如何使机器具有人类的视觉功能,一直是科学工作者们的奋斗目标。近年来,随着计算机技术、图像处理技术、生物医学技术、模式识别技术的发展,机器视觉技术获得了前所未有的发展,其中线结构光视觉测量技术凭借着其具有大量程、非接触、速度快、系统柔性好、精度高等众多优点,迅速脱颖而出,成为工程应用中最具发展潜力的三维数据采集方法。本文根据飞机蒙皮接缝的快速精确检测的要求,对线结构光视觉测量方法进行了深入的研究,设计了一套相机和激光器同步标定的系统标定方法,开发了一款线结构光测量检测仪。同时为了提高系统的整体精度,也为了使系统具备自我校正的快速标定能力,对整个系统进行了非线性最小二乘优化,取得了较满意的效果。本文的主要工作:(1)深入研究了线结构光视觉测量的原理,建立了整个系统的数学模型,同时也分别建立了相机和激光器的数学模型。(2)为了获得更好的系统标定精度,对标定基础数据的获取方法进行了研究,包括标定板的设计、图像预处理、特征点的检测、激光光条中心线的提取和拟合等。(3)设计了一套同步标定相机和激光器的精确系统标定方法,给出了标定的具体步骤和误差评价标准。(4)为了使系统具有自我优化校正的功能,对非线性最小二乘算法进行了研究。通过采集一幅标准块图像,获取优化目标函数并进行优化,实现了系统的现场快速标定。(5)分析了不同结构参数对系统精度的影响,设计了设备的相关结构尺寸参数。通过实验和现场应用证明,该检测仪具有体积小、操作简单、速度快、精度高等特点,系统的测量精度达到了0.035mm,同时系统也具有很高的鲁棒性。