本课题的研究背景为通风管道直筒的纵缝、环缝以及弯头非圆环缝的焊缝自动跟踪问题。焊接环缝时,焊接路径与切割路径相同,但在管道进行二次装夹后,存在一定程度的偏差,使得焊枪角度偏离焊缝位置;冷状态下焊枪会沿着焊缝走,起弧后,由于电弧热的作用,焊缝改变原来的位置,导致漏焊,咬边缺陷的产生,需要人工频繁调整焊枪的位置,这就进而导致通风管道的生产效率低、废品率高的问题。课题基于上述问题开展了基于激光视觉的焊缝自动跟踪系统的研究,通过改进焊枪的运动方式,实现焊枪在水平、垂直、横向、摆动、偏转方向的运动。该系统针对CO2焊接时弧光、烟尘、飞溅的特点,采用高清摄像头、红光一字激光器、窄带滤光片组成激光视觉传感器,对采集到的图像进行图像处理,计算出焊缝偏差信息,下位机接收到偏差信息后,发送运动指令控制焊枪运动,完成管道焊接过程中对焊枪的实时纠偏。研究中使用Solid Works对管道变位装置、管道夹紧机构、焊枪进给机构进行了机械设计,对变位装置中的主轴进行了强度校核。此外还设计了一套基于CTSC-200 PLC的控制系统,使用Auto CAD绘制了电气原理图,使用Visual Basic 6.0设计了一个计算效率高、适用性强、可以满足焊缝跟踪系统中的要求的焊缝图像处理程序,编写了交互界面及运动控制程序,能够根据图像处理程序给出的焊缝偏差信息自动控制管道偏转及焊枪运动,实现焊缝自动跟踪功能。实验测试表明:通风管道CO2焊接专机焊缝自动跟踪系统实现了通风管道焊缝的实时图像处理,能够给出环焊缝、直焊缝的焊缝位置偏差,同时还能够对弯头的非圆焊缝位置准确判断,给出焊枪应有的偏转角度。窄带激光光源的初步实验表明:带状激光可以将焊缝坡口位置特征化,相应的图像处理算法可以很好的、迅速的识别焊缝位置。所设计的VB、PLC程序可以实现焊枪4个自由度的运动控制,初步达到了设计的目标,其中的图像处理算法在相关领域中也具有一定借鉴意义。