了解焊縫跟蹤技術(shù)意味著了解各種可能的智能解決方案。根據(jù)您的焊接工藝、材料和周期時(shí)間需求，正確的解決方案通常會隨著時(shí)間的推移而出現(xiàn)。
但您了解所有可用的焊縫跟蹤解決方案嗎？
或者了解其中一項(xiàng)嗎？
所有不同的焊縫跟蹤解決方案有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？
根據(jù)我的焊接情況，哪些焊縫跟蹤解決方案是不適合我的？
傳感器技術(shù)為您的焊接操作提供了很多可能性。有些是低成本和有限的能力，有些涉及大量投資和周到的設(shè)計(jì) - 具有巨大的優(yōu)勢是節(jié)省成本。
觸摸感應(yīng)在機(jī)器人向焊接噴嘴或焊絲施加少量電壓的地方。它們的功能相同，唯一的區(qū)別在于每種方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的方式。通過電壓，機(jī)器人將上升到工作材料，觸摸它，發(fā)生短路，然后機(jī)器人將記錄該記錄值所在的位置并告訴機(jī)器人表面的位置。大多數(shù)情況下每個(gè)關(guān)節(jié)需要至少2次觸摸才能找到位置 - 垂直和水平表面。機(jī)器人將連接這些搜索向量并三角測量焊接接頭的位置。
在角落或外側(cè)邊緣關(guān)節(jié)處，通常需要來自機(jī)器人的第三次觸摸以獲得所有正確位置以允許機(jī)器人找到并“跟蹤”關(guān)節(jié)。
觸摸傳感作為低成本的聯(lián)合跟蹤解決方案非常有用。這是一個(gè)簡單的基于軟件的解決方案，您可以在沒有附加系統(tǒng)的情況下從示教器中應(yīng)用。觸摸感應(yīng)的另一個(gè)主要好處是，您可以進(jìn)入狹窄區(qū)域，因?yàn)槌藱C(jī)器人割炬噴嘴阻止接觸到的接頭之外，沒有其他硬件。
然而，觸摸傳感確實(shí)有一些局限性，使其成為關(guān)節(jié)感應(yīng)和焊縫跟蹤的一種非常有效的解決方案。第一個(gè)是觸摸感應(yīng)是一個(gè)緩慢的過程，每個(gè)搜索向量增加3到5秒。因此，如果您在2D零件上進(jìn)行觸摸感應(yīng)，則可能會在焊接周期中添加6到10秒，如果您觸摸感應(yīng)3D零件，則每個(gè)弧開始的周期時(shí)間增加15秒。
弧端具有觸摸感測的故障點(diǎn)的數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他解決方案。彎曲的線材或臟的和鱗片狀的材料使得難以始終如一地進(jìn)行觸摸感測。觸摸感應(yīng)僅用于找到電弧起點(diǎn)或電弧端，并且無助于焊縫長度的零件差異，因此不會補(bǔ)償零件的不一致夾具或工具。
觸摸感應(yīng)也受到焊接接頭類型的限制。圓角和搭接接頭是最常見和推薦的接頭，但即使是搭接接頭，也必須考慮材料厚度。小于5毫米（1/4英寸）的任何東西都可能成為執(zhí)行觸摸感應(yīng)的問題，因?yàn)閷?dǎo)線可能會錯過上板的材料厚度 - 導(dǎo)致您超出部件，或者您可以擊中下板并獲得讀錯的數(shù)值。
您的機(jī)器人焊槍還需要一個(gè)電線制動器和一個(gè)配備在割炬包裝中的線切割器，以便在遠(yuǎn)離尖端的已知距離處切割電線，這樣您的讀數(shù)在整個(gè)過程中都是一致的。
觸摸感應(yīng)還需要清潔的邊緣，因?yàn)槎ㄎ缓附踊蛐藜舨涣嫉牟考a(chǎn)生錯誤的讀數(shù)。
Through Arc Seam Tracking（TAST），是您應(yīng)用觸摸感應(yīng)的第二階段。觸摸感應(yīng)后，您會找到弧形起點(diǎn)和弧形終點(diǎn)，然后應(yīng)用“Through Arc Seam Tracking”。TAST可以跟蹤關(guān)節(jié)的Z軸和Y軸，非常適合較厚的材料。
TAST需要編織過程。當(dāng)導(dǎo)線從接頭的一側(cè)過渡到另一側(cè)時(shí)，電壓正在變化。這是因?yàn)閷?dǎo)線的伸出量隨著尖端到工作距離的變化而減小。這允許機(jī)器人解釋電壓的變化并調(diào)整示教路徑，從而在接頭中保持適當(dāng)?shù)暮附游恢谩?
TAST適用于較厚的材料搭接接頭，需要5毫米（1/4英寸）或更厚才能保持穩(wěn)定。不建議以較低的厚度進(jìn)行TAST（事實(shí)上，我在我工作的這些年里從未目睹過它使用焊縫跟蹤應(yīng)用程序），否則您可能會冒險(xiǎn)進(jìn)行蠕蟲跟蹤或蜿蜒焊接 - 這會降低整個(gè)過程中焊縫的完整性。
之所以在整個(gè)焊接過程中不建議使用較薄的材料，并且傾向于清洗或移除上板的肩部。這種清洗不會導(dǎo)致顯著的電壓變化，從而導(dǎo)致機(jī)器人進(jìn)行搜索 - 這就是蠕蟲風(fēng)險(xiǎn)發(fā)揮作用的地方。
TAST的另一個(gè)限制是你必須增加周期時(shí)間，因?yàn)樗枰獧C(jī)器人穿過關(guān)節(jié)。通常，TAST的行駛速度限制在每分鐘35-50英寸。TAST同樣僅限于MIG應(yīng)用程序 - TIG或Plasma不可能實(shí)現(xiàn)。
最后，TAST僅限于用于溫和或不銹鋼。電壓與鋁不夠一致，無法可靠地進(jìn)行TAST。材料的條件也很重要。零件清潔度，比例或生銹對參數(shù)組有影響，因?yàn)槟O(shè)置了電壓變化所需的標(biāo)準(zhǔn)。因此，由于金屬上的氧化皮或鐵銹而在負(fù)Y上的2％電壓變化將導(dǎo)致TAST的不一致特性。
由于機(jī)器人必須焊接以跟蹤，因此TAST也無法進(jìn)行干運(yùn)行。粘性同樣存在問題，因?yàn)楫?dāng)你越過大頭釘時(shí)，伸出的東西會發(fā)生變化，因此機(jī)器人會失去跟蹤，直到它從定位焊縫的另一側(cè)出來。
想象像相機(jī)一樣的2D視覺。它在撞擊弧之前獲取理想部件的參考圖像，并將參考圖像與每個(gè)新的后續(xù)部件匹配 - 檢測任何偏移并調(diào)整焊接路徑。它僅提供黑白圖像，其中圖像位于其表面上。2D不能確定高度或深度，并且不被認(rèn)為是焊縫跟蹤的可靠過程。
V型接頭和搭接接頭等接頭對于2D Vision來說非常成問題，因?yàn)樗鼰o法確定這些類型焊接接頭的深度。像鋁這樣的光澤材料對于2D系統(tǒng)也是有問題的。通常，2D用于識別部件而不是跟蹤。它是一種基于視覺的系統(tǒng)，因此外部光線干擾對光學(xué)元件的性能至關(guān)重要。此外，相機(jī)鏡頭對焊接飛濺和弧光的損壞很敏感。
觸覺是一種接觸材料的物理接觸探針。觸覺通常用于硬自動化和一些激光釬焊應(yīng)用，而不是用于6軸機(jī)器人的焊縫跟蹤應(yīng)用。它在焊接接頭內(nèi)部安裝一個(gè)尖端或探針，并檢測與其接觸的邊緣和原始源的偏差，并相應(yīng)地調(diào)整它的十字滑塊，以便在焊縫上正確定位。
觸覺焊縫跟蹤具有非常簡單的操作功能，可應(yīng)用于各種過程，包括子弧、開弧和釬焊，這使其成為一種非常通用的焊縫跟蹤形式。觸覺也不受任何材料的限制，因此您可以觸摸接縫，從不銹鋼到鋁材料，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。
維護(hù)是保持觸覺跟蹤系統(tǒng)正常工作的重要部分。由于尖端與接合表面持續(xù)接觸，因此部件的磨損經(jīng)常發(fā)生在觸覺系統(tǒng)中。當(dāng)其尖端磨損并變短時(shí)，它會使你的焊接工具向前靠近接頭，這會導(dǎo)致焊接不良或完全損壞割炬的前端。檢查探頭是否磨損非常重要，以確保探頭正確脫離割炬，以獲得高質(zhì)量的焊接。
觸覺解決方案比非接觸式解決方案，應(yīng)更頻繁地檢查和維護(hù)的其他項(xiàng)目，如焊接飛濺和電纜管理等條件。
觸覺焊縫跟蹤解決方案也不適用于釘焊接。如同通常所推薦的那樣，釘可以將探針提升到定位焊上并沿相同的方向引導(dǎo)電弧，而不是讓焊炬焊接通過大頭釘。
觸覺焊縫跟蹤也不適用自適應(yīng)。這些類型的系統(tǒng)遵循關(guān)節(jié)線，并且不考慮因工具而導(dǎo)致的不匹配或間隙尺寸。面積計(jì)算也是不可能的。一個(gè)觸覺探針將鎖定在一個(gè)凹槽中，并以極少的偏差跟隨它。凹槽中的足夠大的變化或足夠大的點(diǎn)焊可以使探針脫離其所需的軌道。
像對接焊縫這樣的焊接型材難以在沒有間隙的情況下進(jìn)行觸覺焊縫跟蹤。非線性焊接迫使探頭沿一個(gè)方向急劇移動對觸覺接縫跟蹤應(yīng)用來說并不理想；它適用于大型圓柱焊接或管道焊接。
行進(jìn)速度是觸覺焊縫跟蹤的另一個(gè)限制，因?yàn)樗ǔＲ暂^低的速度移動，這會減慢您的周期時(shí)間。
比較觸覺與基于視覺的焊縫跟蹤是一個(gè)基于接觸的方法和另一個(gè)非接觸的問題。雖然觸覺焊縫跟蹤是一種機(jī)械設(shè)置，但它通常是較低的前期資本投資，開放式和次級弧應(yīng)用中的觸覺式跟蹤系統(tǒng)需要更多的維護(hù)，因?yàn)樗且环N機(jī)械過程，長期可以使其成為一種成本效益較低的解決方案。測量體的靈敏度和元件的持續(xù)磨損。
3D激光焊縫跟蹤系統(tǒng)也稱為光學(xué)或視覺接縫跟蹤，使用激光三角測量原理。激光焊縫跟蹤系統(tǒng)能夠在硬件自動化和機(jī)器人系統(tǒng)上使用，并且可以使用正確的軟件包。
從概念上講，激光焊縫跟蹤涉及從設(shè)備射出的激光束，撞擊表面，從表面反射，反彈回傳感器，并且傳感器拾取光束撞擊的位置。因此，通過激光焊縫跟蹤，傳感器可以知道激光發(fā)射器與相機(jī)上的傳感器之間的距離，從而可以對其彈回的材料進(jìn)行三角測量。
從本質(zhì)上講，您可以獲得關(guān)節(jié)的Z（高度）和Y（橫向）的圖像，因此傳感器知道它從遠(yuǎn)離傳感器光線的X（距離）尺寸反彈的圖像，以及它的特征在Y方向的視野中選擇是正的還是負(fù)的。
激光焊縫跟蹤不知道X方向或部件的長度。這就是您將設(shè)備與控制系統(tǒng)配合使用的原因，控制系統(tǒng)定義了X值 - 稱為校準(zhǔn)的過程。校準(zhǔn)后，焊縫跟蹤系統(tǒng)會在整個(gè)焊接過程中識別X，Y和Z位置。
焊接過程的任何焊縫跟蹤解決方案都會增加周期時(shí)間，但激光焊縫跟蹤增加的周期時(shí)間最少 - 通常每次掃描的焊接周期大約為四分之一秒。它也可以移動最快。光學(xué)跟蹤可以達(dá)到每分鐘200英寸，因此如果需要高行進(jìn)速度，它不會限制機(jī)器人或龍門架速度。激光焊縫跟蹤也可用于焊接之外的過程，如涂膠、噴涂和打磨等。
激光比TAST具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因?yàn)樗试S設(shè)備在部件上干燥運(yùn)行或離線查看。由于跟蹤僅基于部件的成像，因此諸如生銹、刻度或甚至大頭釘之類的材料不一致對激光焊縫跟蹤幾乎沒有影響。
激光焊縫跟蹤的間隙是一個(gè)限制。行進(jìn)方向是另一個(gè)考慮因素，因?yàn)閭鞲衅鞅仨毷冀K引導(dǎo)焊接路徑。這可能導(dǎo)致機(jī)器人到達(dá)問題、割炬角度問題，并且必須仔細(xì)考慮部件的工具和設(shè)計(jì)。
通常，激光焊縫跟蹤唯一難以適用的是有光澤的材料。原因在于，無論何時(shí)從材料發(fā)射激光，它都必須反射。考慮不同的焊接接頭類型以及它們?nèi)绾胃鶕?jù)材料反射激光束。在膝關(guān)節(jié)中，它直接反射回來。如果它是一個(gè)V型關(guān)節(jié)，它不僅會反射直背，而且會反射它所反射的相反角度 - 幾乎就像一個(gè)迪斯科球。在這些情況下，傳感器很難確定哪個(gè)光束反射回來是正確的光束。你有很多假光束回來，它看起來像一個(gè)十字準(zhǔn)線，因?yàn)槟愕玫搅撕芏喾瓷洹?
激光焊縫跟蹤無法充分跟蹤鋁合金金剛石板角焊縫等材料 - 接頭組合。其他組合，例如帶有鏡面拋光的不銹鋼內(nèi)角，同樣是非常困難的表面和接縫軌道的接頭。雖然可以使用光學(xué)系統(tǒng)跟蹤這些組合，但需要特別熟悉激光縫跟蹤傳感器才能重復(fù)這樣做。
注：內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)
