1、传感技术的核心即传感器，是负责信息交互的必要组成部分工业机器人传感系统组成工业机器人的感觉系统、工业机器人内部传感器装置、工业机器人外部传感器装置和工业机器人传感器应用,一般地，传感器主要由敏感元件（sensitive element）、转换元件（transduction element）及转换电路（transduction circuit）三部分组成，如图 所示。,传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，以满足信息传输、处理、记录、显示和控制的要求。总而言之，一切获取信息的仪表器件都可称为传感器。,传感器的特性，主要指输出与输入之间的关系。当输入量为
2、常量或变化极为缓慢时，此关系被称为静态特性；当输入量随时间变化时，称为动态特性。,（1）传感器的静态特性传感器的静态特性，是指传感器转换的被测量(输入信号)数值是常量(处于稳定状态)或变化极为缓慢时，传感器的输出与输入之间的关系（2）传感器的动态特性实际测量中，许多被测量是随时间变化的动态信号，这就要求传感器的输出不仅能精确地反映被测量的大小，还要能正确地再现被测量随时间变化的规律。,工业机器人所要完成的工作任务不同，所配置的传感器类型、规格也就不同。工业机器人传感器可按多种方法进行分类，比如：分为接触式传感器和非接触传感器。,非接触式传感器以某种电磁射线（如：可见光、X射线、红外线、雷达波、
3、声波、超声波和电磁射线等）形式来测量目标响应接触式传感器以某种实际接触（如：力、力矩、压力、位置、温度、电量和磁量等）形式来测量目标响应,根据检测对象的不同，工业机器人传感器一般可分为内部传感器和外部传感器两大类，图 所示为传感器系统在工业机器人中的主要工作流程。,工业机器人的传感器按检测对象的不同分类如图 所示。,工业机器人用于执行各种加工任务，不同的任务对工业机器人提出不同的要求。例如，搬运任务和装配任务对传感器要求主要是力觉触觉和视觉；焊接任务、喷涂任务和检测任务对传感器要求主要是接近觉和视觉。不论哪类工作任务，它们对工业机器人传感器的一般要求如下：,通常，工业机器人的工作性质不同，所选
4、用的传感器也不同。下面是工业生产中根据不同的需求选择传感器的一般要求。,1、根据机器人对传感器的需求选择根据不同的需求，工业机器人对传感器一般要求：（1）精度高，重复性好；（2）稳定性好，可靠性高；（3）抗干扰能力强；（4）质量轻，体积小，安装方便可靠；（5）价格便宜。,内部传感器安装位置以工业机器人本身的坐标轴来确定其位置，一般安装在机械手上内部传感器组成由位置传感器、位移传感器、角度传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器及异常变化的传感器等组成作用 用于感知机器人自身的状态，以调整和控制机器人的行动,工业机器人关节的位置控制是机器人最基本的控制要求，而对位置和位移的检测也是
5、机器人最基本的感觉要求。机器人的位置传感器，主要用于测量机器人自身位置。,电位计式传感器典型的位置传感器，又称为电位差计。它由一个线绕电阻(或薄膜电阻)和一个滑动触头组成。工作原理 滑动触头通过机械装置受被检测量的控制。当位置量发生变化时，滑动触头也发生位移，改变了滑动触点与电位器各端之间的电阻值和输出电压值，电位计式传感器通过输出电压值的变化量，检测机器人各关节的位置和位移量。,图 所示是一个电位计式位置传感器的实例。在载有物体的工作台或机器人的另外一个关节下有相同的电阻接触点，当工作台或关节左/右移动时，接触触点随之左/右移动，从而改变与电阻接触的位置，可以检测出机器人各关节的位置和位移量
6、。,电位计式位移传感器主要用于直线位移检测，其电阻器采用直线型螺线管或直线型碳膜电阻，滑动触点只能沿电阻的轴线方向做直线运动，其具有诸多优点。,当把电位计式位移传感器的电阻元件弯成圆弧形，可动触点的一端固定在圆的中心，像时针那样旋转时，由于电阻值随相应的转角变化，就构成一个简易的角度传感器。,由于滑动触点等的限制,单圈电位器的工作范围只能小于，对分辨率也有一定限制。,旋转型电位计式角度传感器由环状电阻器和一个可旋转的电刷共同组成。当电流流过电阻器时，形成电压分布。当电压分布与角度成比例时，则从电刷上提取出的电压值，与角度 成比例，如图所示。,图4-7 旋转型电位计式角度传感器,1、光学式绝对型
7、旋转光电编码器,绝对式编码器它可以直接把被测转角或位移转化成相应的代码，指示的是绝对位置而无绝对误差，在电源切断时不会失去位置信息。工作原理绝对式旋转编码器在使用时，可以用一个传感器检测角度和角速度。这种编码器的输出是旋转角度的实时值，所以若对采集的值进行记忆，并计算它与实时值之间的差值，就可以求出角速度。,编码盘以二进制等编码形式表示，将圆盘分成若干等分，利用光电原理把代表被测位置的各等分上的数码转化成电信号输出以用于检测。图 所示为绝对式光电编码器的码盘。,图4-8 绝对式光电编码器的码盘,图所示为绝对式光电编码器的实物和工作原理图，编码盘处在光源与光敏元件之间，其轴与电动机轴相连，随电动
8、机的旋转而旋转。在输入轴上的旋转透明圆盘上，设置 条同心圆环带，对环带(或码道)上的角度实施二进制编码，并将不透明条纹印制到环带上。,当光线照射在圆盘上时，用传感器来读取透过圆盘的 个光，读取出 的二进制码数据。编码器的分辨率由比特数(环带数)决定。,二进制码编码盘使用时，当编码盘在其两个相邻位置的边缘交替或来回摆动时，由于制造精度和安装质量误差或光电器件的排列误差将产生编码数据的大幅跳动，导致位置显示和控制失常。,例如，从位置0011到0100，若位置失常就可能得到0000、0001、0010、0101、0110、0111等多个码值所以，普通二进制码编码盘现在已较少使用而改为采用格雷码码盘,
9、增量型旋转编码器能够以数字形式测量出转轴相对于某一基准位置的瞬间角位置，此外还能测出转轴的转速和转向。光学式增量型旋转编码器主要由光源、编码盘、检测光栅、光电检测器和转换电路组成。,在旋转圆盘上设置一条环带，将环带沿圆周方向分割成均匀等分，把圆盘置于光线的照射下，透过去的光线用一个光传感器进行判读。圆盘每转过一定角度，光传感器的输出电压在H(high level)与L(low level)之间就会交替地进行换，当把这个转换次数用计数器进行统计时，就能知道旋转的角度，如图4-10所示。,角度的分辨率由环带上缝隙条纹的个数决定。例如，在一圈360内能形成600个缝隙条纹，就称其为600P/r(脉冲
10、/转)。光学式增量型旋转编码器工作时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减需要借助判相电路和计数器来实现。其计数点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量；还可以把每转发出一个脉冲的Z信号作为参考机械零位。当脉冲数已固定时，而需要提高分辨率，则可利用90相位差A、B两路信号对原脉冲进行倍频。,角速度传感器分为测速发电机、增量式光电编码器两种测速发电机可以把机械转速变换成电压信号而且输出电压与输入的转速成正比增量式编码器既可测量增量角位移又可测量瞬时角速度,机器人自动化技术中，旋转运动速度测量较多，且直线运动速度常通过旋转速度间接测量。在机器人中，主要测量机器人关节的运行速度，下面
11、重点以角速度传感器进行介绍。,测速发电机的输出电动势与转速成比例，改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。被测机构与测速发电机同轴连接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。按其构造分为直流测速发电机和交流测速发电机。,测速发电机是应用最广泛，能直接得到代表转速的电压且具有良好实时性的一种速度测量传感器，它主要用于检测机械转速，能把机械转速变换为电压信号。,图4-12 直流测速发电机的结构原理,直流测速发电机实际是一种微型直流发电机，按定子磁极的励磁方式分为永磁式和电磁式。图4-12为直流测速发电机的结构原理。,永磁式采用高性能永久磁钢励磁，受温度变化的影响较小，
12、输出变化小，斜率高，线性误差小。电磁式采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输出电压变化较大，应用不多。,交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。图4-13为交流异步测速发电机的结构原理。,图4-13 交流异步测速发电机的结构原理,测速发电机属于模拟速度传感器，它的工作原理类似于小型永磁式直流发电机。它们的工作原理都是基于法拉第电磁感应定律，当通过线圈的磁通量恒定时，位于磁场中的线圈旋转室线圈两端产生的感应电动势与转子线圈的转速度成正比，即：,式中，测速发电机的输出电压，单位：；测速发电机的转速
13、，单位：/；比例系数。,通过以上分析可以看出，测速发电机的输出电压与转子转速呈线性关系，为了减少误差，测速发电机应保持负载尽可能小以及性质不变。,利用测速发电机与机器人关节伺服驱动电动机相连就能测出机器人运动过程中的关节转动速度，并能在机器人自动系统中作为速度闭环系统的反馈元件，机器人速度闭环控制系统原理如图4-14所示。,测速发电机具有线性度好、灵敏度高、等特点、目前检测范国一般在2040r/min,精度为0.20.5。,增量式光电编码器在工业机器人中既可以作为位置传感器测量关节相对位置，又可作为速度传感器测量关节速度。当作为速度传感器时，既可以在数字量方式下使用，又可以在模拟量方式下使用。
14、,增量式光电编码器,随着机器人的高速化、高精度化，由机械运动部分刚性不足所引起的振动问题开始得到关注。在机器人各杆件上或末端执行器上安装加速度传感器，测量振动加速度，并进行反馈，以改善机器人的性能。从测量振动的目的出发，加速度传感器日趋受到重视。,机器人常用的加速度传感器,Ni-Cu 或 Ni-Cr 等金属电阻应变片加速度传感器是一个由板簧支承重锤所构成的振动系统，板簧上下两面分别贴两个应变片(见图4-16)。应变片受震动产生应变，其电阻值的变化通过电桥电路的输出电压被检测出来。除了金属电阻外，Si 或 Ge 半导体压阻元件也可用于加速度传感器。,伺服加速度传感器检测出与上述振动系统重锤位移成
15、比例的电流，把电流反馈到恒定磁场中的线圈，使重锤返回到原来的零位移状态。由于重锤没有几何位移，这种传感器与前一种相比，更适用于较大加速度的系统。,首先产生与加速度成比例的惯性力 F它和电流产生的复原力保持平衡根据弗菜明左手定则F 和 i 成正比(比例系数为K)关系式为 FmaKi这样，根据检测的电流可以求出加速度,压电加速度传感器利用具有压电效应的物质，将产生加速度的力转换为电压，这种具有压电效应的物质，受到外力发生机械形变时，能产生电压；反之，外加电压时，也能产生机械形变。压电元件多由具有高介电系数的酸铅材料制成。,图4-17 形变的三种基本模式,图4-18 剪切方式的加速度传感器,机器视觉
16、系统是一种非接触式的光学传感系统，同时集成软硬件，综合现代计算机、光学、电子技术，能够自动地从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作。机器视觉系统的具体应用需求千差万别，视觉系统也可能有多种形式，但都包括三个步骤：,如果要赋予机器人较高级的智能，机器人必须通过视觉系统更多地获取周围环境信息。视觉传感器是固态图像传感器(如：CCD、CMOS)呈像技术和 Framework 软件结合的产物，它可以识别条形码和任意 OCR 字符。图4-19所示为视觉传感器。,图4-19 视觉传感器,目前，将近 80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。工
17、业机器视觉自动化设备可以代替人工不知疲倦地进行重复性工作，图 4-20 所示为三维视觉传感器在零件检测中的应用。,图4-20 三维视觉传感器在零件检测中的应用,（1）装配机器人（机械手）视觉装置 要求视觉系统必须能够识别传送带上所要装配的机械零件，确定该零件的空间位置；根据信息控制机械手的动作，实现准确装配；对机械零件的检查，检查工件的完好性；测量工件的极限尺寸，检查工件的磨损等。此外，机械手还可以根绝视觉的反馈信息进行自动焊接、喷漆和自动上下料等。（2）行走机器视觉装置 要求视觉系统能够识别室内或室外的景物，进行道路跟踪和自主导航。用于外城危险材料的搬运和野外作业等任务。,工业机器视觉系统可
18、以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定位置。工业机器人的视觉处理系统包括图像输入(获取)、图像处理和图像输出等几个部分，实际系统可以根据需要选择其中的若干部件。,如图 4-21 所示为视觉系统的主要硬件组成。,图4-21 视觉系统的硬件组成,工业机器人的视觉系统包括：视觉传感器、摄像机和光源控制、计算机、图像处理机、听觉传感器和安全传感器等部分。,3、计算机由视觉传感器得到的图像信息通过计算机存储和处理，根据各种目的输出处理结果。20 世纪 80 年代以前,由于微计算机的内存量小,内存的价格高,因此往往另加一个图像存储器
19、来储存图像数据。现在,除了某些大规模视觉系统之外,一般都使用微计算机或小型机。除了通过显示器显示图形之外，还可用打印机或绘图仪输出图像，且使用转换精度为 8 位的 A-D 的转换器即可。但由于数据量大,要求转换速度快,目前已在使用 100 MB 以上的 8 位AD 转换芯片。,4、图像处理机一般计算机都是串行运算的，要处理二维图像耗费时间较长。在使用要求较高场合，可设置一种专用的图像处理机，以缩短计算时间。图像处理只是对图像数据做一些简单、重复的预处理，数据进入计算机后，再进行各种运算。,图像处理机,6、安全传感器安全传感器是指能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件
20、或装置，它由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应电子电路组成。图4-22所示为安全传感器系统应用示意图。,图4-22 安全传感器系统应用示意图,工业机器人的触觉功能是感受接触、冲击、压迫等机械刺激，可以用在抓取时感知物体的形状、软硬等物理性质。通过触觉传感器与被识别物体相接触或相互作用来完成对物体表面特征和物理性能的感知。,图4-23 机器人触觉,目前，已有将视觉和力觉传感器用于非事先定位的轴孔装配。其中，视觉完成大致的定位，装配过程靠孔的倒角作用不断产生的力反馈得以顺利完成。例如：高楼清洁机器人，当它擦干净玻璃时，显然用力不能太大也不能太小，要求机器人作业时具有力控
21、制功能。,1）力觉传感器的分类力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，用于感知夹持物体的状态，校正由于手臂变形引起的运动误差，保护机器人及零件不会损坏。通常将机器人的力传感器分为以下三类。,（a）关节力传感器关节力传感器安装在关节驱动器上，它测量驱动器本身的输出力和力矩，用于控制过程的力反馈，这种传感器信息量单一，结构比较简单，是一种专用的力传感器。（b）腕力传感器腕力传感器安装在末端执行器和机器人最后一个关节之间，它能直接测出作用在末端执行器上的各向力和力矩，从结构上来说，这是一种相对复杂的传感器，它能获得手爪三个方向的受力(力矩)、信息量较多，由于其安装部位在末端执行器和机器人
22、手臂之间，比较容易形成通用化的产品系列。,图 4-24 所示为 Draper 实验室研制的六维腕力传感器的结构。该传感器结构比较简单，灵敏度也较高,但六维力(力矩)的获得需要解耦运算，传感器的抗过载能力较差，较易受损。,（3）指力传感器指力传感器安装在机器人手指关节上(或指上)，它用来测量夹持物体时的受力情况。手(指)力传感器一般测量范围较小、同时受手爪尺寸和重量的限制，在结构上要求小巧，也是一种较专用的力传感器。图 4-25 所示为一种安装在末端执行器上力觉传感器。,2、接触觉传感器接触觉传感器安装在工业机器人的运动部件或末端执行器上，用以判断机器人部件是否对象物体发生接触，以解决机器人运动
23、的正确性，实现合理把握运动方向或防止发生磁撞等问题。图 4-28 所示为一种机械式接触觉传感器示例。,触觉传感器可以提供的物体信息如图4-29所示。当接触觉传感器与物体接触时，依据物体的形状和尺寸，不同的接触觉传感器将以不同的次序对接触做出不同的反应。控制器就利用这些信息来确定物体的大小和形状。,3、压觉传感器压觉是指用手指把持物体时感受到压力感觉，压觉传感器是接触觉传感器的延伸，机器人的压觉传感器安装在手爪上面，可以在把持物体时检测到物体与手爪间产生的压力及其分布情况。压觉传感器的原始输出信号是模拟量。,如果把多个压电元件和弹簧排列成平面状，就可识别各处压力的大小以及压力的分布，由于压力分布
24、可表示物体的形状，所以也可用作识别物体。通过对压觉的巧妙控制，机器人即可抓取豆腐及鸡蛋等软物体，图 4-30 所示为机械手用压觉传感器抓取塑料吸管。,图4-30 机械手用压觉传感器抓取型料吸管,4、滑觉传感器滑觉传感器主要用于检测物体接触面之间相对运动的大小和方向，判断是否握住物体及应该用多大的夹紧力等。机器人的握力应满足物体既不产生滑动而握力又为最小临界握力。,图4-31 球形滑觉传感器,接近觉传感器是指机器人手接近对象物体的距离几毫米到十几厘米时，就能检测与对象物体的表面距离、斜度和表面状态的传感器。接近觉传感器采用非接触式测量元件，一般安装在工业机器人末端执行器上。,作用 在接触到对象物
25、体之前事先获得位置、形状等信息，为后续操作做好准备 提前发现障碍物，对机器人运动路径提前规划,以免发生碰撞分类电磁式(感应电流式)、光电式(反射或透射式)，电容式、气压式、超声波式,图 4-32 所示为各种接近觉传感器的感知物理量。,1、电磁式接近觉传感器如图 4-33 所示为电磁式接近觉传感器，由于工业机器人的工作对象大多是金属部件，因此电磁式接近觉传感器的应用较广，在焊接机器人中可用它来探测焊缝。,2、光电式接近觉传感器图 4-34 所示为光电式接近觉传感器。这种传感器具有非接触性、响应快应、维修方便、测量精度高等特点，目前应用较多，但其信号处理较复杂，使用环境也受到限制。,3、电容式接近
26、觉传感器如图 4-35 所示，电容式接近觉传感器可检测任何固体和液体材料，外界物体靠近时这种传感器会引起电容量的变化，由此反映距离信息。电容式接近觉传感器对物体的颜色、构造和表面都不敏感且实时性好。,4、气压式接近觉传感器如图 4-36 所示，气压式接近觉传感器由一根细的喷嘴喷出气流，如果喷嘴靠近物体，则内部压力发生变化，这一变化可用压力计测量出来。它可用于检测非金属物体，适用于测量微小间隙。,5、超声波式接近觉传感器超声波式接近觉传感器适用于较远距离和较大物体的测量，这种传感器对物体材料和表面的依赖性较低。超声波接近觉传感器是由发射器和接收器构成的。,距离传感器与接近觉传感器不同之处在于距离
27、传感器可测量较长距离，它可以探测障碍物和物体表面的形状。常用的测量方法是三角法和测量传输时间法。,三角测距法(triangulation-based)就是把发射器和接收器按照一定距离安装，然后与被探测的点形成一个三角形的三个顶点，由于发射器和接收器的距离已知，仅当发射器以特定角度发射光线时，接收器才能检测到物体上的光斑，当发射角度已知时，反射角度也可以被检测到，因此检测点到发射器的距离就可以求出。,2）测量传输时间法原理测量传输时间法是指信号传输的距离包括从发射器到物体和被物体反射到接收器两部分。传感器与物体之间的距离也就是信号传输距离的一半，如果传输速度已知，通过测量信号的传输时间即可计算出
28、物体的距离。,超声波距离传感器是由发射器和接收器构成的，几乎所有超声波距离传感器的发射器和接收器都是利用压电效应制成的。其中，发射器是利用给压电晶体加一个外加电场时，晶片将产生应变(压电逆效应)这一原理制成的。,1）时间差测距法时间差测距法又叫做脉冲回波式。在时间差测距法测量中，先将超声波用脉冲调制后向某一方向发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间，计算出被测物体的距离S，假设空气中的声速为，则被测物与传感器间的距离 为：,2）频率调制连续波式频率调制连续波式(FW-CW)是利用连续波对超声波信号进行调制，将由被测物体反射延迟时间 后得到的接收波信号与发射波信号相乘，仅取出其中的低频信号就
29、可以得到与距离 成正比的差频 信号。设调制信号的频率为，调制频率的带宽为，则可求得被测物体的距离 为：,分类光子探测器、热探测器工作原理红外距离传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用红外距离传感器发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用处理发射与接收的时间差数据，经信号处理器处理后计算出物体的距离。测距方法直接延迟时间测量法、间接幅值调制法、三角法,红外距离传感器是用红外线作为测量介质的测量系统，主要功能包括：辐射计、搜索和跟踪系统、热成像系统、红外测距和通信系统、混合系统五类。,可把人工语音感觉技术用于机器人。在工业环境中，机器人感觉某些声音
30、是有用的（如：爆炸），可能意味着危险；另一些声音（如：叫声）可能用作命令。1）特定人的语音识别系统 特定人语音识别方法是将事先指定的人的声音中的每一个字音的特征矩阵存储起来，形成一个标准模板，然后在进行匹配。2）非特定人的语音识别系统 在系统工作时，将接收到的声音信号用同样的办法求出它们的特征矩阵，再与标准模式相比较，看它与哪个模板相同或相近，从而识别该信号的含义。,目前，较典型的电子舌系统有新型味觉传感器芯片和 味觉传感器。,焊接机器人中的位置传感器采用光电式增量码盘，也可采用较精密的电位器光电式增量码盘具有较高的检测精度和较高的可靠性，但价格昂贵速度传感器采用测速发电机，其中，交流测速发电
31、机的线性度比较高，且正向与反向输出特性比较对称，比直流测速发电机更适合于弧焊机器人使用点焊机器人需装备接近觉传感器为了检测点焊机器人与待焊工件的接近情况，控制点焊机器人的运动速度,弧焊用传感器可分为：直接电弧式、接触式和非接触式三大类按工作原理可分为：机械、机电、电磁、电容、射流、超声波、红外、光电、激光、视觉、电弧、光谱及光纤式等按用途划分有用于焊缝跟踪、焊接条件控制(熔宽、熔深、熔透、成形面积、焊速、冷却速度和干伸长)及其他如温度分布、等离子体粒子密度、熔池行为等,图4-39 弧焊机器人系统,2）旋转电弧传感器摆动电弧传感器的摆动率一般只能达到，限制了其在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。与
32、摆动电弧传感器相比，旋转电弧传感器的高速旋转增加了焊枪位置偏差的检测灵敏度，极大地改善了跟踪的精度。,图4-40 高速旋转扫描电弧传感器结构,在弧焊机器人的第六个关节上，安装一个焊炬夹持件，将原来的焊炬卸下，把高速旋转扫描电弧传感器安装在焊炬夹持件上。焊缝纠偏系统如图4-41所示，高速旋转扫描电弧传感器的安装姿态与原来的焊矩姿态一样，即焊丝端点的参考点的位置及角度保持不变。,图4-41 焊缝纠偏系统,3）电弧传感器的信号处理电弧传感的信号处理主要采用极值比较法和积分差值法。在比较理想的条件下可得到满意的结果，但在非 形坡口及非射流过渡焊时，坡口识别能力差、信噪比低，应用遇到很大困难。,为进一步
33、扩大电弧传感器的应用范围、提高其可靠性，在建立传感器物理数学的模型的基础上，利用数值仿真技术，采取空间变换，用特征谐波的向量作为偏差量的大小及方向的判据。,1）接触式超声波传感器如图4-42所示，两个超声波探头置于焊缝两侧，距焊缝相等距离。两个超声波传感器同时发出具有相同性质的超声波，根据接收超声波的声程来控制焊接熔深；比较两个超声波的回波信号，确定焊缝的偏离方向和大小。,2)非接触式超声波传感器非接触超声波传感跟踪系统中使用的超声波传感器分为聚焦式和非聚焦式，两种传感器的焊缝识别方法不同。,如图4-44所示，传感器的旋转轴位于焊枪正前方，代表焊枪的即时位置。超声波传感器在旋转过程中总有一个时刻超声波声束处于坡口的法线方向，此时，传感器的回波信号最强，且传感器及其旋转的中心轴线组成的平面恰好垂直于焊缝方向，焊缝的偏差可以表示为：,式中，焊缝偏差；超声波传感器的旋转半径；传感器检测到的探头和
