大型薄壁结构件在航空航天、军事、交通等领域具有十分广泛的应用,其中的许多薄壁件之间存在间隙十分窄小的焊缝,对于这些焊缝,人工焊接已不能满足其对于焊接精度方面的要求,需要采用自动化焊接的方式对其进行焊接,在各种焊接方式中,具有高效精密焊接效果的激光焊接技术尤为适合对于薄壁金属件的焊接。焊缝中心线检测与定位技术是实现自动化精确焊接的关键步骤,本文中提出了利用亚像素检测方法来对焊缝中心线进行初期的识别检测,从而为高效的激光焊接技术奠定图像基础。主要针对现存在的窄间隙对接直线焊缝,研究了一种亚像素检测与定位方法,此方法可满足实际工业焊接项目中的高精度、实时性要求。本文首先叙述了整个焊缝检测与定位系统的原理以及硬件组成,同时搭建了视觉传感系统,用来实时采集并选取高质量的焊缝图像,介绍了视觉传感系统的组成以及原理,叙述了此系统的硬件选型,最后选择合适的器件。其次需要对视觉系统的成像模型以及相机标定进行研究,其中包含相机标定以及结构光平面的标定。通过相机内参标定以及结构光平面的标定实验来得到相机内部参数与结构光平面参数,从而实现二维图像点与三维空间点之间的相互转换。然后,对焊缝中心线的高精度自动识别与提取进行研究,提出一种基于Zernike矩的亚像素直线检测方法来对焊缝中心线进行检测定位。将采集到的焊缝图像进行ROI提取计算,以减少需要图像处理的区域,提高图像处理算法的速度;运用高斯滤波处理对其去噪;经过阈值分割后,采用Zernike矩算子检测提取焊缝图像中的直线,设定阈值过滤掉干扰点,最后进行亚像素细分计算,得出焊缝中心线的精确定位。最后,搭建焊缝中心线检测与定位实验平台,来进行焊缝中心线的检测与定位实验。介绍了焊缝中心线检测与定位实验平台以及控制系统,开发了用于焊缝中心线检测与定位的操作软件,用以控制焊缝定位的开始与停止,并利用点激光器替代激光焊接设备来进行焊缝中心线检测定位实验。实验结果表明,焊缝跟踪精度可达到0.003mm,对窄间隙焊缝的识别处理速度可达60帧/s,本文提出的焊缝中心线的亚像素检测方法在运用过程中不仅能解决焊缝识别过程中图像缺陷的问题,更好地消除噪声的影响,计算速度也明显提高。