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随着机器人技术的发展及其应用领域的不断拓宽,机器人对于视觉方面有了越来越高的要求。特别是对于移动机器人,利用3D视觉传感器建立地图的能力直接决定了机器人的智能化程度。然而由于目前市面上的3D视觉传感器大都价格高昂,限制了其在科研、商用和民用等机器人上的广泛应用。本文基于激光三角法测距原理,采用Arduino due微控制器、HC-05蓝牙无线串口、SG90舵机和PTC视频采集芯片,开发了一款低成本高拓展性的3D一字线激光视觉传感器,并且测量精度和扫描速度可通过上位机远程控制。整个传感器系统主要由激光光学测量设备、逻辑控制及线程调度单元、蓝牙及串口通信模块、图像处理及点云算法单元、机械结构及电机传动设备和MeshLab上位机等组成。首先,本文完成了基于点光源激光三角法测距原理的一字线激光扫描模型设计,使摄像头的单张照片能够同时测量一条直线上的各采样点到传感器的距离。然后,设计了主控器的数据采集和逻辑处理单元,负责连续实时地从摄像头高速UART获取视频信息,同时接收上位机通过蓝牙发来的测量格式指令,并据此控制电机的转速和角度。接着,在Arduino上实现了JPEGLIB库,将JPEG压缩数据转换为BMP像素点格式,并经过平滑和滤波处理后,通过高斯拟合法和傅里叶相位平移法进行目标特征提取,得到一组点云阵列。然后,对各个时刻电机转角的点云数据,通过三角网算法分级压缩为Octrees八叉树格式,并生成K-D树。最后,通过蓝牙串口将点云数据发送到Labwindows并显示在MeshLab上位机上,对测距结果进行三维重建。根据距离和角度定标的实验结果,对系统机械结构的参数和元器件的选型不断进行调整和优化,并对测量误差作出论证和分析。联调实验结果表明,从造价、体积和精度等方面与市场上的激光传感器综合对比,本设计的3D激光传感器采集数据快,灵活度高,是以低成本获取高质量三维数据的有效方案。