随着航天技术的日新月异,其产品的结构愈来愈复杂,而且也越来越注重对其性能和可靠稳定性的要求。对于航天应用上的材料加工与装备生产,焊接技术在其技术层面上始终占有相当重要的位置。目前航天应用的焊接工件,开始向结构、工艺复杂化,焊接精度、质量高要求化、生产批量化发展,传统的手工操作也将由自动化、智能化程度越来越高的机器人焊接技术替代。我国目前多是从国外公司直接购买机器人,但是由于航天高科技的封锁原因,很多技术无法解锁,这将难以满足需要高精度加工、高质量焊接的航天、国防装备等关键部件的制造。故此,迫切需要针对航天产品进行智能化机器人焊接的相关关键技术的自主研发。为解决航空航天产品的机器人智能化焊接问题,本文研究开发了一套具有视觉、电弧以及声音的复合传感的焊缝成形质量控制系统,对机器人脉冲GTAW过程的焊缝进行跟踪和成形质量进行实时控制,并应用在航天运载火箭上五通连接器的法兰机器人自动化焊接。要实现对焊缝进行实时跟踪和成形控制,首先需要实时获取焊接过程中的相关准确信息。根据铝合金的电弧光谱分析,通过减光片和滤光片的选取,电流和采像时刻的不同图像采集试验,成功的建立了焊接过程实时采集熔池图像的方式。针对铝合金脉冲GTAW熔池图像特征,开发了一套基于图像退化处理、中值滤波、canny算子的熔池边缘检测、焊缝检测的图像处理方法,利用了视觉注意理论,开发了一套自底向上(down-up)的Itti视觉模型提取ROI的方法,将图像处理的小窗口能够自动搜寻,解决了人工选取小窗口的容错性。使图像处理能够快速、准确有效的限制在ROI小窗口内,为后续的焊缝跟踪和成形质量控制提供了坚实的基础。利用本文设计的电弧电压传感系统,采集到稳定的电弧电压信号,并对信号进行了差分阈值+平均阈值+小波Wden函数去噪,成功地消除了弧压信号中的干扰信号。开展了弧高对应电压信号的试验,测试出了铝合金脉冲GTAW的电弧与电压关系模型为:V=3.06h+7.32,并验证了模型精度在0.27mm,其精度可以很好的满足焊接过程对弧长的要求。成功的采集了电弧声信息,通过时频域分析,研究了声音信号对应三种不同的熔透情况的特征值,发现,在5.5-9.5kHz频段内,声音信号特征对于熔透状况的识别率最高,因此可以选取为熔透特征信息。基于粗糙集建立了铝合金脉冲GTAW的焊缝背面熔宽预测,利用电流、电压、送丝速度、熔池正面图像信息、声音信息等多信息,建立粗糙集多信息融合模型,生成预测的决策表,对铝合金脉冲GTAW的焊缝背面熔宽进行了准确的预测,为后续的焊缝成形质量控制提供了稳定有效的技术基础。利用基于遗传算法的模糊控制器实时控制铝合金脉冲GTAW焊缝成形,在线将焊缝的背面熔宽控制在设定值7mm左右,误差小于0.4mm,能够满足焊接对于焊缝成形质量的要求。基于视觉传感器,设计了分段式PID跟踪控制器,对铝合金脉冲GTAW的平面焊缝进行了跟踪控制,该控制系统成功的跟踪了直线和曲线焊缝,控制精度在0.3mm以内,保障了焊接实时平面跟踪的精确性。基于电弧传感,设计了分段式PID跟踪控制器,对铝合金GTAW过程的弧长控制进行了试验,能够准确的控制焊枪对于工件的高度,即电弧长度,控制精度在0.3mm以内,保障了焊接实时高度跟踪的精确性。利用平焊法兰的多次焊接控制实验,验证了本文设计的基于粗糙集多信息融合预测模型和遗传算法改进的模糊控制系统的可靠性和稳定性;在本文的研究基础上,成功的对五通实施了稳定焊接,焊缝成形质量得到了良好的控制,证明了基于粗糙集多信息融合预测模型和遗传算法改进的模糊控制系统的可靠性和稳定性,具有很强的应用性,为航空航天的自动化焊接发展提供了坚实的技术支持。