本课题的研究背景为船舶甲板的焊接问题。甲板的拼接焊缝长度为几米至几十米,由于焊缝为长直焊缝且钢板较厚,通常采用轨道式埋弧焊焊机进行焊接。但是这种焊机的轨道安装和校正较为繁琐,移动较为困难,轨道的长度也无法满足各种长度焊缝的焊接需求。本课题针对上述问题设计了一种无轨道焊缝自动跟踪系统,该系统使用履带小车带动焊枪移动的方式摆脱了安装和校正轨道的过程,设备也可以在施工现场更快、更方便地移动。该系统采用高清摄像头作为视觉传感器,对采集到的图像进行图像处理并计算出焊缝偏差信息,据此向焊枪进给机构发送运动指令控制焊枪运动以实现在车体运动时焊枪实时纠偏的功能。研究中采用了一部已具备的,可满足研究需要的履带式小车,并对焊枪进给机构、磁性履带机构、焊枪夹持机构等进行了机械设计,对车体进行了强度校核。并在此基础上,设计了一套基于CTSC-200 PLC的控制系统,安装在车体内部。在软件方面,本课题设计了一个基于OpenCV计算机视觉库的焊缝图像处理程序。焊缝边缘是焊接图像识别中的重要特征,在试验后总结出了一套完整的图像处理流程找出图像中的焊缝边缘信息,识别程序通过Python语言实现。该程序计算效率高、适用性强,可以满足机器视觉引导系统中的要求。交互界面及运动控制程序通过Visual Basic 6.0编写,程序提供了焊接小车及焊枪进给机构的手/自动控制功能,能够根据图像处理程序给出的焊缝偏差信息自动控制小车及焊枪运动,实现焊缝自动跟踪功能。运行测试表明:无轨道埋弧焊小车焊缝自动跟踪系统可以可靠、高效的识别焊缝,并控制焊枪进行实时纠偏,实现了对长直焊缝的自动跟踪,免去了人工干预过程。图像处理程序能够在多种光线环境下识别出焊缝特征,运动控制算法能够满足焊接精度要求,达到了预期的目标,其中的软件算法在相关领域中也具有一定借鉴意义。