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随着社会经济发展，油气输送管道建设量迅速增加，大口径管道自动焊接技术快速发展。油气管道焊接往往在野外环境中进行，对焊接设备的便携性、焊接效率、焊接质量等都有较高的要求。目前国内外普遍采用沿圆形管道外圆横截面行走的自动焊接小车实现打底、填充、盖面等一系列焊接工艺，其在机械结构、操控方式、劳动强度、智能化程度等方面仍然有很大的改进空间。 本文提出了一种新型的管道外圆自动焊接机控制系统，其结合数据库技术、云计算技术，将焊接工艺参数和经验数据上传至云端。共享工艺参数和经验数据不仅仅减轻了焊工的劳动强度，也降低了对焊工作业经验的依赖，大大提高了焊接的自动化程度。控制系统分为下位机和上位机两部分。研究设计了基于ARM cortex-M4内核的STM32系列MCU的下位机。采用步进电机和相应的机械传动结构实现对焊枪的夹持运动，完成焊接动作。研究并实现了将麦克劳林公式用于简化步进电机平滑加减速脉宽计算的算法，并应用于基于STM32的步进电机控制。研究了基于MPU6050六轴运动传感器的姿态解算算法和软、硬件实现，并应用于管道外圆焊接位置检测和基于位置的自动焊接工艺参数控制。研究了将uC/OS-Ⅲ移植并应用到STM32微控制器的过程和原理。 上位机采用跨平台的Qt开发环境设计完成。本文研究了Qt开发架构并设计了基于Windows系统的上位机软件，采用方便易用的游戏手柄作为上位机操作的输入设备。焊接熔池视频采集系统是智能化焊接作业的重要部分，对摄像头的快门和动态范围要求较高。本文研究了强逆光焊接熔池视频采集专用摄像头的结构和原理，并分析了熔池和焊接弧光光谱过滤原理。本文采用深圳市恒力佳电子有限公司生产的焊接熔池专用视频采集摄像头HL-3070，实时采集熔池视频，通过WiFi无线视频传输模块传输至上位机，并向焊工实时显示熔池成形状况，从而降低了焊工近距离观察熔池的劳动强度和紫外辐射伤害。焊接电源系统是提供焊接能量、焊丝材料和焊接保护气体的焊接装备。本文采用北京时代科技股份有限公司生产的TDN-3500系列二氧化碳气保焊电源系统，设计了基于STM32的简易ModBus总线主控设备协议和基于上位机的ModBus命令帧生成软件模块，实现对焊接电源系统的电流、电压、启停等参数的调节，从而可实时控制焊接的各项工艺参数。目前，本管道外圆自动焊接机系统正应用于中国化学工程第十六建设有限公司的部分长输管线和化工管线的建设项目中。其一次焊接成功率达96%，较好的满足了管道焊接施工需求。