三维智能测量技术在汽车、机械、逆向工程等领域都有广泛的发展与应用,其中非接触式的光学三维测量法是近年来国内外研究的热点,而目前国内在便携型光学测量仪的研制水平上相比于国外有一定差距,很多依赖于进口。因此本文在多线结构光测量法的基础上设计一个三线式结构光测量系统,自主研究设计系统的投影与成像模块,后续图像处理部分采用数字信号处理芯片,便于以结构简单化、体积小型化的特点为设计目标来对物体表面局部特征进行测量,从而为便携式快速测量仪器在车门缝隙、发动机罩间隙检测等工业制造领域的应用中提供进一步原理上的依据。目前多线结构光测量法中投影源大多采用LCD或数字投影仪实现多光束照射,这种方法对于测量物体表面整体形貌较为快速,但是针对测量物体表面局部特征(如间隙、半径、偏移等)的情况,条纹数量过多容易造成资源浪费,且投影仪体积和结构相对而言更为复杂,成本较高。因此,本文提出采用三线式结构光进行测量,做了新的设计及改进,主要做了如下研究工作:第一,通过分析结构光测量原理提出三线式结构光测量法,并在结构光编码方式基础上结合三线式投影特点自己提出对应投影角度的确定法则。第二,提出采用鲍威尔棱镜与矩形光栅相结合来设计三线式结构光测量系统中的投影光源模块。鲍威尔棱镜对半导体激光源出射的高斯光束整形成平顶光束,在分析矩形光栅衍射原理的基础上讨论三线式分光的可行方案,最后在ZEMAX中对整个投影模块进行仿真以验证可行性。第三,根据三线式结构光测量系统的技术指标计算分析后得到符合该系统成像要求的光学系统设计参数,并且与CCD传感器的参数匹配,根据对应参数利用ZEMAX对光学系统的结构进行设计优化。同时,对CCD采集的图像后期如何快速处理进行了分析。最后,按照计算分析的结果搭建光路进行实验,对采集的图像计算分析得出测量结果,验证利用三线式结构光实现测量的原理可行性。