针对现有垂线坐标仪存在只能测量一个方向的位移变化的问题,设计了一种基于CCD的三维垂线坐标仪,给出了仪器的组成及测量方法;详细介绍了仪器平行光源电路及基于CPLD的CCD时序驱动电路设计。试验结果表明,该仪器工作稳定,数据处理方便快捷,实现了对由井壁变形造成的水平和竖向位移的精确测量。