等离子弧焊接(PAW)是利用等离子弧作为热源的一种高效、先进的焊接方法,它具有能量集中、焊接变形小、效率高等优点,在重型机械、压力容器、航空航天等工业领域中得到广泛应用。等离子弧焊接过程中的小孔、熔池包含有熔透的丰富信息,采用视觉传感技术对小孔和熔池的信息进行检测,进而预测焊接熔透,不仅为焊接过程的质量控制奠定了基础,而且可以为焊接过程的数值模拟提供试验验证数据。本文搭建了以三台CCD摄像机为核心的视觉传感检测系统,分别从工件正面(焊枪的前、后方)以及工件背面,同步采集了熔池-小孔图像；基于对等离子弧光谱的分析,设计了合适的滤光片组,减弱了弧光和等离子弧尾焰的干扰；通过设置合适的拍摄角度,合理的CCD摄像机曝光时间以及镜头焦距等摄像机参数,采集到了清晰的熔池后部图像和特征小孔的入口、出口图像。开展了不同焊接工艺条件下的不锈钢平板堆焊试验,采集到各种参数下的熔池、小孔图像,并基于针孔模型对熔池-小孔图像进行了标定。通过对采集到的熔池和小孔图像灰度分布特点的分析,设计了合理的图像处理算法,包括图像灰度分析、增强处理以及图像边缘提取,获得了熔池和小孔的边缘信息,进而计算得到了熔池、小孔的几何特征参数。基于得到的熔池-小孔几何特征参数,分析了焊接工艺参数变化时熔池和小孔几何特征参数的变化规律,并建立了背面小孔出口几何特征参数的神经网络预测模型,为进一步实现对PAW焊接过程的熔透控制提供了依据,并打下了坚实的基础。