近年来,光栅投影轮廓术在机器视觉和光学测量技术快速发展的背景下,受到了广泛的关注和研究。相位测量轮廓术作为光栅投影轮廓术的典型代表,由于其具有测量精度髙,速度快,非接触等优点,被广泛应用于机械制造,逆向工程,轨道交通安全监测,医疗诊断等领域。传统相位测量轮廓术测量系统中光栅条纹的生成、投影、图像采集和存储依赖于计算机控制,系统体积大,成本高,集成度低,在工程应用中不方便携带。针对这一问题,本文研究和设计了一种基于FPGA的便携式相位测量轮廓术系统。该系统主要包括光栅生成模块、图像采集模块和图像存储模块。光栅生成模块能够根据测量对象和环境的不同,由FPGA实时生成频率、相位、样式可调的正弦光栅、罗奇光栅、复合光栅、复合双频光栅和彩色光栅,然后经过VGA视频转换接口连接DLP投影仪将光栅条纹图像投影到被测物体表面。光栅条纹频率、相位、样式等参数的选择输入通过矩阵键盘完成,当前输出光栅条纹的具体参数通过LCD液晶显示模块实时显示。这种光栅生成模块操作简单,投影速度快,同时也提高了光栅条纹选择输出的灵活性。为了实现测量中图像采集和存储脱离计算机的控制,本文还设计了基于FPGA的图像采集和图像存储模块。首先通过FPGA驱动摄像头模块OV5640,对经过物体高度调制的变形光栅条纹图像进行采集并缓存。然后结合SOPC Builder解决方案和Nios II软核处理器,借助Nios II IDE软件平台,将获取的图像数据封装成BMP格式,通过移植的FATFS文件系统存入到SD卡中。最后,搭建了基于FPGA的便携式相位测量轮廓术的系统实验平台,并对其进行了系统标定和实物测量实验。经过实验分析,可以得出本系统能够灵活的生成频率、相位、样式可调的光栅条纹,且正弦光栅具有良好的正弦性。另一方面利用该便携式相位测量轮廓术系统进行三维物体轮廓测量是切实可行的,且该系统将FPGA、投影仪、摄像机集成为一体,具有体积小,成本低,携带方便,专用性强,操作简单等优点,从而扩展了相位测量轮廓术的应用场景。