随着工业自动化的飞速发展,自动化设备逐渐代替人进行繁杂、重复性高的工作。激光熔覆作为先进加工制造的代表之一,由开始的人工手持操作逐渐转变为自动化设备搭载激光枪进行作业的方式。基于工业机器人的视觉激光熔覆系统是一种集点云处理技术、路径规划于一体的自动化零件修复设备。本文针对磨损PDC钻头开展使用机器人视觉激光熔覆进行修复的研究,首先进行了三维视觉扫描仪与激光器的连接组合结构设计,通过一个机器人搭载视觉与激光二合一的结构平台进行课题的后续研究,在此基础上开展了结构平台的手眼标定精度测试实验,最后进行机器人钻头修复路径的规划研究,为了验证规划路径的可行性,在ROS机器人平台进行机器人加工路径的运动仿真。本文主要研究内容如下:（1）针对应用于钻头修复机器人的三维视觉扫描设备与激光器,设计一个连接结构将两设备集合成一体,将其安装于机械臂的法兰盘处工作。通过对设备间尺寸的量取、重量和安全性的考量、工作角度的设置和布线规划进行了组合连接结构的设计。针对承载较大的连接件进行有限元静应力分析,分析其可行性。（2）在新的组合结构上进行三维视觉扫描仪与激光器的手眼标定精度研究。通过设置一定数量参考点的方法进行转换关系的求解,其中使用奇异值分解法对矩阵进行分解。文中分别进行了三参考点和六参点的实验结果对比,得出手眼标定精度优化的规律和方法。（3）基于三维视觉扫描仪采集的磨损PDC钻头点云模型,使用布尔运算进行模型比较并提取出磨损待修复表面,分析熔覆道宽度对点云切片的影响;通过使用三次B样条插值进行点云空洞和稀疏点云的修复拟合;提出使用等离焦量搜索插补点的方法进行实际修复路径点的筛选。（4）将视觉熔覆机器人整体三维模型进行描述文件的格式转换,导入ROS系统中的Rviz仿真环境,使用Moveit!运动学组件进行机器人的运动规划仿真,验证修复路径的可行性。通过测试在设备组合方式下的机器人视觉激光熔覆系统的可行性,结果满足PDC钻头的测量和修复要求,给自动化修复领域提供新的研究思路。