近年来,随着激光技术和自动化技术的迅速发展,自动化、智能化的激光焊接技术在自动化生产加工方面展现出巨大的产业化潜力和广阔的应用前景。本文针对自动激光焊接系统对视觉引导功能的需求,进行了基于机器视觉的自动激光焊接系统的研究,主要包括自动激光焊接系统平台设计、焊缝识别和焊缝轨迹中心线路径平滑规划方法这三个方面的内容。在自动激光焊接系统平台设计方面,针对国内外领先的激光加工设备生产厂商研发生产的自动激光加工设备进行了前期的市场调研后,自主研发设计了基于机器视觉的自动激光焊接系统实验平台。设计视觉成像系统,作为引导运动执行系统的视觉传感器;对运动执行系统进行研究,采用滚珠丝杠结构的三轴直线模组作为运动执行机构,运动控制卡和步进电机驱动器作为运动控制及驱动部分;组装焊接执行系统,对激光器和激光焊接头进行选择搭配,分别作为焊接热源和激光束整形机构。装配以上三个部分,搭建基于机器视觉的自动激光焊接系统实验平台。在焊缝识别方面,包括焊缝轨迹识别及焊缝轨迹中心线提取两部分内容。针对焊缝间隙较窄,焊接工件表面划痕与焊缝特征相似,极易导致误识别的问题,本文首先完成了相机标定模型及标定方法的研究,应用张氏标定法进行相机标定实验,消除镜头畸变;然后,针对平面曲线焊缝的特征,采用方向小波变换的方法对焊接对象进行边缘检测,滤除焊接对象表面划痕、锈蚀等干扰因素,提取出焊接对象的边缘及焊缝图像;最后,对提取到的焊接对象的边缘及焊缝图像进一步处理,应用形态学处理方法提取出焊缝轨迹二值图像,采用形态学细化法提取出焊缝轨迹中心线坐标,通过实验验证了焊缝轨迹中心线提取方法的可靠性。在焊缝轨迹中心线路径平滑规划方法方面,对焊缝轨迹曲线拟合方法进行研究,提出了基于Harris-Laplace角点特征的NURBS曲线规划方法。首先,针对复杂的焊缝轨迹曲线拟合运算数据量较大的问题,采用Harris-Laplace角点检测算法对复杂曲线进行分段,采取分段拟合的思想在不丢失曲线数据的前提下,降低曲线的复杂程度;其次,针对运动执行机构直接按照焊缝轨迹中心线坐标为型值点坐标运动,出现的顿挫、抖动现象,应用NURBS曲线拟合方法规划焊接轨迹曲线。本文基于Matlab开发环境,完成焊缝识别和焊缝轨迹中心线路径平滑规划的算法验证;基于Visual Studio2010软件开发平台,应用C#语言开发焊接控制软件,通过对金属工件的激光焊接实验,完成自动激光焊接系统的设计。