一种管道内壁三维视觉测量数据拼接装置及方法，测量系统包括爬行器测量模块、激光测距装置；爬行器测量模块包括：三维视觉传感器、姿态传感器、光点定位相机、半透明平面玻璃板，这些部件均与爬行器刚性连接。首先，在爬行器沿管道移动过程中，三维视觉传感器获得多个视点管道局部区域三维点云；其次，姿态传感器获得爬行器的姿态变换，光点定位相机、半透明平面玻璃板和激光测距装置获得爬行器的轴向位移和径向偏移，从而得到爬行器坐标系变换矩阵；最后，根据爬行器坐标系变换矩阵将管道内壁局部区域三维点云统一到全局坐标系下。本发明能够快速获得长直管道内壁三维视觉测量传感器坐标系变换矩阵，从而完成更高精度三维数据的拼接。