激光焊縫跟蹤傳感器采用激光三角反射式原理，即激光束被放大形成一條激光線(xiàn)投射到被測物體表面上，反射光透過(guò)高質(zhì)量光學(xué)系統，被投射到成像矩陣上，經(jīng)過(guò)計算得到傳感器到被測表面的距離（Z軸）和沿著(zhù)激光線(xiàn)的位置信息（X軸）。移動(dòng)被測物體或輪廓儀探頭，就可以得到一組三維測量值。所獲得的信息可用于焊縫搜索定位、焊縫跟蹤、自適應焊接參數控制、焊縫成形檢測并將信息實(shí)時(shí)傳遞到機械手單元，完成各種復雜焊接，避免焊接質(zhì)量偏差，實(shí)現無(wú)人化焊接。

  焊縫跟蹤傳感器的組成部分及功能

  焊縫跟蹤傳感器主要由CCD相機、半導體激光器、激光保護鏡片、防飛濺擋板和風(fēng)冷裝置組成，利用光學(xué)傳播與成像原理，得到激光掃描區域內各個(gè)點(diǎn)的位置信息，通過(guò)復雜的程序算法完成對常見(jiàn)焊縫的在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。對于檢測范圍，檢測能力以及針對焊接過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題都有相應的功能設置。傳感器通常以預先設定的距離(超前)安裝在焊槍前部，因此它可以觀(guān)察焊縫傳感器本體到工件的距離，也就是安裝高度取決于所安裝的傳感器型號。當焊槍在焊縫上方正確的定位后才能使得攝像機觀(guān)察到焊縫。

  CCD相機

  它在焊縫跟蹤傳感器中的主要功能就是讀取圖像。用CCD相機拍攝景物時(shí)，景物反射的光線(xiàn)通過(guò)CCD相機的鏡頭透射到CCD上。當CCD曝光后，光電二極管受到光線(xiàn)的激發(fā)釋放出電荷，感光元件的電信號便由此產(chǎn)生。CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線(xiàn)路對光電二極管產(chǎn)生的電流進(jìn)行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD相機會(huì )將一次成像產(chǎn)生的電信號收集起來(lái)，統一輸出到放大器。經(jīng)過(guò)放大和濾波后的電信號被送到A/D，由A/D將電信號(此時(shí)為模擬信號)轉換為數字信號，數值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比。這些數值其實(shí)就是圖像的數據了。不過(guò)單依靠上一步所得到的圖像數據還不能直接生成圖像，還要輸出到數字信號處理器(DSP)。在DSP中，這些圖像數據被進(jìn)行色彩校正、白平衡處理(視用戶(hù)在CCD相機中的設定而定)等后期處理，編碼為相機所支持的圖像格式、分辨率等數據格式，然后才會(huì )被存儲為圖像文件。圖像文件就被寫(xiě)入到CCD相機的存儲器上(內置或外置存儲器)。

  半導體激光器

  由光源通過(guò)線(xiàn)性發(fā)生器產(chǎn)生功率，密度均勻、直線(xiàn)度高、穩定性好，并呈一字線(xiàn)型輸出的激光器。激光器有紅光和藍光可以選擇，還可根據客戶(hù)具體要求選擇相應波長(cháng)角度及線(xiàn)寬。

  濾光保護鏡片

  由于焊接過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵和飛濺會(huì )對數據采集產(chǎn)生一定的影響，所以每個(gè)傳感器使用時(shí)都要裝上一個(gè)濾光保護鏡片，濾光保護鏡片一方面是用來(lái)保護激光器相機的，一方面可以過(guò)濾光線(xiàn)。當其表面有污垢時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行更換。保護鏡片在安裝更換過(guò)程中，任何一點(diǎn)粘物，甚至指甲印過(guò)油滴，都會(huì )使鏡片吸收率提高，降低使用壽命。

  防飛濺擋板

  主要用于阻擋弧光飛濺煙塵等對激光器的干擾，從而使傳感器系統使用時(shí)更加精確和穩定。

  風(fēng)冷裝置

  由于焊接時(shí)溫度都比較高，現在大部分使用風(fēng)冷系統，一方面是為了給傳感器降溫，一方面是為了延長(cháng)傳感器的使用壽命。傳感器外殼的防護等級為IP67，使用合適溫度在5℃-45℃，超過(guò)這個(gè)溫度會(huì )影響傳感器的使用壽命。如果有必要，可以額外使用一個(gè)水冷的安裝板來(lái)對傳感頭進(jìn)行冷卻。

  傳感器通過(guò)復雜的程序算法完成對常見(jiàn)焊縫的在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。對于檢測范圍、檢測能力以及針對焊接過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題都有相應的功能設置。設備通過(guò)計算檢測到的焊縫與焊槍之間的偏差，輸出偏差數據，由運動(dòng)執行機構實(shí)時(shí)糾正偏差，精確引導焊槍自動(dòng)焊接，從而實(shí)現對焊接過(guò)程中焊縫的智能實(shí)時(shí)跟蹤。

  激光焊縫跟蹤對于焊接來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是一個(gè)重大的發(fā)明。隨著(zhù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現焊接跟蹤的自動(dòng)化與智能化已成為必然趨勢。未來(lái)幾年，創(chuàng )想智控激光焊縫跟蹤不僅需要技術(shù)更新?lián)Q代，在應用拓展方面，更需要通過(guò)對客戶(hù)應用的深入了解，貼近用戶(hù)需求，改良產(chǎn)品。