各類傳感器和智能控制方法極大促進了機器人在焊縫跟蹤中的應用,不僅提高了焊縫跟蹤的精度,同時提高了焊接效率和保證了焊接質量。簡述了機器人焊縫跟蹤系統(tǒng)的結構，詳述了焊縫跟蹤過程中各類傳感器的工作原理及其特點；闡述了圖像處理技術在機器人焊縫軌跡跟蹤過程中的研究進展，并對圖像的預處理、圖像分割與邊緣檢測和特征提取等研究方法進行了分析。最后，總結了智能控制方法在焊縫跟蹤中研究進展及不同形狀的焊縫跟蹤情況。
隨著工業(yè)及材料科學的發(fā)展，焊接自動化技術已成為一種不可缺少的金屬熱加工技術。焊接環(huán)境非常惡劣，實現(xiàn)焊縫跟蹤的自動化可以降低焊接工作者的勞動強度，提高焊接質量。機器人及傳感器技術和智能控制方法的迅速發(fā)展為焊縫跟蹤的實現(xiàn)提供了物質和技術基礎。
基于視覺的機器人焊縫跟蹤系統(tǒng)
(1) 傳感系統(tǒng)：磁控以及電感式復合傳感器、霍爾傳感器。
(2) 執(zhí)行機構：焊接機器人(串聯(lián)機器人或移動機器人)、步進電機、十字滑塊(對于移動焊接機器人)。
(3) 控制處理器：單片機與硬件處理電路。
(4) 焊接系統(tǒng)：焊接電源、送絲機構、工裝夾具。在工件裝配精度、坡口狀況、接頭形式等焊接條件的影響下，常常使焊槍偏離焊接位置從而降低焊接質量和生產效率。焊縫跟蹤系統(tǒng)應用各種傳感器技術，采集焊接過程中焊炬與坡口的圖像以及產生的電、光、熱、聲、磁等物理信號；采用控制算法及圖像處理等技術尋找焊縫及其中心位置，最后通過機器人的執(zhí)行機構調整焊炬位置使其處于焊縫中心。
焊縫跟蹤過程中應用的傳感器主要包括電弧傳感器和視覺傳感器。旋轉電弧傳感器不受弧光、飛濺、磁場等因素的干擾，且焊槍本身就是傳感器，不存在超前和滯后誤差，因此一直受到國內外的重視。除了傳感信息之外，焊接過程中的其他因素,如金屬煙塵、高頻電磁場、射線、電弧輻射和噪聲等同樣會影響焊縫跟蹤的精度。因此，研究合適的濾波方法和偏差識別算法，濾除噪聲并且快速、準確地進行偏差識別是國內外學者研究的難點和熱點。
相對于電弧傳感器，視覺傳感器不與工件接觸，直接獲取焊接區(qū)域的三維圖像信息，具有再現(xiàn)性好，使用壽命長等特點。但由于是基于視覺傳感技術的焊縫跟蹤系統(tǒng)，視覺傳感器的檢測點并不是焊接點，而且在機構裝配和光、機、電協(xié)同控制上要求較高，需要有高效的圖像處理和穩(wěn)定的控制結構。同時，因為焊接機器人與視覺傳感器之間的信息傳輸是閉環(huán)控制，并且需要進行焊接機器人的路徑規(guī)劃與姿態(tài)調整，因此對視覺傳感的實時性和整個系統(tǒng)控制結構的精度要求較高。
