弧焊过程熔池质量特征信号的实时检测和提取是焊接智能化的核心问题,本课题在获取MAG焊清晰熔池图像试验研究的基础上,通过对比试验和计算机图像处理技术提取反映成形缺陷产生过程的视觉特征信息,为在线缺陷控制提供相关试验数据和模型。本文采用被动视觉传感方法,利用工业CCD配合近红外复合滤光系统,传感采集获得了短路过渡MAG焊过程的高清晰熔池图像。采用数字图像处理技术分析研究熔池图像的形态特征,通过边缘增强算法突出熔池的边缘轮廓信息,用自动迭代法获取图像阈值并进行图像二值化处理,提取出光滑、连续、准确的熔池轮廓曲线。提出并实验研究了描述短路过渡熔池几何形态的参数,设计了部分参数的数字处理算法,提取了典型(正常)熔池图像的形态参数,实现了对熔池的定量描述,为深入研究熔池视觉图象特征和成形缺陷形成过程的关系提供了相关试验数据和技术依据。对短路过渡MAG焊“典型”熔池图像进行形态分析,提取了不同工艺、不同坡口形式下熔池图像的形态参数值,总结归纳出熔池形态参数的数值范围:熔池长宽比:TL=0.8～1.4;熔池后拖角:α=60~0～85~0;熔池相对对称称参数:q=0.95～1.05;熔池复杂性:e＜2.5,在此范围内缺陷产生的概率很低。同时试验研究了不同工艺条件下熔池图像的形态参数,得出了熔池视觉参数与规范参数之间的关系:熔池面积、周长、宽度、半长随焊接焊接电流的增加而增大,随焊接速度的增加而减小,规范参数在正常范围内变化,熔池后拖角和形态复杂性系数不发生变化。采用同步对比试验,分析研究了熔池形态参数及其它特征与气孔(夹渣)、未焊透、焊塌成形缺陷形成过程的关系:熔池形态参数数值大幅无规律波动或熔池尾部出现凸起或凹进,即形态复杂性系数增加,预示着气孔夹渣产生的概率增加;熔池图像较小,熔池面积、周长、半长、宽度等参数明显小于正常值,且熔池尾部为近似圆形曲线过渡,后拖角约大于80°,熔池产生未焊透的概率极高;熔池面积、周长、宽度半长等参数同时快速减小,是熔池加热面不断下降、将由熔透转变为焊穿的过程特征;焊丝长度较大、熔池电弧区减小、电弧变为月牙形是熔池严重焊塌的图像特征。