1. 研究目的与意义（文献综述）

熔化焊接时，在热源作用下，焊件上形成的具有一定形状的液态金属部分被称的焊接溶池。弧焊过程中，电弧下的熔池金属在电弧力的作用下克服重力和表面张力被排向熔池尾部。随着电弧前移，熔池尾部金属冷却并结晶形成焊接的“痕迹”，即焊缝。

焊缝的形状决定于熔池的形状,熔池的形状又与接头的形式和空间位置、坡口和间隙的形状尺寸、母材边缘、焊丝金属的熔化情况、熔滴的过渡方式等有关。接头的形式和空间位置不同，则重力对熔池的作用不同。焊接工艺方法和规范参数不同,则熔的体积和熔池的长度等都不同。平焊位置时熔池处于最稳定的位置,容易得到形良好的焊缝,在生产中常通过焊接变位机等装置使接头处于水平或船形位置进行焊接。而在其他空间位置焊接(横焊、立焊、仰焊、全位置焊)时,由于重力的作有使熔池金属下淌的趋势,因此要采取特殊措施(例如施加脉冲电流等)控制焊缝成形。当坡口和间隙、焊接规范参数等不合适时，也有可能产生焊缝成形方面的缺欠。要达到对焊缝成形控制的目的则需要对焊接熔池进行图像处理，对焊接熔池实时监测，以便形成最佳的焊缝。

国内外科研工作者针对焊接熔池存在的光、电、热、磁物理现象，把计算机和人工智能 等技术相结合进行熔池图像的实时采集，并通过图像处理提取熔池的特征信息，分析其与焊接质量之间的内在关系，来实现焊接质量实时传感和控制，从而获得高质量的焊缝。这种通过对熔池图像采集的方法来进行焊接熔池动态检测，已成为国内外研究的热点。

2. 研究的基本内容与方案

1）设计的基本内容

设计管道焊接熔池成像系统，能够有效克服弧光干扰，获取焊接熔池在焊缝坡口内图像，是智能焊接系统的重要组成部分。采用基于统计的鲁棒图像处理方法，对熔池图像进行预处理，抑制飞溅等噪声。在图像自适应分割和边缘提取基础上，根据熔池图像和焊缝坡口图形特点，分别提取熔池图像在焊缝内的灰度分布特征以及焊缝坡口图形特征，得到熔池相对焊缝坡口的动态偏移量，以及熔池振动幅度和频率，为焊缝跟踪和焊接质量控制提供了视觉信息反馈。

2）设计的目标

3. 研究计划与安排

1）第1至4周，进行资料收集与课题调研，完成开题报告。

2）第5至8周，完成总体方案设计与论证。

3）第9至14周，完成系统各模块的具体设计，完成仿真与实物制作，实现软硬件联调。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张艳喜，高向东.基于阴影的激光深熔焊熔池形态分析[j]. 焊接学报，2014，35(11):27-30.

[2] 高飞，王克鸿，梁永顺，等.mag 焊熔池图像各区域定义及近似熵分析[j]. 焊接学报，2012，33(10):29-32.

[3] 梁志敏，赵双双，张梅梅，等.基于红外透过滤光片的p-gmaw熔池图像传感[j]. 焊接学报，2014，35(5):33-36.