第33卷第3期 2012年3月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDINGINSTITUTION
Vol.33 March
一种基于摆动式涡流传感器的焊缝跟踪方法
洪波，熊炳卫，李湘文，尹力
（湘潭大学机械工程学院，湘潭411105）
摘要：采用非接触电涡流传感器应用于焊缝跟踪，利用指数运算电路补偿传感器的线性度，从而加大了传感器的量程，消除了传感器在焊缝跟踪过程中的失真情况，选用摆动式涡流传感器检测焊缝偏差信息，实现复杂形状焊缝的平板对接1形坡口的自动跟踪，应用区域积分差值加权比较法对焊缝的偏差信息进行分析，消除了因板厚不均匀以及错位的误判，在采样数据点不变的情况下，提高了焊缝跟踪精度，结果表明，摆动式涡流传感器用于焊缝自动跟踪可行，跟踪效果好，为目前对自动焊缝跟踪技术的研究提供了一种新的方法，
关键词：电涡流传感器；焊缝跟踪；线性度补偿；积分控制
中图分类号：TG230.2文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)03-0009-04
0序言
随着现代工业的高速发展，对焊接的自动化程
度要求越来越高，精确确定焊缝的位置以及实现焊枪对焊缝的自动跟踪是自动化焊接得以实现的关键，但在电弧稳定燃烧的过程中伴随有强烈的光、热、烟雾和电磁干扰，因此要实现精确的焊缝自动跟踪有较大困难，而传感器又是定位焊缝实现自动跟踪的关键1-3)，目前焊缝跟踪传感器主要有机械式、电弧式和光学式，由于传感器工作环境复杂机械式传感器可靠性和耐用性都受到产重制约，电弧式传感器只适用于大坡口的对接、角接或搭接的焊接接头：光学式传感器则是通过激光照射焊缝后提取焊缝图像得到焊缝信息，设备复杂，成本高，在焊缝较小或是焊缝图像不明显时也难以提取到准确的焊锋信息，尤其在形对接坡口的焊接上还没有一种很有效的跟踪方法：而且以上几种传感器对于检测信号的处理比较复杂，对焊接生产环境要求也较高，因此它们在生产中难以满足实际需要，应用范围有限（4.5)，文中采用非接触电涡流传感器作为焊缝跟踪传感器，提出了一种新的焊缝自动跟踪方法经试验证明，该方法具有抗干扰能力强、成本低等特点，在焊缝自动跟踪系统中具有广泛的应用前景，
收稿日期：2011-01-18
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50975243）：湖南省教育厅
重点资助项目(11A114)；湖南省研究生科研创新资助项目(CX20-10B260)
万方数据
洪波
1涡流传感器的线性补偿 1.1传感器原理
No.3 2012
金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡一样在导体中转圈，这种现象称为涡流效应，线圈阻抗函数形式为
()=
(1)
式中：P为被测材料的电阻率；μ为磁导率：为尺寸因子：/为电流强度：0为线圈励磁频率：H为线圈和被测金属导体之间的距离涡流传感器原理图如图1所示
线遇
X湾
被测导体
图1涡流传感器原理
Fig.1Theory of eddy current sensor
若保证其它参数不变，Z是H的单值函数，即
Z=f(H)
(2)
这就是电涡流位移传感器，可以证明线圈置于导体中的等效阻抗为