激光粉末床熔融工艺作为增材制造中最受关注的技术之一,目前在航空航天、生物医疗和模具制造等领域的应用十分广泛。然而,在激光粉末床熔融工艺的生产过程中,零件容易产生翘曲、裂纹、尺寸误差等缺陷,即便使用最佳工艺参数来制造零件也无法消除此类现象。而对于存在缺陷的零件即使采用后处理进行修复也无法满足使用要求,且后处理的费用通常较为昂贵。为了解决激光粉末床熔融工艺成形零件缺乏质量保障的问题,必须对该工艺的成形过程进行监控。成形过程中的几何特征如铺粉状况、成形区域烧结状况和零件加工尺寸偏差等对于零件质量尤为重要。为此,本文研究了铺粉层平面度、成形层平面度测量方法、成形区域轮廓度测量方法和几何缺陷分析方法,提出了一种激光粉末床熔融工艺过程中几何缺陷的原位视觉检测技术。本文的研究工作和创新之处如下:研究了面结构光三维测量原理。提出了基于双重约束的增强相位测量轮廓术,用以替代相位展开过程,可以大幅减少成形过程中拍摄图像的数量,实现快速而准确的平面度测量。提出了基于层厚范围的视差约束,解决了对应点匹配较慢的问题。提出了基于归一化互相关数法的相似性约束,解决了对应点误匹配的问题。实验结果表明本文的方法可以将对应点的搜索范围缩减至数十个,同时能够有效的排除误匹配点的干扰,实现铺粉层和成形层平面度快速高精度测量,测量精度在0.030mm以内。研究了各种轮廓提取方法。提出了基于掩膜的水平集方法,大大减少了水平集方法轮廓迭代次数,该方法的精度可以达到亚像素级,Dice指数为0.971。提出了基于相位引导的快速轮廓提取方法,利用相位差信息来定位成形区域,大大降低了图像灰度分布不均匀等因素对轮廓提取方法的影响,实现了快速高精度的轮廓提取,该方法可在1s内完成轮廓的提取,Dice指数为0.951。最后研究了点到平面距离的约束来去除左右图像中轮廓的错误对应点对,实现三维轮廓高精度重建。将上述方法计算的三维轮廓数据与CAD模型进行对比可以表征LPBF工艺设备的尺寸加工偏差与制造精度。基于以上的研究,本文研制了一套激光粉末床熔融工艺的原位视觉几何缺陷检测系统。在硬件上设计了一套通用的原位视觉检测装置的模型;在软件上实现了系统标定、铺粉层平面度测量、成形层平面度和轮廓度测量、几何缺陷分析与数据展示。实际生产中的实验表明,可以通过铺粉层平面度的标准差（std）来识别铺粉缺陷。当某一铺粉层std＞0.100mm时,该次铺粉存在铺粉缺陷。通过成形层三维数据中Z＞0.3mm的点数量可以识别翘曲缺陷。实验结果证明该系统包含的测量方法是有效的,系统的测量精度和稳定性高,可以满足生产需求。