波纹板被广泛应用于集装箱、轨道客车、公路桥梁等。实际工业生产中,波纹板角焊缝大部分仍然使用的是焊条手工电弧焊和机械仿形半自动焊接。现今较为先进的方法是焊接机器人使用激光条纹视觉传感器,先扫描焊缝再进行自动焊接。另外,还有激光视觉传感器在前面扫描,焊接机器人滞后传感器一个波纹进行焊接。上述两种方法,都会因为焊接过程中产生的焊接变形而影响焊接质量。也有激光条纹视觉传感超前检测方法,视觉传感器固定在焊枪上,激光条纹照射点即视觉传感器检测点与焊接点有一定的前视距离。这种检测方法在波纹板折弯处激光视觉传感器的前视距离会发生改变,由于前视距离变化而产生的焊缝偏差并不是真实位置对应的焊缝偏差;另外,由于焊枪在波纹板角焊缝折弯处姿态发生变化,致使焊缝移出传感器视野,无法实现整条角焊缝的跟踪检测。在实际焊接生产中,焊接变形、波纹板的制造误差、以及环境影响等因素,都会使焊枪到待焊接位置距离不断地发生变化。为了使焊枪始终对准待焊位置,所以必须要实时准确检测出焊缝偏差。根据这种焊缝偏差的变化,通过控制焊枪做出相应调整,以此来保证稳定可靠的焊接质量。因此,迫切需要一种焊缝偏差实时检测及自动跟踪方法,来实现波纹板角焊缝的焊接生产自动化,保证焊接质量,提高生产效率,满足各行业需求。本文以梯形波纹板角焊缝为研究对象,以实现波纹板角焊缝焊接实时自动跟踪检测为研究目标,搭建了基于双点激光视觉传感的焊缝自动跟踪系统,开发了双点激光位置传感的硬、软件传感器技术。介绍了焊缝自动跟踪系统的主要组成部分和工作原理。基于Visual C++可视化编程语言设计并开发了系统软件,该软件功能全面、界面简洁、操作简单,具有图像采集到内存、内存图像数据复制备份、内存图像数据滤波、图像数据二值化处理、激光光斑图像形状分析及合理性判断、激光光斑二值化曲线绘制、焊缝偏差数据计算、伺服驱动信号处理、RS485通讯数据处理、控制焊接机器人起焊、停焊等功能,为后续数据分析提供可靠的数据来源。提出了双点激光视觉传感焊缝自动跟踪检测方法,设计了一款双点激光视觉传感器,该传感器的两个点状激光光源安装于焊枪两侧,激光光源轴线与焊枪轴线平行且共面,两个激光光斑A和B与焊丝端部在波纹板角焊缝分布方向上的投影重合。传感器的这一特点即焊接点与检测点同步,为焊接点焊缝位置自动跟踪实时检测提供了必要条件。通过几何光学成像原理,推导出了焊缝横向、纵向偏差量与CCD感光原件上像位移量之间的数学表达式,从理论上验证了本文所设计的传感器的可实用性。采用棋盘格方法,对视觉传感器进行了单位像素实际尺寸的标定,计算得出激光视觉传感器在150mm的使用距离,在其视野范围内的横向与纵向单位像素对应的实际尺寸不大于0.1mm,具有较高的分辨率。建立了基于双点激光视觉传感的焊枪位置传感信号（激光光斑）获取、数据处理及数学分析模型。焊缝发生横向及纵向偏移、横向偏移、纵向偏移、平板方向偏移、波纹板方向偏移时,对激光光斑特征进行了分析。沿着焊枪方向为纵向,垂直于焊枪及焊缝方向为横向。通过几何位置关系,推导出了波纹板上激光光斑A的偏移量Ad和平板上激光光斑B的偏移量Bd与焊缝横向偏移量Hd和纵向偏移量Vd及焊枪轴线和波纹板夹角β之间的数学关系式,建立了数学分析模型。由此,可以计算得出焊缝横向、纵向偏差值,进而控制安装在焊枪与焊接机器人第六轴之间的十字电动平移台移动焊枪,实现焊缝的实时纠偏。分析了由视觉传感器检测到的波纹板及平板上激光光斑椭圆长轴和焊枪与波纹板之间夹角β的数值关系,可以进一步实现焊枪与波纹板或者平板夹角的检测及控制;分析了波纹板角焊缝折弯段激光光斑特征,发现在波纹板平直段与折弯段,波纹板上激光光斑短轴在视觉传感器方向投影Vsd为恒定值,波纹板上激光光斑长轴仅受激光光源轴线与波纹板夹角的影响。因此,在进行焊缝偏差计算时,可以采用激光光斑的整个或是半个圆弧轮廓与基准位置进行对比。所以,在对图像处理时,侧重处理激光光斑的整个或是半个圆弧轮廓。针对焊接弧光、飞溅影响,采用窄带及带通滤光方法降低弧光的影响;采用软件技术消除焊接飞溅对图像的影响;运用中值滤波降低图像噪音信号。选用聚类算法的图像二值化方法,进行焊缝图像处理,获得激光光斑边缘。关于激光光斑位置表征,根据产生焊缝偏差时激光光斑位置变化特点,确定了采用激光光斑上半圆边缘各个点的Y轴数据之和,求其平均值,以平均值作为特征值来检测焊缝偏差。波纹板角焊缝自动跟踪试验,对焊枪发生横向、纵向移动时,激光光斑图像位置和激光光斑图像数据进行了分析。当焊枪发生移动时,激光光斑图像位置及上半圆边缘的二值化曲线,均发生了变化。通过激光光斑位置变化,判断焊缝偏差方向变化。试验采集到焊枪横向、纵向移动﹣4.5mm～﹢4.5mm时,激光光斑上半圆边缘各个点的数据,绘制了其二值化曲线图;计算了焊枪每步移动0.5mm时,激光光斑上半圆边缘Y轴的特征值,绘制了特征值误差曲线,得出传感器跟踪检测误差﹤0.2mm,基于双点激光视觉传感焊缝自动跟踪系统检测精度为0.49mm。选用梯形Q235镀锌波纹板,板材厚度为1.5mm,波高为80mm,波纹板角度为120°。在合适的焊接工艺参数下,使用本文搭建的双点激光视觉传感焊缝自动跟踪系统和与之相适应的检测方法,进行焊接跟踪检测试验,获得了表面美观、成型质量好的焊缝,很好地实现了波纹板角焊缝的焊缝偏差自动跟踪检测。