在大型鋁合金航天器結構中，存在大量復雜形式的焊縫，如球形、圓柱形、圓臺殼體與圓形、異形法蘭形成的相貫線(xiàn)等。載人飛船、目標飛行器、軍用衛星、月球探測飛行器等艙體結構都不同程度地涉及到這類(lèi)形式焊縫的焊接問(wèn)題。目前大多靠手工鎢極氬弧焊來(lái)完成這類(lèi)曲線(xiàn)焊縫的焊接。存在如下問(wèn)題：
①反復補焊影響產(chǎn)品研制進(jìn)度。手工焊容易出現缺陷，排除缺陷和補焊的效率往往牽制結構的研制進(jìn)度；
②熱輸入量大，焊接殘余應力水平高，容易導致產(chǎn)品尺寸超差；
③新一代長(cháng)期在軌航天器密封艙體要求在軌壽命十五年以上。手工鎢極氬弧焊工藝焊接熱輸入量大，焊縫顯微組織粗大，焊縫殘余應力較大，應力腐蝕傾向嚴重，該工藝已不適應航天器結構長(cháng)壽命、高可靠的制造需求。
激光跟蹤傳感器具有信號處理快速準確的動(dòng)態(tài)響應，所以提高了檢測靈敏度，改善了焊縫跟蹤的精度，且可以提高焊接速度，使焊道平滑等。
焊接機器人研究中的一項難題。其中關(guān)鍵技術(shù)包括：焊縫點(diǎn)圖像采集、結構光數學(xué)模型建模、機器人的運動(dòng)控制算法、視覺(jué)伺服控制、焊接機器人位姿實(shí)時(shí)調整、初始焊縫位置識別與定位。通過(guò)視覺(jué)伺服控制技術(shù)組建一個(gè)控制系統，實(shí)現曲線(xiàn)焊縫的自主識別定位，并完成焊縫的自動(dòng)跟蹤。
目前對于焊接機器人對曲線(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤的研究，都是在設定視覺(jué)傳感器可以獲取穩定的信息情況下進(jìn)行的，對如何保證圖像特征始終存在于攝像機的有效范圍內、如何快速的調整焊槍姿態(tài)與如何協(xié)調跟蹤過(guò)程中的三個(gè)任務(wù)考慮較少。線(xiàn)結構光激光測量技術(shù)以其測量速度快、精度高、模型簡(jiǎn)單、穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于工業(yè)測量中的三維信息獲取，是目前實(shí)現機器人路徑識別與軌跡規劃較為成熟的一項技術(shù)。
具體的操作流程如下：
(1)初始點(diǎn)定位：粗掃描階段，提高機器人速度，減少圖像采集點(diǎn)頻率，直到焊縫點(diǎn)掃描消失，然后回到上一點(diǎn)；細掃描階段，降低機器人速度，提高圖像采集頻率，直到找到最后一個(gè)點(diǎn)，即為比較精確的焊縫初始點(diǎn)；
(2)初始位姿調整：根據位姿調整策略調整焊縫初始點(diǎn)位姿，得到焊接機器人理想姿態(tài)R6；
(3)焊縫點(diǎn)三維信息計算：計算確定在當前姿態(tài)R6 下達到焊縫初始點(diǎn)機器人位置信息P1；
(4)延遲跟蹤：將結構光采集到的數據保存到建立的隊列當中，如果要提高系統精度，可以適當增加隊列長(cháng)度。讀取當前焊槍末端點(diǎn)三維信息Pn ，在P 1~Pn 之間適當插值，存于隊列中；
(5)根據當前焊縫圖像，圖像處理獲取焊縫點(diǎn)，將焊縫點(diǎn)在攝像機坐標系的三維坐標變換到機器人基坐標系后入隊，若焊縫提取失敗則跳到(8)；
(6)伺服控制：將焊接機器人運動(dòng)分解為旋轉部分和平移部分的策略。平移運動(dòng)保證焊槍精度，旋轉保證焊接機器人姿態(tài)良好；用視覺(jué)伺服控制反饋視覺(jué)圖像，結合焊槍坐標系建模方法，獲得機器人的旋轉量，實(shí)時(shí)調整機器人位姿。
(7)位姿調整：根據結構光數學(xué)模型把采集到的焊縫點(diǎn)圖像坐標轉換為三維信息，然后根據視覺(jué)伺服控制方法控制焊接機器人進(jìn)行焊縫跟蹤，在跟蹤過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行機器人位姿調整，保證焊槍與工件法線(xiàn)成 15 度；保證在曲線(xiàn)焊縫視覺(jué)跟蹤過(guò)程中焊縫點(diǎn)的圖像坐標在期望圖像坐標的可接受范圍內，確保焊縫方向與激光條所成角度接近 90 度。
(8)判斷保存焊縫點(diǎn)三維信息的隊列是否為空，如不為空則跳到(4)，反之則跳到(9)；
(9) 焊縫跟蹤任務(wù)結束。
可創(chuàng )新點(diǎn)：
(1)初始點(diǎn)定位自動(dòng)化程度：對于焊縫初始點(diǎn)自動(dòng)識別定位，應當提出更加簡(jiǎn)便和快捷的方法，使自動(dòng)識別效果更好，自動(dòng)化程度更高；
(2)焊縫跟蹤路徑規劃：獲取焊縫點(diǎn)三維信息后，應當對焊縫點(diǎn)進(jìn)行軌跡規劃來(lái)使跟蹤軌跡更加平滑，提高焊縫質(zhì)量。
