随着激光技术、三维重建技术、智能加工技术的快速发展，激光表面熔覆与再制造技术在航空航天、能源设备、汽车、造船等高新技术行业有着极为重要的应用。在激光熔覆与再制造过程中，点云的拼接和重建算法依然不成熟，因此研究新型并适应激光熔覆、修复与再制造过程的三维重建算法具有重要的工业应用意义。文中在了解近年来国内外学者在三维数据点云的拼接和重建算法研究现状后，针对焊接机器人需从三维模型获取位置和姿态参数的特点，提出了基于曲率和法矢量进行初次拼接以及基于改进ICP算法进行二次拼接的点云拼接算法、基于扫描线的点云重建算法。在点云拼接算法中，首先由点云的曲率和法矢量缺点初次变换，并对不同视野下点云进行初次拼接，初次拼接后的点云具有相近的初始位置，可满足ICP拼接算法对点云初始位置的要求，然后综合ICP拼接算法中最近点求取方法中的点到点和点到面方法的优点，改进ICP拼接算法，并用改进的ICP算法进行点云的二次拼接。在基于扫描线的点云的重建算法中，首先计算满足几何匹配约束条件的关键点，并由这些关键点构成重建的支架，然后在每条扫描线上的两个关键点之间，按等弧长比法在扫描线上添加对应点，以提高重建精度，最后采用最小跨距的启发重建方法重建点云。对某型号的车身模具，经点云的拼接和重建算法重构出其三维模型，对比重建模型和标准模型上表面点的坐标差值、标准偏差、最大偏差以及模型的三维尺寸。输出重建的三维模型，规划熔覆路径，并归一化点的法向量，获得机器人的位置和姿态参数，在适当的工艺参数下进行相应的激光熔覆试验。对带有缺损的工件，经点云的拼接和重建算法重构出其三维模型，将重建模型与未缺损时的模型做布尔运算，获取完整的缺损部位模型，然后进行切片分层等计算，进行工件的再制造试验。试验表明文中的模型重构方法精度较高，且基于重建模型能较方便计算机器人的位置和姿态参数。