随着人们对海洋探索步伐的加快,水下焊接机器人在深海探测和海洋开发中扮演着越来越重要的角色。焊缝跟踪是焊接机器人的一项重要内容。本论文以实现水下焊缝激光传感视觉传感跟踪为目标,建立了一套水下焊缝跟踪系统。该系统以线型激光为主动光源,利用CCD获取焊缝的结构光图像,经过图像采集卡传输至计算机,并根据计算机图像处理后得到焊缝的位置偏差控制焊枪的运动,达到焊缝跟踪的目的。本文针对水下视觉传感系统的成像的环境因素以及水下各种干扰因素对激光图像的影响。在此基础上,研制了适合水下环境的激光焊缝传感器,主要讨论了传感器元器件选择依据,传感器光路、机构、密封设计等。利用所研制的激光视(?)传感器获取了大量的水下焊接图像,分析了水下(?)光焊缝传感图像的特点。为了从这些图像中有效地提取焊缝,比较使用了各种不同的图像处理方法,选取了一组效果较好的图像处理、焊缝信号提取的方法,即:形态学滤波、改进类间方差最大法图像分割、中心取样细化图像、霍夫变换提取焊缝信号。并且为了满足焊接系统实时性的要求,对中心取样和霍夫变换算法加以改进。并使用VC++编写了焊缝图像处理软件,可以准确的取得焊缝的信息。最后,在获取焊缝信号,得出焊缝偏差的基础上,以焊缝的偏差和偏差变化率(即相邻两幅焊接图像获取焊缝位置的差值)为输入,设计了FUZZY—PID控制系统,并针对其不足之处,基于遗传算法离线优化,对模糊控制器的比例因子进行优化,使模糊控制器的输出更为精确,克服了单独模糊控制中模糊规则和隶属度函数难以确定的缺点以及焊接机构运动参数在线测量技术抗干扰能力弱和调节幅度过大、控制不够精确的缺点,取得较好的效果。并使用VC++语言编写了控制算法软件。