旋转电弧窄间隙MAG焊作为一种优质高效的焊接方法,广泛地使用在中厚板焊接领域。为了保证焊缝质量,提高在坡口不一致下的质量控制,需要对变坡口下焊接焊缝成形进行相关的研究。此外传统的电弧传感器和被动视觉传感器在传感过程中容易受到底部坡口形貌的影响,造成跟踪精度差,影响焊缝成形。因此有必要采用主动视觉传感技术对工件坡口形貌进行提取,同时通过研究不同坡口形貌下的成型规律,为焊接质量控制打下基础。首先,为了克服以往传感技术容易受到坡口形状影响的不足,采用主动视觉传感技术,对焊接前方的坡口形貌进行识别。根据窄间隙焊接的特点,提出了一套适合于窄间隙焊接的坡口形貌提取算法。针对整幅图像计算量大的问题,提出了采用弧光位置来确定激光条纹位置的自动ROI,对比弧光像素值,激光条纹像素值和背景像素值之间的像素差通过二次阈值方法自动提取出激光条纹区域,该ROI可以准确的提取出激光条纹区域。针对采集图像存在焊接飞溅的问题,本文通过对比激光条纹轮廓和飞溅轮廓的周长大小,去除周长较小的飞溅,该方法可以有效的去除散落在激光条纹四周的飞溅,最后采用并行细化的方法对激光条纹进行细化,完成激光条纹特征点的提取。最终,对提取的特征点进行计算得出该视觉算法对窄间隙坡口水平宽度识别精度为0.5mm以内,垂直深度的识别精度为0.8mm以内。其次,对四种不同坡口形貌的工件进行焊接工艺实验,实验结果表明坡口形貌对焊缝成形是有一定影响的。在相同的旋转半径下,V形坡口的焊缝厚度比I形坡口更厚,而且V形坡口的焊缝底部形貌呈现倒锥形。在不同旋转半径下,大旋转半径下的侧壁熔深更大,而且焊缝的厚度会比小旋转半径下的焊缝厚度小1.5mm。最后采用ANSYS软件对变坡口下的焊缝成形进行了数值模拟,同时也设计2种等效热源,对不同旋转半径下的焊缝成形进行数值模拟计算。对比计算结果与实验结果得出,这两种等效热源模拟的温度场模型和热循环曲线可以很好的匹配实际实验的焊缝截面形貌和温度场曲线结果,该模拟结果辅助今后的焊接实验。