本发明公开了一种用于大型结构件龙门式机器人焊接的三维视觉系统及控制方法，该系统包括三维视觉装置、移动装置、控制与电源装置以及龙门式机器人焊接系统；三维视觉装置用于实现对于大型结构件表面信息的采集和成像；移动装置用于带动三维视觉装置实现对不同形状和尺寸的大型结构件表面信息的连续采集和成像；控制与电源装置用于实现三维视觉装置采集数据的分析处理与龙门式机器人焊接系统的相互通信以及供电；龙门式机器人焊接系统用于执行控制与电源装置所给出的指令与程序。本发明通过采用三维视觉系统及控制方法改变现有人工焊接和机器人示教焊接的弊端，提升大型结构件焊接的智能化程度，同时提高焊接效率及质量。