激光作为主动测量的媒介,在工业检测和实际生活中有着广泛的应用。近年来,图像传感器被引入激光测量系统,利用图像处理技术分析被测物体的激光图像,获取更为精确的距离信息,使测量系统的应用范围得到了扩展。本文针对大口径厚壁钢管焊接速率的实时检测问题,开展了基于激光图像的焊料表面位移变化实时检测系统设计。通过分析激光的传播特性和图像处理的相关技术,提出了基于激光图像的位移测量方法。采用呈一定夹角的两束激光照射被测物体,利用图像传感器采集被测物体表面反射的激光光斑图像,通过上位机对图像的分析处理获得两个激光光斑的间距,拟合出光斑间距与被测距离之间的数学关系。为实现上述测量方法,选择532nm的绿色激光器和CCD图像传感器,设计了基于MC9S12XS128单片机为控制核心的硬件电路,采用视频解码芯片TVP5150进行A/D转换,利用AL422B作为FIFO进行数据缓冲。应用MATLAB平台设计图像处理算法,将下位机上传的图像经二值化及中值滤波等预处理,利用圆拟合算法计算出图像光斑中心间距值,由此拟合出该间距与位移间的关系表达式。实际测量中,将实时测得的光斑间距代入拟合关系式求出位移量,前后位移的变化量除以所用时间就得到了焊接速率。本文设计了光斑间距、位移量及焊接速率的上位机实时显示界面,可根据实际加工条件设置不同焊接环境。在PC机上预留了焊速反馈信息的串口,可以根据焊速的变化对电机转速实时校正。通过对不同检测环境和位移量的实际测量,证明本文设计的系统可实时检测200cm-500cm范围内的位移量变化,测量误差小于2cm。该系统具有非接触、方便、快速、低成本、稳定的特点,具有一定的使用价值。