基于视觉信息的焊缝自动跟踪系统的研究是焊接过程自动化研究中的一个十分重要的内容.采用CCD直接对焊缝区域进行拍摄可获得有关焊缝区的十分丰富的信息.然而,由于焊缝区内存在有强弧光、飞溅等噪声的干扰,要获得清晰稳定的近缝区图像是十分不易的.在系统中,鉴于弧光的光谱信息及其与焊接电流及电弧区国辐射之间的关系,采用了相应的滤光系统将强烈的紫外及部分可见光滤除,并将余留的光作为光源,通过CCD摄像机拍摄到了较稳定的近缝区图像.为了进一步满足高速自动焊接的要求,在获得较稳定、清晰的近缝区图像的基础上,该文着重研究了如何使整个焊缝自动跟踪系统高速运行的关键技术并取得了如下成果:首先,本文采用了"钩子"技术,实现了对摄像头所拍摄到的图像的实时捕获,使整个处理系统能够跟踪到摄像头连续拍摄的每一幅图像;其次,将多线程技术及精确定时技术引入到整个系统的结构设计当中,使得整个系统框架的运行紧凑、高效,并且实现了对焊炬运动的精确的周期控制,为提高整个系统的控制的精确性奠定了基础;再次,通过对焊缝区域图像的特征进行提取,并结合时-频分析法,提出了基于焊缝区域特征信息的焊缝中心位置的提取算法,该算法具有运算速度快、抗干扰能力强、对于焊缝区域的识别准确率高及对于焊缝中心位置的定位精度高的特点.通过以上技术的应用,使得整个系统的实时性能得到了大大的提高,整个系统每秒种可处理的图像最高可达到20幅.该文还详细分析了系统的控制过程,并提出了实际焊接时,针对弧光的影响的控制偏差量的获取办法,在对偏差控制量执行调节时,针对传统的PID及模糊控制方法的不足,该文采取了可变比例因子的模糊规则可调的模糊控制算法.该算法可针对偏差及其变化量大小的不同,自动调整比例因子及模糊控制规则,使得整个控制系统的稳定性及对于大输入变化的响应的快速性都有着较大的改善.为了验证系统的工作性能和研究的价值,通过对不同焊缝形状的工件,我们利用本文所设计的系统,进行了大量的跟踪实验.实验结果表明,在1.1米/分钟左右焊速的混合气体保护焊中,本系统在跟踪过程中完全满足跟踪速度要求,并且可能得到满足焊接质量要求的焊缝.这也进一步证实了,在采用了上述措施后,整个跟踪系统的性能确实得到了显著的提高.