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在自由曲面上标示出目标轮廓曲线的技术在许多工业应用中需求巨大,例如复合材料铺层、三维装配以及定位喷涂等。本文提出机器视觉辅助下的激光三维扫描标示方法,该方法利用单目视觉系统辅助激光振镜系统将激光束投射到自由曲面上指定位置来标示出曲面上的特定曲线轮廓,并实现了相应的激光三维标示原型系统,本文主要研究内容及贡献如下:1.提出了基于单目视觉系统和激光振镜系统的激光三维扫描标示方法。对比国外具有类似功能的设备,该方法不需要特制的标定装置,标定步骤简单方便;采用现场实时标定,保证了每次标示时的精度和可靠性,非常适合在自由曲面上进行目标轮廓的激光三维扫描标示。2.设计实现了辅助激光扫描标示的单目视觉系统。该系统可以方便地确定标示对象相对于视觉系统自身的空间位姿,也为实现激光三维扫描标示系统标定提供数据。3.提出了一种建立激光三维扫描标示映射关系的方法。不同于对振镜系统各种物理参数进行标定的模式,本文构建了表征振镜出射激光束在被标示曲面上形成的激光光斑中心与振镜输入信号之间映射关系的神经网络模型,并采用极限学习机算法完成了神经网络模型的拟合,从而建立了激光光斑中心三维坐标与振镜输入信号之间的映射关系。4.根据建立的激光三维扫描标示映射关系,实现了自由曲面上的曲线轮廓的激光扫描标示。开发了相应的三维激光扫描标示原型系统,实验结果表明原型系统具有良好的激光三维标示效果。