在现代工业计量中,越来越需要非接触式,精确的仪器来监测目标的距离,以及测量目标轮廓并提供其形状的三维重建。在这些最现代的技术中,光学技术已被证明是非常有效的,通过提供非接触手段获取信息。更确切地说,在自动检测,测量和控制等许多应用中,视觉传感器的应用场景更为广泛和有效。本文在分析了激光三角测距法基本原理后,设计并制作了一种低成本3D激光雷达。首先基于激光三角单点测距原理,推导出由反射光斑在成像器上的像素点位置计算被测物体实际距离的数学模型,然后通过使用线激光器和步进电机来实现三维扫描,最后对扫描获得的数据进行三维解算,得到三维坐标并保存为点云数据。在扫描测量过程中,应用了光斑中心位置提取算法来精确定位反射光斑在成像器上的位置,并通过一种加权平均算法来改善由于采用线激光器而导致的新的误差问题。本文制作了两台激光雷达样机,每台的成本控制在三百元人民币以内。光学测量部分选用了 808nm红外线激光器和采用CMOS图像传感器的高速摄像头,控制部分使用了 STM32开发板控制步进电机。软件使用Keil和Visual Studio编写。本文对两台雷达样机均进行了测量实验,分析了各自的精度与测量范围。实验结果表明,本文设计的3D激光雷达能够很好的完成3D物体扫描,环境3D重构等工作。当摄像头焦距与雷达基线长度的乘积为760mm2时,最小测量距离为200mm,测量误差在1m内时不大于25mm,在3m内不大于53mm,在4m内不大于70mm;当摄像头焦距与雷达基线长度的乘积为1500mm2时,最小测量距离为400mm,测量误差在1m内时不大于6mm,在3m内不大于33mm,在4m内不大于64mm。