在航空航天、核能发电、石油储运等装备的生产制造过程中,由于大型构件结构复杂、测量环境多变,所需的算法功能复杂多样,现有的视觉测量系统难以满足大型构件复杂的视觉测量需求。现有的基于虚拟仪器的单目视觉测量系统能够实现基本的测量任务,但没有针对大型构件视觉测量复杂任务需求构建的系统体系结构;基于虚拟仪器的视觉测量系统软件大多采用LabVIEW自带的视觉工具包进行图像采集与处理,系统功能单一,不能满足大型构件视觉测量系统功能扩展性、数据开放性的需求。因此,针对复杂环境下的大型构件三维几何参量精密测量任务,集成一套体系结构合理完善、能够满足功能扩展性和数据开放性需求的视觉测量系统,具有重要意义。在详细分析大型构件视觉测量需求的基础上,结合具有灵活性、扩展性和开放性优点的虚拟仪器技术,集成了一套基于虚拟仪器的单目视觉测量系统;给出了系统模块化体系结构,在此基础上给出了系统硬件和软件集成方法;完成了摄像机标定,并对系统的标定结果进行了误差及不确定度分析,确定了用于标定的最优图像数量;采用COM组件技术和XML技术设计了统一的算法接口和数据接口,为系统功能扩展性和数据开放性提供了技术支撑;完成了系统硬件选型、集成和软件开发,实现了基于虚拟仪器的单目视觉测量系统集成。实验及测试结果表明,摄像机标定结果受到标定图像数量的影响,用于标定的最优图像数量为10幅,此时标定误差及不确定度趋于稳定;所集成基于虚拟仪器的单目视觉测量系统能够实现摄像机标定与图像采集、图像预处理、目标识别与位姿估计等功能,系统功能完整且具有功能扩展性和数据开放性,能够满足大型构件视觉测量应用的系统需求。