人类生活在一个三维世界中,这一事实促使人们不断的探索并发明了各种测量和逼真记录现实世界的方法和工具。随着电子信息技术以及科学技术和工业生产的发展,出现了各种能同时记录和测量三维信息的方法和仪器,对物体表面轮廓、几何尺寸、各种模具和自由曲面以及表面形变的测量工作越来越多,精度要求也越来越高。特别是,飞机和火箭等有很多大尺度、变曲率和变刚度复合材料构件,很多构件表面是经过机械加工处理,因此快速、高效和性能稳定的构件表面轮廓和变形场分布测量是飞机和火箭数字化装配的关键技术之一。目前,尽管物体表面轮廓测量技术以及形变测量方法研究日趋成熟,但大多具有一定的局限性,应用范围较小,且成本较高,另外,对于变曲率、变刚度构件的表面轮廓与形变的同时测量研究则还处于一个较新的阶段。基于此,本课题通过调研目前现有的表面轮廓与形变的测量方法现状,将相位测量轮廓术作为关键技术应用于变曲率、变刚度构件表面轮廓与形变测量研究。掌握了相位测量轮廓术的基本原理,并对相移原理及相位展开进行了研究,讨论了一维包裹相位展开与二维包裹相位展开方法；构建了相位测量轮廓系统,包括光栅投影结构和图像采集部分的硬件与软件实现；对摄像机的标定技术以及系统标定进行了深入研究,并对整个系统进行标定修正,提出一种检验系统精度的技术标准验证系统的精度。最后将系统应用于多种具有变曲率变刚度性质的构件表面轮廓与形变测量应用研究。实验研究结果表明,本课题将相位测量轮廓术用于变曲率和变刚度构件表面轮廓与形变测量的方法可行,测量精度高,且实用范围广,成本相较国外相关技术低,该研究具有很高的实用价值。