强反射金属表面的形状、表面轮廓等几何特征直接与产品的质量息息相关,但是在对强反射金属物体进行测量时,其局部表面区域容易出现高光现象,由于CCD相机的动态范围不足,使得采集到的图像容易出现局部过曝光区域,无法得到物体表面完整的形貌信息。基于上述原因,本文提出融合面结构光与数字微镜的强反射金属表面三维测量方法,设计基于数字微镜的结构光测量系统,该测量系统既能对图像的过曝光区域进行调节,又能得到被测物体表面较为完整的形貌信息。本文重点对高动态的测量系统进行设计、搭建与调试,并进行测量实验分析其测量效果。主要内容如下:设计测量系统的整体方案。根据对强反射金属工件表面测量时所面临的问题与实际应用需求,对高动态范围结构光测量系统的整体方案进行设计,该系统中包括光学成像的调光部分和基于面结构光的测量部分,其中光学成像调光部分用于测量时成像前的光学调制,分析系统各部分的组成,并规划了系统的结构布局,最后制定测量系统的整体流程。设计光学成像调光部分。基于调光部分的需求分析以及结构设计,以合理、有效、可靠为出发点,对调光部分所包含的相机、数字微镜、分束镜以及透镜等主要器件进行了选型与配置,对所用的夹具进行了设计,最后对基于数字微镜的光学实验平台进行了搭建。对光学成像调光系统中的实际存在的光学畸变进行分析,通过基于遗传算法优化BP神经网络的坐标映射算法和三次多项式模型建立镜元与像元之间的对应关系,实现调光位置控制。调制能力分析。通过分析数字微镜的调制驱动方式,采用实验的方式确定数字微镜对入射光线的灰度调制能力,使得对入射光线调制可控,并进行光学成像调光实验,提取出图像中存在的过曝光点,根据数字微镜对于入射光线的调制能力,对调光位置进行控制。分析对强反射金属表面调光时影响光强调制的因素。搭建高动态范围结构光测量光学实验平台并进行实验验证。采用四步相移算法和多频外差原理的物体表面相位获取方法,结合测量系统的标定结果获取物体表面的点云。进行测量实验,实验结果证明,该测量系统对强反射金属表面的成像效果较好,能够得到物体表面较为完整的三维形貌,对实验误差进行分析。