基于霍尔电流传感器的弧焊机器人焊缝偏差检测技术研究

刚建华

【摘  要】本文通过旋转电弧传感器提取焊接过程中弧长变化引起的焊接电流的变化来获取焊缝偏差的信息，针对弧焊在焊接V型工件时会在焊缝两侧做周期摆动的特点，采用霍尔电流传感器来检测焊缝偏差，从而确保焊接的精度。

【关键词】霍尔传感器;焊接;焊缝偏差;电弧传感器

焊接时，由于工件加工误差、安装误差以及焊接过程中的变形等因素的存在，会影响加工时实际焊缝与理想焊缝存在偏差，影响焊接质量。要实现机器人焊缝跟踪首先要实现焊缝的偏差检测。将获得的焊缝偏差补偿到机器人的运动轨迹中，使机器人能够在焊接的过程中实时的调整其运动的目标点，确保焊接的精度。

1.焊缝偏差数据提取

1.1焊接电源分析

1.2焊接电流模型分析

电弧传感的基本原理是利用导电嘴与工件的距离（Contact-tube to Workpiece distance，CTWD）有规律变化而引起焊接电流信号的变化来探测焊炬的高度和左右偏差的[1] 。电弧传感焊缝跟踪的基本原理正是利用了弧长变化引起的焊接电流或焊接电压的变化，通过检测焊接电流或焊接电压来判断焊炬与焊缝对中的情况。

2 焊缝偏差数据模型分析

2.1 霍尔电流传感器采集焊接电流

霍尔电流传感器工作原理：被测电流电缆从传感器的圆环中间穿过，圆环中是可磁化的介质，由于电磁感应原理在圆环中产生磁场，磁场在霍尔元件中由于霍尔效应产生霍尔电压，经放大器放大后输出一个模拟量电压，该电压随被测电流的变化而变化，被测电流越大，产生的磁场越强，则输出电压越大;反之，被测电流越小，产生的磁场越弱，则输出电压越小[2]。……