随着焊接自动化程度的提高,如何确保焊枪始终对准坡口中心成为制约自动焊接质量的关键。手工焊接时焊工靠肉眼观察电弧和熔池来调整焊枪位置,而自动焊接设备如果没有反馈系统,遇到工件装夹偏差或焊接热变形时就会偏离焊缝。江苏海中洲船业有限公司在自动焊接设备上全面配置焊缝跟踪系统,为焊枪装上了“眼睛”。
焊缝跟踪系统主要分为接触式和非接触式两种。接触式跟踪使用导轮或探针在坡口内滚动,通过位移传感器检测坡口位置变化,信号反馈给控制系统调整焊枪横向位置。这种方式的优点是抗干扰能力强,不受电弧光、烟尘和磁场影响,适用于角焊缝和搭接焊缝。海中洲在小组立生产线的角焊缝焊接机器人上普遍采用接触式跟踪,跟踪精度达到正负零点五毫米。
非接触式跟踪主要为激光视觉跟踪。激光传感器将一条结构光投射到工件表面,焊枪前方的摄像头拍摄被焊缝几何形状调制的激光条纹图像,通过图像处理算法实时计算坡口的中心位置、宽度、深度和截面积。海中洲在埋弧焊和垂直气电焊设备上广泛使用激光视觉跟踪。激光传感器的工作波长通常为660纳米或808纳米,配合窄带滤光片可以有效过滤弧光干扰。跟踪响应速度达到每秒五十次以上,即使在焊接速度较快的情况下也能保持焊枪精确对中。
对于有衬垫的单面焊双面成形工艺,焊缝跟踪系统还能检测根部间隙的变化。当间隙超出工艺窗口时,系统自动调整焊接电流和送丝速度,或者发出报警提示操作人员干预。海中洲的自动焊接设备经过焊缝跟踪系统升级后,焊接过程中的偏移量控制在零点五毫米以内,焊缝成形均匀性显著提高,未熔合和偏弧缺陷降低了百分之六十以上。
焊缝跟踪系统的调试也是一门技术。海中洲为每种焊缝类型和板厚组合建立了跟踪参数库,包括激光曝光时间、滤波阈值、跟踪增益和响应速度等。操作人员只需在触摸屏上选择工件类型,系统即可自动调用相应的跟踪参数。正是这双“眼睛”,让自动焊接设备告别了盲焊,实现了真正的智能化作业。