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常见类型焊缝跟踪传感器比较

常见类型焊缝跟踪传感器比较

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【摘要】:
焊缝跟踪传感器按工作原理有多种形式,其中比较重要的是直接式的电弧传感器,间接式的接触式传感器、电磁传感器、超声波、红外和光电传感器等。  接触式传感器依靠探针沿焊缝滚动或滑动,通过探针的偏移,检测出焊枪与焊缝之间的偏差。接触式传感器的优点是成本低廉,易于实现,缺点是探针易磨损变形,跟踪精度低,对焊缝坡口形状要求具有一定的沟槽深度,不适应复杂坡口焊缝的跟踪或高速焊接。  电弧传感器是一种常见的焊缝跟

  焊缝跟踪传感器按工作原理有多种形式,其中比较重要的是直接式的电弧传感器,间接式的接触式传感器、电磁传感器、超声波、红外和光电传感器等。

  接触式传感器依靠探针沿焊缝滚动或滑动,通过探针的偏移,检测出焊枪与焊缝之间的偏差。接触式传感器的优点是成本低廉,易于实现,缺点是探针易磨损变形,跟踪精度低,对焊缝坡口形状要求具有一定的沟槽深度,不适应复杂坡口焊缝的跟踪或高速焊接。

  电弧传感器是一种常见的焊缝跟踪传感器。通过电弧相对焊缝的摆动,直接利用焊接电弧参数的变化计算出焊枪至工件的距离变化量,进而计算出坡口的位置形状信息。电弧传感器的优点是不需要在焊枪上添加附加设备,成本低廉,缺点是对焊缝坡口形状依赖较大,只适应一些对称坡口焊缝。

  超声波传感器具有无接触、价格低廉的特点,也应用于焊缝检测中。超声波传感器扫描焊缝,通过检测回声的时间得到焊缝的位置信息和几何形状。但也有其缺陷,环境温度、温度梯度、噪声、保护气流等因素都会干扰、衰减超声波,影响传感器的测量精度,难以满足高精度焊缝跟踪的要求。

  红外传感器常用于获取熔池动态信息,进行焊接过程中的质量控制。红外传感器检测焊接过程中焊缝处熔池及其周围地区的红外信号,并把温度梯度信号转换为热图像。根据熔池温度场分布的对称性判断电弧是否对中和偏移方向,从而实现焊缝跟踪。但这种方法未能解决好弧光干扰和温度场标定问题,在实际应用中收到限制。

  光电传感器是通过采集焊缝光信号来转化成电信号,得到焊缝位置形状的传感器。可分为基于分立光电元件的单点式光电传感器和能够获得焊缝坡口图像信息的视觉传感器。

  视觉传感器以其高灵敏度、高精度、抗电磁干扰,与工件无接触,获得焊缝信息丰富等优点,越来越受到重视,成为焊缝跟踪传感器研究的热点。智控在这块的投入研究及生产和市场应用基本已进入国内前列。

  目前,视觉传感器采集的图像有基本自然光、弧光的焊缝图像和以激光为主动光源的结构光图像,其中,激光作为主动光源具有高能量、高亮度、单色性好的优点,激光结构光视觉传感器被认为是有发展前景的焊缝跟踪传感器。