视觉传感对于焊接过程控制，尤其是焊缝成形控制，有着重要作用。基于视觉的焊接过程控制必须建立在熔池区视觉特征检测的基础上。由于铝合金材料的特殊性，如何建立一套快速、稳定、实时性强的图像处理算法，检测熔池区视觉特征，一直是铝合金焊接视觉传感技术的难点。本文对铝合金脉冲GTAW熔池区视觉特征检测方法进行了系统的研究，并研究了基于熔池特征检测的典型焊缝成形控制系统。本文首先阐述了脉冲GTAW焊接实验系统，该系统采用被动视觉传感方式，采用复合滤光系统，降低电弧光的亮度，采集熔池区图像。软件系统基于Visual C++平台。对于焊缝跟踪中的视觉信息检测，本文分析了背景简单的直线焊缝图像和背景复杂的曲线焊缝图像的不同特点，分别设计了图像处理算法。对直线焊缝采用基于灰度梯度的边界方法进行图像分割，对于曲线焊缝，采用基于灰度相似性的区域方法进行图像分割。分别提取了焊缝中心线方程和熔池中心点坐标，进而计算焊缝偏差值。在熔池信息视觉传感中，熔池正面形状参数，与焊缝成形质量有重要关系。本文设计了四种不同的熔池形状参数检测算法，分别是基于灰度梯度的算法、基于边缘提取的算法、基于图像匹配的算法和基于ROI检测的算法。本文比较了这几种检测算法的优劣和适用范围。基于ROI检测的算法处理速度快，平均每帧图像的处理时间为20.17ms，且具有良好的稳定性，适合用于实时的熔池参数监测。最后，本文将熔池参数检测算法加入铝合金脉冲GTAW焊接软件系统，实现实时的熔池图像的采集、处理、结果反馈与显示，并引入了离散增量式PID控制器，通过调节电流控制焊缝成形。PID控制实验证明，对于变散热的焊接干扰，该系统有良好的控制作用，与恒规范实验焊件相比，焊缝成形质量有明显提高。