液化石油气（liquefied petroleum gas,LPG）在化工行业应用十分广泛,LPG球罐作为贮存液化石油气的大型球状钢制承压焊接容器,其焊接质量对生产安全至关重要。由于球罐受到其内部石油气的高压,罐壁焊接处应力较大,同时受到液化石油气中H2S等气体腐蚀,导致焊缝产生缺陷,严重影响生产安全。目前,针对大型LPG球罐罐壁焊缝的缺陷检测问题,主要由人工携带超声检测设备进行检查,这种操作方法缺点十分明显,如作业周期长、劳动强度大且存在安全隐患,因此,亟需改进现有的焊缝检查方式。随着工业自动化与智能化水平的不断发展,本文以爬壁机器人代替人工携带超声检测设备为研究对象,提出了一种基于机器视觉的超声相控阵自动扫查器设计方案,针对球罐焊缝自动跟踪检测这一问题,展开了如下研究:首先,根据超声相控阵检测的实际要求,分析了自动扫查器的基本任务,明确了自动扫查器的技术要求,完成了自动扫查器的总体系统方案设计;同时根据自动扫查器的机械结构设计,完成了扫查器图像采集系统及运动控制系统选型;并且完成了焊缝跟踪系统上位机和下位机软件设计。其次,针对球罐焊缝图像的噪声干扰问题,进行了噪声种类分析,提出了一套完整的基于Open CV的图像处理流程,通过实验对比确定了最优处理算法,并依靠该算法流程对焊缝图像进行焊缝特征提取,得到了焊缝中心线。再次,利用Open CV库函数和棋盘格标定板进行了工业相机标定,得到了工业相机的内部参数,并根据坐标变换原理,将焊缝中心线转换到自动扫查器坐标系下,求取了超声相控阵探头到焊缝的距离。最后,研究了基于滑模控制的焊缝自动跟踪系统。基于Matlab平台Simulink模块搭建了焊缝跟踪系统仿真模型,进行了对比实验,验证了滑模控制器响应能力好、跟踪性能高以及抗干扰性强;进行了实际的图像采集与处理实验和焊缝跟踪实验,确定该系统满足超声相控阵缺陷检测工作要求。