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由曲面测量技术是逆向工程的基础，可用于计算机辅助检测以及虚拟现场场景的建立。本文设计了基于闭合光刀法的自由曲面三维形貌测量系统，包括视觉传感单元与控制视觉传感单元运动以及图像采集的运功控制机构。提出将基于灰度梯度的条纹中心提取方法和基于液晶靶标的摄像机全局标定方法作为关键技术应用于本系统。基于灰度梯度方法的条纹中心提取方法，与同是求解条纹法向的Steger算法相比，保证精度并减小运算量。应用基于液晶靶标的摄像机全局标定方法，实现光平面到像平面坐标的直接映射，避免了繁琐的运算，操作简便，适合现场应用。当本系统测量范围为400mm×200mm×200mm，测量分辨率为±0.3mm，扫描时间小于15s。