單地說，焊接的操作過程就是控制能量或熱源作用在兩塊或多塊材料上，使之形成一個完整的接頭。例如，對電弧焊來說，其操作過程是由人、機(jī)器人或?qū)Ｓ脵C(jī)器把持焊槍，以一定的速度沿著焊縫運(yùn)動，同時以一定的工藝參數(shù)施加能量。除了正確的工藝參數(shù)外，焊槍是否準(zhǔn)確地跟蹤焊縫是保證焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 

　　 手工或半自動焊接是依靠操作者肉眼的觀察和手工的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對焊縫的跟蹤。對于機(jī)器人或自動焊接專機(jī)等全自動化的焊接應(yīng)用，主要靠機(jī)器的編程和記憶能力、工件及其裝配的精度和一致性來保證焊槍能在工藝許可的精度范圍內(nèi)對準(zhǔn)焊縫。通常，機(jī)器的重復(fù)定位精度、編程和記憶能力等已能滿足焊接的要求。然而，在很多情況下，工件及其裝配的精度和一致性不易滿足大型工件或大批量自動焊接生產(chǎn)的要求，其中還存在因過熱而導(dǎo)致的應(yīng)力和變形的影響。因此，一旦遇到這些情況，就需要有自動跟蹤裝置，用來執(zhí)行類似于手工焊中人眼與手的協(xié)調(diào)跟蹤與調(diào)節(jié)的功能。  
    
　　 在諸多焊接過程信息傳感方法中，視覺方法是當(dāng)前公認(rèn)的信息量最大、效果最好的傳感方法。早在20 世紀(jì)80 年代初，國內(nèi)外的很多研究人員就已開始研究視覺傳感方法，包括以電弧光為光源的被動視覺傳感和采用激光輔助照明的主動視覺傳感。被動視覺方法中，電弧本身就是監(jiān)測位置，沒有因熱變形等因素所引起的超前檢測誤差，能夠直接獲取焊縫接頭和熔池的信息，有利于焊接質(zhì)量的自適應(yīng)控制。然而，直接觀測易受到電弧的嚴(yán)重干擾，至今還沒有成熟的工業(yè)應(yīng)用的報道。因而，主動光視覺特別是基于激光三角測量原理的結(jié)構(gòu)光或掃描方法已成為目前焊接工業(yè)應(yīng)用中主要的視覺傳感方法。激光視覺傳感的最大特點(diǎn)是能夠獲取焊縫截面的精確幾何形狀和空間位置的信息，適合實(shí)時焊縫跟蹤和自適應(yīng)工藝參數(shù)控制。  
     
　　 一、激光視覺傳感的原理 

　　 激光視覺傳感的基本原理就是光學(xué)的三角測量原理，如圖1 所示。激光束照射到目標(biāo)物體的表面，形成一個光斑點(diǎn)，經(jīng)過攝像頭上的透鏡在光敏探測器上產(chǎn)生一個像點(diǎn)。由于激光器與攝像頭的相對位置是固定的，當(dāng)激光傳感器與目標(biāo)物體的距離發(fā)生變化時，光敏探測器上的像點(diǎn)位置也相應(yīng)發(fā)生變化，所以根據(jù)物像的三角形關(guān)系可以計算出高度的變化，即測量了高度變化。當(dāng)激光束以一定的形狀掃描（ 掃描方式） 或通過光學(xué)器件變換以光面的形式在目標(biāo)物體的表面投射出線形或其他幾何形狀的條紋（ 結(jié)構(gòu)光方式） ，在面陣的光敏探測器上就可以得到表征目標(biāo)截面的激光條紋圖像，如圖2 所示。而當(dāng)激光傳感器沿著物體表面掃描前進(jìn)時，就能得到所掃描表面形狀的輪廓信息。所獲得的信息可用于焊縫搜索定位、焊縫跟蹤、自適應(yīng)焊接參數(shù)控制、焊縫成形檢測等。