焊接自动化在工业领域越来越被广泛的应用，特别是在一些大型钢结构设备的焊接过程中。由于手工焊接受到人为因素的影响而无法保证焊接的质量和效率，再加上一些人工无法焊接的空间，因而急需其他方式来代替焊工的焊接。由于焊接自动化具有焊接效率高、焊接质量可靠等特点，越来越被工业领域广泛应用。随着科技的进步，焊接自动化主要发展趋势将会是以视觉传感器为主的焊缝跟踪控制系统，因此研究焊缝图像的识别与跟踪控制在焊接生产中具有重要的应用意义。本文的主要工作内容如下：（1）研究了焊缝图像识别算法。首先是通过CMOS摄像头来采集数据，再送入到现场可编程门阵列(FPGA)中进行中值滤波、二值化和Hough变化等图像识别算法进行处理，在图像复杂的纹理中快速的去除图像中的噪声，并提取出焊缝图像的特征信息。由于算法在FPGA内实行了并行处理，大大的提高了焊缝图像识别的实时性。（2）搭建了焊缝图像识别的硬件电路，并进行了软件设计。以EP2C35F484C8作为主芯片，设计了相关外围电路。并对整个系统进行顶层模块的划分，进行了硬件描述语言(Verilog)的编写，然后对各个模块进行仿真验证，最后对验证过的程序进行下载与调试。与其他的焊缝识别系统相比，FPGA的焊缝识别系统具有程序运算速度快、识别的实时性高和提取的特征明显等特点。（3）根据焊接机器人的运动学模型，设计了模糊PID切换控制器。以焊缝偏差量的取值范围来选择控制的方式，根据不同的输入值来切换到不同的控制器，从而实现快速的跟踪。然后根据设计的模型用Matlab/Simulink工具对焊缝跟踪模块进行仿真实验，对PID控制器和模糊PID切换控制器的仿真结果进行比较分析。实验结果表明，与PID控制器相比，模糊PID切换控制器具有较好的实时性和抗干扰能力。