激光三维扫描投影起源于上世纪80年代后期,投影的图形源于实际投影对象的数字模型,二者具有精确的对应关系,因此可以实现很高的投影精度,相对于传统工艺在工作效率、铺放质量以及生产成本等方面均具有显著优势,其应用范围逐步从制造装配、复合材料铺层和特殊标记定位喷涂扩展至光固化快速成型、高速摄影系统和激光表演等领域。目前,人们针对振镜式扫描系统的控制和校正等关键技术进行了系统研究,而有关辅助定位装配领域的激光三维扫描投影系统的研究成果则比较少见,大空间下多振镜同时精确投影就成为了一项挑战性的课题。本文提出了一种大空间下多振镜激光三维扫描投影技术,开展了在大空间下的多振镜投影系统的位姿解算、小扰动畸变修正与三维投影研究。论文的主要研究内容如下:首先,分析了扫描振镜式激光三维扫描投影的工作原理和投影过程中产生的畸变误差,以及畸变的校正方法,通过平面投影实验完成了扫描振镜系统的标定与校正。根据扫描振镜的投影成像模型,针对多振镜投影的位姿解算以及自动校正技术问题提出了解决方案。参考计算机视觉中的PNP问题解算扫描振镜相对于投影对象的位姿,并提出一种改进遗传算法对位姿求解结果进行了优化,实现了扫描振镜相对投影对象的位姿的精确求解。针对实际生产制造过程中扫描振镜与投影对象间位姿的小扰动引起的切向畸变,采用透视变换的方法修正投影图案,从而保证了投影的准确度。其次,设计了大空间下多振镜激光投影系统的总体方案,开发了振镜位姿标定和投影图像校正软件。针对大型复合材料生产制造过程中各铺层材料的准确铺放问题,通过激光投影铺层轮廓指引工人进行材料铺放。设计了由多组扫描振镜、激光器、控制板卡、无线靶标、计算机和相应控制软件组成的多振镜激光投影系统。同时为了方便控制和直观地查看系统工作状况,基于振镜控制SDK开发了投影系统上位机控制软件和振镜位姿解算软件。最后,搭建了多振镜激光投影成像系统的实验样机,开展了3D打印模型投影实验以及大空间多振镜投影试验,实现了扫描振镜相对投影对象的位姿计算以及生产过程中相对位姿产生小扰动引起的投影畸变的修正,结果表明了本研究中所设计方案、算法和软硬件平台的有效性。