焊縫跟蹤實現(xiàn)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(yīng)用都有嚴(yán)格要求，產(chǎn)品都須經(jīng)過嚴(yán)格測試才能應(yīng)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(xiàn)。一種傳感器是否有較高的技術(shù)附加值體現(xiàn)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(yīng)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，這類傳感器內(nèi)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(qiáng)度要求和漏氣率要求，對焊接質(zhì)量要求高，而且焊接過程中要求變形小，不能對內(nèi)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(diào)量,通過視覺傳感、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焊接過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或滑動的觸指將焊槍與焊縫之間的位置偏差反映到檢測器內(nèi)，并利用檢測器內(nèi)裝的微動開關(guān)判斷偏差的極性，其結(jié)構(gòu)簡單、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，點固點障礙難以克服。超聲波傳感是利用發(fā)射出的超聲波在金屬內(nèi)傳播時在界面產(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(yīng)用在跟蹤系統(tǒng)中，跟蹤的實時性好。但是由于傳感器要貼近工件，不可避免地會受到焊接方法和工件尺寸等的嚴(yán)格限制。另外需要考慮外界震動、傳播時間等因素，對金屬表面狀況要求高，其應(yīng)用范圍也就受到限制。視覺傳感具有提供信息量豐富，靈敏度和測量精度高，抗電磁場干擾能力強(qiáng)，與工件無接觸的優(yōu)點。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。

隨著傳感技術(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時傳感的器件與其它類型的傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)較簡單、成本低和響應(yīng)快等特點，是焊接傳感器的一個重要的發(fā)展方向，具有強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用前景主要應(yīng)用在兩方面：一方面主要用在弧焊機(jī)器人上，另一方面主要用在帶有十字滑塊的自動焊上。本文對國內(nèi)外焊縫跟蹤系統(tǒng)電弧傳感技術(shù)、信號處理技術(shù)和控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀分別做一介紹，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出一套較為先進(jìn)的焊縫跟蹤系統(tǒng)的實施方案，為焊縫跟蹤系統(tǒng)研制提供依據(jù)。

焊接是一個結(jié)合了光、電、熱、力的綜合加工過程，在焊接過程中產(chǎn)生的熱量會使焊接工件產(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，普通的夾具無法滿足要求，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(dāng)?shù)膫鞲衅鬟M(jìn)行焊縫跟蹤，通過比較發(fā)現(xiàn)，采用跟蹤的方法比采用精確的夾具經(jīng)濟(jì)得多。

電弧傳感器作為一種實時傳感的器件與其它類型的傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)較簡單、成本低、響應(yīng)快等特點，是焊接傳感器的一個重要的發(fā)展方向，具有強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用前景。主要應(yīng)用在兩方面：一方面主要用在弧焊機(jī)器人上，另一方面主要用在帶有十字滑塊的自動焊。今后應(yīng)著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，焊槍位姿要隨著焊縫進(jìn)行調(diào)整，才能得到滿意的焊縫。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(jī)器人調(diào)整姿態(tài)進(jìn)行全位置焊接。通過焊接科技工作者的努力，其智能跟蹤能力將會更強(qiáng)。