高鉻鑄鐵藥芯焊絲埋弧焊的焊縫跟蹤系統(tǒng)分類

時間：2020-01-05作者：清河縣漢龍焊接材料有限公司瀏覽：255

高鉻鑄鐵藥芯焊絲埋弧焊的焊縫跟蹤系統(tǒng)分類


       從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，由焊縫偏差信號傳感及其提取、糾偏控制算法、跟蹤執(zhí)行機構(gòu)組成的高鉻鑄鐵藥芯焊絲埋弧焊跟蹤系統(tǒng)是以電弧(焊炬)相對于焊縫(坡口)中心位置的偏差作為被調(diào)量，焊炬位移量為操作量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在整個閉環(huán)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵部分是傳感器。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并能轉(zhuǎn)換成可用信號，實現(xiàn)信息的檢測、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)钠骷蜓b置。發(fā)達國家弧焊傳感器有80%以上是用于焊縫跟蹤的，目前用于焊縫跟蹤的較多是直接電弧式、機械接觸式和非接觸式三種。


       1、接觸式跟蹤系統(tǒng)
較初對埋弧焊進行焊縫跟蹤實驗時采用的傳感器就是一種接觸式傳感器，其中，探頭式接觸傳感器以導(dǎo)桿或?qū)л喸诤妇媲胺教綔y焊縫位置［2］。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、操作直接、維修方便且不怕電弧的磁、光、煙塵、飛濺等干擾，是人們很容易想到的方法。探頭式跟蹤系統(tǒng)中傳感器與埋弧焊小車上的機頭聯(lián)成剛性一體，傳感器的探頭與高鉻鑄鐵藥芯焊絲在同一焊縫內(nèi)，傳感器的探頭直接與焊縫坡口接觸，直接對偏差進行檢測，可進行水平橫向調(diào)節(jié)和高度垂直方向調(diào)節(jié)。如果高鉻鑄鐵藥芯焊絲偏離焊道或者高鉻鑄鐵藥芯焊絲伸出長度變化過大，傳感器則發(fā)出相應(yīng)的電信號，通過控制箱驅(qū)動對應(yīng)的步進電機，使高鉻鑄鐵藥芯焊絲的偏離減少或者消除。但這種方法在焊接厚板鍋爐壓力容器時則暴露出其無法避免的缺點，因為在焊接圓筒狀壓力容器時，事先要將工件點固，這樣在焊道中就存在點固焊焊點，傳感器運行過程中若觸頭遇到點固焊焊點時，就會發(fā)生阻塞，此時需要外界干預(yù)才能繼續(xù)施焊，影響了焊接效率。在筒體安裝時會出現(xiàn)程度不等的不平、不齊等現(xiàn)象，有時或多或少存在著橢圓度，導(dǎo)致在筒體環(huán)縫的施焊過程中筒體發(fā)生軸向移動和較高點變化。靠模式跟蹤系統(tǒng)很好地解決了這個問題［3］。靠模法利用同步運動原理，系統(tǒng)由橫向跟蹤機構(gòu)、縱向跟蹤機構(gòu)和微調(diào)機構(gòu)三部分調(diào)節(jié)機構(gòu)組成，橫向跟蹤機構(gòu)通過靠輪、滑軌帶動機頭向右同步運動，彈簧始終使靠輪緊靠筒體；縱向跟蹤機構(gòu)的萬向輪始終接觸筒體，機頭通過滑軌靠機頭與滑軌的自重隨筒體做上、下同步運動，保持導(dǎo)電嘴與焊縫之間距離不變，實現(xiàn)了環(huán)縫焊接自動化。這種傳感器比較便宜，但有時會因坡口及焊縫的加工裝配不均勻影響傳感的測量精度和焊接質(zhì)量。
       2、直接電弧式跟蹤系統(tǒng)
在高鉻鑄鐵藥芯焊絲埋弧焊焊接時，盡管電弧被埋在焊劑中，焊接電弧仍可作為傳感器在埋弧焊焊接過程中來檢測焊縫形狀和位置。該跟蹤系統(tǒng)利用電弧和電壓的變化中獲得焊炬與焊縫橫向與高低偏差信息。當焊炬與工件距離變化時，電弧擺動掃描焊縫的坡口，電流相應(yīng)改變，因此電弧電流的變化反映了焊炬高度的變化［4］。以電弧為傳感器的優(yōu)點是不需要在焊接區(qū)附加其它傳感裝置便可實現(xiàn)對坡口狀態(tài)、焊炬高度等實時傳感，其跟蹤信號是由電弧本身取出，檢測點即為焊接點，沒有傳感器的位置前導(dǎo)誤差。但是由于電弧被埋住，只能獲得焊接區(qū)局部的信息，不能獲得焊炬高度匹配度、焊根間隙、焊縫形式等重要的信息，因而限制了使用范圍。
       3、非接觸式跟蹤系統(tǒng)

非接觸式跟蹤系統(tǒng)克服了接觸式跟蹤系統(tǒng)的不足，光電傳感式跟蹤系統(tǒng)將感應(yīng)器所感應(yīng)到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號來實現(xiàn)跟蹤。如有一種光電感應(yīng)式跟蹤系統(tǒng)，用焊縫附近**白漆噴涂的一條帶狀線作為導(dǎo)向線，跟蹤系統(tǒng)以導(dǎo)向線為基準自動調(diào)整感應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)角度來實現(xiàn)跟蹤。此方法解決了接觸式跟蹤系統(tǒng)受阻的問題，但是需要在高鉻鑄鐵藥芯焊絲焊接前噴涂一道白線，當焊縫有彎曲時，白線和焊縫不能保持相同距離，即與基準線存在偏差，這樣就影響了焊縫的跟蹤精度［5］。超聲波式跟蹤系統(tǒng)是一種新型的非接觸式跟蹤系統(tǒng)［6］，它利用**出的超聲波在金屬內(nèi)傳播時在界面產(chǎn)生反射的原理，由超聲波傳感器接收反射波，根據(jù)入射-反射波脈沖的行程，測量界面的位置。根據(jù)這個原理，用一套掃描裝置使傳感器在焊道上方左右掃描，實現(xiàn)了超聲波波聲束的聚焦并將其應(yīng)用到埋弧焊縫跟蹤中，跟蹤效果很好。但由于傳感器要貼近工件，不可避免地會受到焊接方法和工件尺寸等的嚴格限制，另外需考慮震動傳播時間、外界震動等因素，對金屬表面狀況要求較高，使其應(yīng)用范圍受到限制。隨著傳感器技術(shù)的不斷進步，代表著傳感器發(fā)展方向的視覺傳感器在焊縫跟蹤中得到了廣泛的應(yīng)用。因為視覺傳感器具有相當于人眼睛的功能，使焊接視覺成為焊接自動化趨向智能化的一個前提條件［7～8］。視覺傳感式跟蹤系統(tǒng)原理是將視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖象，經(jīng)過對圖象的處理并轉(zhuǎn)換為模擬信號后，經(jīng)計算機送往電機控制板以驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，控制焊槍移動，調(diào)整焊炬準確對準焊縫達到糾偏的目的。視覺傳感器不僅能檢測出焊縫的中心位置，而且還能獲得焊縫截面形狀和尺寸等特征參數(shù)，并且適用于不同形狀的焊縫，是一種較有前途的方法。但是這種方法容易受到焊接飛濺、煙塵、蒸氣、電弧閃爍以及工件的鐵銹、劃痕、記號和氧化皮的影響，視覺傳感器有面陣成象和線陣成象兩種，當高鉻鑄鐵藥芯焊絲焊接區(qū)亮度對比不強烈時，若要對焊縫坡口的全貌進行檢測，需要有外加光源使焊縫區(qū)域的亮度對比增加，因而產(chǎn)生了外加光源式視覺傳感器跟蹤系統(tǒng)。





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