第4章 焊接傳感器-1概述課件

主講教師:陳銀銀chenAgAg@163.co四章焊接自動(dòng)化傳感技術(shù)一、背景電弧焊來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊接的智能化，很重要的—點(diǎn)就是傳感器的使用。

在焊接過(guò)程中，首先應(yīng)該使電弧與焊縫對(duì)中，這是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著焊接自動(dòng)化的發(fā)展，焊縫自動(dòng)跟蹤用傳感器顯得越來(lái)越重要。

為了提高焊接過(guò)程的自動(dòng)化程度．除了控制電弧對(duì)焊縫的自動(dòng)跟蹤之外，還應(yīng)實(shí)時(shí)控制焊接質(zhì)量．為此需要在焊接過(guò)程中檢測(cè)焊接坡口的狀況，如寬度、深度、面積等；以及檢測(cè)焊接熔池的狀況，如熔寬，熔深和背面焊道的成形等．以便能實(shí)時(shí)地調(diào)整焊接參數(shù)，保證良好的焊接質(zhì)量．這就是智能化焊接，是焊接自動(dòng)化的發(fā)展方向．

二、焊接傳感器概述

定義：對(duì)于電弧焊用的傳感器，目前還沒(méi)有明確的定義。一般認(rèn)為：檢測(cè)工件接頭的位置．坡口的形狀、有無(wú)障礙物和定位等構(gòu)件狀態(tài)及檢測(cè)焊絲伸出長(zhǎng)度，電弧和熔池狀況，焊道外觀等焊接固有特性和狀態(tài)并將檢測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置，都稱為電弧焊?jìng)鞲衅鳎?/p>

在電弧焊中，焊接傳感器按照使用目的，可分為三類：

第一類傳感器主要用于檢測(cè)構(gòu)件位置。坡口位置或焊縫中心線位置以達(dá)到焊縫位置自動(dòng)跟蹤的目的，簡(jiǎn)稱為焊縫位置自動(dòng)跟蹤傳感器．它約占焊接傳感器使用總量的80％．因此本節(jié)對(duì)傳感器概況的介紹主要是對(duì)焊縫位置自動(dòng)跟蹤傳感器而言．

第二類傳感器主要是在焊接過(guò)程中用以自動(dòng)檢測(cè)焊接條件（例如坡口尺寸等)以實(shí)時(shí)自動(dòng)控制焊接工藝參數(shù)來(lái)適應(yīng)每一時(shí)刻的焊接狀況，稱為焊接條件實(shí)時(shí)跟蹤傳感器．

第三類傳感器可同時(shí)完成上述兩項(xiàng)功能，它也僅占焊接傳感器使用總量的10%．

焊縫位置自動(dòng)跟蹤傳感器的分類焊縫位置自動(dòng)跟蹤傳感器可按很多方式分類。焊縫自動(dòng)跟蹤傳感器的附加跟蹤誤差

原因：一般情況下，焊縫自動(dòng)跟蹤傳感器所檢測(cè)到的標(biāo)志點(diǎn)與要控制的電弧中心點(diǎn)之間有一定的距離，這一距離將帶來(lái)附加的跟蹤誤差，因?yàn)閭鞲衅魇桥c焊嘴剛性固定在一起的，現(xiàn)分別介紹如下。

1．電弧擺動(dòng)式它從電弧擺動(dòng)的自身電參數(shù)的變化中。找出焊縫自動(dòng)跟蹤信號(hào)，因此傳感器的檢測(cè)點(diǎn)就是電弧中心點(diǎn)。在實(shí)時(shí)跟蹤控制中沒(méi)有附加的跟蹤誤差。2．傳感器固定于焊嘴的側(cè)面見(jiàn)圖4.2a，由于輔助跟蹤基準(zhǔn)線平行于焊縫中心線，故左右跟蹤的檢測(cè)點(diǎn)與電弧中心點(diǎn)的距離沒(méi)有附加的跟蹤誤差，若線不平行，則帶來(lái)附加誤差。

圖4.23.傳感器固定于焊嘴的前方見(jiàn)圖4.2b，傳感器檢測(cè)出焊縫中心點(diǎn)的位置，導(dǎo)前于焊嘴一段距離，這種分離帶來(lái)的附加跟蹤誤差與焊縫形狀有關(guān)。

(1)焊縫為直線

可通過(guò)傳感器與焊嘴位置的初始調(diào)整，來(lái)消除附加誤差，其方法是：將焊嘴的初始位置對(duì)準(zhǔn)焊縫中心后，調(diào)整傳感器的橫向位置，使之輸出信號(hào)為零，由于焊縫是直線，故在焊接過(guò)程中傳感器檢測(cè)點(diǎn)的偏移量恒等于焊嘴與焊縫中心的偏移量，因而沒(méi)有附加的跟蹤誤差。

(2)圓筒的環(huán)縫焊接

若焊縫的坡口加工能保證環(huán)縫中心線本身是在一個(gè)平面上并且該平面垂直于圓筒的軸線，則由于轉(zhuǎn)胎不精確而造成的工件軸向位移，可以由焊縫跟蹤系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)跟隨，且不帶來(lái)附加跟蹤誤差。

(3)焊縫為曲線見(jiàn)圖，顯然傳感器檢測(cè)點(diǎn)的偏移量不等于焊嘴距焊縫中心的偏移且以檢測(cè)點(diǎn)來(lái)替代跟蹤點(diǎn)(電弧處)必然會(huì)帶來(lái)附加跟蹤誤差。．焊縫曲率越大則附加誤差越大．消除此誤差的方法之一是，為左右跟蹤作兩套伺服機(jī)構(gòu)，即傳感器與焊嘴分別驅(qū)動(dòng)，．傳感器在A點(diǎn)檢測(cè)出偏差信號(hào)，使伺服機(jī)構(gòu)2即刻動(dòng)作，令傳感器回到平衡位置．此偏差信號(hào)延時(shí)再送給伺服機(jī)構(gòu)1，即等到焊嘴達(dá)到A點(diǎn)時(shí)，才進(jìn)行跟蹤，消除偏差。

焊縫自動(dòng)跟蹤傳感器系統(tǒng)焊縫自動(dòng)跟蹤傳感器系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)處理器和伺服裝置三部分組成，1.傳感器檢測(cè)到的信息，經(jīng)處理后最終用于推動(dòng)伺服裝置以便對(duì)焊接位置進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)跟蹤。從傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，它是以電弧(焊炬)相對(duì)于焊縫(坡口)中心位置的偏差作為被調(diào)量。以焊炬位移量作為操作量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)電弧相對(duì)于焊縫中心位置發(fā)生偏差時(shí)，傳感器能自動(dòng)檢測(cè)出這一偏差，輸出信號(hào)，實(shí)時(shí)地調(diào)整焊炬運(yùn)動(dòng)，使之準(zhǔn)確地與焊縫對(duì)中.實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常要求同時(shí)進(jìn)行焊炬左右位置和高低位置的自動(dòng)跟蹤。這種雙向焊縫跟蹤系統(tǒng)更具有實(shí)用價(jià)值。2.信號(hào)處理器信號(hào)處理器