在工业生产过程中，自动化焊接一方面可以在很大程度上减轻工人的工作强度，另一方面可以提高焊接工作的生产效率和焊接产品的精度，因此在实际生产中有着重要的意义。近年来，随着各类传感技术的高速发展，基于视觉的焊接自动化技术已经开始受到广泛的重视。本文首先介绍了国内外基于视觉的焊缝跟踪系统的研究现状，对现有的算法进行了改进，进而对基于结构光视觉的焊缝跟踪系统进行了设计和实现。本文设计并实现了基于结构光视觉的焊缝跟踪系统的软件，系统通过对摄像机拍摄焊缝结构光图像处理，得到将焊缝特征点的像素坐标，进而将其转化到世界坐标系下，从而引导机器人沿着焊缝的轨迹进行移动，完成自动化焊接任务。所完成的具体工作包括：搭建了焊缝跟踪系统的软件框架；对机器人的视觉系统进行了实际的标定，对手眼标定的方法进行了改进，获得了高精度的焊缝特征点在各坐标系之间转换关系；研究了大量的图像处理技术，采用了一系列的方法对焊缝的图像特征点进行了提取，并在处理速度和精度方面进行了比较，提出了一种高精度、高实时性的结构光条纹中心提取方法；最终根据机器人的物理结构对其进行了建模，并通过局域网实现了PC和机器人之间的数据通信，完成了对机器人的视觉运动控制。根据实际焊缝跟踪实验的验证，系统可以5mm/s的运动速度下完成焊缝的自动跟踪控制，精度在0.3mm以内，可以达到实际的焊接工作要求。