相位测量轮廓术具有测量速度快、易自动化、非接触等特点,是目前使用最为广泛的一种光学三维测量技术,在工业检测、逆向工程、精密测量、文物保护等多个领域具有广泛的应用。近十年来,相位测量轮廓术向着快速高精度的方向发展,而目前的众多商品化的相位测量设备多使用物理光栅或者激光辅助作为投射装置,开发和使用成本昂贵,大大的限制了该项技术在中小企业中的发展和应用。本文以工业检测中的PCB电子线路板的检测为背景,力图开发出适合中小企业的低成本、高精度的结构光三维测量系统。基于相位测量轮廓术的三维测量系统中包括了相位计算、相位补偿和系统的参数标定等关键技术,在本文中,重点对相位测量轮廓技术中的相位计算、系统标定等技术进行研究分析。本文的主要研究内容如下:1、相位计算包括相位主值和相位展开两个计算过程,而在相位展开过程中,针对格雷码+相移相位展开过程中出现毛刺的现象,提出了一种简单的修正方法。实验表明,该方法能有效消除毛刺误差的存在。然后在比较不同相位展开算法的基础上,选用了稳定性较强的格雷码+相移作为相位展开算法。实验表明格雷码+相移的相位展开算法稳定,鲁棒性较高,能够对具有复杂表面以及具有微小高差的不连续物体进行有效的相位展开。2、基于编码结构光的投影仪标定算法研究。通过编码结构光建立投影仪像点和摄像机像点之间的关系,使得投影仪具有“摄像”功能,从而能够利用成熟的摄像机标定方法对其进行参数标定。针对正交格雷码中由于投影仪和摄像机分辨率不一致导致像点不唯一对应的问题,提出了一种基于质心计算的点对应关系。3、结构光三维测量系统的开发应用。在上述的理论和技术的基础上,本文开发出一款三维形貌测量系统,距离精度可以达到0.02mm,平面误差0.2mm以内,然后利用样机对PCB电子线路板进行了三维重建及测量,实际应用效果表明,该系统能够较好的对PCB电子线路板的铜模高度进行测量,有利于工业自动化的生产和检测。