自动焊接关键技术的焊缝跟踪技术,在现代装备制造中起到非常重要的作用,成为了焊接领域的重要研究内容,本文开展了基于激光结构光焊缝跟踪系统研究工作。本文首先分析了CCD和CMOS摄像头工作原理和应用特点,选用CMOS摄像头作为跟踪传感器。在对比分析了摄像头和激光器不同的安装方式对结构光形状和图像特征点提取影响的基础上,认为激光器倾斜照射、摄像头垂直接收的安装方式更有利于焊缝信息的获取,并以此进行了图像采集。紧接着,本文又开展了灰度转化、滤波处理和二值化等图像预处理阶段的算法的研究。采用取RGB最小值、取单通道值等算法对不同坡口的焊缝图像成功进行了灰度转化;本文用不同形状和尺寸模板分别进行了中值滤波和均值滤波,分析上述各种滤波方式处理效果表明:采用5×5中值滤波模板能获得最佳滤波效果;在此基础上,利用灰度直方图法实现了二值化阈值的自动获取,成功从背景图像中提取了结构光图像点。由于经过上述处理后的二值图像中存在孤点噪声和大面积飞溅噪声,还需进行二次滤波。系统采用小区域消除法成功地消除了孤点噪声、采用水平投影法成功地消除了大面积飞溅噪声。接着本文分析不同形状的焊缝坡口的图像特征,针对不同形状的焊缝坡口提出了相应的中心线和特征点提取方案。最后,本文还编写调试通过了计算机与单片机之间的串口通信程序,并设计加工了一套精密自动焊接机械装置,选用步进电机驱动滚珠丝杠带动焊枪装置进行实时跟踪。实现了特征点信息的对焊接过程的反馈控制,实验证明该系统能够达到跟踪要求。