齿轮齿廓偏差是齿轮检定中的重要参数之一。文章采用新型复合齿轮线结构光测量系统, 对一级标准（u=1μm,k=3）齿轮渐开线样板的齿廓进行了测量, 从机、热、光、电等多个方面分析了测量误差的来源, 并以JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与指南》为基础, 评定了用该系统测量齿轮齿廓偏差的不确定度。研究表明,用该测量系统测量齿轮齿廓时存在误差, 包括: 仪器测量重复性误差、渐开线样板标准量误差、样板线膨胀误差、顶尖同轴度误差、齿轮安装偏心误差、线结构光系统误差等, 其中CCD相机标定误差、结构光视觉模型标定误差以及线结构光光条中心检测误差所引起的合成标准不确定度为0.98μm, 是新型复合齿轮线结构光测量系统误差的主要来源, 并通过分析计算得到该测量系统扩展不确定度为2.3μm（k=2）, 可以满足测量精度在2.3μm以上的齿轮测量。

振镜扫描系统因其具有高速和高精度等优点被广泛应用于激光快速成型、激光精密打标和激光扫描测量等诸多领域,但因振镜系统的引入而存在系统测量误差。鉴于此,首先搭建线激光一维振镜扫描系统并采用双棋盘格标定板的标定方法对系统进行标定,然后建立系统的误差模型并对扫描过程中的测量误差进行理论分析,最后针对振镜转角误差提出一种基于查表法的补偿方法。实验结果表明,当测量工作距离为250 mm左右时,误差补偿后,中心距离的方均根误差从0.733 mm降低至0.061 mm,标准差从0.200 mm降低至0.060 mm,说明该方法能够显著提高系统的测量精度和鲁棒性。

为了快速实现花瓶等具有回转体性质文物的三维数字化,提出了一种非接触式测量方法,并研制了一套文物数字化三维重建系统,克服了文物三维重建时内腔信息缺失以及纹理畸变的问题。对于内腔,通过光学镜片改变激光测距仪光束的方向,结合转台和导轨的运动来获取文物内腔的点云数据;外形点云由线激光扫描仪结合转台运动来获取;为减小文物纹理的畸变,通过相机搭配远心镜头来获取文物不同转动角度位置的纹理图像,然后把所有角度位置提取的像素依次拼接在一起,形成完整的外形纹理展开图。最后介绍了对系统测量误差进行标定与补偿的方法。实验结果表明:此系统可实现对花瓶类文物的三维数字化,重建精度在0.5 mm以内。可满足在博物馆现场对文物进行快速安全三维数字化的需求。

标定方法一直是线结构光三维测量系统研究的关键要素。重点讨论了线结构光传感器标定方法中的三个问题:标定靶物、光平面标定方法以及标定精度评定方法的比较。首先,总结了常用的标定靶物类型及其标定特点,为标定靶物的选型提供参考;然后,按照标定靶物和传感器标定时的相对运动关系,将当前主要的光平面标定方法划分为三类,分别是靶物与传感器位置关系固定不动的标定方法、靶物与传感器之间存在可控运动的标定方法以及靶物与传感器之间可自由移动的标定方法;其次,系统归纳了现有标定精度的评定方法,分析了各种方法的原理以及特点;最后,总结了线结构光标定方法的发展现状,指出线结构光自扫描测量系统和水下标定是线结构光传感器的发展趋势。

在线结构光测量中，为快速准确地提取点云的法向量，提出了一种外接圆方法。通过图像细化法求得光条纹初值中心点集，然后判定相邻三点是否共线：若共线，该点初始法线垂直于该直线；否则，这三点可以确定一个外接圆，连接外接圆心坐标和该点坐标得到该点的初始法向量。为减震荡，需对相邻三条初始法向量做平均，得到最终法向量。通过与Hessian 矩阵法和Sobel 梯度法进行对比，表明该方法能够准确提取法向量，且处理一幅320 pixel ×240 pixel 的图像的时间低于8 ms，能够满足实时性要求。

在基于三角法的线结构光三维测量系统中，如何快速精确地从光条图像中提取光条中心位置是实时精密测量的关键问题。本文在分析线结构光光源选择、环境噪声和被测物体表面反射属性等影响光条中心提取因素的基础上，对当前已有的线结构光光条中心提取方法进行综述，包括专门的光条图像去噪技术和阈值分割技术，以及传统的和改进的光条中心提取算法，分析其原理及关键技术。最后，针对目前线结构光测量中存在的问题给出建议，指出开发能处理高像素图像，并能在室外强光和复杂的自然环境中使用的单目激光系统是将来的发展趋势。