- 上一篇：熔滴过渡与电弧行为高速摄影研究现状
- 下一篇：钨基团簇研究现状进展
为了实现药芯割丝电弧切割过程的自动化和对切割过程进行更好的控制，需要使用一种或多种手段对切割过程进行传感。目前对于焊接过程传感和控制的方式多种多样，其中如电弧传感焊缝跟踪、视觉传感焊缝跟踪已在工业中实现了广泛应用。
（1）焊缝跟踪传感87091
焊接过程顺利进行的前提是焊枪在运动过程中保证对中焊缝。焊工在焊接过程中，通过手眼的配合做出调整是焊缝不至焊偏。因此，焊接系统要实现对焊缝的跟踪，首先要通过传感器对焊缝的位置做出识别，实现“眼”的功能。焊缝信息传输给运动控制模块，控制焊枪向焊缝中心靠拢，实现“手”的功能。
（2）电弧传感焊缝跟踪
电弧跟踪传感是利用电弧本身的物理特性来提供电弧轴线是否偏离焊缝的信息，实时控制焊接电弧对中焊缝。为了能够获得电弧轴线偏离焊缝的信息，一般使电弧在垂直于焊缝方向做周期性运动，通过弧长变化的信息判断电弧是否偏离焊缝中心。
江苏科技大学的黎文航在一种新型旋转电弧焊炬的基础上采用支持向量机理论研究了旋转电弧偏差识别及坡口形状识别新方法[19-20]。叶剑雄等人使用旋转电弧法进行水下药芯焊丝V型坡口焊接的焊缝跟踪，通过焊接电流积分差值法获取水平和竖直偏差信息，并考虑了水深对于焊接电弧的影响[21]。
电弧传感除了实现焊枪与焊缝的对中检测，即水平控制，还可以检测焊枪相对工件的高度检测，原理还是基于弧压与弧长的对应关系[22]。论文网
旋转电弧偏差检测原理[23]
（3）视觉传感焊缝跟踪
视觉传感具有信息量丰富、灵敏度和测量精度高、抗电磁场干扰能力强、与工件无接触的优点。理论上说，人眼能偶观察到的范围都可以由视觉传感器检测，人眼观察不到的范围，如红外波段，也有相应的视觉传感器。
视觉传感可分为主动视觉传感和被动视觉传感。主动视觉传感一般通过结构光传感或激光扫描传感实现，通过对工件反射的激光进行图像处理而获知焊缝形状及位置信息。
结构光焊缝跟踪传感及其图像处理结果
一种主动视觉焊缝跟踪方法
被动视觉传感利用自然光或电弧光作为背景光源，CCD直接采集焊缝区或熔池区的图像，通过图像处理检测焊缝中心或熔池中心。文献[24-25]介绍了使用单摄像机进行焊缝跟踪。
固定的单摄像机只能获取平面信息，采用多台摄像机配以算法便可得到三维信息。文献[26]介绍了基于双目视觉的焊缝三维信息获取。将两台CCD摄像机装在机器人前端，使焊接环境处于双目的有效视场内，通过获取宏观图像在较大范围内自助寻找初始焊接位置和计算整个焊缝在机器人坐标系下的三维坐标。
水下焊接区域成像条件恶劣，能见度低，气泡干扰严重。文献[27]介绍了水下视觉焊缝跟踪系统，采用小波变换、模糊增强等方法去除噪声干扰和获取图像边缘。文献[28]用卤钨灯照射电弧前方焊缝，配合复合滤光片获得了较为清晰的水下焊接区图像。利用遗传算法对图像进行阈值分割，识别了待焊焊缝中心线。识别结果如图1。11所示。
（a）模糊的中心线 （b）清晰的中心线
水下焊缝中心线识别
（4）声音传感熔透检测
药芯割丝电弧切割过程出现的工件未被穿透的情况相当于电弧焊接过程中的未熔透，目前已有一些学者利用对于焊接过程声信号进行采集和分析的方式对焊接过程状态进行监测。