随着产品制造工艺的快速进步,企业对产品表面缺陷的检测也越发严格。目前对于工业产品缺陷的检测主要以基于二维视觉的自动化检测为主,依赖于产品缺陷的成像效果,对于表面光学反射特性不明显或表面存在较高反射率的物体容易造成缺陷的误检。而三维视觉检测能很好地解决这个问题,提供更可靠的检测数据。但是当前基于三维视觉的工业产品缺陷检测大多以离线化操作为主,不能实时性反馈产品的合格情况,极大地限制了企业的生产效率。为此,针对实时性要求以及物体表面的反光情况,在参考了制造业流水线中较典型的目标产品尺寸及其三维缺陷后,本文确定以50mm×50mm物体表面的深度及尺寸超过0.2mm的三维特征缺陷为目标,设计了两种表面三维缺陷检测方案,并对其中涉及的关键技术进行了研究和探索。具体研究内容如下:1.第一种方案,针对非反光表面物体和高实时性要求,设计了基于棋盘格结构光的三维缺陷检测方法。首先投影点状白光对待测对象进行区域定位,然后投影棋盘格结构光,采集图像后使用基于模板匹配的图像角点检测算法提取特征点,并使用非极大值抑制以及棋盘格结构能量约束剔除伪角点;接着设计了一种特征点排序算法,使得待测对象与标准产品的特征点都具有一一对应的关系;最后选择欧式距离作为特征点距离度量,设计了表面缺陷的检测算法,同时根据特征点比对结果去拟合高度方程,得到物体表面的点云信息。2.第二种方案,针对反光表面物体及较低的实时性要求,设计了基于线结构光扫描的三维缺陷检测方法,并对其中涉及的关键技术展开了研究。（1）根据直射式激光测量原理建立了线结构光扫描的理论模型,在位移平面上依据位移方向建立世界坐标系。为了简化数学模型,在相机坐标系下拟合光平面方程,结合位移矢量确定了二维图像坐标到三维世界坐标的映射关系式。（2）使用基于交比不变原理的综合标定法对线结构光扫描平台参数进行了标定。针对交比不变原理综合标定法的不足,提出了基于单应性矩阵变换的综合标定算法,使得每种位姿只需要采集一张图片就可以实现线结构光扫描平台参数的综合标定,并通过实验对该算法的标定精度进行了验证。（3）研究光条纹中心提取算法,根据二维高斯函数的旋转对称性和可分离性对Hessian矩阵法作了改进,提高了算法的提取效率。针对实时性检测的高要求,提出了基于微分中值定理的高斯加权重心提取方法,替代了Hessian矩阵法用于对条纹法向的计算,在保持与Hessian矩阵法精度相当的情况下提高了光条纹中心的提取效率。（4）研究基于高度映射的三维点云颜色模型,并分析比较了插值算法的处理效率和处理结果,使用适当的颜色填充插值算法得到了高度映射平面图。结合映射图的灰度值分布情况,使用图像处理方法得到物体表面的缺陷位置以及具体信息。3.最后,对两种缺陷检测方案搭建了实验平台并进行了实验分析。针对棋盘格结构光的三维缺陷检测方法,通过设计缺陷样本进行了验证性实验,实验结果表明该方法对非反光表面的缺陷检测具有较强的可行性,且检测速度快,能达到8个/秒的实时性要求;针对线结构光扫描的三维缺陷检测方法,使用标准部件与铝合金板材进行了验证性实验,实验结果表明,该方法可以实现反光表面的三维缺陷检测,且能达到2.5秒/个的实时性要求,具有较强的实用性。