觉是利用摄像机对环境进行成像,并利用计算机自动处理图像获取有用的信息的技术。在工业生产中使用机器视觉技术可以有效的降低人力成本,提高自动化、智能化水平。本论文结合晶锭生产的需要,设计了一个基于线结构光的三维旋转测量定位系统,可以有效地测量轴类零件的几何参数。本文的主要研究内容如下:(1)首先研究比较了视觉测量的两种方案:三角测距法以及背投影法,最终选择了三角测距法构建测量系统。然后设计了系统的构成,并根据系统需要对所需硬件进行选型。(2)研究了图像预处理方法。主要包括图像去噪算法以及阈值分割算法,达到抑制噪声,去除背景,得到光条区域的目的。经过对多种滤波方法进行实验对比研究,发现使用中值滤波可以取得最好的效果,本系统最终使用中值滤波作为图像去噪方法。阈值化使用的是Otsu提出的最大类间方差法,本文在Otsu方法的基础上加了一个系数,实验结果表明效果十分理想。(3)线结构光中心线提取算法研究,本文研究了几种常用的线结构光提取算法,包括极值法、阈值法、灰度重心法、Hessian矩阵法、高斯拟合、二次函数拟合,分析了各种方法的优缺点,最后通过实验比较各种方法的提取精度。实验结果表明高斯拟合法提取精度比较好,适合作为本系统的光条中心提取算法。(4)对摄像机针孔模型以及标定原理进行了深入研究,并对MATLAB、Halcon、OpenCV中得相机标定程序进行了比较,发现Halcon标定精度最高,所以本文选择Halcon对测量系统摄像机进行标定。然后研究了激光平面的标定方法,提出了一种使用标定板拟合激光平面的方法,并使用Halcon以及MATLAB进行了实现。最后提出了一种转轴标定算法,使用最小二乘法以及标定板实现了对机床旋转中心的求取。(5)最后搭建了实际的三维测量平台,并完成了测试。本文使用C++语言进行编程,IDE使用的是VS2015,并使用了开源视觉库OpenCV。本文以圆柱体零件为实验对象,采用粒子群算法,完成了系统的搭建。结果显示可以满足晶锭测量的需要。