随着工业生产对焊接效率和焊接质量的要求不断提高，人们对工作环境和劳动强度的重视，焊接机器人已经越来越多的用于工业生产中。目前应用中的焊接机器人对工作环境的适应能力很低。视觉传感器的应用可以使焊接机器人适用环境的能力大大提高。对焊接机器人智能化程度的提高具有非常重要的意义。本文首先分析了摄像机的标定原理和标定方法，结合MATLAB的标定工具箱，并优化其中图像平面坐标系建立及参考点提取的代码，根据Bumblebee2的参数完成双目摄像头的标定，进而完成Eye-in-Hand手眼系统标定。然后，分析通过摄像头采集到的焊缝图像信息，采用垂直方向上的两个一维高斯滤波器对图像进行平滑处理，在此基础上提出一种梯度直方图图像分割方法，该方法能够有效的提取主要边缘信息，相对于传统的梯度分割方法效率大大提高。根据左右摄像头的焊缝图像对焊缝进行三维重建，得到焊缝的三维空间信息。最后，本文根据焊接机器人的工作特点选择了基于位置的视觉伺服控制系统，其原理是根据视觉传感器得到的目标物体的空间位置信息，在机械臂逆运动学的基础上，对焊接机器人进行视觉伺服控制。文中以PUMA560焊接机器人为例，在Simulink中搭建运动仿真系统，结合MATLAB优化函数调节控制参数。通过仿真结果可以看出控制效果很好，实现了焊缝跟踪的任务。