机器视觉已广泛应用于工业生产。在焊接领域,搭载线结构光视觉传感器的焊接机器人可以实现焊缝跟踪,从而实现智能焊接。本文根据实际工业焊接需求,设计基于单目结构光的焊缝跟踪系统,编写核心代码。该系统在硬件上主要由工控PC、摄像头、线结构光、FR205焊接机器人及其必须的通讯设备组成;软件系统在Windows系统上采用C++/QT/OpenCV/Python/Matlab等工具进行协同开发,软件开发时注重模块化与跨平台编译运行特性。为实现对焊缝空间坐标的精确采集,需要对焊缝跟踪系统进行标定。本文提出了一种用于工业现场环境的高效标定方案,使用张正友标定方法确定相机内参与畸变,通过SVD平面拟合求解光平面方程,通过测量机器人基坐标系与标定参照物坐标系间的关系完成手眼标定。为实现高效率、高精度、高稳定的焊缝图像识别,设计了焊缝图像预处理流程——基于物理坐标连续的感兴趣区域选取,空滤滤波二值化,细化等图像算法操作。实验证明,焊缝图像预处理流程能够有效提升算法的精度与效率。根据线结构光视觉传感器的特点——前视性与手眼性,本文针对不同工件应用场合,设计了多种可行的运动控制方案,并对这些运动控制方案中的难点提出了解决方案,重点介绍了焊缝模型分析与偏差算法并为扫描控制方案的构建进行了探讨。在软件设计上采用多任务方式,构建生产者——循环缓冲区——消费者的处理模式,妥善解决了前视距离带来的问题并提高了运动控制算法的效率。设计了直线焊接精度测试实验,验证了软件系统能够完成焊缝跟踪功能,系统整体标定误差为±0.3mm,处理频率为10Hz。系统样机在工业现场投入测试,现场标定设置方案具有高效、高精度的特点,实现了对实际焊接工件的焊缝跟踪。