在工業(yè)自動化進(jìn)程飛速發(fā)展的當(dāng)下，焊接作為制造業(yè)的關(guān)鍵工藝，其質(zhì)量直接決定產(chǎn)品的性能與壽命。而焊縫跟蹤技術(shù)，無疑是保障焊接質(zhì)量的 “智能大腦”，它憑借先進(jìn)的傳感技術(shù)與智能算法，能在焊接過程中精準(zhǔn)捕捉焊縫位置，及時糾正偏差，有效提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)。接下來，本文將深入剖析焊縫跟蹤技術(shù)的原理、應(yīng)用及操作要點(diǎn)，為讀者帶來全面且實(shí)用的知識。

一、焊縫跟蹤技術(shù)的核心價值

1. 高精度焊接的堅(jiān)實(shí)保障

在傳統(tǒng)人工焊接作業(yè)中，焊接質(zhì)量高度依賴操作者的經(jīng)驗(yàn)與技能，不僅效率低，而且定位誤差較大。而自動化焊縫跟蹤系統(tǒng)的出現(xiàn)，徹底改變了這一局面。比如鐳爍光電的焊縫跟蹤系統(tǒng)它能夠?qū)⒍ㄎ徽`差嚴(yán)格控制在 ±0.01mm 以內(nèi)，在航空航天、船舶制造等對焊接精度要求極高的領(lǐng)域，極大地保障了關(guān)鍵部件的質(zhì)量，為產(chǎn)品的可靠性與安全性提供了有力支撐。

2. 復(fù)雜工況的應(yīng)對利器

在實(shí)際焊接過程中，坡口間隙不均勻、工件受熱變形等復(fù)雜工況時常出現(xiàn)，這對焊接質(zhì)量構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。焊縫跟蹤系統(tǒng)憑借實(shí)時反饋機(jī)制，能夠迅速感知這些動態(tài)變化，并精準(zhǔn)調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)，有效避免漏焊、焊穿等問題，確保焊接過程穩(wěn)定、高效。

3. 成本控制的有效手段

通過減少焊接缺陷導(dǎo)致的返工現(xiàn)象，以及避免不必要的材料浪費(fèi)，焊縫跟蹤技術(shù)能夠幫助企業(yè)顯著降低生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計，采用該技術(shù)后，企業(yè)綜合成本可節(jié)省高達(dá) 30%，這在市場競爭日益激烈的今天，無疑為企業(yè)帶來了更強(qiáng)的競爭力。

二、技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

（一）傳感器選型與配置

1. 激光視覺傳感器

激光視覺傳感器的工作原理是發(fā)射線狀激光對焊縫進(jìn)行掃描，隨后利用 CCD 相機(jī)采集反射光帶，進(jìn)而生成 3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對焊縫的精準(zhǔn)識別。其突出優(yōu)勢在于具備強(qiáng)大的抗弧光干擾能力，特別適用于 MIG/MAG 等焊接過程中強(qiáng)光干擾嚴(yán)重的環(huán)境。在安裝時，需將傳感器前置焊槍 20 - 30mm，并保持 15° - 30° 的傾斜角，這樣既能有效避開焊接飛濺物，又能確保獲取清晰準(zhǔn)確的焊縫圖像。

2. 結(jié)構(gòu)光傳感器

結(jié)構(gòu)光傳感器則更適用于薄板對接焊、角焊縫等低反射率材料的焊接場景。在使用過程中，合理設(shè)置參數(shù)至關(guān)重要，掃描頻率建議不低于 50Hz，以保證系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)焊縫的動態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)的跟蹤。

（二）數(shù)據(jù)處理流程

1. 圖像預(yù)處理

焊接過程中產(chǎn)生的等離子云等干擾因素會影響圖像質(zhì)量，因此圖像預(yù)處理是數(shù)據(jù)處理流程的關(guān)鍵第一步。通過采用中值濾波技術(shù)，可以有效去除噪聲，使圖像更加清晰。再利用 Sobel 算子進(jìn)行邊緣檢測，能夠準(zhǔn)確鎖定焊縫中心線，為后續(xù)的軌跡規(guī)劃提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2. 軌跡規(guī)劃算法

自適應(yīng) PID 控制算法是軌跡規(guī)劃的核心，它能夠根據(jù)焊縫偏差量，實(shí)時、動態(tài)地調(diào)整焊槍的橫向和縱向補(bǔ)償量，確保焊槍始終沿著焊縫中心線移動。以 V 型坡口焊接為例，系統(tǒng)不僅要精確控制焊槍位置，還需同步調(diào)節(jié)電弧電壓與送絲速度，以保證焊接質(zhì)量的一致性。

三、操作實(shí)施步驟

步驟 1：系統(tǒng)校準(zhǔn)

使用標(biāo)準(zhǔn)試塊對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是確保系統(tǒng)定位精度的基礎(chǔ)工作。這一過程需要精確校準(zhǔn) X/Y/Z 三軸，同時驗(yàn)證激光平面與焊槍 TCP 點(diǎn)的空間關(guān)系，為后續(xù)的焊接作業(yè)提供準(zhǔn)確的坐標(biāo)基準(zhǔn)。

步驟 2：工藝參數(shù)匹配

根據(jù)母材厚度設(shè)定合適的掃描寬度，一般推薦在焊縫寬度基礎(chǔ)上增加 2mm 余量，以確保能夠完整捕捉焊縫信息。此外，合理調(diào)整濾波閾值也十分重要，這樣可以有效過濾掉氧化皮等干擾特征，避免系統(tǒng)誤判。

步驟 3：動態(tài)跟蹤測試

在正式投入生產(chǎn)前，以 50% 額定速度進(jìn)行試運(yùn)行，觀察系統(tǒng)的糾偏響應(yīng)時間，要求響應(yīng)時間應(yīng)小于 50ms。同時，模擬極端工況，如工件裝配錯位超過 1.5mm 的情況，測試系統(tǒng)在復(fù)雜條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

步驟 4：生產(chǎn)驗(yàn)證

進(jìn)行連續(xù) 10 米以上的焊縫焊接測試，統(tǒng)計焊接合格率，目標(biāo)值應(yīng)達(dá)到 99.5% 以上。對焊接過程中出現(xiàn)的典型缺陷，如咬邊、未熔合等，詳細(xì)記錄并與系統(tǒng)日志進(jìn)行對比分析，以便及時優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)和工藝方案。

四、常見問題解決方案

五、技術(shù)發(fā)展趨勢

1. 多傳感器融合

未來焊縫跟蹤技術(shù)將朝著多傳感器融合的方向發(fā)展。通過結(jié)合 TOF 相機(jī)與紅外測溫儀等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)對焊縫形貌與熱場分布的協(xié)同感知，從而更全面地掌握焊接過程，進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量。

2. AI 深度學(xué)習(xí)

人工智能技術(shù)，尤其是深度學(xué)習(xí)算法，將在焊縫跟蹤領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。通過構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，系統(tǒng)能夠識別各種特殊接頭形式，如搭接焊縫等。

3. 數(shù)字孿生應(yīng)用

數(shù)字孿生技術(shù)的引入，可在虛擬環(huán)境中模擬焊接過程，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行優(yōu)化。這不僅能夠大幅縮短現(xiàn)場調(diào)試周期，預(yù)計可縮短 40% 以上，還能降低調(diào)試成本，提高生產(chǎn)效率。

焊縫跟蹤技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)智能制造的重要標(biāo)志，其應(yīng)用水平直接反映企業(yè)的核心競爭力。鐳爍光電研發(fā)的 LST - 300 系列跟蹤系統(tǒng)，憑借自適應(yīng)光學(xué)濾波技術(shù)與先進(jìn)的抗擾算法，在眾多重大項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了 0.01mm 級的超高跟蹤精度，為行業(yè)樹立了新的標(biāo)桿。如果您有定制化的焊縫跟蹤解決方案需求，歡迎隨時與我們的鐳爍光電的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)系，我們將竭誠為您服務(wù)。