焊接工人用眼睛观察熔池形貌来进行焊接和调整相应的焊接参数。类似地，可以使用视觉传感器来感知的池状态和采用控制算法来调整焊接参数。在获得物体三维信息的计算机视觉技术中，立体视觉获得的信息最全面，而且具有很高的可信度。本文针对脉冲熔化极气体保护焊（P-GMAW）熔池表面的三维形貌重建问题，采用基于双棱镜的单摄像机立体视觉系统，实现了在Q235材料上进行堆焊的脉冲基值期间的熔池表面形貌三维建模。本文分析了基于双棱镜的单摄像机立体视觉系统的成像过程；完成了设计的系统的标定，得到了两虚拟摄像机的空间姿态；并对系统测量精度作了检验。为了简化立体匹配的算法及降低匹配的难度，使对应的极线在同一水平扫描线上，对熔池的立体图像对采用极线校正算法做了重投影变换。在后续的立体匹配过程中，将SSD匹配算法结合左右视差的一致性检验，剔除了视差图中的误匹配点。为了进一步提高重建精度，利用二次曲线拟合的方法将视差进一步细化，得到了亚像素级别的视差。并依据立体视觉的原理对熔池表面形貌的点云数据进行了求解，最后对P-GMAW脉冲熔池表面的点云数据进行了网格化处理。为了验证本文熔池表面重建的精度和重建方法的可行性，一方面对熄弧瞬间的熔池重建结果明显的特征区域和实际焊缝的末端对应的区域做了比较，结果它们的吻合度良好；另一方面对一条焊缝选取了5处重建结果，对这5处的重建结果的熔宽及余高和实际焊缝做了相应的比较，其中最大的相对误差分别为4.1%、4.3%。实验结果表明，本文研究的熔池表面形貌的三维重建满足精度要求，为焊接成形过程的控制奠定了基础。