可靠的焊缝跟踪伺服系统是智能焊接机器人的重要组成部分,在汽车、航空航天、船舶、高铁等大型装备制造领域有广泛的应用。当今国内许多企业在智能焊接领域上基本是依赖于国外,国外售价高,而且其整个传感器系统标定步骤较为麻烦。本篇论文从具体的使用情况作为出发点,研究并设计了基于结构光的焊缝跟踪伺服系统,提出了全新的系统标定的算法并完善了标定的流程,完成系统标定实验,能够完成在精度要求很高情况下的实时焊缝跟踪。首先介绍结构光焊缝跟踪传感器系统的国内外研究现状。然后介绍双视觉的机器人焊缝识别系统与视觉标定,包括硬件选型设计、线结构光系统标定、面结构光系统标定。其中线结构光标定包括相机标定、光平面标定、光条中心提取算法,面结构光标定包括相移法、多频外差法、面结构光标定模型。其次介绍提出的一种单位八元数手眼标定方法,该方法在传统的对偶四元数的基础上结合数据在特殊正交群上的特点,能有效的恢复数据在特殊欧几里得群的同步问题,通过手眼关系AX=XB的模型,实现旋转和平移矩阵的同步最优解。实验表明,相比于传统的对偶四元数算法该方法速度更快、鲁棒性好。然后介绍提出的一种眼在手外的标定方法,在只有旋转矩阵构成的李群SO（3）和R~3中平移矩阵的基础上结合点集匹配方法,该方法根据旋转和平移分离的特点,通过分别调整两者估计的学习率,以此来提高收敛速度,实现对机械手和相机位置关系的标定。实验表明,该算法比传统的基于点集匹配算法提速了1.48倍,具有较好的抗抗噪声和鲁棒性。最后将线结构光系统标定和手眼标定之眼在手上进行组合,面结构光系统标定和手眼标定之眼在手外进行组合。进行基于线和面结构光的机器人焊缝识别精度系统实验,取待测焊缝跟踪零件上面的10个点位,两个系统实验的目标焊缝零件真实位姿与计算位姿误差值都较小,满足真实定位要求。