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投射到被測物體表面上，反射光透過高質(zhì)量光學(xué)系統(tǒng)，被投射到成像矩陣上，經(jīng)過計算得到傳感器到被測表面的距離（Z軸）和沿著激光線的位置信息（X軸）。移動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(yīng)焊接參數(shù)控制、焊縫成形檢測并將信息實時傳遞到機械手單元，完成各種復(fù)雜焊接，避免焊接質(zhì)量偏差，實現(xiàn)無人化焊接。

  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(dǎo)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(qū)域內(nèi)各個點的位置信息，通過復(fù)雜的程序算法完成對常見焊縫的在線實時檢測。對于檢測范圍，檢測能力以及針對焊接過程中的常見問題都有相應(yīng)的功能設(shè)置。傳感器通常以預(yù)先設(shè)定的距離(超前)安裝在焊槍前部，因此它可以觀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(dāng)焊槍在焊縫上方正確的定位后才能使得攝像機觀察到焊縫。

  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，景物反射的光線通過CCD相機的鏡頭透射到CCD上。當(dāng)CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發(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路對光電二極管產(chǎn)生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD相機會將一次成像產(chǎn)生的電信號收集起來，統(tǒng)一輸出到放大器。經(jīng)過放大和濾波后的電信號被送到A/D，由A/D將電信號(此時為模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比。這些數(shù)值其實就是圖像的數(shù)據(jù)了。不過單依靠上一步所得到的圖像數(shù)據(jù)還不能直接生成圖像，還要輸出到數(shù)字信號處理器(DSP)。在DSP中，這些圖像數(shù)據(jù)被進行色彩校正、白平衡處理(視用戶在CCD相機中的設(shè)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(shù)據(jù)格式，然后才會被存儲為圖像文件。圖像文件就被寫入到CCD相機的存儲器上(內(nèi)置或外置存儲器)。

  半導(dǎo)體激光器

  由光源通過線性發(fā)生器產(chǎn)生功率，密度均勻、直線度高、穩(wěn)定性好，并呈一字線型輸出的激光器。激光器有紅光和藍光可以選擇，還可根據(jù)客戶具體要求選擇相應(yīng)波長角度及線寬。

  濾光保護鏡片

  由于焊接過程中產(chǎn)生的煙塵和飛濺會對數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生一定的影響，所以每個傳感器使用時都要裝上一個濾光保護鏡片，濾光保護鏡片一方面是用來保護激光器相機的，一方面可以過濾光線。當(dāng)其表面有污垢時，要及時進行更換。保護鏡片在安裝更換過程中，任何一點粘物，甚至指甲印過油滴，都會使鏡片吸收率提高，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(tǒng)使用時更加精確和穩(wěn)定。

  風(fēng)冷裝置

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

  傳感器通過復(fù)雜的程序算法完成對常見焊縫的在線實時檢測。對于檢測范圍、檢測能力以及針對焊接過程中的常見問題都有相應(yīng)的功能設(shè)置。設(shè)備通過計算檢測到的焊縫與焊槍之間的偏差，輸出偏差數(shù)據(jù)，由運動執(zhí)行機構(gòu)實時糾正偏差，精確引導(dǎo)焊槍自動焊接，從而實現(xiàn)對焊接過程中焊縫的智能實時跟蹤。

  激光焊縫跟蹤對于焊接來說可以說是一個重大的發(fā)明。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)焊接跟蹤的自動化與智能化已成為必然趨勢。未來幾年，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(yīng)用拓展方面，更需要通過對客戶應(yīng)用的深入了解，貼近用戶需求，改良產(chǎn)品。