搅拌摩擦焊因具有焊接变形小、成本低等优点,成为高速列车制造的首选焊接方法。但该技术受各种因素影响,会产生各种焊接缺陷。因此对焊接过程进行在线检测与运动跟踪具有重要的工程意义。现有的应用中,主要针对较大间隙V型坡口检测,且所得焊缝特征不全面,而搅拌摩擦焊要求焊缝间隙小于0.2mm。因此,迫切需要研究一种新的在线检测与运动跟踪技术,实现微小焊缝特征实时提取与反馈,从而为提高焊接质量奠定基础。本文基于线激光单目视觉测量原理提出了搅拌摩擦焊过程在线检测与运动跟踪方案。首先,基于激光三角法原理设计小型化、紧凑化测量装置结构。测量时,将测量装置安装在加工设备的前端,通过获取焊缝前置信息,并利用OPC技术实现数据通讯。然后,提出了测量系统的综合标定方法以及针对微小焊缝的光刀中心提取方法,并实现焊缝光刀点云的三维转换。最后,提出了基于点云数据的焊缝特征计算方法实现焊缝特征提取,并进行了部分实验验证。根据以上理论研究,研制了测量系统样机,并进行了大量实验验证。对测量系统的准确度、重复度以及数据通讯的可行性作了评价。结果表明,本文研究成果初步实现了微小焊缝特征的在线检测与运动跟踪,为后续应用于搅拌摩擦焊接奠定了基础。