示教-再现焊接模式必然向着以“高质量、高效率”为核心的智能化自主化方向快速变革。结构光视觉辅助机器人施焊的方式是目前最具前景的智能化焊接技术,甚至可以被视为“示教焊接-智能焊接-自主焊接”技术升级的桥梁。当前焊接领域,激光多点寻位、焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪的焊接轨迹识别与控制技术是结构光视觉辅助焊接的三种实现形式。为此,本文在智能化的时代背景下,针对图像处理、轨迹识别、轨迹控制等关键技术,对上述三种焊接模式进行了研讨。本文首先设计开发了示教-再现焊接软硬件系统,该系统为后续三种焊接轨迹识别与控制技术的研究提供了硬件操作平台与软件开发平台;设计的示教焊接控制软件能够操控焊接平台完成一系列示教-再现焊接操作;该系统具备手动示教、自动焊接等功能。焊缝图像处理是激光多点寻位、焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪三种焊接模式的核心问题。基于目前图像预处理的研究理论,对各种方法进行实测探究,确定了以中值滤波、Ostu阈值分割、闭开运算的形态学处理、灰度重心法激光条纹骨络提取为核心的图像预处理流程;同时,本文对在实际工况下可能出现的各种激光条纹骨络模型进行了分析,提出了能够适应实际工况且准确求取焊缝特征点的直线拟合求交理论。去除焊缝特征点异常值是保证焊接精度及安全性的重要方法。反光、折射、镜面杂质等因素会不可避免地无规律地造成某些异常点的出现。在此背景下,本文提出了分段式异常值去除理论,且嵌入到焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪的焊接模式中,保障了轨迹运行的平稳与可靠,进一步提升了施焊精度。本文详细研讨了激光多点寻位、焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪三种焊接模式的技术特点,提出了分别对应上述三种焊接模式的轨迹识别与控制方法:激光寻位修正示教轨迹、准均匀三次B样条曲线拟合焊接轨迹、焊缝跟踪实时纠偏。最后,基于示教焊接控制软件,根据图像处理方法、焊缝特征点异常值去除理论、轨迹识别与控制方法,设计开发了三套焊接轨迹识别与控制软件:激光多点寻位焊接模式软件、焊前轨迹拟合焊接模式软件、焊缝实时跟踪焊接模式软件,并在焊接平台上进行了功能测试。实测证明:激光多点寻位、焊前轨迹拟合模式焊接时,实际焊接轨迹与焊缝中心线基本吻合,轨迹识别精度在10-2mm数量级;焊缝实时跟踪模式焊接时,跟踪实时偏差平均控制在±0.3mm范围之内;研发的三套焊接轨迹识别与控制软件基本满足实际焊接生产的要求。