在焊縫檢測(cè)時(shí)，除了要檢測(cè)焊縫寬度、余高、咬邊等焊縫成形有關(guān)的幾何參數(shù)，還要檢測(cè)焊縫上細(xì)小的氣孔等表面缺陷。采用雙傳感技術(shù)的激光視覺(jué)傳感器在焊縫上投射一道激光條紋，由兩個(gè)傳感器來(lái)獲取測(cè)距圖像。如圖8 所示，其中一個(gè)傳感器的視場(chǎng)較大，用于檢測(cè)焊縫成形參數(shù)，另一個(gè)傳感器的視場(chǎng)較小但具有較高的分辨率，集中在焊縫表面，用于檢測(cè)焊縫上可能的細(xì)小氣孔。

圖9 是采用雙傳感技術(shù)的PX—10/ 25 激光視覺(jué)傳感器進(jìn)行轎車車身激光釬焊焊縫自動(dòng)檢測(cè)的照片。

5. 多層焊功能

激光視覺(jué)傳感的多層焊功能是專門(mén)針對(duì)大厚板多層多道焊的焊縫跟蹤與自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整的需求而開(kāi)發(fā)的。根據(jù)不同的參數(shù)設(shè)置，激光傳感器可以識(shí)別根部焊道和隨后各層焊道的輪廓圖像，獲得焊縫的跟蹤點(diǎn)，并能根據(jù)焊縫坡口的截面規(guī)劃每一焊道的焊接參數(shù)。多層焊功能既可用于焊接專機(jī)，也可用于機(jī)器人焊接。但由于不同廠家的機(jī)器人對(duì)多層多道焊功能的支持是不一樣的，所以，目前只有一部分機(jī)器人可以和激光視覺(jué)傳感的多層焊功能配合使用。圖10 是采用M—SPOT 激光視覺(jué)傳感器的推土機(jī)構(gòu)件的機(jī)器人自適應(yīng)多層焊接的照片。

6. 集成化

激光視覺(jué)傳感的集成化體現(xiàn)在3 個(gè)方面: 多功能的集成、不同傳感方法的集成和傳感器與控制器的集成。

( 1) 多功能的集成 Digi —Las 系統(tǒng)就是多功能集成的典型代表。如圖11 所示，系統(tǒng)集成了焊前接頭裝配檢驗(yàn)、高速焊縫跟蹤、激光焊接頭、自適應(yīng)過(guò)程參數(shù)控制、激光焊熔池監(jiān)視、焊后焊縫質(zhì)量檢測(cè)六種功能。Digi —Las 采用了一前一后的兩個(gè)激光視覺(jué)傳感器，中間為激光焊接聚焦裝置和監(jiān)視焊接熔池的CCD。前面的激光條紋用于檢測(cè)并記錄反映裝配質(zhì)量的錯(cuò)邊、間隙及接頭位置等參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)高速焊縫跟蹤功能和激光焊接過(guò)程參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整功能。后面的激光條紋用于檢測(cè)焊縫的幾何形狀和焊接缺陷并進(jìn)行記錄。圖12 是Digi - Las 激光焊接頭在汽車TWB 激光拼焊中應(yīng)用的照片。

( 2) 不同傳感方法的集成 圖13 所示的Digi —I/ S

傳感器在激光視覺(jué)傳感的基礎(chǔ)上集成了電弧聲音傳感器。傳感器在具有激光視覺(jué)傳感的焊縫跟蹤與自適應(yīng)焊接參數(shù)控制功能的同時(shí)，還能探測(cè)電弧發(fā)出的聲音，用于MIG/ MAG 焊短路過(guò)渡等的過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控。圖14 所示的Robo —Pal 傳感器內(nèi)部集成了超聲傳感器，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的位置探測(cè)，有兩個(gè)十字交叉的激光視覺(jué)傳感實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的精確定位。這種傳感器主要用于機(jī)器搬運(yùn)、裝卸等。

( 3) 傳感器與控制器的集成 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的激光視覺(jué)傳感技術(shù)已經(jīng)可以把激光傳感器的控制器部分集成到傳感器的內(nèi)部，從而使激光視覺(jué)傳感系統(tǒng)使用和維護(hù)更為簡(jiǎn)單，同時(shí)降低成本。圖14中的Robo —Pal 傳感器內(nèi)部已經(jīng)集成了系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。圖15所示的Sense —i/ D 傳感器的控制系統(tǒng)也已經(jīng)嵌入傳感器內(nèi)部，傳感器可向外提供模擬接口、數(shù)字IO 接口和以太網(wǎng)接口，可以方便地和機(jī)器人或?qū)C(jī)進(jìn)行配套集成。

7. 小型化

在很多自動(dòng)化焊接應(yīng)用中，工件的形狀或者工裝夾具很復(fù)雜，這就降低了焊槍的可達(dá)性。因此，希望傳感器的體積越小越好。隨著集成度的提高，出現(xiàn)了很多小體積的傳感器，當(dāng)前體積最小的激光視覺(jué)傳感器，包括防飛濺保護(hù)裝置在內(nèi)，其大小尺寸僅為35mm×34mm×125mm。

8. 網(wǎng)絡(luò)化

隨著精益生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造思想的發(fā)展與推廣，制造企業(yè)對(duì)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化功能的需求也越來(lái)越多，激光視覺(jué)傳感也從原有的單機(jī)系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。新型的激光傳感器或系統(tǒng)已經(jīng)具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，可以很方便地與機(jī)器人或CNC 專機(jī)、PLC、焊接電源及PC等構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。圖16 和圖17 分別是適合機(jī)器人和CNC 專機(jī)的IT—WELDTM 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。I T—WELD 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以驅(qū)動(dòng)多激光傳感頭，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的激光視覺(jué)和過(guò)程控制，從而實(shí)現(xiàn)智能制造過(guò)程。

三、結(jié)語(yǔ)

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)下，自動(dòng)化的焊接生產(chǎn)制造過(guò)程對(duì)傳感技術(shù)、質(zhì)量監(jiān)控與保證技術(shù)的需求越來(lái)越迫切。在很多自動(dòng)化焊接制造場(chǎng)合，沒(méi)有傳感器和自動(dòng)檢測(cè)手段，生產(chǎn)質(zhì)量和成本將是難以接受的。以上所述的激光視覺(jué)傳感新技術(shù)正是為滿足自動(dòng)焊接過(guò)程的需求而在近幾年內(nèi)發(fā)展起來(lái)的。在電弧焊、激光焊及火焰切割或等離子切割等領(lǐng)域，它們已為焊接工業(yè)提供了焊縫搜索定位、焊縫跟蹤、焊接參數(shù)自適應(yīng)控制、焊縫成形及缺陷的檢測(cè)等許多可靠的工業(yè)應(yīng)用。這些新技術(shù)將為自動(dòng)化焊接制造過(guò)程提供一些新的解決方案或思路。但是，由于焊接過(guò)程傳感與控制的復(fù)雜性，即使是這些最新發(fā)展的激光視覺(jué)傳感技術(shù)，仍難以完全滿足各種各樣的焊接過(guò)程的需求。因此，目前還有很多的公司或科研機(jī)構(gòu)正為新的、更為可靠的或者成本更低的傳感技術(shù)和手段而努力。