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考虑到非结构空间焊接的特殊性，通过视觉技术，基于圆投影和Zernike矩，提出了一种两步模板匹配法检测待焊工件是否出现在视觉区域；结合霍夫直线检测方法，设计了一套提取特征直线算法，并确定焊缝起始点在图像中的亚像素位置．由移动机器人在不同角度拍摄工件图像，圆投影和Zernike矩计算结果验证了其表征模板特性的有效性，具有旋转抗性，而且对于光照条件及摄像机视野的鲁棒性好，焊缝起始位置定位结果满足视觉计算需要．