焊縫跟蹤實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，產品都須經過嚴格測試才能應用。所以傳感器生產是一種高新技術的具體運用和體現。一種傳感器是否有較高的技術附加值體現在所包含的技術含量和加工工藝的技術是否高新。
    有部分傳感器由于其應用環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，對焊接質量要求高，而且焊接過程中要求變形小，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，并利用檢測器內裝的微動開關判斷偏差的極性，其結構簡單、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射出的超聲波在金屬內傳播時在界面產生發射原理制成的，是一種比較先進的焊縫跟蹤傳感器，應用在跟蹤系統中，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，與工件無接觸的優點。但是算法復雜，處理速度慢。 
    隨著傳感技術的發展，焊縫跟蹤引入了電弧傳感技術，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，具有結構較簡單、成本低和響應快等特點，是焊接傳感器的一個重要的發展方向，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焊上。本文對國內外焊縫跟蹤系統電弧傳感技術、信號處理技術和控制技術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的焊縫跟蹤系統的實施方案，為焊縫跟蹤系統研制提供依據。
   焊接是一個結合了光、電、熱、力的綜合加工過程，在焊接過程中產生的熱量會使焊接工件產生較大的熱變形，從而產生焊接位置偏差。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的傳感器進行焊縫跟蹤，通過比較發現，采用跟蹤的方法比采用精確的夾具經濟得多。
   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，具有結構較簡單、成本低、響應快等特點，是焊接傳感器的一個重要的發展方向，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焊。今后應著重對電弧傳感器三維信息的提取及其焊接工藝性能進行研究。在焊接空間焊縫時，焊槍位姿要隨著焊縫進行調整，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，以便于弧焊機器人調整姿態進行全位置焊接。通過焊接科技工作者的努力，其智能跟蹤能力將會更強。