传感器在焊接中的应用

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1、传感器在焊接中的应用引言在本学期，我们学习了《热加工与测试技术》这门课。了解到了许多传感器在现代的生产以及生活中起着越来越重要的作用。当然，对电弧焊来说，要实现其自动控制，进而实现焊接的智能化，很重要的—点就是传感器技术的应用。在焊接过程中，首先应该使电弧与焊缝对中，这是保证焊接质量的关键。随着焊接自动化的发展，焊接传感器显得越来越重要。一、焊接传感器及应用定义：对于电弧焊用的传感器，目前还没有明确的定义。一般认为：检测工件接头的位置。坡口的形状、有无障碍物和定位等构件状态及检测焊丝伸出长度，电弧和熔池状况，焊道外观等焊接固有特性和状态并将检

2、测的结果转换为电信号的装置，都可以称为电弧焊传感器。在电弧焊中，焊接传感器按照使用目的，可分为三类：第一类传感器：主要用于检测构件位置。坡口位置或焊缝中心线位置以达到焊缝位置自动跟踪的目的，简称为焊缝位置自动跟踪传感器．它约占焊接传感器使用总量的80％．因此本节对传感器概况的介绍主要是对焊缝位置自动跟踪传感器而言．第二类传感器：主要是在焊接过程中用以自动检测焊接条件（例如坡口尺寸等)以实时自动控制焊接工艺参数来适应每一时刻的焊接状况，称为焊接条件实时跟踪传感器．第三类传感器：可同时完成上述两项功能，它也仅占焊接传感器使用总量的10%．焊缝自动

3、跟踪传感器系统焊缝自动跟踪传感器系统由传感器、信号处理器和伺服装置三部分组成。1.传感器检测到的信息，经处理后最终用于推动伺服装置以便对焊接位置进行适时调整，实现焊接过程的自动跟踪。从传感器系统的结构来看，它是以电弧(焊炬)相对于焊缝(坡口)中心位置的偏差作为被调量。以焊炬位移量作为操作量的闭环控制系统。当电弧相对于焊缝中心位置发生偏差时，传感器能自动检测出这一偏差，输出信号，实时地调整焊炬运动，使之准确地与焊缝对中.实际生产中经常要求同时进行焊炬左右位置和高低位置的自动跟踪。这种双向焊缝跟踪系统更具有实用价值。2.信号处理器对传送来的电信号

4、进行处理，包括去除噪声干扰，将调制信号解调、放大及运算，最后经功率放大部分输出驱动信号给伺服装置。3.伺服装置是一个小型的电动伺服控制系统，它一般采用伺服电机、步进电机等。机械传感器的跟踪原理机械传感器是一种接触式传感器。它以导杆或导轮在焊炬前方探测焊缝的位置。它分为机械式和机械电子式两种。前者是靠焊缝形状对导杆(轮)的强制力来导向，后者是当焊炬与焊缝中心线发生偏离时，导杆经电子装置发出信号(它能表示偏离的大小与方向)再控制驱动装置使焊炬及传感器恢复正确位置，此时传感器输出信号为零，实现自动跟踪。机械传感器的特点及应用范围机械式传感器比较便宜

5、，适用于各种焊接力法和各种金属材料的焊接场合，但由于它是靠导杆(轮)与工件的接触来导向，故运行时容易失去跟踪点(因坡口或缝隙的加工装配不均匀性引起)，为避免此情况，往往要限制焊接速度不能太快，此外，导杆(轮)的磨损也要影响传感器的精度。由于机械传感器结构简单，维护方便，不怕电弧的磁。光、烟尘、飞溅等干扰，故巳应用于生产实际。电磁感应式传感器电磁感应式跟踪传感器是一种非接触式传感器，它可按频率分为普通频率式和高频式两种，电磁传感器的频率低于10kHz，涡流传感器的频率则力30~160kHz。电磁传感器的工作原理电磁传感器实质上是共用初级线圈的两

6、个变压器，绕在中柱上的初级线圈通以交流电压Uy，两个次级线圈为反极性串联，输出电压U0=U1-U2当传感器对准焊缝中心时，主磁通在两个侧柱的分配相等，即：两个次级线圈感应电势相同，故总的输出电压U0=0．若传感器偏离焊缝中心,则主磁通在两个侧柱的分配不相等，即：则次级有一个差动信号输出。U0的极性(相位)和大小取决于传感器与焊缝中心偏差的方向和大小，这种传感器的灵敏度取决于电源频率和电压，铁心材料和尺寸、传感器高度等因素，为了缩小传感器体积和提高抵抗焊接时电磁干扰的能力，一般电源频率取6～l0kHz、电压U0=20V。这种高频电源可采用晶体管

7、多谐振荡器，铁心可采用硅钢片或电阻率高的铁氧体材料．后者因其居里点低，饱和磁通密度随温度变化的敏感性大，故使用时要采取适当降温隔热措施提高工作稳定性。传感器的安装高度一般取10~15mm，安装过高则灵敏度降低，过低则容易受工件高低不平及振动等因素影响而使工作可靠性降低。涡流传感器涡流传感器就是在涡流效应的基础上建立起来的传感器。形成涡流必须具备下列两个条件：1、存在交变磁场；2、导体处于交变磁场中。涡流式传感器组成：1、产生交变磁场的通电线圈何至于线圈附近因而处于交变磁场中的金属导体两部分组成。其中金属导体也可以是被测对象本身。涡流传感器的特

8、点：体积小巧，所有的金属材料焊接时都能使用，当然焊接非沃磁材料时灵敏度较低，由于密封很好而可用于水下焊接跟踪。光学传感器光电式传感器(包括激光，红外传感器)是目前研