雷射焊縫追蹤傳感器採用雷射三角反射式原理，即雷射束被放大形成一條雷射線投射到被測物體表面上，反射光透過高質量光學系統，被投射到成像矩陣上，經過計算得到傳感器到被測表面的距離（Z軸）和沿著雷射線的位置信息（X軸）。移動被測物體或輪廓儀探頭，就可以得到一組三維測量值。所獲得的信息可用於焊縫搜索定位、焊縫追蹤、自適應焊接參數控制、焊縫成形檢測並將信息實時傳遞到機械手單元，完成各種複雜焊接，避免焊接質量偏差，實現智能化焊接。
焊縫追蹤傳感器主要由CCD相機、半導體雷射器、雷射保護鏡片、防飛濺擋板和風冷裝置組成，利用光學傳播與成像原理，得到雷射掃描區域內各個點的位置信息，通過複雜的程序算法完成對常見焊縫的在線實時檢測。對於檢測範圍，檢測能力以及針對焊接過程中的常見問題都有相應的功能設置。傳感器通常以預先設定的距離(超前)安裝在焊槍前部，因此它可以觀察焊縫傳感器本體到工件的距離，也就是安裝高度取決於所安裝的傳感器型號。當焊槍在焊縫上方正確的定位後才能使得攝像機觀察到焊縫。
設備通過計算檢測到的焊縫與焊槍之間的偏差，輸出偏差數據，由運動執行機構實時糾正偏差，精確引導焊槍自動焊接，從而實現與機器人控制系統實時通訊追蹤焊縫進行焊接，就等於是給機器人裝上眼睛。手工或半自動焊接是依靠操作者肉眼的觀察和手工的調節來實現對焊縫的追蹤。對於機器人或自動焊接專機等全自動化的焊接應用，主要靠機器的編程和記憶能力、工件及其裝配的精度和一致性來保證焊槍能在工藝許可的精度範圍內對準焊縫。通常，機器的重複定位精度、編程和記憶能力等已能滿足焊接的要求。
然而，在很多情況下，工件及其裝配的精度和一致性不易滿足大型工件或大批量自動焊接生產的要求，其中還存在因過熱而導致的應力和變形的影響。因此，一旦遇到這些情況，就需要有自動追蹤裝置，用來執行類似於手工焊中人眼與手的協調追蹤與調節的功能。