铝合金航天薄壁结构件焊接装配及热变形导致焊接工件错边、间隙等变化,最终影响铝合金焊接成形及接头质量,目前“示教-再现”型焊接机器人在焊接过程中无法对工件装配及焊接过程的焊缝特征信息进行感知,不能进行焊缝成形的自适应调节。本文以航天器大型薄壁结构件焊接制造为背景,研究了铝合金变极性TIG焊装配、焊接过程视觉特征等信息表征及成形控制策略,对提升铝合金大型薄壁结构件机器人焊接智能化制造水平有积极的意义。首先,针对航天铝合金薄壁结构件焊接制造,构建了机器人焊接系统平台,系统主要包括焊接参数采集及输出系统,视觉传感系统以及焊缝成形控制系统等。其中视觉系统主要包括焊接装配高精度检测和焊接动态熔池在线检测两部分。基于上述系统,基于Qt开发平台进行多线程软件系统开发。其次,根据采集到的铝合金变极性TIG液态熔池图像,开发了相应的图像处理算法。针对完整熔池图像,采用基于ROI(感兴趣区域)的图像处理方法,利用模板匹配检索ROI区域,然后利用中值滤波、对比度拉伸、自适应阈值化、边缘提取、伪边缘去除、线性扫描即可获得熔池的特征参数;针对弧光干扰较严重的不完整熔池图像,则采用基于部件树的图像处理算法,完成液态熔池图像特征点识别并进行拟合,给出最终液态特征尺寸信息。接下来,根据检测的焊缝间隙、错边和液态熔池宽度等信息,结合模糊逻辑控制理论,设计了间隙量、错边量等信息前馈调整的模糊逻辑控制器,在线自适应调整焊接电流和送丝速度,实现不同厚度铝合金工件的焊缝成形控制。最后,采用模糊逻辑控制策略,开展了贮箱箱底瓜瓣以及贮箱箱底法兰模拟件的工艺控制验证试验,实现了基于焊接数据采集、信息处理及智能控制的大型铝合金薄壁结构件焊缝成形自适应控制。