自從1980年代引入機器人焊接以來，操作員需要監(jiān)視自動化焊接過程以確保其正常運行。監(jiān)視焊接過程，意味著操作員需要直接盯著焊接進程。過去操作員一般需要依靠焊接頭盔和防護屏，避免自己直接接觸焊接電弧產(chǎn)生的有害輻射下。隨著科技的進步發(fā)展，如今監(jiān)視焊接過程，已經(jīng)可以依靠焊接熔池監(jiān)控相機解決。
市場上已經(jīng)為焊接熔池監(jiān)控相機提供了多種選擇，但由于曝光過度或曝光不足，大多數(shù)熔池焊接相機無法真正提供清晰的監(jiān)測圖像。大多數(shù)標準相機只能捕獲圖像中約1000:1的亮度范圍。考慮到明弧焊附近的亮度范圍超過10000000:1，急需能實現(xiàn)高動態(tài)范圍圖像的熔池焊接相機。
首次捕獲高動態(tài)范圍（HDR）圖像的嘗試是使用配備了不可移動的深色濾鏡的相機進行的。盡管可見焊接電弧，但操作員無法監(jiān)控背景。為了解決這個問題，研究人員實施了暗點過濾器以遮蓋焊縫的最亮部分，以提供更好的可見性。盡管這是一項改進，但最終結(jié)果非常依賴點濾光器的對準精度，以至于潛在的誤差大于收到的結(jié)果。
近年來，焊接熔池監(jiān)控相機一直在利用一種非光學(xué)技術(shù)來捕獲HDR圖像，該圖像使用色調(diào)映射運算符，在不同曝光條件下極其快速地拍攝的多個圖像結(jié)合在一起。快速成像在變化緩慢的場景中效果很好。但對于焊弧的快速變化特性，它還不夠快。為了使其有效工作，必須有一個每秒平滑的視頻速率，以提供足夠的幀以進行數(shù)學(xué)組合，這通常會導(dǎo)致高成本的計算機和電子硬件。
市面上，還具有一種帶變色光學(xué)元件的焊接熔池相機提供了全光學(xué)解決方案。這些鏡片的工作方式與過渡眼鏡鏡片相似：在陽光下變暗，然后在黑暗中變清晰。但是，就像眼鏡一樣，相機鏡頭適應(yīng)光線變化的速度還不夠快。光致變色光學(xué)相機可以與拐點相機結(jié)合使用，以生成一些HDR圖像，但是在高像素周圍出現(xiàn)像素模糊和飽和的可能性非常高。
很明顯，以上這些解決方案無法產(chǎn)生始終如一的清晰、全視圖、實時圖像。但近年來，市場上已出現(xiàn)一種利用CMOS圖像傳感器的熔池焊接相機。這些傳感器提供自然的對數(shù)響應(yīng)，不會飽和并消除任何泛光效應(yīng)，因為當暴露于高強度光線時不會有過多的電荷積聚。它具有極高的精度，在HDR成像的最高范圍內(nèi)，提供了大于160 dB的動態(tài)范圍。HDR成像非常適合解決焊接電弧中極亮的光線，同時還解決同一圖像中周圍較暗的區(qū)域。
當然，傳感器解決方案并非沒有其細微差別。背景噪聲可能會使傳感器脫節(jié)，但是特殊的高級背景噪聲補償可以最大程度地減少問題并減少對圖像質(zhì)量的總體影響。該算法使傳感器能夠在正常、黑暗和明亮條件下查看場景，同時無需改變就可以查看明亮的物體。換句話說，該技術(shù)允許操作員查看焊接電弧和熔池以及背景材料。
使用焊接熔池相機實時監(jiān)控焊接過程，意味著操作員無需直接在焊接區(qū)域，大大提高了職業(yè)健康和安全性。通過將操作員從焊接環(huán)境中移開，可大大減少操作員電擊、吸入煙氣、焊眼和其他與工作有關(guān)的問題的機會，從而減少了病假時間，并使操作員更加健康，工作環(huán)境舒適。
焊接熔池相機，為操作員提供了更好的輸入監(jiān)控，并大大減少了設(shè)置時間。它還減少了操作員在調(diào)整過程中停止的需求，從而增加了起弧時間。使用焊接熔池相機的公司還可以減少廢品率和增加利潤，可以快速實時地對問題進行實時故障排除并確定最有可能導(dǎo)致缺陷發(fā)生的原因。通過直接查看焊接電弧，操作員可以立即進行調(diào)整。
除了提供實時監(jiān)控焊接過程外，焊接熔池相機還能夠記錄焊接操作的實時視頻。這些記錄視頻可以提供檢查，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
