随着现代工业的快速发展,实现焊接自动化,智能化已经成为未来的必然趋势,弧焊机器人开始广泛应用于工业生产中。将传感技术与弧焊机器人有机融合,实现焊接自动化、智能化具有重要意义。本文以ABB公司IRB-1410弧焊机器人为平台,采用激光位移传感器对焊缝坡口进行实时扫描,对焊缝坡口特征进行检测,同时对在焊接过程中存在的偏差进行实时修正与检测。本文研究的主要内容包括:焊缝跟踪系统的搭建与硬件的设计,机器人运动学分析,焊缝坡口弧长信号的处理,离线编程模块,焊缝坡口特征识别,焊缝偏差检测以及焊缝跟踪实验与分析。本文通过ABB焊接机器人、激光位移传感器、激光位移传感器控制器、弧焊电源模块、单片机、IRC5机器人控制柜、通讯模块、离线编程模块等搭建实验平台;根据ABB焊接机器人的连杆参数,建立机器人D-H模型,进行正逆运动分析,求解出机器人末端焊枪的相对位姿。采用限幅滤波与均值滤波双重滤波对传感器控制器采集信号进行处理,提升焊缝坡口弧长信号的平滑度与焊缝坡口信息的还原度。分别用最大距离法与斜率分析法进行焊缝坡口特征进行分析。建立了焊缝坡口弧长模型,通过MATLAB分析焊枪水平偏差和高度偏差、焊缝坡口角度对焊缝坡口弧长H(t)的影响,利用坡口角度、水平偏差和高度偏差三种变量之间的关系,提出了一种焊缝偏差检测的方法,成功将焊枪水平偏差与焊枪高度偏差从采集的信号中提取出来。设计了弧焊机机器人与焊缝跟踪系统通信模块,本文的通讯模块主要分为三部分:单片机与PC机的通讯、PC机与焊接机器人控制器通讯、离线编程模块与机器人控制器。PC机与焊接机器人采用串口通信的方法,利用串口通信方法通过MCU将数据发送PC机,机器人控制器与PC主机采用的是C/S结构,通过网络接口将PC机与焊接机器人控制器进行连接,采用Socket Message通讯实现两者的数据交换。通过搭建实验平台进行焊接实验,在焊接过程中,焊缝跟踪系统的工作性能稳定、实时性好,同时对焊后的焊缝进行工艺评定,各项焊缝的工艺性能均达到要求,达到实验预期,从而验证了所研制的焊缝跟踪系统的可行性与准确性,为激光位移传感器应用于焊缝跟踪提供了理论基础。