由于机器人焊接焊接效率高且易于实现自动化生产,因此在工业生产中得到了快速发展和广泛应用。然而,应用于工业领域的焊接机器人在进行焊接作业时,焊接路径大部分以手工示教为主,耗时耗力,很难达到焊接质量和效率的要求,具有很大的局限性。另一部分具有离线编程能力的焊接机器人,可以以离线编程的形式代替手工示教并自行规划轨迹,这在一定程度上提高了焊接机器人操作的方便性。然而,大多数的机器人焊接系统不能适应并补偿由于焊接环境或者焊缝的实时变化而产生的误差,比如焊接过程中的热致变形等不可避免的误差,这些焊接过程中产生的变化和误差会使焊枪或者激光中心偏离焊缝中心,导致焊偏、焊接热输入量减少、焊缝熔深不足等问题并最终导致焊接质量差。本文基于CMOS视觉相机、结构光传感器、工业计算机和ABB焊接机器人搭建了一套焊缝跟踪系统,并运用该系统进行了焊缝跟踪模拟和焊接实验,结果表明:焊缝信号可以被实时提取并处理,信号经处理后可以得到清晰地焊缝中心;通过对视觉提取及跟踪系统的评估可以得到该算法每一部分的时间效率,算法总耗时66.86ms,该算法的瓶颈是焊缝中心检测部分,其所需时间是28.06 ms,占总耗时的42%,该部分算法可以通过减少扫描区域进行优化;从图像流中提取检测到的焊缝中心坐标数据及焊缝宽度具有良好的稳定性和重复精度。文中对机器人运动控制可重复性进行了仿真模拟,针对直线、折线和曲线三种不同的路径进行了仿真模拟,通过对模拟结果的评估可以得到机器人运动可重复性误差及精度,三种路径下机器人运动误差非常小,即使在产生最大误差的曲线路径中也只有0.04 mm,机器人运动精度高、可重复性良好;针对不同的焊接路径基于Robotstudio对焊接工作站及焊接生产线进行了模拟仿真,包括机器人焊接路径优化、碰撞检测、协同运动等,基于Plant Simulation对焊装生产线的DES模型进行模拟仿真,模型中对具有不同功能的机器人工作站实际工作情况进行了模拟仿真,对实际生产具有一定的指导意义;利用基于结构光传感的焊缝跟踪系统针对直线,折线,曲线这三种不同路径进行了焊接实验,并对焊接误差进行了评估与量化,得到三种路径在不同位置处的焊接偏差,焊缝跟踪的误差量和路径有关,直线路径误差最小,折线路径误差最大,其中折线和曲线路径中,误差量还跟曲率有关,曲率越大误差越大,这主要是由于机器人的自身运动误差和传感器识别误差所致。