目前国内外应用的大多是示教再现型焊接机器人，无法适应焊接过程中厚板结构件的焊接生产，这是因为厚板结构件在焊接过程中，受到焊接功率的影响，必须进行多层多道焊，为了使焊接机器人具有良好的适应性和高质量的焊接加工，迫切需要实现厚板焊接自动化，而焊缝跟踪是实现焊接自动化的必要技术。本文以激光视觉作为传感器，以弧焊机器人为执行机构，研究了多层多道焊缝跟踪系统。鉴于CO2气体保护焊存在大量的飞溅和弧光干扰，影响了清晰图像的采集，本文采用相应的滤光系统将波长在650±10nm（辅助光源激光器的波长）以外的光滤除，余留的光作为光源；通过试验确定了视觉传感器的安装位置和结构参数，以保证能获取清晰、稳定的实时焊缝激光条纹信息。准确的识别图像特征点的实际位置信息是实现焊缝跟踪的前提，因此图像处理算法的准确性和可靠性至关重要。本文针对多层多道焊图像处理的特点，设计了合理的图像处理流程。包括中值滤波、二值化阈值分割、硬件特性去噪、上边缘提取、直线拟合，有效地提取出特征点的位置信息，为偏差量的计算提供了基础，同时也满足实时性要求。在准确获取到焊缝偏差信息基础上，本文设计了比例控制和模糊控制相结合的Fuzzy-P控制器。当偏差较大时，采用比例控制提高系统的响应速度，加快响应过程；当偏差较小时应用模糊控制，获得稳定的系统误差。本文研究的多层多道焊缝跟踪系统是采用VisualC++6.0在WindowsXP系统平台下开发的，包括视觉采集、图像处理和焊缝跟踪控制模块，各功能模块采用多线程的编程方法，整个系统具有良好的实时性。为了验证系统的工作性能，本文对开有V型坡口厚钢板(700mm×150mm×20mm)进行了多层多道焊试验，并在打底层、填充层、盖面层进行了不同形状和不同偏差量的纠偏试验，试验表明跟踪精度可达±0.3mm。