目前,海工管道被大量应用于海洋油气资源勘探、加工、储运等方面,需求量大,但由于我国海工管道自动化预制水平尚不发达,对于该类型管道的预制普遍处于半自动化水平,整个管道焊接过程周期长、效率不高。因此,如何实现整个海工管道预制过程的全自动化是目前面临的关键问题。本文在分析了目前国内外管道焊接的发展现状和机器视觉在焊接领域的研究现状的基础上,深入研究了基于视觉传感的自动化管道焊接系统需要解决的关键技术。首先搭建了基于视觉传感的海工管道焊接原型系统,详细阐述了视觉传感系统的设计以及它的标定原理及过程,并完成标定实验。在此基础上,对海工管道焊接起始点的定位进行了研究,提出了一种焊接起始点自动定位的方法。首先利用脉冲耦合神经网络算法,在机器人和变位机的协同运动过程中,实时检测焊缝图片中的焊接起始点,提取起始点的像素坐标。然后利用机器人的运动实现双目视觉,计算出焊接起始点的实际物理坐标,完成起始点的自动定位,并在实验实条件下验证了该方法具有有效性。其次,深入研究了管道焊缝的三维重建技术,首先基于Zernike矩提取了管道法兰焊缝的亚像素坐标,之后提出了利用外极线约束对同一焊缝在两幅图片中的像素点进行唯一匹配,从而实现焊缝的三维重建的方法,并利用实验验证了上述两个过程的可靠性和实际可行性。此外,还重点介绍了基于视觉传感的模块化焊接系统软件的设计,其中详细介绍了生产数据管理模块的设计。最后在Robot Studio上,对整套系统进行了仿真,并利用上述方法,并完成了实际的焊接。最后,总结了本文所做的工作,指出了管道焊接系统需要进一步完成的工作以及未来的研究方向。