柴油机机座的生产制作环节中,焊接是非常重要的一环,而培养一名操作熟练的焊接技工需要大量的精力和时间,并且人工操作不稳定等因素严重影响了柴油机机座生产质量和效率,实现机器人焊接刻不容缓。上海某船舶龙头企业在机座前期的装配和加工环节,同一批次的产品焊缝会有尺寸和位置的变化,仅依靠单一传感技术难以满足实际生产上的精度需求,不能保证焊缝成形和质量的稳定性和良品率。因此这就对机器人的适应性提出了更高的要求,本文在机器人平台的基础上,利用激光视觉和电弧复合传感对焊缝进行三维跟踪。本文基于模块化的思想搭建了机器人系统、焊接系统和传感器系统,建立了系统标定模型,包括零位标定、工具坐标系（TCP）标定、相机标定和手眼标定,得到了像素坐标、图像坐标、摄像机坐标和世界坐标之间的矩阵关系,通过自制的标定板经过10组实验,得到最终的世界坐标系到图像平面坐标系之间的齐次变换矩阵。基于线激光的结构和原理,对相机采集的激光轮廓特征点进行图像处理,针对机座中较多的V型坡口,通过合理的算法识别到V型坡口。由于激光器与相机始终保持相对不变,因此在跟踪时激光条纹出现在图像中的相对位置恒定,提出分水岭图像处理算法对坡口的两个特征点进行阈值分割,得到高阶灰度值的部分,忽略掉较多不影响激光跟踪的轮廓,降低了无关区域的影响。利用巴特沃斯低通滤波器对采集到的电流信号进行高频滤波,并通过滑动滤波算法得到稳定的电流值。建立了电流与焊枪高度的函数模型I=-4.133h+314.33,并在高度方向上对模型精度进行实验验证,结果表明函数模型精度达到了0.4mm。采用变论域模糊-PID控制器对焊缝进行三维跟踪控制,加入了比例型伸缩因子用于改善传统模糊控制中固定论域不变的特点,在Simulink模块中设计了PID控制、模糊控制和变论域模糊-PID控制系统,与传统控制器特点对比,结果表明超调量降为3%,跟踪效果精准。最后本文对研究的跟踪控制系统进行了跟踪实验,在二维方向和三维方向上跟踪不同的轨迹,跟踪结果表明水平方向和垂直方向误差在0.5mm范围内。针对机座进行了试板工艺试验,得到跟踪偏移数据,在船级社的见证下达到检验标准。