微束等离子弧焊接作为一种小电流焊接方法,具有焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小等优点,被广泛应用于超薄板的焊接。本研究对超薄板焊接易出现烧穿的缺陷的原因进行探讨,一方面是由于焊接热输入量大,另一方面是由于焊接速度过小,造成单位时间里熔池所受的电弧力过于集中。焊接热输入与电弧力决定熔池的形状,而熔池的形状决定焊缝的形状,同时,液态金属流动对焊接过程中的熔化、蒸发、界面反应和固化等一系列复杂的物理过程发挥着重要的作用,影响最终焊缝的形貌与质量。因此,本研究利用熔池视觉传感方法对焊接熔池的形态与流动性进行在线检测对超薄板焊接质量控制具有重大意义。利用主动式视觉传感技术来获取焊接熔池图像,基于图像处理分析焊接熔池的形态与流动性与焊接参数之间的关系,并为焊接质量控制提供重要的依据,是本研究的主要内容。本文首先根据超薄板熔池尺寸不足2 mm的情况,采用高分辨率的CCD相机和远心镜头,并使用激光光源作为背光光源辅以滤光镜,建立了二维主动式熔池视觉传感系统,该系统可滤掉强烈的电弧光干扰,采集到内容较为丰富的超薄板微束等离子弧焊接熔池的图像信息。其次探讨了CCD相机安装参数及拍摄参数、激光器参数、焊接工艺参数等对采集到的焊接熔池图像信息的影响,选取合适的熔池检测系统参数展开研究。然后对熔池图像特征参数进行提取,鉴于采集到的熔池图像含有大量噪声,运用MATLAB软件对焊接熔池图像进行预处理,并使用基于二值化的去噪和边缘提取算法,结合椭圆拟合方程进行熔池形态特征参数的提取,利用图像锐化算法处理熔池图像流动性信息后进行振荡性特征参数的提取。在非移动微束等离子弧作用下,探讨熔池形态特征参数随焊接电流变化的规律,随着电流的增大,热输入与电弧力随之增大,熔池的宽度、长度和面积越大。探究熔池刚熔化的时候,振荡波长急剧增加,随着焊接时间的增加,振荡波长整体呈先缓慢增加再减小的趋势的原因。在移动微束等离子弧的作用下,结合超薄板移动微束等离子弧焊的焊接工艺,分别以焊接电流与焊接速度为变量进行试验,同时在线采集焊接熔池图像,通过分析焊接熔池的宽度与焊缝成形和焊接参数之间的关系,通过调整不同的焊接参数来获得成形良好且美观的焊缝,为控制焊接质量提供依据。