焊接機器人所用的傳感器要求準確的檢測出焊口的位置和形狀信息,然后傳送給控制器 進行處理。在焊接的過程中,存在著強烈的弧光、電磁干擾及高溫輻射、煙塵等因素,并伴 隨著物理化學反應,工件會產生熱變形,因此,焊接傳感器也需要具有很強的抗干擾能力。
弧焊用傳感器分為電弧式、接觸式、非接觸式。按用途分有用于焊縫跟蹤、焊接條件控 制。按工作原理分為機械式、光纖式、光電式、機電式、光譜式等。據日本焊接技術學會所 做的調查顯示,在日本、歐洲及其他發達,用于焊接過程的傳感器有80%是用于焊縫 跟 蹤 的 。
①擺動電弧傳感器。電弧傳感器是從焊接電弧自身直接提取焊縫位置偏差信號,實時性好,不需要在焊槍上附加任何裝置,焊槍運動的靈活性和可達性好,尤其符合焊接過程低 成本自動化的要求。電弧傳感器的基本工作原理是:當電弧位置變化時,電弧自身電參數相 應發生變化,從中反映出焊槍導電嘴至工件坡口表面距離的變化量,進而根據電弧的擺動形 式及焊槍與工件的相對位置關系,推導出焊槍與焊縫間的相對位置偏差量。電參數的靜態變 化和動態變化都可以作為特征信號被提取出來,實現高低及水平兩個方向的跟蹤控制。
目前廣泛采用測量焊接電流I 、 電弧電壓U 和送絲速度v 的方法來計算工件與焊絲之間的距離H=f(I,U,v), 并應用模糊控制技術實現焊縫跟蹤。電弧傳感結構簡單、響應速度快,主要適用于對稱側壁的坡口(如 V 形坡口),而對于那些無對稱側壁或根本就無側壁的 接頭形式,如搭接接頭、不開坡口的對接接頭等形式,現有的電弧傳感器則不能識別。
在弧焊機器人的第6個關節上,安裝一個焊炬夾持件,將原來的焊炬卸下,把高速旋轉掃描電弧傳感器安裝在焊炬夾持件上。焊縫糾偏系統如圖6-7所示,高速旋轉掃描電弧傳感 器的安裝姿態與原來的焊炬姿態一樣,即焊絲端點的參考點的位置及角度保持不變。
③ 電 弧 傳 感 器 的 信 號 處 理 。 電 弧 傳 感 的 信 號 處 理 主 要 采 用 極 值 比 較 法 和 積 分 差 值 法 。
理想的條件下可得到理想的結果,但仕非V 形坡口及非射流過渡焊時,坡口識別能 力差、信噪比低,應用遇到很大困難。為進一步擴大電弧傳感器的應用范圍,提高其可靠 性,在建立傳感器物理數學的模型的基礎上,利用數值仿真技術,采取空間變換,用特征諧 波的向量作為偏差量的大小及方向的判據 。
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