本发明公开了一种不均匀间隙结构的乏燃料储罐外端盖等离子弧焊接自动控制系统及工作方法，属于等离子弧焊接技术领域。系统包括三维运动平台、可编程逻辑控制器(PLC)、等离子弧焊机、等离子弧焊枪、高速送丝机、焊缝跟踪激光器、工业相机和工控机，其中，三维运动平台上搭载有等离子弧焊枪、高速送丝机、焊缝跟踪激光器和工业相机，等离子弧焊枪连接有等离子弧焊机，等离子弧焊机和高速送丝机均连接有可编程逻辑控制器，三维运动平台、可编程逻辑控制器、焊缝跟踪激光器和工业相机均连接有工控机。本发明实现对焊接过程中间隙的准确检测和自动化调整焊接参数的能力，减少对人工操作和经验的依赖，提高焊接装配的一致性和质量。