针对目前薄板焊接自动跟踪系统存在的焊板反光、对光学聚焦系统要求高和计算量大等问题,结合PSD传感器对光斑敏感、鲁棒性强等特性,设计了基于PSD的薄板平面对接焊缝跟踪系统,并对PSD畸变校正、焊缝角点提取和焊缝轨迹分段拟合算法进行了研究。研究内容有以下几个方面:(1)采用了基于PSD的激光扫描式方案,建立了光路模型,并选取关键器件,通过调整PSD的放置角度提高其光敏面利用率,对实际采集数据分析,优化为暗场光路模型,对各器件的位置布局进行合理的安排。(2)针对PSD传感器本身存在的非线性畸变,建立了改进的双三次插值模型,效果明显;根据PSD的输出位移与时间曲线的特点,提出了提取焊缝角点信息的算法,找到曲线突增的始末点,实现对角点的实时获取。(3)提出一种焊缝轨迹实时分段拟合算法。首先判断分段点的位置,再运用最小二乘多项式拟合轨迹;同时提出了判断最佳多项式拟合阶数的方法,结合拟合效果与拟合优度,选择最佳多项式阶数。(4)基于焊缝跟踪实验平台,运用本文提出的算法,对两种综合焊缝进行采集并拟合。结果表明,轨迹交点的拟合值与测量值的距离均小于0.5mm;且与直线轨迹相比,斜线和曲线轨迹的角点集与人工测量得到的轨迹方程均差较大,说明系统对直线的角点采集效果较好。本系统能够实现对薄板对接焊缝轨迹的实时准确拟合。