目前工业生产中机器人主要采用示教编程的方式进行焊接,该方式中机器人会一直按照示教得到的焊接轨迹进行运动。焊接大型工件时,工件尺寸误差、定位夹具磨损、工件在焊接中受热变形等因素会对焊缝位置产生影响,导致机器人实际焊接轨迹偏离示教得到的焊接轨迹。为使机器人在焊接过程中可以根据实际焊缝位置自动调整焊接轨迹,解决大型工件焊接工作中误差较大和作业困难的问题,本文提出基于激光视觉的智能焊接工作站设计方法,在机器人焊枪上安装激光视觉传感器采集焊缝信息,利用实时跟踪焊接算法提取焊缝特征点坐标,实现对焊缝智能化焊接。本文主要研究及贡献如下:一、设计工作站整体结构。工作站由机器人系统、外部轴系统、焊接系统和激光视觉系统组成,能够在节约成本和工作空间的基础上,实现对大型工件自动跟踪焊接。根据实际工件制定自动生产方案,设计并编写自动生产程序,包括焊接主程序、循环程序、标定程序和焊接程序函数库。对外部轴系统进行结构设计和硬件选型,实现外部轴与机器人本体之间的协同运动。实现机器人系统与激光视觉系统之间的通信,设计通信协议传输焊缝特征点坐标。二、给出基于焊缝空间绝对位置的实时跟踪焊接算法。算法首先使用中值滤波和均值滤波结合的方法对传感器采集的焊缝特征点图像进行预处理,使用大津法进行阈值分割得到二值化图像,利用提取最大面积轮廓思想提取激光条纹轮廓,利用Steger算法提取条纹轮廓中心骨线。利用点到弦长距离（Chord-to-Point Distance Accumulation,CPDA）模拟曲度进行角点检测,提取焊缝特征点位置坐标。算法中引入卡尔曼滤波算法来分别对特征点x轴和z轴坐标值进行滤波,去除偏差位置点,提高焊接精度。三、进行机器人与激光视觉传感器之间的手眼标定,得到机器人法兰坐标系与传感器坐标系之间的变换矩阵。对机器人工具坐标系进行标定,得到机器人工具坐标系与法兰坐标系之间的变换矩阵。最终实现将激光视觉传感器坐标系下特征点坐标转换成为机器人法兰坐标系下坐标,引导焊枪完成焊接工作。四、在生产现场搭建焊接工作站,分别对搭接型焊缝、拼接型焊缝、角型焊缝和立角型焊缝进行焊接实验,得到四种类型焊缝实时跟踪焊接的平均误差分别为0.14 mm、0.15 mm、0.15 mm和0.14 mm。工作站进行试生产,对扇箱工件实时跟踪焊接平均误差为0.15 mm。焊接实验和试生产结果表明:工作站可以完成对大型工件进行智能化焊接,焊接质量满足要求,能够直接用于工业生产。