焊接接头的质量在很大程度上决定了设备的可靠性与安全性,而焊缝外观参数则是评价焊缝质量的重要指标之一。传统焊缝外观检测方式由于耗时长且准确性低,难以满足工业自动化的发展趋势,激光视觉检测技术因其具有非接触、快速等优点而被引入到焊后焊缝外观检测领域。目前,焊缝外观检测的研究多集中于固定式硬件系统,这种系统只能固定在生产线上使用,灵活性较差。手持式检测设备由于检测便捷而适用于多种场合,但目前检测算法还存在准确性低、算法复杂等问题。因此,本文针对焊缝外观检测需求,开展焊缝外观非固定检测系统及其检测算法研究,提高焊缝外观检测的自动化程度。针对焊缝外观检测需求,研究焊缝外观非固定检测系统。选择传感器结构方案,并对系统内相机、激光器等硬件进行选型,最后设计系统结构。建立坐标变换模型,采用张氏标定法对相机进行畸变校正与标定,并采用基于阶梯试块的方法对系统参数进行标定,实现结构光从图像坐标到世界坐标的反算。采用基于特征匹配的图像防抖算法对相机进行防抖处理。针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差的问题,提出一种基于法向平均法的结构光条纹中心线提取算法。采用低增益、短时曝光的方式采集图像并对图像进行高斯滤波、Otsu阈值分割等一系列图像预处理。采用Steger法提取结构光条纹法线方向,再在条纹法线方向上用平均坐标法提取结构光条纹中心点,并对异常点进行剔除。最后利用插值法对附近点进行估计,提取出结构光条纹中心线。以对接焊缝和角焊缝为研究对象,基于现有算法,提出一种基于直线拟合与移动向量的焊趾特征点提取算法。首先用RANSAC算法对焊缝两侧母材进行直线拟合,然后通过设置移动向量提取焊缝两侧焊趾特征点,并根据特征点定义提取剩余结构光特征点。最后对焊缝外观参数定义进行说明,结合焊缝外观参数定义,检测出焊缝的外观参数。基于设计的焊缝外观检测系统与提出的检测算法,开发软件相关功能,并对本文提出的焊缝外观检测算法进行实验验证。实验表明,本文算法准确性高,稳定性良好,且检测速度快。