针对传统柔性三维形貌检测系统柔性差和需预先粘贴合作目标点的问题,提出一种基于光学坐标三维测量系统的多特征复杂零件三维形貌柔性检测系统,并介绍该检测系统的总体方案,建立相对应的数学模型,实现复杂零件三维形貌柔性测量技术的研究.对系统的测量不确定度及重复测量精度进行了实验检定,实验结果表明,该柔性检测系统具有较高的可靠性和精度.同时,对带曲率、异形孔的零件外形尺寸进行免粘贴合作目标的外形测量,实验结果说明了检测系统的可行性.