焊缝自动跟踪是焊接过程自动化的首要问题。相比传统的以声学、电磁学技术为基础的焊缝检测方法,结构光视觉检测技术因其信息量大、精度高、应用广等特点备受焊缝跟踪研究者的重视。根据系统的特点及性能的要求,本文阐述了一套包括滤光系统、图像采集系统、图像处理系统在内的结构光视觉检测系统的设计方案。文章在对结构光视觉检测原理进行分析的基础上,以光学三角法为理论依据,建立了一套线结构光焊缝检测的传感模型及算法,实现了被测对象与摄像机之间的坐标变换。该模型对检测系统的设计及传感器的标定具有非常重要的指导意义。测量系统选择半导体激光器为辅助光源,CCD作为光电转换元件,图像采集卡接收CCD摄像机所拍摄的模拟图像后,经A/D转换成数字图像,由计算机进行实时图像处理。硬件上系统采用高品质的激光二极管产生线型结构光,同时为去除激光焊接过程强光及辐射,选择一种合适的外加滤光系统,以滤去不需要的杂光,获得清晰的焊缝图像;在工件与传感器各部件的相对位置关系及装夹方面也进行大量分析及研究,减小硬件引入的系统误差,提高系统的稳定性。在软件设计方面,文章重点进行了焊缝图像处理及特征点提取算法的研究,提出了包括滤波去噪、阈值检测和二值化等在内的一系列图像处理算法,去除了焊接过程中强光及CCD摄像头本身影响,得到了清晰的焊缝图像,并准确提取出焊缝的中心位置。本文采用所设计的焊缝视觉检测系统对V型坡口进行了一系列的检测实验,结果表明,所建立的结构光传感器数学模型正确,在此基础上设计的检测系统结构简单实用,能实时采集激光焊接过程中焊缝图像,并反映出相应的焊缝形状及相对位置信息。