三维形貌测量技术广泛应用于现代工业制造领域,是目前工业测量中的研究热点之一。论文研究了一种面向工业制造的柔性视觉形貌测量系统,该系统采用线结构光传感器与工业机器人相结合,具有灵活性好、通用性好、非接触测量、自动化程度高等优点。论文从建立测量系统的需要出发,深入分析了该系统的组成结构,重点研究了其中的若干关键技术,包括机器人手眼标定、机器人本体标定、点云处理算法等,并编制了测量软件。实验证明,该系统具备实际可行性和较好的测量精度。论文的主要研究内容如下:1.概括总结了目前的空间坐标测量技术,结合视觉传感器与工业机器人的优点,提出了基于工业机器人的柔性三维形貌测量方法,并着重分析了系统的组成及关键技术。2.重点研究了该系统中的线结构光传感器测量原理、数学模型等,阐述了工业机器人的结构。3.以机器人DH运动学模型为基础并依据传感器结构特点,提出了一种“基于虚拟特征点的定点变位姿”手眼标定方法。在讨论运动学模型的基础上,详细分析了机器人的微分运动学,推导了机器人的定位误差模型,并利用共球面约束求解机器人连杆参数误差和优化手眼参数。4.针对测量系统在机器人不同姿态下扫描的点云数据存在误差,提出了应用最近点迭代(ICP)算法实现不同姿态下点云的拼合以减少系统误差的思想。深入分析了ICP算法模型,并采用奇异值分解法求解出不同区域点云的坐标转换关系;提出了一种最近点寻找策略,使最近点迭代算法的收敛速度和匹配精度得以提高;编制了相应的测量软件。5.搭建了基于工业机器人的三维形貌测量系统,进行了机器人的标定实验并给出实验结果,分析评价了整个测量系统的测量精度。