激光焊接是一种变形小、高速度、非接触的热加工方式,非常适合大量而连续的生产加工过程。其中,激光拼焊在航空航天、汽车等行业具有广泛的应用,激光拼焊是采用激光能源,将同种或不同种板材进行自动拼合和焊接而形成一块整体板。在机器人激光拼焊过程中,由于存在机器人行走位置误差以及拼缝变形,使得在实际的焊接过程中,焊炬和拼缝之间会出现位置偏差,难以满足激光拼焊的工艺要求,因此,亟需研究激光拼焊拼缝测量方法和拼缝位置偏差跟踪补偿方法,并研制拼缝跟踪系统,有效地保证激光焊接机器人高精度焊接,从而极大的提高焊接效率和焊接质量。本文针对激光拼焊焊缝跟踪中存在的问题,主要开展了基于三线结构光视觉传感的激光拼焊拼缝测量与跟踪系统研究,具体研究工作如下。设计了基于三线结构光的激光拼焊焊缝跟踪系统,包括三线结构光视觉传感器、运动执行机构和控制器。分别针对等厚拼缝和不等厚拼缝,提出了拼缝参数测量方法,实现了拼缝间隙、错配、中心点位置等参数的测量,同时针对曲线拼缝还可以测量其曲线上各点的曲率半径。分别针对直线、曲线和折线拼缝的跟踪控制误差补偿问题,建立了直线、曲线和折线拼缝补偿模型来实现对相应拼缝位置偏差的实时补偿,并推导出相应的焊接点真实补偿量公式。根据该补偿量公式来对跟踪轨迹进行规划,进而对跟踪速度进行调整,针对跟踪控制,在已有的控制方法基础上,研究了基于模糊PID的焊缝跟踪控制方法,并针对焊缝跟踪过程,提出了模糊PID控制器抗干扰性能的研究,采用该方法能够对焊接点的真实补偿量进行补偿控制。搭建了激光拼焊拼缝测量与跟踪实验平台,对等厚直线拼缝、不等厚直线拼缝和不等厚曲线拼缝进行了参数测量实验,并设计了验证方法,验证拼缝参数测量方法的精度和可靠性,并开展了跟踪控制仿真实验,验证了补偿模型和跟踪控制方法的有效性。最后,对已开展的研究工作进行总结,并对今后的研究工作进行展望。