焊缝跟踪控制是焊接过程需要解决的关键问题,也是现代弧焊过程焊接质量自动控制的重要组成部分。要实现焊缝跟踪控制,焊缝识别技术是其中的核心技术之一。应用于焊缝识别过程的传感器有许多种,其中利用视觉传感器来进行焊缝识别是最有发展前途的技术。本文主要研究开发了焊缝跟踪视觉伺服控制系统,包括系统软硬件构成,焊缝视觉识别方法,焊缝跟踪视觉控制方法及实验结果。为了提高焊接自动化水平,本文采用了一种基于Roberts梯度和图像清晰度评价函数的自动调焦方法,此方法具有较高灵敏度,且稳定性好、计算速度快;应用一种基于垂直测量方案的标定方法对摄像系统进行标定,此方法简单实用,能够满足系统的精度要求。对焊缝原始图像先后采用中值滤波、求出图像灰度平均值后进行OTSU法阈值分割、二值化、基于8连通域标记方法的孤立噪声滤除等一系列图像预处理过程,得到了理想的焊缝边缘二值图像;对几种边缘检测算子在焊缝图像处理中处理效果进行了实验,根据比较结果选择Roberts算子作为系统图像边缘检测算子,实验证明效果良好。通过实验验证得出采用图像视觉方法进行焊缝中心位置的实时检测是可行的,也是有效的。针对计算机图像处理时间相对较长而导致的位置检测环节存在滞后的问题,本文采用以视觉位置检测结果作为位置指令输入,以电机轴上的增量编码器信号为速度反馈、以安装在丝杠螺母副上的直线光栅尺信号为位置反馈的双闭环位置跟踪控制方案,相对有效地避免了滞后环节给系统的稳定性和快速性带来的不良影响。本文详细分析了视觉伺服跟踪系统的误差来源,确定了不同误差对跟踪效果产生的影响,证明了本设计能够满足系统的精度要求。基于计算机视觉的螺旋管焊缝自动跟踪系统,设计合理,系统结构简单、实用,便于操作;图像处理算法在吸收了以往算法优点的基础上又有一定的创新,满足了检测精度和控制实时性的双重要求。实验证明该系统具有很高的实用性。