过去,针对大空间船壁曲面焊缝的除锈作业主要由手持喷枪设备进行人工作业。这种操作方式的弊端十分明显,如对周围环境污染严重、砂料回收利用率低、劳动强度大且损害操作者身体健康,等等。随着工业自动化与智能化水平的不断发展,开发出一套集喷砂除锈、砂料回收循环等功能于一身的移动机器人系统正顺应了当前工业社会发展的潮流。而为了提高移动机器人系统的自动化水平,进一步提升除锈爬壁机器人除锈过程中的自主性,设计开发一套基于移动机器人的焊缝自动跟踪系统是一个必然的趋势。本文主要研究了一种基于被动视觉的移动机器人焊缝实时跟踪方法。主要基于双CCD摄像机、喷砂除锈爬壁机器人平台以及LabVIEW软件与MPE720软件等搭建,实时跟踪焊后焊缝,引导爬壁机器人沿着焊缝进行喷砂除锈工作。文中先是针对焊后焊缝图像,提出了一套基于动态小窗技术、中值滤波、NIBLACK局部阈值分割、面积阈值滤波、形态学操作、图像细化与去毛刺以及焊缝轮廓边缘线拟合与焊缝中心线提取的焊缝图像处理与特征提取算法。针对焊缝图像细化后的毛刺问题,提出了一种有效的递归算法进行去除。然后,基于焊缝几何参数以及历史信息,提出了焊缝线的判定准则,保证了焊缝线提取的准确度。根据标定后的摄像机参数,论述了轮式移动机器人的位置偏差求解过程,并针对双CCD摄像机的视觉系统的特殊性,提出了相应的焊缝偏差处理策略。最后,设计了一种模糊PID控制算法,通过直线焊缝与曲线焊缝的仿真实验,验证了控制系统具有良好的响应能力、较高的跟踪性能以及较强的抗干扰性;并通过实际的船壁曲面竖直焊缝跟踪实验,实现了立体直线焊缝的焊缝实时跟踪过程。实验结果表明:焊缝跟踪误差为±5mm,基本满足实际使用要求。