窄间隙埋弧焊施焊的过程中要求电弧始终保持对中,所以为了满足这个要求,引入焊缝自动跟踪系统。目前的焊缝自动跟踪系统有很多种,分别基于不同的传感器,但是视觉传感器较其他传感器有明显的优势,所以开发基于视觉传感器的焊缝跟踪系统很有必要。图像采集系统是基于视觉传感器焊缝跟踪系统的重要组成,它的功能是接收相机输入的图像数据,进行缓冲和预处理,最后有效的输出到计算机中。而计算机做进一步的图像处理,反馈出电弧对中信号给机械控制部分,从而实现焊缝自动跟踪。可以说图像采集的精确性、清晰度和速度等是焊缝自动跟踪的关键。图像采集系统主要由两个大部分组成,分别为光路结构和图像采集卡。光源和视觉传感器以一定角度、距离安装构成光路结构。图像采集卡根据实际应用情况选择了完整开发设计。整个系统的设计重点在于图像采集卡,由于本图像采集卡专用于窄间隙埋弧焊,所以设计中主要以窄间隙埋弧焊焊缝及焊接过程特点为依据。图像采集卡以FPGA为逻辑控制和图像预处理算法实现的核心器件,不仅使整个设计具有很高的灵活性,而且使电路高效简洁。在与相机的连接问题上,采用市场上广泛应用的camera link作为图像采集卡的输入接口,提高了采集卡的通用性、数据传输速率和抗干扰能力。采用PCI总线作为图像采集卡的输出接口,实现图像采集卡与计算机之间的数据传输,达到数据传输的高速度和高精度。第一部分为图像采集系统的光路结构设计,详细论述了光源的选择方案和实际安装,以及它和视觉传感器实现焊缝图像采集的原理。第二部分为图像采集卡的设计,也是本课题的工作重点,包括图像采集卡的硬件电路设计和软件编程设计。最后介绍了图像采集卡在计算机上的测试情况,而且根据焊缝图像特征,对图像预处理方法做了相关研究。对于焊接过程中的弧光、飞溅、烟尘等的影响,分别使用了图像增强、平滑滤波和二值化等预处理方法,最终得到了焊缝特征明显、数据量小的焊缝图像。