本发明公开了一种焊后焊缝高精度跟踪及残余应力消除系统，包括对焊缝进行焊接的移动式焊接设备、消除焊接应力的焊接应力消除移动机器人，一台同步电机固定放置于焊缝外，以同步电机转轴轴心作为参考点；两个反射式测距传感器固定在电机轴上，与电机同轴旋转，两个传感器间相隔一段距离；在焊接初始点、移动式焊接设备的焊接喷嘴处、焊接应力消除移动机器人作业末端均贴有反射片。本发明结构简单、自动化程度高、焊后焊缝跟踪精度高，不受焊渣或焊接缺陷对焊后焊缝跟踪的影响。