焊缝自动跟踪技术是实现焊接自动化的基础和关键。焊接传感技术又是实现焊缝自动跟踪的前提条件,相比电弧、接触、超声波等传感技术,结构光视觉传感凭着获取的信息量大、灵敏度和测量精度高、抗强电场和强磁场的干扰能力强、适用于不同形式焊缝等强大的优势,成为了焊缝跟踪研究者研究的热点对象。本文首先阐述了焊缝自动跟踪对实现焊接自动化的关键性作用,分析了不同传感器在焊接应用中的原理及优缺点,综合视觉焊缝自动跟踪技术的研究及应用现状,再结合虚拟仪器的特点和应用,设计了以相机作为传感器、线激光器作为辅助光源、NI系统为控制器、行走机构为执行机构的结构光视觉焊缝自动跟踪系统。其中,高速相机和线激光器封装在一起组成了视觉部分;NI系统包括图像采集卡、数据采集卡、LabVIEW软件等;行走机构由工控主机、伺服系统和一些传动机构组成。焊接工件固定放置在行走机构放置台上,激光线投射到工件焊缝上,通过视觉系统获取焊缝图像,将图像传送给NI主机,在LabVIEW软件平台上对图像进行灰度图转换、中值滤波、二值化、散点去除的处理,根据模板匹配方法对焊缝特征识别后,计算出焊缝中心位置与焊枪位置的坐标偏差值,偏差信息作为控制信号由NI系统传给行走机构的控制器,控制器根据接收的控制命令实时调整焊枪位置,最终实现焊缝的实时跟踪。本系统搭建完成后,先做了焊缝实时跟踪验证实验,用点激光模拟焊枪,寻找点激光跟踪路径,结果显示点激光所走路径基本保持在焊缝中心位置上。有了此验证基础,又对本系统使用微束等离子焊枪进行了焊缝跟踪焊接实验,结果表明,系统在焊接过程中也能清晰识别到焊缝并完成自动跟踪焊接。