随着现代社会对精密产品的需求越来越大,工业元件的精度要求也越来越高,精密元件检测技术至关重要且相对滞后,目前主要的测量方法是探针接触式测量,测量过程定位复杂,效率低下,探针可能划伤元器件表面。因此研究一种快速高效、高精度、自动化的测量方式具有重要实用价值。本课题通过建立双远心成像系统,结合激光平行扫描技术,实现对精密元器件的微小结构精准三维测量。本文的主要内容包括以下几个部分:1.分析三维测量研究现状及其关键技术,提出一种基于双远心光学系统的三维精密测量方法。结合远心镜头的数学模型和测量系统结构,建立了单相机测量模型。在此基础上提出了双相机模型,采用特殊的双光轴垂直结构,理论上具有更好的测量精度、速度和可靠性。2.采用一个装配双远心镜头的工业相机和波长为635nm的一字线激光源搭建了实验测量平台,并对远心相机的标定技术进行研究。对一微小元器件的倒角结构进行三维测量,实验结果表明,长度的测量精度可达到0.02mm,角度测量精度可达到2’。结合双远心镜头的畸变模型和系统修正模型进行系统补偿,理论上长度测量精度可提高到0.01mm,角度测量提高到1’,满足精密元件微小结构的精准测量的需求。3.分析激光主动成像的图像特性,对系统用到的图像处理技术进行研究,并设计测量系统软件。为了系统测量的精确度,提出了基于边缘检测的高斯拟合法提取光条中心线,该算法为亚像素定位算法,与Hessian矩阵法相比,处理速度提高三分之二,且对于阶跃断点有更好的鲁棒性。本课题实现了一种快速、高效的非接触测量微小结构的测量方法,具备连续测量,自动化检测的潜在优势。