焊缝自动跟踪技术是实现焊接自动化的关键。相比传统的以电磁学、声学技术为基础的焊接检测方法,基于视觉的焊缝跟踪技术因其信息量大、灵敏度高和测量精度高、抗电磁干扰强、与工件无接触等特点备受焊缝跟踪研究者的重视。本文分析了焊缝跟踪技术的现状,设计了以CMOS摄像头为图像采集单元、半导体激光器作为辅助光源、FPGA作为控制器的激光焊缝视觉测量系统,包括光路系统、图像采集与处理系统。通过FPGA完成图像的采集和传输工作。将采集的图像传输到工控机中,由工控机对图像进行滤波去噪、阈值检测和二值化等图像处理,提取焊缝中心位置,得到焊缝的偏差量信息。1.本文在分析、研究国内外焊缝跟踪发展现状的基础上,制定了基于视觉激光焊缝测量系统的实现方案,并探讨了焊缝跟踪系统的分类。2.对测量系统的光学结构进行了设计,完成了光学器件的选型。3.搭建了图像采集的硬件电路。以FPGA作为主芯片,设计了相关外围电路。进行了图像采集硬件逻辑平台的设计,分析图像采集与显示的资源分配,给出了图像采集的显示效果。4.研究了焊缝图像识别算法。对图像进行滤波去噪、二值化等预处理过程,通过边界跟踪、边缘提取、Hough变换等方法获得焊缝特征线段,求得焊缝图像的特征点,最后得出特征点的偏差量信息。本文对所设计的激光焊缝视觉测量系统进行了初步的实验,结果表明,设计的测量系统结构简单实用,能实时获取焊缝位置的偏差量信息。