焊縫跟蹤傳感器簡(jiǎn)析

　　焊接作為金屬加工業(yè)的“裁縫”在工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，它是一個(gè)結(jié)合了力、熱、光、電的綜合加工方法。隨著工業(yè)的發(fā)展，人工焊接受到工作環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度以及成本等影響逐漸被自動(dòng)化焊接所取代。所謂自動(dòng)化焊縫跟蹤技術(shù)，是以焊槍為被控對(duì)象，通過(guò)傳感測(cè)量技術(shù)得出焊槍相對(duì)于焊縫中心的位置偏差，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并用焊接機(jī)器人實(shí)時(shí)控制焊槍位置，校正偏差，使得焊槍在焊接過(guò)程中始終與焊縫對(duì)中，從而完成自動(dòng)化焊接。

　　而焊縫識(shí)別傳感器根據(jù)傳感形式不同主要分為：接觸式、非接觸式、電弧傳感式。

　　接觸式傳感器主要分為機(jī)械式和機(jī)械電子式，其主要原理是通過(guò)焊接機(jī)器人與坡口的物理接觸把焊縫的相對(duì)位置變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。機(jī)械式是利用機(jī)構(gòu)與焊縫接觸，以焊縫形狀作為導(dǎo)向。機(jī)械電子式是利用當(dāng)焊縫與焊槍的中心存在位置偏差時(shí)，導(dǎo)桿自身能收到電信號(hào)，根據(jù)偏差的大小與方向，控制焊接機(jī)器人使焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫中心位置。這類(lèi)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是易造成機(jī)械磨損，長(zhǎng)時(shí)間焊接使得傳感精度變差，不利于自動(dòng)化焊接。

　　非接觸式傳感器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛。其中電磁傳感根據(jù)電磁感應(yīng)原理，通過(guò)磁感量參數(shù)變化反映位置偏差，但焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)影響電磁傳感精度且其體積較大，靈活性較差。聲學(xué)傳感具有不受焊接過(guò)程中弧光、磁場(chǎng)等干擾等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)于周邊環(huán)境要求較高，多與其他傳感器配合應(yīng)用。激光視覺(jué)傳感作為光學(xué)傳感中的一種被最廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代焊接中，主要由CCD攝像頭、激光發(fā)射器和濾光片組成。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)系統(tǒng)不接觸焊接回路，可提取出焊縫的大量信息。

　　電弧傳感器是一種在焊接機(jī)器人焊接過(guò)程中的實(shí)時(shí)傳感器，焊槍本身即為傳感器，不存在超前和滯后誤差，焊接時(shí)不受飛濺、弧光、磁場(chǎng)等因素干擾，由于跟蹤實(shí)時(shí)性強(qiáng)、效果好等優(yōu)點(diǎn)而在國(guó)內(nèi)外得到大量研究。

　　電弧傳感器在實(shí)際中應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)有以下幾種：

　　擺動(dòng)式電弧傳感器

　　自動(dòng)化焊接時(shí)，當(dāng)電弧在焊縫對(duì)中位置開(kāi)始擺動(dòng)，焊絲與焊縫對(duì)中位置的變化而引起焊接電流的變化，通過(guò)算法把變化量轉(zhuǎn)化為偏差量進(jìn)行焊縫跟蹤。但是由于傳感器是用機(jī)械裝置使其擺動(dòng)，其擺動(dòng)頻率較低。限制了傳感器自身的靈敏度，并且效率較低。

　　并列雙絲電弧傳感器

　　并列雙絲焊是根據(jù)兩個(gè)獨(dú)立的電弧對(duì)工件進(jìn)行焊接，但兩個(gè)電弧具有不同的長(zhǎng)度，在焊接過(guò)程中，當(dāng)焊槍與焊縫存在位置偏差時(shí)，會(huì)因?yàn)殡娀￠L(zhǎng)度不同而呈現(xiàn)不相等的電流值，通過(guò)算法將兩個(gè)電流的差值轉(zhuǎn)化為偏差量通過(guò)計(jì)算機(jī)處理使得機(jī)器人進(jìn)行焊縫跟蹤。

　　旋轉(zhuǎn)電弧傳感器

　　旋轉(zhuǎn)電弧傳感器是要求焊絲前端在焊接過(guò)程中做圓弧運(yùn)動(dòng)，從而引起焊絲與焊縫對(duì)中位置的變化，相繼出現(xiàn)焊接電流的變化，通過(guò)算法把變化量轉(zhuǎn)化為偏差量通過(guò)計(jì)算機(jī)處理使得焊接機(jī)器人完成焊縫跟蹤。

　　其中旋轉(zhuǎn)電弧傳感器相比于其他電弧傳感具有頻率更高、采樣周期更短，跟蹤精度好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高焊接效率、推動(dòng)焊接自動(dòng)化是比較理想的傳感器。