精确、可靠的焊缝跟踪伺服系统是工业自动化领域的一个重要研究课题。在众多的跟踪伺服系统中,基于结构光三维测量技术的视觉传感系统以其较高的精度和快速的图像处理反馈能力而备受关注,具有广泛的适用性和极强的可靠性。但是,目前市场上的焊缝跟踪伺服系统大都依赖于进口,价格昂贵,且标定过程繁琐复杂。本文从实用性出发,设计了基于结构光的焊缝跟踪伺服系统,优化了标定步骤并完成系统制作,实现了高精度的实时焊缝跟踪。本文简要地介绍了焊缝跟踪技术和结构光三维测量技术的发展现状,并基于结构光立体视觉的原理,分析了各主要参数对于最终跟踪精度的影响。对于传统的摄像机模型和参数标定技术、结构光平面标定技术以及机器人手眼关系矩阵标定技术都做了较为深入的研究和探讨,并提出了基于同一个世界坐标系模板的标定方法,实现以上三种标定技术联合标定,简化标定过程并减小误差传递。此外,本文还对机器人的视觉伺服机制进行了探讨,并设计了一种基于特征点和机械手末端位姿的焊缝跟踪策略,解决了跟踪过程中焊缝脱离测量空间的问题。本文设计的焊缝跟踪伺服系统具有紧凑的机械结构,优秀的图形处理能力,以及精确的跟踪过程。论文最后总结了设计该系统所进行的工作,通过实验验证了系统的实时跟踪能力和焊缝图像处理精度,并给出了相关误差分析。最后,本文总结了所涉项目的不足之处,并对该研究课题的发展进行了展望。