蒋 磊，闫志鸿，宋永伦，张 军，刘玉杰

（北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院，北京 100124）

0 前言

焊接电流和电弧电压是电弧焊接过程中最重要的两个工艺参数，它们的变化直接影响过程中的各种动态行为，并影响焊缝成形及最终的焊接质量[1]。根据经验，焊接中的熔池包含了丰富的焊接质量信息。在文献[2]中采用同步控制拍摄高速摄像和数据采集的技术，建立了高速图像和工艺参数的同步记录与分析系统。自主开发的图像与波形同步播放软件可以实现高速图像和工艺参数波形的播放和分析。受相机内存的限制，能够采集的时长有限，不适用于工业焊接的监测过程。文献[3-4]中对TIG焊中熔池正面几何形状参数进行了视觉检测，这种方法数据处理过程繁琐，不适用于实际工程运用。激光结构光视觉是三维视觉的主要方法之一，其精度高，运算速度快，在工业检测领域得到了较广泛的应用[5-6]。

本研究自主开发了一套系统，能够实时采集焊接过程包括电流、电压、图像信息，实现数据与图像信息的实时存储。结合激光结构光视觉技术，对焊缝的下塌深度进行了检测。

1 实验平台的搭建

针对本研究介绍的监测与记录分析系统，搭建了铝合金TIG焊接实验平台，如图1所示。实验平台主要包括：EWM的TETRIX521焊接电源、焊枪、行走机构、保护气体、电信号采集装置、小功率激光器、视觉传感器和上位机。

本系统主要包括电信号传感系统和图像传感系统。系统的电信号传感器工作原理如图2所示。……