随着21世纪以来工业生产力提升,传统工件测量技术的测量效率渐渐跟不上高速增长的测量需求。而通过激光扫描仪进行的工件三维参数测量技术随着这几年的图像处理技术、光学摄像技术的发展,已经逐渐完善并能在工件测量中发挥其高精度、高效率、非接触性等优势。因此基于三维点云的工件测量技术研究对于工业生产的自动化具有重大意义。本文研究内容源于“基于机器视觉的几何精度在线测量技术”项目。针对项目中被测特种工件结构特点,完成了基于三维点云的工件测量系统总体方案设计。解决了工件复杂结构提取、点云数据到数学模型转换等技术难点,完成了三维测量软件的开发以及工件测量实验。论文的主要内容如下:（1）根据工件测量系统的指标要求,提出了工件测量系统总体方案,并完成其硬件选型和系统设计,搭建了测量系统。（2）针对工件的测量需求,设计了一套基于三维点云的工件测量流程。详细论述了点云扫描、点云滤点云分割、点云拟合和误差评价函数计算等几个步骤。（3）对测量过程中遇到的关键技术进行了研究。首先针对ICP点云精配准算法,研究其优缺点并提出了一种距离阈值和距离比例结合的ICP改进算法,通过对比实验证明了改进算法在精度上的提升。然后对点云数据到数学模型的转换问题,采用了适合点云数据特点的RANSAC方法进行拟合,详细论述了测量中用到的平面模型和三维圆模型的拟合过程。（4）完成了基于三维点云的工件测量系统的软件开发。先进行软件需求分析、架构设计,然后设计测量流程并开发了点云获取模块、点云预处理模块、点云分割模块、工件测量模块等核心模块,最后通过软件测试验证了软件的三维测量功能。（5）针对项目涉及的被测特种工件,采用研究开发的工件测量系统进行测量,并将测量结果和三维软件Geomagic Studio做对比,验证测量结果准确性。最后对测量误差作了分析。