随着现代工业制造业和信息技术的高速发展,先进智能制造对精密测量提出了新的要求,其中高速高精度的物体形貌测量系统对于目标检测和质量控制更是起着至关重要的作用。为了适应新型工业制造业的检测需求,现代检测技术提出了高精度、高速率、智能化、数字化等一系列高标准。本文设计了一种基于单点激光三角位移测量和高速旋转棱镜的非接触式激光扫描物体形貌测量传感器,阐述了其工作原理和标定方法,搭建实验样机平台,完成相关实验。结果表明,本文所设计的激光三角扫描测量传感器的精度优于0.25mm,基本满足最初设计要求,设计方案可行。本文的主要工作有以下几个方面:1、了解物体形貌测量技术的发展现状和应用前景,分析了传统结构光法测量时的不足,设计了基于激光三角法的扫描式物体形貌测量传感器。研究了传感器的激光三角法测量的基本原理,给出了满足恒聚焦的Scheimpflug条件。通过理论分析和计算,分析了传感器设计中涉及的各参数对测量灵敏度的影响,利用MATLAB仿真实验完成了光学系统的参数设计。2、设计了激光扫描传感器的系统模型,提出设计指标和参数,完成了传感器各器件的选型,根据相应器件建立合理的系统机械结构模型,在SolidWorks平台上完成了系统的机械设计和模型搭建,分析了系统的主要测量误差的来源和相应解决措施。3、通过分析常用的滤波方法和光斑定位算法,结合系统的图像特征,选择利用均值滤波的方法对光斑图像进行滤波处理,给出了一种改进的光斑定位算法。研究了激光束斜射对光斑定位精度的影响因素,设计了一种对称测量标定方法来验证倾斜误差的影响程度。4、介绍了适用于本系统的一种非参数标定方法,组装实验样机,搭建系统实验平台,完成了系统稳定性和重复性实验,进行了光束倾斜误差补偿标定实验和传感器标定实验,并利用激光跟踪仪完成了传感器系统的精度验证实验。