随着测绘技术的不断发展,非接触式测量技术在适应更多复杂测量环境、高效准确获得被测目标表面轮廓信息等方面体现出了独特的优越性,因此近些年得到充分的发展。与此同时,在当下的卷烟生产加工中,烟丝填充值作为一项关键技术指标,因缺乏烟丝体积流量的在线获取而只能人工取样后进行实验室测量,该方式耗时耗力,不满足我国自动化发展的需求。因此,研究烟丝体积流量的在线监测,可以为烟丝填充值的在线监测提供关键技术支持。本文利用飞行时间（TOF）激光扫描仪,设计开发了一套基于三维激光的烟丝堆积体积在线测量系统,通过烟丝堆积体积在线测量系统的影响因素、点云处理及体积计算算法、在线测量参数优化等研究,取得主要结论如下:（1）激光仪的高度对扫描的点云数据异常值比例影响显著,当高度为1200mm时,异常值比例及其波动性均较小;传送带反射率对激光仪和传送带之间高度的检测影响显著,当传送带反射率为55%、60%和90%时,测量高度的误差在0.5%以内,工业生产中最常见的墨绿色传送带不是该系统的最佳反射率材质;在卷烟制丝生产的常见传送带的速度范围内,传送带速度对总体点云密度计算和三维建模可视化的影响较小;（2）通过直通滤波和统计滤波处理算法对点云数据异常值进行过滤,并讨论了可以实现传送带点云和烟丝点云分割的两种方式（直通滤波和布料模拟滤波）,分析发现直通滤波和布料模拟滤波效果较一致,但直通滤波更加简单高效,更适合应用于传送带与堆积物料的点云分割;（3）利用规则体箱子作为判断烟丝堆积体积在线测量系统的准确度,其平均测量误差小于1%,利用该系统对烟丝堆积体积进行测量的误差为0.75%左右。进一步通过比较各个降采样系数下烟丝堆积体积的测量误差,发现在降采样系数达到0.1时,体积计算误差仍能保持在1%以内,可以使运算效率提高90%,这表明基于TOF激光扫描仪设计开发的烟丝堆积体积测量系统准确度较好;（4）通过响应曲面优化试验建立了烟丝堆积体积与激光仪高度、物料厚度和传送带平面反射率之间的二次多项式回归模型,模型的P值小于0.0001,调整校正系数R~2adj=0.9993,信噪比204.3远大于4,说明该模型能客观地反映烟丝堆积体积与各因素的内在关系;（5）基于模型显著性检验和响应曲面分析,物料厚度和传送带平面反射率对测量体积影响显著,随物料厚度增大测量体积呈现减小的趋势,平面反射率低于60%后测量体积会急剧减小;优化后较佳工艺参数为激光仪高度1300.00 mm、烟丝厚度145.00 mm、传送带平面反射率60.00%左右,其测量误差0.43%,进一步证明基于TOF三维激光的烟丝堆积体积在线测量系统具有较好的可靠性和准确性,为卷烟制丝过程物料体积流量动态监测提供了理论基础和参考。