焊接技术在现代工业中有着举足轻重的地位，对产品的质量和使用的可靠度至关重要。研究焊接过程中动态特性的熔池图像信息对焊接过程中实时控制以及焊接成形质量监控提供保证。但是在焊接工艺过程中存在着不可避免的强弧光等干扰因素，很难采集到理想的熔池图像信息并对其分析。因此针对上述问题，本文根据二氧化碳气体保护焊的特征和优势，在焊接机器人上改建被动式视觉传感装置，配上CCD视觉传感器和窄光滤波片来尽量避免强弧光的干扰和噪声，以便采集到尽可能少含有杂光的熔池图像信息从而进行研究。针对焊接机器人各个杆件在空间中连接的姿态角度变换，根据D-H空间坐标变换原理建立数学模型进行空间几何修正，为后续研究焊接熔池几何尺寸特征的工作提供条件。基于Matlab数字图像处理技术对采集到的焊接熔池的图像进行预先处理，结合空域和频域上的优点，利用拉普拉斯变换对熔池图像在频域上使用巴特沃斯低通滤波后在转换到空域上梯度增强来抑制在焊接过程中的强光干扰等一些不利因素产生的噪声杂质。分别运用Roberts、Sobel、Prewitt、Log、Zerocross、Canny六种微分算子和小波变换多尺度算法对熔池图像边缘检测出的信息对比分析，边缘检测后发现在阈值为[0.1,0.5]的Canny算子对熔池边缘提取完整清晰，比小波多尺度在处理焊接机器人获取的二氧化碳气体保护焊的熔池边缘图像信息更为适合。通过设计焊接机器人焊接实验，在最佳工艺下获取良好特征的焊接熔池图像与在非正常工艺下同步获取的熔池图像的情况下，得到在过激的焊接电流电压条件下，焊接熔池出现气孔缺陷愈发明显，控制电流电压对提高焊接质量有一定影响。探究平板堆焊和不同角度坡口焊接在相同实验条件下，二氧化碳保护气体的流量过低在焊接过程中也影响着焊接熔池图像中出现气孔的现象。针对机器人焊接过程中出现的焊穿、未焊透等一些熔池外形缺陷利用图像处理技术对处理后的焊接熔池图像的灰度值分布采集对熔池图像封闭边缘进行积分求面积，根据熔池外形几何面积变化可以对产生的外形缺陷进行判别。同时验证了所建立的空间数学模型和图像处理方法的正确可靠性，也为今后焊接质量监控提供新的方法和参考。