Page 273荷耦合器件(CCD)、电荷注入器件(CID)等，利用这些器件可以构成更，为灵敏输出式光电跟踪传感器。图9-43为一种用SSPD器件构成的这类传感器结构，它以种包含256个光电二极管的线性阵列器件(每个元件尺寸为为15一25m，彼此隔离地排成一列如窗口尺寸为12. 525mm)为传感元件，利用接缝图象上光强就可读出接缝位置。显然这种传感器系统将包含数字信号读出控制电路用微处理器来完成这样的讯号读，出是很合适的。这类传感器国外正在走向商品化。图9-44为一实例的示意图，除了采用CCD器件为接收讯号检捌元件和增加了一个反射光通路外，其原理基本上类似于图9-43。3.图象传感式跟踪控制：图9-43，44讨论的方法，实际上是用专门设计的图象传感器和简易图象处理系统来检测跟踪偏差的。还有一类跟踪传感系统是直接用通用摄象头（它的传感元件也是SSPD，CCD，CID这类器件）和图象处理系统来检测跟踪偏差的。这类系统有三种结构型式：(1)跟踪辅助图象(图9-45).这种方法要用辅助光源（目前一般都用激光光源）通过导光束在焊缝坡口上形成一个辅助图象，用普通摄象机摄下这个辅助图象并经图象处理即可确定其跟踪位置。为减小传感头尺寸和使其远离高温区，可采用导象纤维束。(2)跟踪电弧图象上述方法不仅需要辅助光源及构成一定成象条件，而且实际上只能保证焊枪而不一定是电弧的跟踪精度，因此并不是理想的方法。在窄坡口等明弧自动焊中，直接摄取电弧图像就可能取得偏差。例如在图9一46所示的窄坡口电弧图象中，由图象处理系统确定Xa、Xb、Xc、Xd、Ye，就可以获得X和Y方向上的二个跟踪偏差讯号：= = (9-8)273Page 274显然由于弧光的辐射强度很大，为了获得比较清晰的图象需要寻找合适的摄象方法和摄象机头。 (3)跟踪熔池周围的温度场（热）图象当电弧正好在接缝中心时，焊缝熔池周围的温度是沿焊缝中心线呈轴对称状态的，当有偏差时，这种对称性将会被破坏（图9-47），因此采用红外摄象机摄下这种热成象将是最理想的跟踪传感法。为了获取这样热成象，国外已经研制成与焊枪集成在一起的光纤热成象传感器结构(图9-48)，这种集激光、光纤和图象处理技术为一体的新技术，反映了当代焊接控制技术中的最新水平。 （三）电磁式传感器 l高度跟踪的电磁传感器图9-49为二种国外已经采用的高度跟踪用电磁传感器。把它置于铁磁性焊件表面，当高度波动时检测讯号：l(9-9)式中 k取决于传感器结构的比例系数。将随之变动。若采用20kHz左右的高频激磁电源，其体积和重量都可以做得很小（例274Page275如尺寸仅为1346，重量仅19g)。只要选用合适的耐热绝缘材料，就可以在焊缝跟踪式应用。 2横向跟踪电磁传感器 （1)柱形铁芯式利用上述柱形铁芯电磁传感器和坡口磁界条件，可以构成横向跟踪式传感器。图9-50为角焊缝，搭接焊缝，带坡口对接焊缝和窄坡口对接焊缝的跟踪方式。它们都采用了二个传感元件S，其中S1，S2分别用来作横向，高度偏差检测。 (2)山形铁芯式 这种传感器曾在我国得到广泛研究和一定的应用。图9-51为其基本结构。它实质上是一个漏抗随铁芯相对于接缝位置变动的高潺抗变压器。当它跟焊炬连成一体并对准接缝坡口时，两侧反极性串联的副边线圈输出为零。有对中偏差时，其大小和极性取决于偏差大小和方向。一般激磁电源电压Uy=20V，频率fy=6lOkHz。铁芯可用硅钢片或铁氧体。传感器安装高度一般取为1015mm。过高时灵敏度减小、过低时易受高低不平度，振动等影响，信号中包含的噪声讯号增加。275