在研究传感器与工件之间距离变化感应出电流、电压的变化规律以及信号采集与处理方法的基础上,提出了一种用于焊缝跟踪系统的新型电极结构的单片式电容传感器,并研制出一种焊缝跟踪系统.在考虑温度影响的前提下,跟踪系统采用差动式测量方法实时提取出焊枪相对焊缝坡口中心的偏差信息,并通过控制执行机构进行纠偏调节,从而实现焊缝跟踪.结果表明,电容式传感器结构简单,分辨率高,工作可靠,非接触测量,并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作,可实现复杂轨迹角焊缝的焊缝跟踪,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.

采用双矩形截面圆柱线圈互感式传感器作为焊缝跟踪传感器，实现了薄板搭接的焊缝跟踪。利用等效圆形回路法计算了轴线相交的矩形截面圆柱线圈之间的互感系数。使用Ansys有限元分析软件，建立了传感器的三维模型，对传感器线圈的参数进行了优化设计，分析了线圈轴线夹角对于传感器输出的影响，确定了适合于焊缝跟踪的互感式传感器结构。最后，进行了互感式焊缝跟踪传感器的焊缝跟踪具体实验，传感器输出线性度良好，跟踪精度达到要求，为薄板搭接的自动焊缝跟踪技术提供了新的方法。

In order to research the electromagnetic characteristics of the magnetic control arc welding seam tracking sensors,the harmonic magnetic field of sensor is analyzed with ANSYS software:when the coil circle number,air gap length,core magnetic conductance factors change respectively,the magnetic control arc welding seam tracking sensors magnetic maps and magnetic field vector diagram are obtained.The influence law of the main parameters of arc sensor on the magnetic field distribution and the size of the magnetic induction is analyzed,and is compared with the actual magnetic induction intensity measured by gauss plan.The results show that analysis results of using the finite element method for magnetic control arc sensor electromagnetic properties and test results are coincide.It provides theoretical guidance for magnetic control arc welding seam tracking technology.

针对磁控摆动电弧扫描焊缝获取有用信息量少的问题，提出了一种基于磁控旋转电弧传感器的焊缝偏差预测方法。文中简述了磁控旋转电弧传感器的基本原理，设计了磁控旋转电弧传感器，通过对磁控电弧产生两种不同运动轨迹进行仿真，论证了磁控旋转电弧用于焊缝跟踪的优越性，利用位置传感器对电弧进行定位，采用四分圆周采样法，运用时变权移动平均法和二次指数平滑法进行滤波处理，分析了这种方法的基本原理和计算步骤，在此基础上得到空间曲线焊缝的偏差信息，并引入加权预测矫正因子对焊缝的偏差信息进行预测矫正。结果表明：该方法用于磁控电弧焊缝自动跟踪可行，提高了焊缝跟踪的精度，为预测理论和方法用于焊缝偏差算法提供了科学依据。

为了研究磁控电弧焊缝跟踪传感器工作过程中温度对磁性能的影响，提出了一种基于ANSYS的磁控电弧焊缝跟踪传感器热-磁耦合分析方法。文中首先对磁控电弧焊缝跟踪系统及传感器进行了概述；而后采用有限元分析方法建立了磁控电弧焊缝跟踪传感器热-磁耦合分析物理模型；应用ANSYS软件对模型先进行了温度场分析和计算，而后基于热分析结果对模型进行磁场分析和计算；并分别对温度场分析、磁场分析的实验验证及模型修改方法进行了阐述；然后提出磁控电弧焊缝跟踪传感器磁热影响系数αΒ，并将αΒ仿真值与αΒ实测值进行对比，结果表明：采用有限元方法得出的热-磁耦合分析结果与试验结果吻合，该方法用于磁控电弧焊缝跟踪传感器分析可行。