高强钢三明治板以其轻量化、高强度、耐冲击等优点,在航空航天、轨道运输、船舶等领域具有巨大的应用前景。针对高强钢三明治板焊接加工难题,本文利用焊剂片约束电弧（FBCA）焊接方法,获得了成形良好的T形接头（I型金属三明治板最基本单元）。在FBCA焊接高强钢三明治板中,电弧行为、熔滴过渡模式及熔池行为等焊接动态过程行为是影响焊接稳定性及焊接质量的关键因素。本文采用高速摄像系统、电信号采集系统,对焊接过程信息进行实时采集并运用图像处理算法对焊接动态过程行为进行定量化研究,并初步获得了图像特征参数与焊接稳定性及焊接质量关系。本研究为基于视觉系统的焊接电弧及熔池行为定量化研究奠定了基础,为实现FBCA焊接过程实时控制及工程应用提供了理论基础。本文首先对焊剂片及FBCA焊接电弧光谱进行分析,对图像进行预处理并建立特征参数体系。对焊剂片进行热重-红外（TG-IR）分析,结果表明:焊剂片主要以水蒸气、CO2的形式分解,电导率仅0.7 S/m,能有效防止窄间隙焊接中电弧攀升问题,优化焊缝成形。通过对电弧光谱采集,确定了650 nm、810 nm波长滤光片及650 nm波长激光背光源,为试验系统的搭建及试验开展奠定了基础。搭建电信号采集系统和高速摄像系统,对FBCA焊接焊剂片状态、电弧行为及熔滴过渡模式进行研究,结果表明:在设置焊接参数内,FBCA焊接存在短路过渡、粗滴过渡、排斥过渡、渣壁过渡、细滴过渡、亚射流过渡、射滴过渡及弧桥并存过渡,焊剂片状态存在小颗粒状、大颗粒状、液桥状及弧桥并存状,对电弧约束作用依次增大。在获得电弧图像基础上,进一步通过分析图像特征参数讨论电弧行为与焊接稳定性的关系,得到电弧宽高比平均值>1.00时,电弧约束程度较大;电弧宽高比变异系数<13.55时,电弧波动较小,焊接过程稳定。通过将以上研究与接头形貌对应关系的比较,当熔滴过渡模式为弧桥并存过渡、焊剂片为弧桥并存状/液桥状时,电弧被压缩,热量集中,燃烧过程稳定,接头质量最好。进一步对熔池正上方形貌进行采集,分析熔池形貌特征参数变化及焊缝形貌,结果表明:改变焊接参数,焊缝存在未熔合、未熔透、过熔透、熔透以及混合状态,当熔池宽度<5 mm,焊缝未熔合;当熔池长度<24.27 mm,5mm<熔池宽度<8.62 mm,焊缝未熔透;当25.49 mm<熔池长度<33.16 mm,熔池宽度<10.68mm,焊缝部分熔透;当熔池长度>37.14 mm,11.77 mm<熔池宽度<12.62 mm,焊缝表现为熔透状态,综合应用熔池特征参数可反映焊缝质量信息。在熔池正上方形貌分析的基础上,创新地提出了耐高温石英玻璃片代替一侧面板侧壁约束对侧边熔池形貌进行采集的方法,通过提取熔池边缘曲线并“归一化”处理,分析芯板内熔池特征参数变化,结果表明:芯板内熔池边缘波动程度存在:短路过渡>粗滴过渡>渣壁过渡/粗滴过渡>排斥过渡>细滴过渡>射滴过渡/亚射流过渡>弧桥并存过渡/粗滴过渡>弧桥并存过渡。随着熔池振荡角变化,芯板熔池边缘曲线出现混合U形（86.36°<熔池振荡角平均值<117.34°）、深U形（熔池振荡角平均值<81.56°）及浅U形（熔池振荡角平均值>126.17°）,焊接过程稳定性依次增强。当熔池边缘曲线呈现浅U形,电弧持续燃烧,电弧力作用均匀,焊接过程稳定,焊缝熔透,焊接质量最好。