随着焊接领域的自动化程度不断提高,而工业机器人是自动化的代表性的作品,能够代替人类完成很多工作任务,因此,通常会将机器人应用到实际的焊接生产过程当中来,由此该领域的自动化程度又向前跨进了一大阶段。管管相交形成的焊缝轨迹-相贯线,是一种复杂的空间回转曲线,其焊缝跟踪难度较大,对机器人结构和控制系统的要求相对复杂不少;在相贯线的焊接过程中,需要经历平焊、仰焊和立焊等多种焊接方式,对机器人的灵活度要求提出了较高的要求。如今,在石油、化工和锅炉产业中有大量的管管相贯线焊缝,现有的机器人满足不了其需求,且焊接质量较差,达不到化工锅炉等行业生产要求密闭的标准。本文针对锅炉内壁管管相贯线的工作环境及其焊缝的复杂性,创新设计一款基于视觉的锅炉内壁管管相贯线自动焊接专用机器人;针对相贯线焊接质量低下的现实情况,提出匹配最佳焊接电流和最佳焊接速度的焊接方法,并做了大量的相关实验验证其可行性;为了保证焊缝跟踪和焊接质量,着手于提高定位精度,提出一种基于Hough变换的圆心检测方法。论文的主要研究内容如下:1.设计一款锅炉内壁基于视觉管管相贯线焊缝自动化焊接专用机器人根据作业环境和相贯线的特殊性,比较分析并设计了一款六自由度管管相贯线焊缝专用焊接机器人结构,用CROE4.0对结构进行建模,并介绍机器人的工作原理和系统方案,完成机器人的各个零部件的选型。2.提出匹配最佳焊接电流和最佳焊接速度的焊接方法建立锅炉内壁管管相贯线焊缝的模型、机器人运动模型、焊枪模型和D-H连杆坐标系,对机器人正逆运动学求解,创新提出最佳焊接电流匹配和最佳焊接速度匹配方法。根据相贯线的焊接类型的多样性,分别对平焊、仰焊、立焊、平焊转仰焊、仰焊转立焊和立焊转平焊做了大量的相关实验,验证其可行性。3.提出一种基于Hough变换的圆心检测算法。提出一种基于Hough变换的圆检测算法的视觉中心定位方法,根据椭圆与圆心的相似性,找出圆上面相对点之间连线最长的线段,计算其中点,从而得到圆心坐标。本文同通过锅炉内壁基于视觉管管相贯线焊接自动化专机实验平台,验证了上述创新方法的可行性,实验结果表明:焊缝质量良好,效率高,系统运行稳定,实验验证了本文所研究的焊接专机设计的合理性。