在智能化工业生产中,焊接机器人一直被广泛应用于中厚板多层多道自动化焊接领域。但由于工件定位精度、加工精度以及焊缝余高变化等因素的影响,传统的机器人“示教—再现”方法很难适应焊缝位置、焊道空间尺寸的变化。因此,使焊接机器人能够在示教前提下,根据焊缝位置变化修正焊枪轨迹、根据焊道空间尺寸变化智能调整焊接工艺参数,是保证中厚板多层多道自动化焊接质量的先决条件之一。本文以低碳钢轴与法兰盘单边V形坡口多层多道焊接为例,开发了一套基于激光视觉传感技术的机器人智能弧焊系统。主要工作包括:分析传感器工作原理,设计一款具有检测焊缝位置、测量坡口宽度和深度功能的激光视觉传感器,确定传感器的使用参数和检测精度。分析图像处理方法和不同边缘提取算子的处理结果,设计图像处理算法,实现对焊缝图像特征曲线的有效提取以及焊缝特征点的精准识别。规划焊枪运动轨迹,设计打底焊、填充摆弧焊、盖面焊三种焊接方式。确定焊接速度、送丝速度、电流电压等常规焊接工艺参数,在此基础上,根据焊道空间尺寸变化,为填充摆弧焊接设计不同的摆焊工艺参数、为盖面焊接设计不同的送丝速度。完成激光视觉传感系统与机器人系统之间的I/O通讯,设计机器人焊接程序,使机器人能够根据检测到的焊缝位置偏差进行焊枪轨迹修正;根据检测到的焊缝余高及坡口宽度信息,在摆弧焊接过程中智能调整摆焊工艺参数、在盖面焊接过程中智能调节送丝速度。实验结果得到,传感器距离工件的使用高度范围在60～85 mm之间,分辨率为0.0568 mm/pixel,视野范围为28.4 mm×21.3 mm,检测精度为0.126 mm,系统响应时间在60 ms以内。对比焊缝实际偏差与修正结果、测量焊缝截面尺寸,结合焊缝余高变化的最小修正值,得到该系统的修正误差小于0.4 mm。观察实际焊接工艺参数变化、分析焊缝形貌,最终表明,此智能弧焊系统能够使“示教—再现”型焊接机器人在轴与法兰盘单边V形坡口多层多道焊接中,获得良好的焊缝成型质量。