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为了精确测量薄板类材料的厚度，分析了双光路激光三角法测厚原理，建立了一种单镜头激光三角法厚度测量系统。该系统以半导体激光器为光源，配以单镜头成像系统、图像采集与数据处理系统。描述了系统的检测原理、检测方法和实验装置，讨论了激光器光束轴心线与成像透镜光轴夹角与系统分辨率的关系，并基于最小二乘法拟合得出了光斑距离与被测物厚度的函数关系式，最后通过标定实验对系统精度进行了实验论证。结果表明，该系统消除了双光路激光三角法上下测量系统难以同步的问题，分辨率高，精度控制在10μm，良好地满足了工业测量的需求。