微细焊缝主要应用于激光焊接领域，具有特征窄、对焊接质量要求高、对焊接速度要求苛刻等特点。在满足这些要求的同时，获得良好的焊接质量是一个重要的研究课题。其中，如何确保焊接机器人准确识别微细焊缝，并带动焊枪自动精确对准焊缝已经成为焊接领域的关键技术之一。然而，目前，行业中主要利用昂贵的电气和机械定位系统来保证，但是这种方法不但成本高昂，而且对焊缝环境变化的适应性差，不适用于复杂形状焊缝，而且对焊接环境中出现的各种误差和变形缺乏鲁棒性，越来越不能满足智能化焊接的要求。因此，本文将机器视觉技术融入到针对薄板微细焊缝连续焊接激光焊接生产线中。针对激光焊机这个复杂的系统，同时根据本文所要解决的微细焊缝的成像特点，提出基于结构光与自然光照相结合的微细焊缝视觉检测与跟踪方法。设计了包括光源、镜头、摄像机、计算机、以及显示单元等的视觉系统。研究了激光焊接的微细焊缝的视觉特征提取方法。针对微细焊缝的自身特点，利用OpenCV图像处理函数库，探索设计了一种基于图像形态学的焊缝特征提取方法，并与传统的滤波、骨架提取方法相结合，准确的得到了微细焊缝的特征点与特征直线。利用摄像机成像原理与三角形特性，设计了一种改进的偏差测量方法，可方便的得到焊接过程中水平方向与竖直方向的偏差，并设计了基于图像的视觉伺服控制系统，从而实现微细焊缝的实时纠偏控制。最后本文以电气驱动的龙门架构的机器人为平台，设计了运动控制算法，并进行了相应验证性试验，实验结果表明，本文提出的识别与标定方法操作简单，可靠性高，系统的精度与稳定性较高，能满足工业生产要求。