焊縫跟蹤傳感器按工作原理有多種形式,其中比較重要的是直接式的電弧傳感器,間接式的接觸式傳感器、電磁傳感器、超聲波、紅外和光電傳感器等。
電弧傳感器是一種常見(jiàn)的焊縫跟蹤傳感器。通過(guò)電弧相對焊縫的擺動(dòng),直接利用焊接電弧參數的變化計算出焊槍至工件的距離變化量,進(jìn)而計算出坡口的位置形狀信息。電弧傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不需要在焊槍上添加附加設備,成本低廉,缺點(diǎn)是對焊縫坡口形狀依賴(lài)較大,只適應一些對稱(chēng)坡口焊縫。
接觸式傳感器依靠探針沿焊縫滾動(dòng)或滑動(dòng),通過(guò)探針的偏移,檢測出焊槍與焊縫之間的偏差。接觸式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉,易于實(shí)現,缺點(diǎn)是探針易磨損變形,跟蹤精度低,對焊縫坡口形狀要求具有一定的溝槽深度,不適應復雜坡口焊縫的跟蹤或高速焊接。
超聲波傳感器具有無(wú)接觸、價(jià)格低廉的特點(diǎn),也應用于焊縫檢測中。超聲波傳感器掃描焊縫,通過(guò)檢測回聲的時(shí)間得到焊縫的位置信息和幾何形狀。但也有其缺陷,環(huán)境溫度、溫度梯度、噪聲、保護氣流等因素都會(huì )干擾、衰減超聲波,影響傳感器的測量精度,難以滿(mǎn)足高精度焊縫跟蹤的要求。
紅外傳感器常用于獲取熔池動(dòng)態(tài)信息,進(jìn)行焊接過(guò)程中的質(zhì)量控制。紅外傳感器檢測焊接過(guò)程中焊縫處熔池及其周?chē)貐^的紅外信號,并把溫度梯度信號轉換為熱圖像。根據熔池溫度場(chǎng)分布的對稱(chēng)性判斷電弧是否對中和偏移方向,從而實(shí)現焊縫跟蹤。但這種方法未能解決好弧光干擾和溫度場(chǎng)標定問(wèn)題,在實(shí)際應用中收到限制。
光電傳感器是通過(guò)采集焊縫光信號來(lái)轉化成電信號,得到焊縫位置形狀的傳感器??煞譃榛诜至⒐怆娫膯吸c(diǎn)式光電傳感器和能夠獲得焊縫坡口圖像信息的視覺(jué)傳感器。
視覺(jué)傳感器以其高靈敏度、高精度、抗電磁干擾,與工件無(wú)接觸,獲得焊縫信息豐富等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到重視,成為焊縫跟蹤傳感器研究的熱點(diǎn)。創(chuàng )想智控在這塊的投入研究及生產(chǎn)和市場(chǎng)應用基本已進(jìn)入國內前列。
目前,視覺(jué)傳感器采集的圖像有基本自然光、弧光的焊縫圖像和以激光為主動(dòng)光源的結構光圖像,其中,激光作為主動(dòng)光源具有高能量、高亮度、單色性好的優(yōu)點(diǎn),激光結構光視覺(jué)傳感器被認為是最有發(fā)展前景的焊縫跟蹤傳感器。