随着石油、天然气等资源的开采,大型工业运输管道的需求量也大大增加,而这些工业运输管道由于直径大、厚度大、焊缝在曲面上,所以人工焊接的难度较大、效率较低,并且焊接质量很容易受到焊工个人因素的影响,部分焊接质量不达标便会导致整段管道报废,从而增加制造成本。使用机器人自动化焊接可以克服人工焊接时效率低、焊接质量不稳定的缺点,并且能够不间断、高效率的进行焊接作业。对于形状、尺寸固定的工件可以采用预先设定运动、焊接参数后进行持续化焊接作业,但是实际生产中,管道的直径、厚度等参数会改变,如果每换一个尺寸的管道工人重新计算、设定运动参数,耗时大、效率低,所以使用机器人进行自动化焊接时需要能够自动识别焊缝位姿信息,且不受工件尺寸和摆放姿态的影响,只需设定焊接参数便可自动化焊接。对此,本文研究了激光视觉引导的焊缝识别技术,确定了主动视觉的管道焊缝识别方案,并选择“Eye-in-hand”的焊枪和相机的安装方案,并利用MATLAB完成了工业相机的内参、外参、畸变系数和线结构光平面方程的标定,利用史陶比尔机器人的StaubliCalTool7工具包完成了焊枪工具的标定,利用OpenCV完成了手眼关系的标定,进而实现了整个焊缝识别系统的标定,建立了焊缝特征点的三维信息的求解模型。为了从工业相机采集的包含激光条纹的焊缝图像中求解出焊缝特征点的坐标信息,开发了焊缝图像处理算法,首先对采集的图像进行畸变校正后采用中值滤波算法对焊缝图像进行滤波去噪;使用最大类间方差法完成了焊缝图像的阈值分割;根据焊缝图像中激光条纹的宽度首先对图像提取感兴趣的区域（ROI）,基于改进的几何中心算法实现了激光条纹单像素骨架中心线的提取,并利用最小二乘法对激光条纹的方程进行了拟合计算;根据管道焊缝图像的激光条纹在焊缝处发生断裂的特征建立了焊缝特征点的求解模型,精确的求解出焊缝特征点的像素坐标;根据相机的成像模型和线结构光三维测量的原理,建立了焊缝特征点的三维重建模型,完成焊缝特征点深度信息的提取,实现焊缝特征点从二维像素坐标到机器人基坐标系的空间坐标的变换。根据标准的焊接姿态要求,利用求解得到一系列的焊缝特征点和多视图建立机器人焊接姿态求解的模型,准确的求解出机器人焊接时的姿态信息。根据待焊接管道的厚度、焊缝的尺寸和焊缝质量的要求,实现了锯齿形、三角形和月牙形三种典型的焊接时运条插补点的求解和焊接路径的规划,相比于不加运条的焊接提高了焊缝的质量和美观度。根据线结构光主动视觉的管道焊缝识别系统的控制流程,使用Qt和OpenCV开发包含视觉系统的标定、图像处理与三维重建和焊接工件参数设置和三种焊接时运条插补点计算与路径规划三部分系统软件,软件界面人机交互友好。搭建了机器人焊接与焊缝识别系统实验平台,进行了焊缝特征点识别实验、机器人焊接时运条实验、焊接姿态验证实验和焊接实验,实验证明本文开发的焊缝识别算法精度在0.5mm之内,鲁棒性好,位姿求解算法准确可行,使用三种运条方式焊接得到的焊缝质量较高、成形美观,能够满足管道焊缝机器人自动化焊接的要求。