焊縫跟蹤實(shí)現中所用到的傳感器知識

傳感器是一種高精度檢測儀器，在軍事、航空、航天中應用都有嚴格要求，產(chǎn)品都須經(jīng)過(guò)嚴格測試才能應用。所以傳感器生產(chǎn)是一種高新技術(shù)的具體運用和體現。一種傳感器是否有較高的技術(shù)附加值體現在所包含的技術(shù)含量和加工工藝的技術(shù)是否高新。

有部分傳感器由于其應用環(huán)境的狀況需金屬封裝，一般采用焊接密封，如壓力傳感器、力傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、溫度傳感器等，這類(lèi)傳感器內部有敏感元件和集成電路，充惰性氣體或抽真空與外界隔絕，有耐壓、氣密性要求，另有焊接強度要求和漏氣率要求，對焊接質(zhì)量要求高，而且焊接過(guò)程中要求變形小，不能對內部元件和微電路有損壞。目前傳感器密封焊接有電阻焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊、電子束焊和激光焊。

所謂焊縫跟蹤,即以焊炬為被控對象,電弧相對于焊縫中心位置的偏差作為被調量,通過(guò)視覺(jué)傳感、接觸傳感、超聲波傳感、電弧傳感等多種傳感測量手段,控制焊炬使其在整個(gè)焊接過(guò)程中始終與焊縫對口。其中接觸式傳感是依靠在坡口中滾動(dòng)或滑動(dòng)的觸指將焊槍與焊縫之間的位置偏差反映到檢測器內，并利用檢測器內裝的微動(dòng)開(kāi)關(guān)判斷偏差的極性，其結構簡(jiǎn)單、操作方便、不受電弧煙塵和飛濺的影響，但是對不同形式的坡口需用不同探頭，磨損大，易變形，點(diǎn)固點(diǎn)障礙難以克服。超聲波傳感是利用發(fā)射出的超聲波在金屬內傳播時(shí)在界面產(chǎn)生發(fā)射原理制成的，是一種比較先進(jìn)的焊縫跟蹤傳感器，應用在跟蹤系統中，跟蹤的實(shí)時(shí)性好。但是由于傳感器要貼近工件，不可避免地會(huì )受到焊接方法和工件尺寸等的嚴格限制。另外需要考慮外界震動(dòng)、傳播時(shí)間等因素，對金屬表面狀況要求高，其應用范圍也就受到限制。視覺(jué)傳感具有提供信息量豐富，靈敏度和測量精度高，抗電磁場(chǎng)干擾能力強，與工件無(wú)接觸的優(yōu)點(diǎn)。但是算法復雜，處理速度慢。

隨著(zhù)傳感技術(shù)的發(fā)展，焊縫跟蹤引入了電弧傳感技術(shù)，電弧傳感器作為一種實(shí)時(shí)傳感的器件與其它類(lèi)型的傳感器相比，具有結構較簡(jiǎn)單、成本低和響應快等特點(diǎn)，是焊接傳感器的一個(gè)重要的發(fā)展方向，具有強大的生命力和應用前景主要應用在兩方面：一方面主要用在弧焊機器人上，另一方面主要用在帶有十字滑塊的自動(dòng)焊上。本文對國內外焊縫跟蹤系統電弧傳感技術(shù)、信號處理技術(shù)和控制技術(shù)的研究現狀分別做一介紹，在此基礎上總結出一套較為先進(jìn)的焊縫跟蹤系統的實(shí)施方案，為焊縫跟蹤系統研制提供依據。

焊接是一個(gè)結合了光、電、熱、力的綜合加工過(guò)程，在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì )使焊接工件產(chǎn)生較大的熱變形，從而產(chǎn)生焊接位置偏差。為了克服這種偏差的影響，目前有2 種方法，其一是采用夾具定位，普通的夾具無(wú)法滿(mǎn)足要求，為了確保精度，必須采用更為精確的夾具。方法之二是采用適當的傳感器進(jìn)行焊縫跟蹤，通過(guò)比較發(fā)現，采用跟蹤的方法比采用精確的夾具經(jīng)濟得多。

電弧傳感器作為一種實(shí)時(shí)傳感的器件與其它類(lèi)型的傳感器相比，具有結構較簡(jiǎn)單、成本低、響應快等特點(diǎn)，是焊接傳感器的一個(gè)重要的發(fā)展方向，具有強大的生命力和應用前景。主要應用在兩方面：一方面主要用在弧焊機器人上，另一方面主要用在帶有十字滑塊的自動(dòng)焊。今后應著(zhù)重對電弧傳感器三維信息的提取及其焊接工藝性能進(jìn)行研究。在焊接空間焊縫時(shí)，焊槍位姿要隨著(zhù)焊縫進(jìn)行調整，才能得到滿(mǎn)意的焊縫。目前的電弧傳感器只能采集上下和左右二維信息，前后信息的提取還有待深入的研究，以便于弧焊機器人調整姿態(tài)進(jìn)行全位置焊接。通過(guò)焊接科技工作者的努力，其智能跟蹤能力將會(huì )更強。