面结构光三维测量技术以其高效、高精度和非接触等优势,已广泛应用于工业零件的三维测量和精度检测。为得到大型复杂零件表面的完整三维形貌,必须将多视角下的局部三维点云进行拼接。针对传统方法存在累积误差、粘贴标志点花费时间长等问题,本文提出了一种基于视觉跟踪的大范围点云拼接方法,具体研究内容如下:搭建了视觉跟踪硬件平台并完成了系统参数的精确标定。完成了视觉跟踪系统标定方法的理论推导并完成了系统标定实验,系统中左、右相机标定的重投影误差平均值仅为0.034像素、0.032像素;完成了一字标尺长度测量实验,长度测量平均误差仅为0.058 mm,证明本文搭建的视觉跟踪系统具备良好的测量精度。设计了大范围视觉跟踪标靶并完成了标靶测量实验。设计了大范围视觉跟踪标靶的结构和跟踪控制点的尺寸;阐述了控制点中心的三维重建方法,完成了控制点三维重建实验,实验结果显示公共视场内18个控制点的重建成功率达到100%,验证了跟踪标靶在测量环境中的有效性。提出了基于视觉跟踪的大型复杂零件点云拼接方法。首先标定测头-跟踪标靶的坐标转换关系,然后求解多位姿下跟踪标靶的坐标转换关系,最后结合二者完成局部点云的拼接。该方法无需在待测物表面粘贴标志点,缩短了大型零件测量的前期准备时间;待拼接点云间无需存在公共区域,大大减少了测量次数,提高了整体测量效率。基于上述研究,完成了系统测头-跟踪标靶的标定实验;利用平面标靶和标准球验证了系统的拼接精度,实验结果表明:平面点云拼接时未出现明显错移;长度真值为1000.290 mm的标准球,基于本文方法的球心距测量绝对误差仅为0.191 mm,相对误差仅为0.019%;基于标志点拼接的球心距测量绝对误差为0.225 mm,相对误差为0.022%,证明本文方法的拼接精度整体上优于传统的基于标志点的拼接方法;完成了3种不同尺寸的汽车钣金零件的三维形貌测量实验,结果证明本文方法可以满足大型复杂零件的精确测量需求。