在焊接過(guò)程中采用視覺傳感及自動(dòng)跟蹤技術(shù)，具有信息量大、靈敏度和精度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、與工件無(wú)接觸等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)先進(jìn)合理的圖像處理，可在焊縫跟蹤、質(zhì)量控制、焊后無(wú)損檢測(cè)等方面發(fā)揮重要作用，在航空航天制造等眾多行業(yè)領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。
在航空航天制造領(lǐng)域,飛行器承力構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、燃料貯箱、機(jī)載設(shè)備等的制造都離不開焊接。對(duì)產(chǎn)品制造精度的高標(biāo)準(zhǔn)要求、待焊工件的安裝誤差、出于某些力學(xué)考慮對(duì)被焊工件進(jìn)行軟態(tài)約束從而導(dǎo)致焊接過(guò)程中產(chǎn)生的變形,這些因素都使得有必要對(duì)焊縫進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。與其他應(yīng)用場(chǎng)合相比,航空航天制造中的焊接在以下幾個(gè)方面具有特殊性：
1）焊接路徑的復(fù)雜性
由于航空航天結(jié)構(gòu)的特殊性，焊接軌跡常為復(fù)雜的空間曲線，如運(yùn)載火箭燃料貯箱結(jié)構(gòu)，此時(shí)采用有效的焊縫跟蹤和焊炬姿態(tài)調(diào)節(jié)是焊接過(guò)程穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量可靠性的保證。
為提高結(jié)構(gòu)性能或?qū)崿F(xiàn)特殊功能，在航空航天制造中常需要使用焊接手段將小型元部件組合連接成特定的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如運(yùn)載火箭尾噴管結(jié)構(gòu)，這同樣需實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜空間路徑的自動(dòng)跟蹤，同時(shí)進(jìn)行焊槍姿態(tài)的相應(yīng)調(diào)整。
航空航天制造過(guò)程中的多位姿焊接對(duì)視覺傳感及信息處理的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性也提出了很高要求。
2）被焊工件材料的光學(xué)特性
航空航天制造所涉及的被焊工件，既有合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼，也有高溫合金、鋁合金、鈦合金，甚至復(fù)合材料等。這些材料所表現(xiàn)出的光學(xué)特性，如反射強(qiáng)度、紋理質(zhì)地、顏色特征等等，都對(duì)視覺傳感技術(shù)，提出了高要求。
比如，部分材料對(duì)電弧等外部光源有強(qiáng)烈的反射，就必須在視覺傳感的光路設(shè)計(jì)中采取措施降低其負(fù)面影響；部分材料在焊接中因氧化等原因會(huì)具有新的顏色特征，需要對(duì)焊縫無(wú)損檢測(cè)軌跡視覺自動(dòng)引導(dǎo)；還有，不同的材料在焊接過(guò)程中的熔化現(xiàn)象也各不相同，熔池和鄰域信息以及焊縫成形的光學(xué)特征，都對(duì)視覺傳感提出了高要求。
3）焊接工藝方法的特點(diǎn)
航空航天制造涉及了多種電弧焊、電阻焊、激光焊、電子束焊等。不同的工藝方法在工件材料、坡口形式、焊縫特征、光學(xué)環(huán)境和視覺信息等方面有不同特點(diǎn)，在焊縫跟蹤精度和速度方面也有不同要求。
例如，激光焊熱源集中、坡口間隙小，對(duì)視覺識(shí)別精度要求較高，焊接速度快，對(duì)焊縫跟蹤實(shí)時(shí)性要求較高。各種材料的明弧焊及其他熔化焊，弧光和熔池的光強(qiáng)及光譜特征也各不相同，這些都對(duì)視覺傳感技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。
綜上所述，航空航天制造領(lǐng)域的焊接在材料、結(jié)構(gòu)、焊接工藝方法等方面都有其特征，對(duì)焊縫自動(dòng)識(shí)別與跟蹤的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性也有專門要求。基于視覺傳感的焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用。
