焊缝跟踪技术及相关传感器 下

电弧传感器是一种在焊接机器人焊接过程中的实时传感器，焊枪本身即为传感器，不存在超前和滞后误差，焊接时不受飞溅、弧光、磁场等因素干扰，由于跟踪实时性强、效果好等优点而在国内外得到大量研究。

电弧传感器在实际中应用的主要结构有以下几种：

(1)摆动式电弧传感器 

自动化焊接时，当电弧在焊缝对中位置开始摆动，焊丝与焊缝对中位置的变化而引起焊接电流的变化，通过算法把变化量转化为偏差量进行焊缝跟踪。但是由于传感器是用机械装置使其摆动，其摆动频率较低。限制了传感器自身的灵敏度，并且效率较低。

(2)并列双丝电弧传感器

并列双丝焊是根据两个独立的电弧对工件进行焊接，但两个电弧具有不同的长度，在焊接过程中，当焊枪与焊缝存在位置偏差时，会因为电弧长度不同而呈现不相等的电流值，通过算法将两个电流的差值转化为偏差量通过计算机处理使得机器人进行焊缝跟踪。

(3)旋转电弧传感器 

旋转电弧传感器是要求焊丝前端在焊接过程中做圆弧运动，从而引起焊丝与焊缝对中位置的变化，相继出现焊接电流的变化，通过算法把变化量转化为偏差量通过计算机处理使得焊接机器人完成焊缝跟踪。 

其中旋转电弧传感器相比于其他电弧传感具有频率更高、采样周期更短，跟踪精度好等优点，对于提高焊接效率、推动焊接自动化是比较理想的传感器。

如图 1.13，湘潭大学利用热理论学对旋转电弧传感器进行深入分析优化了其内部冷却结构，并且对其跟踪偏差信号做了大量研究。但其结构较为复杂，难以适应现场环境。

南昌大学经过多年对于旋转电弧传感器的研究，研制了空心电机驱动导电杆做圆锥运动的高速旋转电弧传感器。如图 1.14 所示，随后对其焊缝识别能力及信号处理进行大量研究，使其更加适用于实际焊接环境。但由于自身运动机构造成结构上的不平衡，实际焊接中会产生较大的振动，对跟踪精度会产生一定影响，所以需要对其内部结构进一步优化。