在铝合金的GTAW过程中,背面焊缝的均匀一致是一个非常关键的问题。若采用恒定的焊接规范,很难达到质量要求。如果能够对背面熔宽进行实时检测并且形成反馈闭环控制,那么将会大大提高打底焊接的质量与效率。本文在工件背面允许放置CCD摄像机的情况下,从弧焊过程的传感、数字图像的处理技术、智能控制器的设计等方面对在铝合金GTAW中的背面熔宽控制进行了研究。首先,设计并建立了本研究所需要的硬件系统,其中包括用于总体控制的EWS-844一体化工作站、数字采集卡、图像采集卡,CCD摄像机和Miller Dynasty 700焊机。其次,在Microsoft Visual C++ 6.0的编程环境下,开发了铝合金GTAW背面熔宽实时检测与控制系统,建立了完整的实验平台。为了得到背面熔宽的大小,通过对CCD摄像机拍摄的背面熔池图像进行分析,根据图像的不同特点,分别开发了适合各自的背面熔池图像处理算法。算法中主要包括分段线性增强、中值滤波、边缘锐化、特征提取等。实验结果表明,对于不同的背面熔池图像,所开发的算法均能够实现背面熔宽的检测,实时性好、精确度高,为焊接过程的自动控制奠定了良好的基础。以背面熔宽的误差和误差的变化作为输入量,焊接平均电流作为输出量,进行了模糊控制方法的研究。完成了3mm厚铝合金交流GTAW与6mm厚铝合金直流钨极氦弧焊的控制实验,通过对实际焊接结果的分析,对模糊控制器进行了优化。结果表明,优化的模糊控制更符合实际的焊接过程,能够很好的保证背面熔宽均匀一致。