水下焊接是海洋工业和水下结构建造维修的关键技术之一,随着对深海资源开发利用的需要愈发迫切,对水下焊接提出了更高要求。湿法焊接是目前应用最广泛的水下焊接技术,在控制成本、环境适应性、设备操作灵活性等方面具备优势。然而目前水下湿法焊接多由潜水焊工手动完成,焊接效率低,焊缝质量难以保证。自动化是工程建设制造领域的发展方向,湿法焊接与自动化技术的结合是提高水下焊接质量和工作效率的重要方法,发展前景广阔。药芯焊丝焊接(FCAW)是水下湿法焊接自动化发展的重要方向,本文通过建立湿法FCAW水下焊接试验平台,实现了焊接电信号和图像信息的实时采集存储,以及湿法焊接过程参数的计算机自动控制。在此基础上,设计了电信号软件处理程序,对采集到的电压电流信号进行了软件滤波处理及统计分析处理,提取了反映焊接过程质量的信号特征参数,为焊接质量监控、焊接稳定性分析提供了电信号信息依据。利用激光光源开发了水下湿法焊接主动视觉传感系统,并开发了相应的图像处理算法,实现了对焊缝成形特征值的提取。焊缝成形效果是衡量焊接接头质量的重要标准,本文通过湿法FCAW焊接试验,对浅水环境下湿法FCAW焊缝成形的影响因素进行了研究。在此基础上,分析了焊缝成形与焊接过程稳定性的关系,建立了焊接工艺参数与焊缝熔宽、余高值关系的一次回归、二次回归和指数回归模型,通过模型拟合程度的统计学分析,发现指数模型标准残差值小,拟合程度高,适用于焊缝成形控制中。为改善湿法FCAW焊缝成形效果,进行了PID控制和模糊控制系统仿真,根据仿真结果设计模糊控制程序,建立了焊缝熔宽闭环控制系统,并进行了高度方向变化控制试验和电压变化控制试验。从电信号波形分析和试验结果来看,湿法FCAW焊接控制系统有效提高了焊接过程稳定性,调节速度快,消除了咬边、夹渣、焊瘤等焊接缺陷,焊缝成形波动性减弱,熔宽稳定系数提高了100%以上,在改善焊缝成形质量方面有显著效果。