三维形貌测量是视觉测量的重要研究内容，大尺寸三维形貌测量一般需要三维点云拼接技术才能得到其完整的形貌特征，三维点云拼接技术成为三维形貌测量中的关键环节。在实现点云拼接的过程中，其拼接精度是衡量整体精度的重要指标，尤其需要关注。大尺寸的三维形貌因为尺度空间大，点云数据量巨大，自动化数据获取技术也是一个重要问题。本文研究了一种基于机器人结合激光视觉传感器的三维点云自动化扫描获取技术，充分利用机器人平台的高效灵活性和激光视觉传感器的非接触测量优势，实现了机器人工作空间内的快速数据获取，制定测量系统方案。以机器人获取不同位姿下的区域点云数据为基础，通过邻域拼接方法将多区域数据拼接，最后引入基准尺长度约束实现整体拼接精度的控制，在保证整体精度的前提下，实现高效的大尺度三维形貌测量。本文的主要研究内容为：1.研究对比了三维形貌测量的常见技术方法及其仪器设备，给出了一种新颖的基于机器人结合激光视觉传感器的三维点云自动化扫描获取方法。2.分析并设计了测量硬件系统，系统包括：机器人、传感器、电控精密导轨和通讯控制；研究了系统中各坐标系的组成以及结构参数标定；讨论了扫描控制的路径规划。3.研究基于邻域拼接的ICP算法实现多视数据拼接的方法，在去噪、平滑、点云稀疏化的预处理后进行拼接，研究了结合k-d树的方法，缩短搜索时间，提高拼接效率。4.在分析了ICP方法控制精度的局限性后，给出了基于ICP结合基准尺长度约束的方法来控制拼接的精度。5.通过实验验证了理论分析的正确性。