精确、可靠的焊缝跟踪传感系统是焊接自动化研究的主要内容之一。在众多的传感方式中,结构光视觉传感以其较高的精度和广泛的适应性而备受重视。但是目前国内市场上成型的结构光视觉传感系统多为进口产品,价格昂贵。 本文从实用性和成本出发,设计了基于线结构光视觉传感的焊缝跟踪系统,完成了系统制作并对其进行了标定,实现了对图像特征点的快速提取,并进行了初步的焊缝跟踪试验。基于结构光视觉传感的成像原理,分析了其主要参数对结构光视觉传感系统性能的影响,为线结构光视觉传感系统结构的设计提供了基础,在保证精度的前提下制作了小巧紧凑的结构光视觉传感系统。采用基于RAC两步法和非线性优化搜索求解摄像机成像模型的非线性方程组,对摄像机的内外参数进行了标定,同时进行了线结构光光平面在摄像机坐标系下的空间位姿关系的标定和手眼标定。采用常用的设计模式以及基于统一过程的开发方法设计了可扩展的焊缝跟踪软件系统。采用按列扫描与目标物体位置估计相结合的方法,实现了焊缝特征点的实时、准确提取。采用实时速度控制模式对U型焊缝进行了初步的视觉跟踪。在PA10机器人上建立了视觉传感焊缝跟踪试验平台,分别对U型焊缝进行了跟踪试验,图像处理速度2ms每帧,跟踪精度1mm以内。结果表明所研制的结构光视觉传感系统已初步具备了实现焊缝跟踪的功能,为后续进一步完善系统奠定了良好的基础。