随着现代工业的快速发展,大量性能更为优良的薄壁叶片类零件被应用在各种工业领域中。此类零件表面质量的好坏往往会对其工作性能及寿命产生较大影响,其中中小型薄壁叶片类零件的表面结构一般较为复杂,难以对其进行测量,所以利用较为先进的单目结构光栅重构测量技术,实现对此类零件表面的非接触式测量,并开展相关测量系统方面的研究工作具有重要意义。首先,对单目结构光栅重构测量技术的理论部分进行了深入研究。对新型单目结构光栅重构测量模型进行了描述,给出了薄壁叶片零件表面重构点三维坐标与物点相位、物点像素坐标之间的映射关系,并推导出了测量系统各标定参量的计算公式,同时对多频外差解包裹方法进行了理论分析。然后,通过对彩色工业相机的参数设置、镜头调节及白平衡调节等方式,来降低相机的采集误差,且为进一步对测量误差进行补偿,本文提出了一种通过确定投影仪合适对比度及亮度值来降低投影仪gamma非线性响应的方法,并通过对标定图片的降噪处理及采用圆形标定板的方式,对传统的张正友相机标定法进行了优化。再次,结合中小型薄壁叶片零件的结构特点,对基于单目结构光栅的自动定位重构测量系统进行了研究,并在测量系统的镜头自动定位模块中,提出了一种能够在图片中确定被测件轮廓质心坐标且能够将像素距离转换为实际距离的镜头自动定位算法。同时,针对该测量系统搭建了VS+Open CV+pcl的软件开发环境。最后,利用所设计的测量系统对一典型的中小型薄壁叶片零件的表面进行了重构测量实验,且对重构测量实验的镜头自动定位效果及被测零件表面的重构测量结果进行分析。实验结果表明,本文所设计的测量系统自动化程度较高,单次测量的整体时间在4min以内,测量重构出的点云精度在0.3～0.6mm之间。