传统的焊接机器人加工方式严重依赖于示教或离线编程,对于夹具的定位精度要求高,导致生产过程中柔性低、适应性差。为了增加焊接机器人加工方式的柔性,去除复杂的定位装置,达到机器人自主跟踪焊缝的目的,本课题研究了焊缝视觉引导系统及其运动控制方法。本课题进行的主要工作如下:确定了视觉引导系统的整体方案,采用“眼在手上”的配置方式。研究了相机成像模型和相机内外参数的形式。采用张正友标定法完成了相机参数的标定,达到了平均误差为0.054像素的较好效果。研究了结构光光平面的标定方法,用设置过渡坐标系的方法得到两组平行光条上光点的坐标值,利用SVD方法进行光平面参数标定。完成了手眼矩阵的标定,并探究了不同标定图像数量对标定精度的影响,得到了标定图像数量为15张左右时能获得较高标定精度的结论。对关节臂机器人进行D-H参数建模,推导机器人的正逆运动学问题。其中对于逆运动学问题的求解利用雅克比矩阵的微分意义进行数值求解。为了得到期望姿态,对姿态变化采用单位四元数进行插补,使得总体位姿变化平稳。实现用于焊缝中心点获取的图像处理算法,并基于视觉传感器获得的坐标对路径进行插补,在求得的各组关节角之间利用混合曲线轨迹对机器人进行轨迹规划,保证在关节臂机器人运动时六个关节的平稳运动。编写集成了图像处理获得焊缝中心点、计算关节角以及对机器人进行实时控制的用户界面,得到了一个完整的系统,其对直线的跟踪误差在0.4 mm左右。