焊缝跟踪主要采用的是激光传感器来进行焊缝跟踪检测，目前的检测方式主要用四种，每种方式都有着不同的优缺点，下面我们就来分别给大家介绍一下不同焊缝跟踪激光传感器的工作原理。

激光传感器在焊缝跟踪中的核心作用

激光传感器通过非接触式测量技术，实时捕捉焊缝形貌数据，为焊接机器人提供动态纠偏依据，其核心优势包括：

• 高精度（微米级分辨率）

• 抗干扰性（适应焊接强光、烟尘环境）

• 实时性（毫秒级响应速度）

• 适应性（兼容复杂焊缝类型与材质）

四类激光传感器的工作原理及技术细节

1. 激光位移传感器（单点测量）

• 技术原理：
  基于激光三角反射法，激光器发射一束点状激光至被测物表面，反射光通过透镜在CCD/CMOS芯片上形成光斑。通过光斑在芯片上的位置偏移（Δx），结合几何三角关系计算距离变化（ΔZ），公式为：

  $$\mathrm{\Delta }Z=\frac{\mathrm{\Delta }x\cdot L}{f}$$ΔZ=fΔx⋅L

  其中，$L$L为激光器与芯片基线距离，$f$f为透镜焦距。

• 特点：

• 精度：±0.01mm（典型值），适用于微小位移检测。

• 速度：采样率可达10kHz，满足高速焊接需求。

• 抗干扰：采用窄带滤光片抑制弧光干扰。

• 应用场景：
  焊缝高度跟踪（如角焊缝余高控制）、工件装配间隙检测。

2. 激光测距传感器（相位式测距）

• 技术原理：
  对激光束进行高频调制（通常为数十MHz至GHz），通过测量调制光波在往返被测表面时的相位差（Δφ），结合光速（c）和调制频率（f）计算距离（D）：

  $$D=\frac{c\cdot \mathrm{\Delta }\varphi }{4\pi f}$$D=4πfc⋅Δϕ

  该技术可实现远距离（百米级）高精度测量。

• 特点：

• 量程大：覆盖0.1m~200m，适用于大型结构件（如船舶、桥梁）的焊缝定位。

• 环境适应性：抗烟雾、粉尘干扰，适合户外焊接场景。

• 应用场景：
  长直焊缝的全局定位、多机器人协同焊接的基准校准。

3. 二维激光测量传感器（轮廓扫描）

• 技术原理：
  发射线激光形成光平面，照射到工件表面后形成变形光带，通过CMOS相机捕获光带图像，利用三角法逐点解算X-Z二维轮廓坐标，生成焊缝截面形状的连续点云数据。

• 特点：

• 多维度数据：同时获取焊缝宽度、深度、坡口角度等参数。

• 动态补偿：结合机器人运动轨迹，实时重建三维焊缝路径。

• 应用场景：
  复杂坡口焊缝（如V型、U型）跟踪、多层多道焊的路径规划。

4. 激光位敏传感器（PSD芯片）

• 技术原理：
  采用位置敏感探测器（PSD），通过光斑在PSD芯片表面的能量中心坐标（X,Y）计算位置偏移，其输出电流与光斑位置成线性关系，无需分割像素，实现无盲区连续测量。

• 特点：

• 超高精度：一维分辨率达0.2μm，适用于微焊缝跟踪（如电子器件焊接）。

• 响应速度：纳秒级延迟，适合高速精密加工。

• 应用场景：
  微小工件（如电池极耳）的精密焊接、半导体封装焊点检测。

技术对比与选型建议

在焊缝跟踪系统中的集成应用

1. 多传感器融合：

• 二维激光传感器扫描焊缝轮廓，结合位移传感器实时补偿焊枪高度，提升复杂轨迹跟踪精度。

• 激光测距传感器与视觉传感器互补，解决强反光金属表面的测量盲区。

2. 动态参数调整：

• 根据实时测量的焊缝间隙，自动调节焊接电流、送丝速度，避免焊穿或未熔合。

3. 质量闭环控制：

• 将传感器数据与焊接过程参数（如熔池图像）融合，利用AI算法预测焊缝缺陷（气孔、咬边）。

通过以上激光传感技术的协同工作，现代焊缝跟踪系统能够实现从宏观定位到微观成形的全流程精准控制，成为智能制造中不可或缺的核心单元。