现代制造业中工业机器人被大量使用，随着柔性装配、智能制造系统的发展，被机器人操作的对象几何尺寸随机分布，被跟踪目标轨迹实时变化，这些对机器视觉传感系统提出了更高的要求。研制实时性好、测量精度高、参数提取简单、通用性好的三维机器视觉传感系统，对多种与智能检测、模式识别等相关的工业应用具有重要意义。　　机器视觉检测技术具有非接触测量、精度高、速度快、操作维护简单等优点，被广泛应用。主动式结构光法是其中比较成熟的一种测量方法，近几年提出多种提高其测量精度、扩大应用范围的措施，当前正积极开发基于此方法的多种工业应用三维测量系统。　　本文传感系统是基于激光三角法的点结构光机器视觉三维测量方法，通过旋转棱镜将点激光扫描出一个截面，根据反射到 CCD上光斑中心的位置，能逐点测量出扫描截面上的离散点，再将传感器沿垂直于扫描截面方向移动，即可获取由三维点云组成的被测物体轮廓。本文采用智能传感器和上位机的系统结构，减少了上位机运算量，使传感器更方便使用。　　使用Protel软件设计了核心芯片为EP2C20的图像预处理硬件电路，集成了摄像头信号采集模块、FPGA核心处理模块、USB通信模块等。设计了图像采集实验，在上位机串口调试工具中获得了完整的测试图像，表明电路各模块连接良好，工作稳定。　　在Quartus中对FPGA逻辑编程，设计了极值输出模式和全帧输出模式。预处理板能高速采集图像灰度数据，实现实时中值和均值滤波处理并采用极值法求出图像光斑中心，通过USB通信控制模块将一帧图像中包括光斑中心位置、灰度和当前扫描角度在内的共6字节有效数据传输到上位机。特别设计的快速中值滤波模块，算法简单、运算速度快，对实时图像处理有广泛应用价值。　　在VC++6.0开发环境中编写了传感器应用程序，实现了与USB的通信，并将图像数据转换为物体三维坐标数据，设计了美观实用的界面，并可方便查看实时数据。在OpenGL图形接口中，设计了三维彩色显示模型，实现了光照渲染、模型平移缩放和旋转等基本功能。　　建立了摄像头像素号和深度坐标系，易于实现尺寸测量，标定实验表明，在80mm-210mm测量范围内像素号与深度之间最大非线性误差0.7428％，均方差为441.6μm。提出了激光扫描偏角简易标定方法，经过两次实验标定修正扫描偏角后，平板测量实验中不同扫描角度下测量均方差为62.26μm，具有较高精度。将传感器安装在直角坐标机器人上，扫描了几种典型零件的三维轮廓，在上位机程序中零件轮廓显示清晰，测量误差较小，为后续基于三维视觉的模式识别、机器人控制等应用打下了坚实基础。