为满足大构件焊接对信息化的需求,需建立一套用于焊接的信息管理及焊接质量智能评判系统。由于大构件焊接工况复杂,为降低成本,建立焊接信息管理及智能评判实验室必不可少。该实验室中,焊接质量的智能评判采用模式识别的方式,所以,相机是信息采集的重要设备。为使相机能够以不同位姿拍摄焊接件,特设计了一套用于相机位姿调整的实验平台。本文就机械机构、控制系统、运动学模型、相机标定等方面对该机构展开研究。针对焊接件拍摄对相机位姿的需求,特设计了3T2R五活动度的串联机械结构。三个移动副使用永磁同步电机拖动齿轮齿条运动。两转动副使用舵机控制相机的俯仰角与横滚角。为电机方便选型,特对该机构进行了动力学分析,得出了电动机功率与齿轮的受力。随后通过有限元法进行静力学仿真,结果显示,机构的各零件所受应力均小于其材料的屈服应力。接下来,对机构的控制系统进行了设计,采用永磁同步电机拖动移动副运动,舵机带动转动副运动。根据伺服控制的一般规律,采用前馈PID控制算法,以及设计了伺服控制的总体框架。随后介绍了舵机的定位原理及其控制方法。然后介绍了控制系统的电气连接图,包括电源模块、伺服驱动模块、PLC控制核心等。再后,介绍了各设备通信的总体框架,大部分设备直接或间接挂载在Profinet总线上。为实现通过编程控制云台,进而带动相机寻找目标,以及求解图像中目标的实际位置的目的,特建立各个坐标的映射关系。此过程需要两个步骤:云台机构的运动学建模和相机标定。首先通过改进的D-H参数法建立云台机构各关节坐标系的映射关系,即相机的外参。同时,求解了云台机构的工作空间,其满足焊道拍摄对工作空间的要求。然后分析了像素坐标系到图像坐标系、图像坐标系到相机坐标系的映射关系,以及相机畸变产生的影响,从而建立起相机的内参矩阵。然后通过张正友标定求解出内参矩阵的5个未知量。至此,整个映射关系完全建立。随后通过相机位姿估计得到了各运动轴的误差。最终搭建起整个相机位姿控制机构实体。经检验,可以实现预期的功能,并且各关节定位误差可以满足工作需求。