为了缓解中小型企业资金不足、先进设备使用能力和购买力有限的问题，设计开发满足异形工件焊接要求的专用数控系统具有重要的现实意义。本文针对具体应用场合，采用模块化设计策略、分布式的体系结构，以嵌入式微控制器为中心测控单元，把视觉传感及图像处理技术引入焊接过程信息反馈环节，以期实现焊接过程熔池动态特征的实时提取和控制，最终成功开发了一套生产成本低、焊接质量稳定、应用灵活、操作简便的异形工件焊接数控系统，并对焊接质量评价技术进行了一些探索性研究。具体工作在于：第一章，在综合论述焊接自动化技术和焊接质量评价技术的研究现状和发展趋势的基础上，提出了本文的研究意义和研究内容，并对各章节进行了安排。第二章，结合具体应用需求，提出异形工件焊接数控系统设计的总体方案，详细讨论并解决了系统设计过程中遇到的关键技术问题。第三章，针对焊接熔池特征提取中涉及的关键技术问题，从图像预处理、图像边缘检测和熔池图像几何特征参数的提取三方面展开具体研究，为焊接过程质量控制和焊接质量评价奠定了结实的基础。第四章，从提高超声无损检测中超声回波信号信噪比的角度出发，对焊接质量离线评价中的关键问题展开研究，提出一种提高超声回波信号信噪比的新方法，有效地解决了焊缝缺陷定量检测中信噪比低、检测结果不够可靠等问题。第五章，分析系统体系结构，并从软、硬件角度完成系统的总体集成。第六章，对异形工件焊接数控系统设计和焊接质量评价中涉及的相关技术进行概括和总结，并对后续的研究工作进行了展望。