超声波能在不同媒介之间传播易于携带有关媒介的信息，具有指向性好、穿透能力强、易于集中、传播距离远等优点，并且超声换能器能在烟雾、黑暗、灰尘等一些恶劣环境中，或者是排水管道、小直径井壁等未知环境下作业。近些年来超声扫描内轮廓成像已经被广泛地应用于生产生活中的多个领域，尤其是在机器人视觉系统中的应用。本文通过对超声扫描内轮廓成像系统相关理论的研究与分析，尤其是对三探头高精度超声测距原理的研究与分析，设计实现了超声扫描内轮廓成像系统。本论文首先介绍了超声传感器工作原理，将传感器的声场进行分析和阐述，选取了适用于本课题的超声探头型号；对超声成像的相关理论进行介绍，设计了超声扫描内轮廓成像系统的总体方案；对三探头高精度超声测距原理进行了分析，并将其与单探头超声测距进行了精度对比，验证本课题所采用方案的科学性和合理性。然后本文对超声扫描内轮廓成像系统的硬件平台进行了设计，包括超声波的发射电路、超声波的接收及信号调理电路，用单片机对超声波的发射和接收进行控制，将采集回来的数据送给上位机软件进行处理。最后本文用最小二乘法对所采集回来的数据进行了拟合处理，将数据处理前后的图像进行对比分析，用上位机软件对内轮廓进行了三维成像仿真，将仿真图像做旋转、切割等处理，提供了更加直观内轮廓图形。验证了本设计的合理性及可行性。本论文的研究达到了预期的目标，对成像系统进行设计并最终实现了对内轮廓的成像。该研究可以为高精度超声测距以及在工业医学方面对内轮廓的成像研究提供一定的参考和借鉴价值。