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电弧传感器的工作原理

有什么优点和缺点?

工作原理

在焊接过程中,焊枪与工件之间的相对位置发生变化时,会引起电弧电压和电流的变化,这些变化都可以作为特征信号被提取出来,用于实现焊枪高低和左右两个方向的跟踪控制。

电弧传感器以电弧本身为传感器,相对其它传感器来说,它结构更加简单,保用方便灵活,它的最大优势是它能抗弧光,高温及强磁场能力很强。因为它不受弧光、磁场、飞溅、烟尘等干扰,因而,它具有响应快、精度高,抗干扰强等特点。

它的缺点如下:由于它是以电弧本身作为检测元件,所以只有在焊接过程中才能发挥作用。

另外,焊枪的摆动或旋转机构比较复杂,电弧各参数间耦合性很强,实际得到的波形未达到预期的效果,故需要对所得的数据进行滤波,且控制量需要根据大量的实验经验来确定,对于无对称侧壁或根本无侧壁的接头形式,现有的传感器不能识别,也不能实现对焊接起始点与终止点的自动检测。国内外已做了很多电弧传感器的焊缝跟踪方面的工作。

电弧摆动

电弧摆动的实现有多种方法,可以通过摆动焊炬,也可以是焊炬不动,通过电磁力来驱动电弧摆动,或者将气体吹入电弧中,利用热收缩效应使电弧摆动。

光学传感器精度高、再现性好,可以实现对坡口形状、宽度和截面的检测和焊缝跟踪,为焊接参数的自适应控制提供依据。光电传感器又可以分为基于分立光电元件的单点式光电传感器和能够获得坡口图像信息的视觉传感器。

01检测坡口二维图像信息

视觉传感器能够检测坡口二维图像信息,由于其包括的信息多、灵敏度高、动作相应快,成为最新式、功能最强、性能最先进的焊缝自动跟踪传感器。利用视觉传感器的焊缝自动跟踪系统是未来焊接自动化的发展趋势。根据辅助光源形式的不同,焊缝跟踪视觉传感器可以分为基于结构光的视觉传感器和基于光点扫描的视觉传感器。与采用结构光的视觉传感器相比较,采用光点扫描获得二维图像信息的视觉传感器的缺点是所使用的振镜结构复杂,价格昂贵。

02外部适应能力

视觉传感器所能获得的信息量大,同时,随着计算机技术和图像处理技术的迅速发展,大大提高了焊接系统的外部适应能力。特别是CCD传感器因其可靠的性能、清晰直观的图像和良好的使用效果而得到了普遍的重视。例如,线阵CCD图像传感器,它的白炽灯光通过光导纤维投射在工件上形成圆形光斑,其反射光成像于上方的器件上,由于是线阵(包含个光敏单元),仅获得光斑中与焊缝垂直的一条线的信号,与工件表面对应的光敏单元信号强,与缝隙对应的光敏单元信号弱,用微机处理256这个信号,即可求出焊线中心线的位置,用于自动跟踪。这类传感器由于光斑面积大,如何提高其光照度以获得必要的信噪比是其关健。

03结构简单,对设备的要求低

单点式光电传感器相对视觉传感器来说,它的结构更加简单,对相应设备的要求条件没那么高,价格更加便宜,在满足跟踪精度要求的条件下,更容易实现产业化,对提高国内的焊接自动化水平大有裨益。但它采集的信息量相对视觉传感器要少,对实验的条件和环境要求较高,抗干扰能力有待提高。


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