在高速铁路的施工建设中,钢轨焊接成为一项必不可少的工序,而且其焊接质量的好坏直接影响钢轨的使用寿命、列车的平稳安全运行以及乘客的舒适度等。以焊剂片约束电弧的超窄间隙焊接需要的热输入量少,能够满足节能、省材的低成本焊接要求,而且焊接过程中受热影响区较窄,加工生产效率高。因此,将超窄间隙焊接应用于铁路建设的无缝焊接中具有十分重要的意义。然而,超窄间隙电弧焊中,焊丝偏移直坡口中心线会影响焊接质量,为此,通过调整焊枪对准直坡口中心线,对提高焊接质量具有重要的意义。随着以互联网、智能化和一体化为主导的第四次工业革命的兴起,以及德国工业4.0、中国制造2025和两化融合等智能制造战略思想的提出,为焊枪在超窄间隙焊接中智能调整定位提供了思路。因此,本文将视觉传感系统和运动控制系统相结合,设计出了焊枪智能调整定位系统,使其能够自动调整定位到坡口中心线位置,提高了焊接质量和焊接自动化水平。主要工作如下:(1)在超窄间隙焊接工艺的背景下,从钢轨的几何结构特点以及专用板式焊枪的结构特点出发,搭建了焊枪姿态调整定位系统实验平台,主要包括焊枪行走机构和视觉传感系统。(2)进行基于激光视觉技术的钢轨超窄间隙焊接直坡口中心线提取和焊枪位置预测的图像识别算法研究。在Visual Studio 2010环境下配置Open CV图像处理函数库,对采集的“#”字形结构光图像进行处理分析,预测焊枪姿态,并提取焊枪姿态信息。(3)采用研华PCI-1245运动控制卡控制四自由度机械臂,实现焊枪行走机构运动控制,完成焊枪姿态调整定位。通过MFC搭建了图像识别系统和运动控制系统的人机交互界面,操作直观方便,系统稳定性较高。