压力容器壳体制造过程中，实现马鞍形焊缝的全自动高质量焊接一直是个难题，也一直是个研究热点，随着高质量压力容器产品生产量大，焊接质量与生产率要求不断增高，对此类复杂空间曲线焊缝自动化焊机的需求日益迫切。本文研究和设计了一种能够集焊接各种马鞍形焊缝的数控焊机，焊机系统有五个独立轴能实现机身位姿的需求，用定位卡盘实现接管定位，由五个联动轴实现马鞍形曲线运动和焊枪姿态调整。研究设计了导电滑环和管道旋转接头结构解决焊机工作中绕线、绕管道等棘手问题，并设计了一种可携带光纤传感器的焊枪。对焊机主要结构进行了有限元优化分析和改进。大量的资料与工程实践证明，实际焊缝轨迹与理论焊缝轨迹不重合是影响焊枪跟踪焊缝精度的主要因素之一。为了获取实际焊缝轨迹，提高焊枪跟踪焊缝精度，应用结构光检测原理研究开发出了马鞍形焊缝轨迹检测系统，并对系统的构成和硬件进行了设计和选型，依据检测原理建立了此系统检测马鞍形焊缝轨迹的数学模型。应用红外辐射理论和光纤温度计设计了焊接质量在线检测系统，并建立了检测系统的测温数学模型。根据各种马鞍形焊缝的焊接特点，分别采用B样条曲线恒速插补算法和新提出的焊点参数曲线拟合法实现了焊接参数的合理匹配，提高了焊缝成形质量。设计了基于PC机的马鞍形焊缝自动焊接控制系统。主要完成了控制系统的功能和整体硬件结构设计，焊接执行装置控制系统硬件、焊接质量检测系统数据采集硬件、焊接参数匹配控制系统硬件设计，实现控制系统主要功能的流程设计。