焊接过程中,熔池中蕴含着丰富的焊接质量信息。熔池的形态信息直接反映着焊接质量,焊接熔池的特征形态与焊接工艺参数息息相关。随着焊接自动化技术的进步和发展,在线监测焊接工艺参数的方法和手段,多种多样。因视觉方法获取的焊接熔池信息丰富且不与工件接触等优点,通过视觉手段获得焊接熔池状态反映焊接工艺参数的合理性和科学性被普遍关注。本文针对基于视觉的空间焊缝的熔池特征提取,在视觉系统标定、空间焊缝熔池特征参数计算等空间焊缝焊接工艺的相关基础工作展开了较为深入的研究,并应用空间焊缝熔池特征参数计算方法对熔池图像的边缘特征进行了解释表述。首先,研究分析了相机成像模型和畸变模型。根据单极性矩阵求出线性相机模型的内外参,在此基础上采用最小二乘法求解了相机的畸变系数;根据空间点以相机成像系统参数的重投影误差最小为目标,建立损失函数,用极大似然估计方法优化了相机成像系统参数。经实验表明,该标定方法的精度高,误差在0.01mm,可以满足实验要求。其次,设计一种基于形态学的多尺度多结构边缘检测算子。采用不同结构、尺度、方向的结构元素,分别对采集到的熔池图像,进行上述算子的运算,最后将不同的结果,进行并集,获得熔池最终的边缘。实验表明,该算子不仅能够提取完整的边缘,而且实现了边缘定位和去噪能力的较好融合。算法的处理时间为0.283s,基本可以满足实时性要求再者,提出了一种空间焊缝熔池特征参数计算方法。运用相机标定出的内参,建立像素点和空间点的映射关系。依据熔池几何尺寸的定义,对决定熔池成形正面参数的像素点进行提取,按照像素点和空间点的关系,求出对应的空间点。根据焊材与空间点所在平面的几何关系,恢复出熔池正面几何物理尺寸。通过本文研究,提出了一种空间焊缝熔池特征参数计算方法,设计一种基于形态学的多尺度多结构边缘检测算子,为进一步深入研究空间曲面焊接过程的相关基础研究提供了方法上的参考。