在增材制造技术中,电弧增材制造技术由于其生产效率高、成本低、成形金属零部件力学性能优良的特点,越来越受到许多学者的重视。但是,电弧增材制造过程复杂,高温液态金属堆积所得的焊道形貌难以预测,如若不能实时地得到熔积层形貌的信息,以合理地调整堆积成形的路径、电压、电流以及焊接速度等参数,熔积层的单道堆积、多道搭接乃至多层堆积的质量会变得难以控制,最终影响到成形金属零部件的堆积尺寸精度和冶金结合强度。本文针对课题组在电弧增材制造过程中的熔积层形貌实时检测的需求,开发了基于线结构光的熔积层形貌三维测量系统。首先,设计一套固件装夹装置,该装置一方面可固定线激光与工业相机的相对位置;另一方面因熔积过程环境恶劣,其壳状的装夹装置可对激光与工业相机起保护作用。接下来,利用Matlab自带的工具箱对工业相机进行标定,得到摄像机的焦距、主相点、畸变系数等内参数;采用锯齿靶标法,标定摄像机坐标系与线激光平面所在世界坐标系的相对位置关系,得到测量系统的外参数,即旋转矩阵与平移矩阵。然后,将自适应阈值法与灰度重心法相结合,优化现有的激光线条纹中心提取算法,以提取高精度的条纹中心像素位置,并结合标定所得摄像机内参数与系统外参数,得到当前线激光测量截面的熔积层形貌数据。最终,随着数控机床或焊接机器人的运动,实现对熔积层形貌的三维测量。本文开发的熔积层形貌三维测量系统,其高度方向测量误差小于量程的千分之四,能较好地满足电弧增材制造的形貌检测精度的需求。自主开发的三维测量软件能实时地将熔积层当前的形貌信息反馈给路径规划软件,为下一步的堆铣复合成形提供有效的数据支持。实验结果显示,本文开发的基于线结构光的熔积层形貌三维测量系统具有较强的实用价值。