探讨传感器焊缝跟踪技术发展现状

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探讨传感器焊缝跟踪技术发展现状

摘要：针对目前焊接传感器在研究应用领域种类繁多，使用场合纷繁复杂，本文按照传感器在

焊缝跟踪的发展过程中，主要分为三种方式：直接电弧式、接触式、非接触式。阐述各种传感

器的工作原理，比较每种传感器在应用中的经济效益、实用性以及优缺点，在焊缝跟踪技术传

感器具体使用中具备一定参考意义。

关键词：焊缝跟踪; 电弧传感器; 非接触传感器; 接触传感器; 焊接;

可以代替人类执行体力活动的机器被称为机器人，其中最常见的是工业机器人。工业机器人的

使用场合从物料搬运到各种各样的生产中，包括检测质量控制，机加工和焊接。在机器人焊接

中，焊枪沿焊缝路径不断移动，来完成工件的焊接。但在焊接的过程中会遇到各种因素的干

扰，例如，表面形变和热工件的变形等，使得焊枪偏离即将要焊接的位置，从而导致焊缝质量

下降甚至失效，致使精力浪费和材料损失。这些问题可以通过使用传感器进行焊缝跟踪和焊缝

检查来轻松解决，传感器与机器人机械手臂的集成方式能改善焊接过程，在各种各样的焊接状

况下，要求传感器可以及时的检测出焊枪偏差，并将焊接状态参数及时准确地发送给处理器，

以确保焊接质量的可靠性。所以传感器的研究尤其重要，根据不同的场合，生产情况，了解其

优缺点。提高经济价值，从而减少资源的浪费，就显得十分必要。

　　 1　焊缝跟踪技术概述

焊缝跟踪是指在焊接工件的过程中，焊枪偏离或远离焊缝中心点时，系统通过自动识别，自动

检测的方式对焊枪进行及时纠偏，使焊枪始终跟踪在将要焊接部位的技术。目前，装配条件的

变化及外在不确定因素的干扰，示教机器无法满足生产质量及多样性的要求，而焊接智能化技

术可以解决以上问题。在焊接智能化技术发展的过程，焊接领域的专家学者采用不同类别的传

感器，用于自动辨别焊接条件的改变，从而纠正焊枪的位置，以满足智能化的要求。

　　 2　焊缝跟踪传感器

在焊缝跟踪系统中，中心部件是传感器，它能够检测出焊缝具体位置、外部环境信息、焊口形

状，并将信息状态转化为电信号传递给控制系统。待检测信息被控制系统及时准确的检测出

来，根据所检测的信息，控制执行机构自动调整焊枪的位置，从而实现焊缝自动跟踪。在焊缝

跟踪系统发展的过程中，根据接触方式，主要有三种方式：电弧式、接触式和非接触式。

2.1 电弧式传感器

电弧传感器是应用焊接电弧现象本身，具体包括电压、电流、电弧辐射和声音等，提供焊枪是

否偏离焊缝的信息，实现焊缝跟踪。弧焊机器人上大部分都使用电弧传感器，在焊接的时候，

传感器根据焊缝的变化轨迹，及时地对系统中的程序并根据焊缝轨迹进行修正，提取电弧中的

电流和电压的变化，实现焊缝自动跟踪。电弧传感器的实时性好，不需要在焊枪上额外增加任

何装置，降低了传感器与焊枪之间的视野盲区，将滞后误差降到最低，焊枪的运动轨迹灵活性

和可达目的性最好，尤其契合低成本焊接自动化的要求。因此，在 20 世纪 90 年代，它成为使

用最普遍和效果最理想的焊缝跟踪传感器。

(1）摆动式电弧传感器。摆动扫描式电弧传感器，是人们研究最多、应用范围最广的电弧传感

器，该传感器通过电弧相对于坡口的横向摆动，而得到摆动电弧的中心是否偏离焊缝的信息，

从而实现焊缝自动跟踪。该传感器特别适用于弧焊机机器人中使用，弧焊机器人使用的过程中

不需要摆动装置，通过机器人的手臂驱动焊枪进行横向摆动即可。但受频率限制，不适合高速

焊接，速度过快，则会导致表面灵纹粗大，甚至出现断裂。

(2）旋转式电弧传感器。旋转电弧传感器，首先，通过特定的措施使焊枪发生旋转；然后，测

量焊枪至工件的距离发生有规律的变化；最后，来获得焊枪相对于焊缝的偏移量。该传感器扫

描频率高，械振动小，动态性能良好而受到人们的喜爱，其旋转频率可达50～100Hz。实际

上，它是一种特殊的焊枪。高速旋转增加焊枪位置偏差灵敏度，跟踪精度极大的改善；快速响

应的特性也取得了提高，适用于高速焊接和薄板搭接的焊缝跟踪。

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探讨传感器焊缝跟踪技术发展现状摘要：针对目前焊接传感器在研究应用领域种类繁多，使用场合纷繁复杂，本文按照传感器在焊缝跟踪的发展过程中，主要分为三种方式：直接电弧式、接触式、非接触式。阐述各种传感器的工作原理，比较每种传感器在应用中的经济效益、实用性以及优缺点，在焊缝跟踪技术传感器具体使用中具备一定参考意义。关键词：焊缝跟踪;电弧传感器;非接触传感器;接触传感器;焊接;可以代替人类执行体力活动的机器被称为机器人，其中最常见的是工业机器人。工业机器人的使用场合从物料搬运到各种各样的生产中，包括检测质量控制，机加工和焊接。在机器人焊接中，焊枪沿焊缝路径不断移动，来完成工件的焊接。但在焊接的过程中会遇...

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