目前,大部分的焊接机器人仍采用示教再现和离线编程的工作模式,生产效率较低且适应性较差,难以满足复杂的焊接作业要求。因此,利用视觉传感器获取焊接工件三维点云数据,实现焊缝的准确识别与定位、焊接轨迹规划,对焊接机器人自动化、智能化具有重要意义。以此为背景,本文对基于3D结构光视觉的机器人焊接导引系统进行了研究,主要研究内容如下:首先,完成了硬件选型及实验平台搭建,设计系统总体方案。选择视觉传感器与机器人以眼在手上（Eye-in-Hand）的方式安装,视觉传感器主要任务式获取工件三维点云信息,工业机器人作为拍摄动作和焊接动作的执行主体,结合由工业计算机和机器人控制柜组成的控制系统,作为数据处理与机器人控制的核心。其次,由于在焊接实际现场中背景复杂、且存在许多不可控干扰,视觉传感器获得的数据往往存在许多干扰数据,需要进行预处理以便于后续的焊缝特征提取。利用统计滤波器消除离群噪声后,使用随机一致性（RANSAC）的方法拟合得到焊接工件主平面法向量,随后对原始点云进行方向校正,最后根据Z轴向上分布情况将工件背景去除。然后,提出了一种基于点云切片投影的特征提取方法,提取出焊缝的特征点。根据点云最小有向包围盒确定一组等间距切片序列后,将切片中的点云数据由三维空间投影到二维图像中。通过最大距离法粗提取与直线求法精提取相结合提取得到焊缝特征点,最后拟合特征点序列求得焊缝谷线特征并与工件点云边缘求交点得到焊缝端点。最后,针对对接V型坡口焊缝,以相邻两组切片数据中提取得到的焊缝坡口特征点为基础,进行了焊接姿态的规划,并且对焊缝点序列实现了插补优化,获取具有良好平滑性的焊接轨迹。