焊接機器人作為現代制造業中的重要裝備，廣泛應用于各行各業。在焊接過程中，準確的焊縫尋位是保證焊接質量和效率的關鍵因素之一，也是實現焊接自動化生產的難點之一，解決自動化焊縫尋位難題是該領域的主要關注方向。
焊縫尋位，也稱為焊縫傳感，是在焊接過程開始之前檢測工件上目標焊縫的位置和方向的過程，通常是使用傳感器和軟件程序來引導焊槍到縫的精確位置。焊縫尋位的目的是確保焊接精確地應用到焊縫上，這對于確保焊接的強度和完整性非常重要。然而，在一些大型工件焊接時，由于下料和組隊誤差的存在，焊槍初始位置定位完全依靠人工示教的方式進行，不僅效率低、精度差，而且對于水下焊接、狹小空間中焊接等操作人員不易到達的場合，人工定位識別焊縫軌跡走向尤為困難。
為了解決機器人示教編程復雜的問題，實現機器人自動化焊接，工程師們開發出了以下尋位方式：
一、焊絲尋位
（圖片來源于網絡）
焊絲尋位是一種簡單而直觀的定位方式。它通過焊絲與工件表面的接觸，檢測焊絲電信號來確定焊接位置。當焊絲觸碰到工件表面時，會產生電壓信號，接觸傳感器將電壓信號反饋給機器人，機器人則會利用當前位置與程序設定位置的偏差值對路徑進行修正，從而得出真實目標位置。
圖1接觸尋位原理
優勢：
?操作簡單，適用于焊接工藝相對簡單、焊接目標形狀規則的工件。
?由機器人集成，不受工件表面影響，不增加額外體積，而且成本相對較低。
劣勢：
?焊絲與工件表面接觸過程中易受到工件表面雜質的干擾，對工件表面的平整度和粗糙度有一定要求。
?不適用于高精度和表面敏感的焊接任務。
?逐點觸碰，效率低。
二、激光尋位
激光尋位即利用激光傳感器對想要測量的位置進行單次測量，并計算目標點位置的過程。其工作原理是依靠激光視覺，由激光照射到焊縫表面，形成激光點或激光線，提取焊縫的特征數據點，并進行記錄。在焊縫發生偏移后，再次采集焊縫的特征數據點，并自動計算出兩次記錄的點之間的差值，然后將偏差值添加到焊槍點來保證焊槍準確地達到焊縫起始位置，從而修正偏差。
圖2激光尋位原理
激光尋位又包括點激光尋位和線激光尋位兩種方式：
點激光尋位
點激光尋位，是在焊接工件偏離示教點時，通過點激光傳感器檢測出示教點（開始點、中間點、結束點等）處的偏離量，并對各焊接線進行3D平移補正。激光點由激光器產生，經過適當的光學系統聚焦成小點。焊接機器人通過激光點在工件表面的坐標位置來確定焊接位置。
線激光尋位
線激光尋位是利用激光線在工件表面的位置來確定焊接位置。激光線由激光器產生，經過適當的光學系統聚焦成線形。在焊接過程中，線激光雙目視覺傳感器檢測焊縫軌跡的空間位置和初始姿態，通過激光線在工件表面的位置和方向來確定焊接位置。線激光尋位方式相對于點激光尋位方式具有更高的精度和定位能力。
無論是點激光還是線激光，在焊接應用上也都有一定的優劣勢。
?無接觸：激光束無需直接接觸工件表面就能完成焊接過程，可避免由于接觸引起的污染和損傷，并減少工件的變形風險。
?激光尋位方式具有較高的精度和靈活性，可以適應不同形狀和尺寸的焊接工件。
?效率低：激光尋位對于光照條件和工件表面質量有一定要求，容易受到工件表面雜質的干擾，效率低下。
?編程復雜：激光焊接對操作技術和經驗要求較高，編程復雜耗時。
?增加了額外的體積，對狹小空間不適用
總之，無論是焊絲尋位還是激光尋位這兩種方法都需要提前進行示教編程，然后利用先驗知識計算偏移量，準備工作耗時長，無法對應復雜場景。隨著3D視覺技術的快速崛起，更加簡便的3D相機尋位為機器人自動化焊接提供了新的可能。
3D相機尋位
3D相機尋位是利用三維相機系統獲取焊接工件的三維形狀和紋理信息，通過圖像處理和模式識別算法來確定焊接位置。3D相機尋位時，相機先拍攝工件的三維點云數據，直接識別出焊縫的位置，并直接計算焊接姿態，尋位速度快效率高。與傳統的焊絲尋位和激光尋位相比，3D相機尋位更加靈活高效：在焊前準備階段無需對焊縫進行示教編程，在焊接過程中單次拍照識別多條焊縫，大大簡化了操作，幫助用戶提高生產柔性和效率。
?無接觸：3D相機無需直接接觸工件表面，可避免由于接觸引起的污染和損傷。
?效率高：無需提前示教編程，直接計算焊接姿態，一次拍照識別多條焊縫。
?容差高：可適應較大的平移旋轉誤差，只要能拍到就能識別到。
?成本相對焊絲尋位和激光尋位更高。
?增加了額外的體積，對狹小空間不適用。
從焊絲尋位到激光尋位，再到3D相機尋位，機器人獲取到的信息的維度一直在提升，智能化程度也在不斷提高，對應的技術難度也不斷加大。
知象光電立足于3D視覺硬科技，建立了從光學芯片、成像算法、到應用軟件的自主技術體系，并較早地將3D視覺應用到機器人自動化焊接領域。其推出的Tracer P2憑借其強大的計算芯片、工業級精度、高防護的性能，搭載機器人視覺軟件Tracer Studio，可實現3D點云實時采集、復雜焊縫特征快速提取、機器人軌跡智能規劃、工件找正定位等功能，可廣泛應用于鋼結構、車廂板、人防門、鋼筋、管板焊接等各種復雜嚴苛的工作環境。
