轻量化、高强度结构件广泛应用于航空、航天、武器装备等领域,蒙皮网格结构是实现轻量化的有效设计形式。激光焊接是通过高能量密度的激光束作为输入热源的焊接方法,应用十分广泛。因此,针对网格蒙皮结构进行非可视化T型接头的焊接路径规划是保证焊接效率和焊接质量的关键。人工示教方法存在效率低、焊接质量难以保证的缺点,所以本文基于结构光传感器搭建了一套三维测量系统,对大型复杂网格蒙皮结构进行待焊表面的数据采集与三维重建,并根据所获得的点云模型提取了焊接路径。首先,本文建立了一套结构光三维测量系统,通过直接标定法进行结构光平面的标定,建立图像坐标系和三维世界坐标系的关系,并对结构光传感器和数控机床和KUKA机器人手臂组成的运动系统进行标定,完成了整个系统的标定,实现了位移平台图像坐标到三维世界坐标的转化,系统测量精度为0.05mm。通过基于体素化网格的点云下采样算法对点云进行下采样,网格边长为0.2mm时,降低了后续滤波时间86%,在对比了直通滤波、统计滤波、半径滤波的滤波效果后,本文最终使用半径滤波算法进行滤波处理,对噪声点的去除效果最好,滤波误差不超过0.02mm。针对本文点云数据重叠率低,无法应用ICP算法进行配准的问题,本文提出了基于点云分割的改进ICP算法,通过对低重合率点云进行分割,得到一组高重合率点云并进行ICP配准,输出RT矩阵并应用于初始点云进行空间位姿变换,实现了低重合率点云的配准,配准时长45s,经过30次迭代配准结束。针对配准效率较低的问题,本文通过SIFT特征点提取进行粗配准的方法,有效调整了点云的初始位姿,提高了配准效率,配准时长28s,经过19次迭代配准结束,配准耗时减少了37.8%。本文使用C++语言进行编程,通过调用pcl点云视觉库实现了上述算法,并在Qt软件界面开发框架下对上述算法进行集成,搭建了结构光三维测量软件平台,可实现数据采集、文件操作、点云下采样、点云滤波、点云拼接以及点云可视化等功能。基于上述软件功能进行了数据的采集和点云模型的构建,本文基于法线估计的方法对点云模型提取了模型边界,通过模型边界拟合出模型外轮廓并提取了焊接路径,并与三坐标测量仪实测的理想焊接路径进行比对,结果表明偏差在0～0.167mm范围内,最大偏差发生在x轴方向外侧筋条处,偏差达到最大,为0.167mm,在表面大部分区域,提取的焊接路径能与理想焊接路径较好的重合。对整个过程可能产生误差的环节进行分析并计算了各个来源的误差范围,主要误差来源分为四种,分别为三维测量系统标定误差,数据采集误差,点云处理误差以及焊接路径提取误差。