激光焊接是激光加工技术的重要方式,随着现代工业制造的高速发展,高效、敏捷、环保的加工技术越来越受到重视。激光焊接以其独特的高能束聚焦方式,在焊接过程中能够实现深熔焊、快速焊等其它焊接工艺难以实现的形式。在工业应用上,激光焊接设备搭配灵活,能够在大批量生产中实现高度自动化。其中,大功率碟型激光器与传统激光器相比,在光束质量、加工效率、设备性能等方面均具有明显的优势。激光致金属蒸汽是在大功率激光焊接下不可避免的一种现象,处于弱等离子体状态。激光致金属蒸汽对入射激光有折射、反射、散射、吸收等作用,影响激光到达工件表面辐射能量的强度,从而影响激光焊的焊接质量。因此,通过研究激光致金属蒸汽现象与激光焊接质量之间的对应关系,对实现大功率激光焊接质量在线监测具有十分重要的意义。论文针对大功率(功率≥10 kW)碟型激光焊接速度快、光束功率密度高和存在强烈金属蒸汽辐射的特点,采用高速视觉传感器获取激光致金属蒸汽图像动态序列,获得激光致金属蒸汽的细微变化。对获取到的激光致金属蒸汽原始图像进行灰度转换、维纳滤波、图像二值化处理、形态学开运算处理,得到去飞溅后的金属蒸汽二值化图像；再以去飞溅后的金属蒸汽二值化图像点乘金属蒸汽灰度图像,得到去飞溅后的金属蒸汽灰度图像。从去飞溅后的金属蒸汽二值化图像中,提取出激光致金属蒸汽图像的面积与高度特征参量。从去飞溅后的金属蒸汽灰度图像中,可以提取出激光致金属蒸汽图像的摆角特征参量。计算激光致金属蒸汽面积与高度在不同焊接质量区域下的一阶差分平均值,统计激光致金属蒸汽面积与高度在不同焊接质量状态下一阶差分值出现大于一定阈值的概率,分析激光致金属蒸汽摆角曲线在不同焊接质量区域下的特性,试验证明这三个激光致金属蒸汽特征参数均能体现激光致金属蒸汽与激光焊接质量之间关系的实际情况。论文分析了激光焊金属蒸汽形成的机理,以及激光焊接质量与激光致金属蒸汽图像特征参数之间的内在规律,为大功率碟型激光焊接实现在线质量监控提供实验及理论依据,对提高激光焊接产品质量具有重要理论和现实意义。