在激光焊接过程中,焊缝的熔透状态是评价焊接质量的重要指标,适度熔透在理想的焊接熔透状态。由于外界环境因素的不稳定性,通过单一的焊接工艺参数难以获得熔透均匀的焊缝,利用传感手段和控制技术对焊接过程中进行监测和控制,可有效的保障焊接的熔透状态。激光焊接过程中特征的动态行为可以很大程度的反映焊接的熔透状态,就目前的传感手段而言,视觉传感技术具有信息丰富的优势。因此本文搭建了激光焊接过程中匙孔、熔池的同轴视觉采集系统,利用图像处理算法对采集信息进行处理,得到对应的特征信息。分析获得特征信息、激光工艺参数与熔透之间的相关性,最后设计了以特征信息为输入,焊接工艺参数为输出的模糊PID控制器,以突变式变截面板为研究对象,开展对控制系统的实例试验。首先,搭建了基于同轴视觉监测的激光焊接系统平台,该平台包括激光焊接单元、同轴视觉传感单元,运动执行单元和信息处理单元,利用同轴视觉监测匙孔和熔池动态行为,获取动态信息。其中视觉传感单元分别采用主动式视觉传感技术、被动式视觉传感技术,采集焊接过程中的图像,并对不同旁轴保护气角度进行测试,在一定的气吹角度范围内可以获得稳定的匙孔图像。其次利用传统图像处理算法,对采用被动式视觉传感技术采集的图像,利用传统图像处理算法提取了穿透孔的面积和穿透孔出现的频率。利用主动式视觉传感技术采集的图像,由于激光光源的引入,干扰了图像中熔池边缘信息,不利于熔池特征的提取。针对这一问题,利用传统图像处理算法和U-Net模型对熔池进行分割,以便于进一步对熔池特征的提取,对比结果表明深度学习的方法适应性更强。在获取图像特征信息的基础上,对各个特征、激光工艺参数与激光焊接熔透状态进行相关性分析,确定穿透孔频率、焊接速度、激光功率与激光焊接熔透状态具有强相关性。由于实际加工中,一般采用高速变功率的焊接工艺模式以提高焊接效率,便以穿透孔频率为输入,以激光功率为输出,设计了 PID控制器和模糊PID控制器。为获得仿真效果对焊接过程进行了系统辨识,搭建了激光焊接熔透控制的仿真模型,对比了 PID控制与模糊PID控制之间的仿真效果,结果表明针对激光焊接熔透的控制策略,模糊PID控制更具有有效性。最后对激光焊接熔透控制系统进行开发,搭建了具备实时视觉功能的软件控制系统。首先根据系统功能需求进行分析、然后选取了软件框架,最后开发了一套激光焊接熔透控制软件。以突变式变截面板为实验对象,以恒定加工工艺和使用熔透控制系统进行实际对比实验。实验结果表明,加入控制器的焊接结果更优,可获得熔宽基本一致,熔透均匀的焊接质量。