核电站燃料组件工作环境恶劣,在装配应力和热应力的影响下,运行较长时间会导致组件变形,引发组件损坏,增加核事故发生几率。因此定期对核燃料组件进行检查具有重要意义。本文以国核电站运行服务技术有限公司相关项目为背景,基于线结构光测量方法建立了系统模型,搭建了一套核燃料组件检测装置。基于此装置完成了整个系统的标定、图像处理和点云处理。首先,研究了系统标定方法,包括相机标定、线结构光平面标定、旋转中心标定以及水下标定。针对相机标定,找出了合适的亚像素角点检测尺寸来满足最小的重投影误差。为了满足现场标定的需求,设计了一种基于棋盘格的立体靶标,实现了线结构光平面的标定。针对旋转扫描的方式,本文提出了一种旋转中心的标定方法。通过试验直接标定、求解非线性模型、等效焦距三种水下标定方法,最终确定了等效焦距法作为水下标定的方法。其次,针对燃料棒扫描出现的灰度分布不均的情况,提出了一种基于梯度的自适应阈值方法,在此基础上结合细化和梯度重心两种方法完成对条纹中心的提取,有效地减少了燃料棒表面扫描的噪声。对扫描出的点云进行了预处理,对噪声少的平面特征,使用最小二乘的方法进行提取,采用随机采样一致性算法完成对噪声较多的圆柱轴线提取。最后,根据测量精度要求,对水下检测装置进行了结构设计,并完成了关键硬件选型和制作。软件开发基于win7 64位系统,采用可跨平台的QT5.8.0和VS2013开发工具,图像处理和点云处理分别使用开源的OpenCV3.0和PCL1.8.0库,实现了整个系统的算法和功能模块开发。通过对阶梯量块的测量,本文设计的装置能够满足在600mm处达到0.5mm精度的要求。