如何在TIG焊接生产线实现每秒数十次测量，达到±5微米级电极磨损实时监测，保障焊接质量？【在线自动化】

1. TIG焊接电极的基本结构与技术要求

TIG（钨极惰性气体保护焊）焊接电极，通常由纯钨或掺杂稀土氧化物（如氧化钍、氧化镧、氧化铈）的钨合金制成，是焊接过程中产生电弧、提供热量的关键部件。你可以把它想象成一支画笔的笔尖，它的形状、尖锐度直接决定了你画出的线条是否清晰、稳定。在TIG焊接中，电极的几何形状，特别是它的尖端部分，对电弧的稳定性、焊接熔深、熔宽以及焊缝质量有着决定性的影响。

主要的技术要求集中在以下几个方面：

• 尖端角度和钝化直径/半径： 这是电极最重要的几何特征。一个合适的尖端角度能够形成稳定集中的电弧，避免电弧扩散。同时，尖端的小直径或钝化半径则能有效减少钨颗粒进入熔池的风险，提高焊接质量。就像雕刻刀的刀锋，不同的角度和弧度决定了雕刻的效果。

• 电极长度： 影响电极的突出量，进而影响保护气体的覆盖效果和操作的便利性。

• 表面光洁度： 平滑的表面有助于电弧的稳定引燃和维持，减少电弧漂移。

• 同心度： 电极尖端与电极杆的同心度直接影响电弧的稳定性，偏心会导致电弧不稳定，甚至烧损工件。

在焊接过程中，电极会承受极高的温度，导致尖端逐渐氧化、烧蚀，形状发生变化，这就是我们常说的“磨损”。这种磨损会直接降低焊接质量，甚至导致焊接缺陷，因此实时、精确地监测电极磨损，并在其达到失效前进行更换或修磨，对保证焊接生产效率和质量至关重要。

2. TIG焊接电极磨损监测参数简介

对TIG焊接电极磨损的监测，主要是跟踪其关键几何参数的变化。这些参数的定义和评价方法如下：

• 尖端角度（Tip Angle）： 指电极尖端锥面所形成的夹角。它直接影响电弧的能量密度和穿透能力。评价时通常使用光学测量设备或轮廓仪，通过捕捉电极轮廓线，计算两条锥面延长线的夹角。

• 尖端直径或半径（Tip Diameter/Radius）： 指电极最尖锐部分的直径或钝化圆弧的半径。它与电流密度紧密相关，过小的直径容易烧损，过大的直径则可能导致电弧发散。测量时，需要高精度地识别电极尖端点的几何特征，然后计算其尺寸。对于钝化尖端，则需要拟合出圆弧并确定其半径。

• 烧蚀长度（Erosion Length）： 指电极从原始长度开始，由于高温烧蚀而缩短的长度。这反映了电极整体的消耗程度。通常通过测量电极总长度的变化来评估，需要一个固定的参考点。

• 表面粗糙度（Surface Roughness）： 电极尖端和锥面的微观不平整度。粗糙度过高会影响电弧稳定性，导致引弧困难或电弧跳动。通常采用非接触式光学轮廓仪或干涉仪来量化表面微观形貌。

• 同心度偏差（Concentricity Deviation）： 指电极尖端的几何中心与电极杆轴线的偏离程度。偏心会导致电弧偏斜，影响焊接轨迹和质量。测量时，需要同时确定电极杆的中心轴线和尖端特征的几何中心，计算两者之间的距离。

这些参数的实时监测，能帮助我们及时发现电极磨损，预测其使用寿命，并在不影响生产的前提下进行维护，就像定期检查汽车轮胎的胎纹深度一样，确保行车安全。

3. 实时监测/检测技术方法

在焊接后高温状态下，要精确测量TIG焊接电极磨损，避免等待冷却带来的生产延迟，就需要采用高速、非接触的测量技术。下面我们将介绍市面上几种主流的测量技术方案和具体产品对比。

3.1 市面上各种相关技术方案

3.1.1 二维光学阴影测量技术

这种技术，你可以想象它就像玩皮影戏一样。在一个光源和一块屏幕之间，放上你要测量的电极。光源会把电极的轮廓清晰地投射到屏幕上，形成一个阴影。这个“屏幕”通常是一个高分辨率的CMOS传感器。传感器捕捉到这个阴影的图像后，通过精确计算阴影的边界，就能得出电极的各种尺寸参数。由于是基于物体对光的遮挡形成阴影，它对物体表面颜色、材质反光、甚至微小的表面粗糙度变化都不太敏感，更聚焦于物体的外形轮廓。

工作原理与物理基础：该技术的核心是利用平行光束照射被测物体，物体会阻挡部分光线，在其后方形成一个清晰的二维阴影轮廓。CMOS传感器阵列接收穿过物体或未被阻挡的光线，并将其转换为电信号，形成数字图像。图像处理算法随后分析这些数字图像。

• 光线传播与阴影形成： 当一束准直的平行光（通常是远心光路，确保光线平行度）照射到被测电极时，电极的边缘会阻挡光线，在接收端形成一个明暗交界。

• 图像采集： 高速CMOS传感器以极短的曝光时间捕捉阴影图像。传感器上的每个像素点根据接收到的光强转换为灰度值，形成一幅包含电极轮廓的数字灰度图。

• 边缘检测： 图像处理算法通过分析灰度值的急剧变化来识别阴影边界。常用的边缘检测算法（如Sobel、Canny算子）会计算图像像素的梯度，寻找灰度变化率最大的位置，这些位置即被认为是物体的边缘。为了达到亚像素精度，通常会采用插值技术，将边缘位置精确到像素以下，例如：

  • 亚像素边缘定位公式（例如：基于灰度重心法或一阶导数过零点法）： 假设在某个方向上，边缘附近有像素点 P_i-1, P_i, P_i+1，其灰度值分别为 G_i-1, G_i, G_i+1。 如果采用基于灰度重心法，亚像素位置 x_sub 可以近似表示为： x_sub = (G_i+1 - G_i-1) / (G_i-1 + G_i + G_i+1) （这是一种简化形式，实际算法会更复杂，例如使用插值拟合边缘剖面） 这个计算将边缘精确到像素内部，大大提高了测量分辨率。

• 尺寸计算： 一旦边缘被精确识别，系统根据预先标定好的像素尺寸（例如，1个像素对应多少微米），将像素距离转换为实际物理尺寸。例如，如果一个直径在图像上占据 N 个像素，而每个像素代表 P 微米，那么实际直径 D = N * P 微米。远心光学系统在这里扮演着关键角色，它能确保在一定景深范围内，物体的放大倍率不会随其距离变化而改变，从而保证测量的准确性。

核心性能参数的典型范围：* 测量精度： 通常能达到微米（μm）级别，高端系统甚至可达亚微米（如±0.5μm）范围。* 测量速度： 非常快，每秒可完成数十到上百次测量，尤其适合在线批量检测。* 测量范围： 从几毫米到几十毫米的视场范围，足以覆盖TIG电极的尺寸。

技术方案的优缺点：* 优点： * 非接触式： 不会对高温状态下的电极造成任何物理干预或损伤。 * 高速度： 极短的曝光时间和快速图像处理，可以在电极刚从焊接区移开时立即测量，无需等待冷却，大幅缩短检测延迟。 * 高精度： 能够识别微米级的尺寸变化，精确捕捉电极的磨损细节。 * 抗干扰性强： 主要基于光线遮挡，对电极的高温辐射或表面反光不如反射式系统敏感。 * 适用于复杂轮廓： 通过软件算法，可以测量角度、半径、圆度等多种几何参数。* 缺点： * 2D限制： 这种技术主要获取二维轮廓信息，对于电极表面整体的3D形貌变化感知有限，除非采用多角度或旋转测量。 * 对光路要求高： 需要稳定的光源和清晰的光路，可能受烟雾、灰尘影响。 * 成本考量： 高性能的远心光学镜头和高分辨率CMOS传感器价格相对较高。

3.1.2 激光三角测量技术

想象你拿着一束激光手电筒，斜着照向一个物体，光斑会落在物体表面。如果物体表面凹凸不平，或者距离你远近不一，光斑的位置就会发生变化。激光三角测量就是利用这个原理。传感器发射一束激光到电极表面，反射回来的光线被另一个角度的接收器（通常是CMOS阵列）捕捉。通过几何三角关系，计算反射光斑在接收器上的位置变化，就能精确测出电极表面到传感器的距离，从而描绘出电极的轮廓。

工作原理与物理基础：激光三角测量基于三角测量原理。一个激光器向被测物体发射一束激光束或激光线，反射回来的光线通过接收光学系统聚焦到线性或二维的CMOS/PSD传感器上。

• 激光发射与反射： 激光器发出准直的激光束，以一定的角度 theta 照射到电极表面。

• 光点成像： 激光点在电极表面形成一个光斑。电极表面的高度变化 dZ 会导致反射光束的角度发生变化。

• 传感器接收： 接收光学系统将反射光斑聚焦到传感器上，当电极高度变化时，光斑在传感器上的位置 dX 也会发生位移。

• 距离计算： 根据几何三角关系，传感器与激光器之间的基线距离 L、激光器的投射角度 theta 和接收器的接收角度 phi，以及光斑在传感器上的位移 dX，可以精确计算出电极表面到传感器的距离 Z。 简化公式： Z = (L * sin(theta)) / (sin(phi) + cos(phi) * tan(theta)) 更通俗地说，当激光点在传感器上的位置发生 dX 的移动时，对应的物体表面高度 dZ 可以通过相似三角形原理进行推导： dZ = (dX * M) / (sin(phi))，其中 M 是光学系统的放大倍数。

核心性能参数的典型范围：* 测量范围： 从几毫米到几百毫米，适用于不同尺寸的电极。* 分辨率： 垂直分辨率可达亚微米级（0.01μm），水平分辨率受激光点尺寸和扫描速度影响。* 测量频率： 高速传感器可达几十kHz，实现快速在线监测。

技术方案的优缺点：* 优点： * 高速、高精度： 能够实现快速、精确的位移和轮廓测量。 * 非接触式： 同样避免了对高温电极的直接接触。 * 3D数据获取： 通过扫描（激光线扫描或点扫描），可以构建电极的3D形貌。 * 适应性强： 对一些复杂表面和快速运动的物体表现良好。* 缺点： * 对表面特性敏感： 电极表面颜色、粗糙度、反射率等会影响反射光的质量和强度，可能导致测量误差或数据缺失。高温下，电极表面可能发红甚至熔融，影响激光反射。 * 易受环境光干扰： 激光测量可能受环境光线（包括电极自身的高温辐射）干扰，需要特定的滤波和处理技术。 * 阴影效应： 对于有陡峭角度或凹陷的表面，激光可能无法完全照射或反射，造成测量盲区。

3.1.3 白光干涉测量技术

白光干涉仪是一种“显微镜”，但它不是简单地放大物体，而是利用光的干涉原理来“感受”物体表面的微小起伏。它将一束宽光谱的白光分成两路，一路射向被测电极表面，另一路射向一个精确的参考平面。两路光反射回来后会再次汇合，如果它们的“行程”相差很小，就会产生彩色的干涉条纹。通过分析这些条纹的图案和强度，就能精确计算出电极表面上每个点的微小高度，从而构建出纳米级的3D形貌图。

工作原理与物理基础：白光干涉仪利用宽带白光的短相干长度特性进行非接触式表面形貌测量。

• 白光发射与分束： 宽带白光（如卤素灯或LED）通过分束器分为两束，一束作为测量光射向被测电极表面，另一束作为参考光射向一个标准参考镜。

• 反射与汇合： 两束光分别从电极表面和参考镜反射回来，并在分束器处重新汇合。

• 干涉条纹形成： 由于白光具有短相干长度，只有当测量光路和参考光路的光程差非常接近零时，才能观察到高对比度的干涉条纹（中央白色条纹，两侧对称分布的彩色条纹）。

• 垂直扫描与形貌重建： 仪器通过垂直扫描（移动参考镜或样品台），在不同的高度位置寻找干涉条纹出现的位置。对于电极表面上的每个点，当其光程差为零时，系统记录下对应的垂直位置。通过扫描整个表面，并结合各点的垂直位置信息，最终构建出电极表面的高精度三维形貌数据。 干涉条纹强度公式： I(z) = I_0 * [1 + V * cos(2 * pi * (2z / lambda_eff) + phi_0)] 其中，I(z) 是光强，I_0 是平均光强，V 是可见度（对比度），z 是垂直扫描位置，lambda_eff 是白光的有效波长，phi_0 是初始相位。通过寻找 V 最大值（即干涉条纹最清晰的位置）对应的 z 值，就可以确定该点的精确高度。

核心性能参数的典型范围：* 垂直分辨率： 极高，通常达到纳米（nm）级别，甚至亚纳米（0.1nm）。* 横向分辨率： 取决于光学放大倍数，通常在亚微米到数微米之间。* 测量范围： 垂直测量范围通常在几微米到几毫米。

技术方案的优缺点：* 优点： * 超高精度： 能够实现对表面形貌和微观几何特征的纳米级测量，非常适合磨损机理分析和研发。 * 非接触式： 不损伤被测电极。 * 3D形貌数据： 提供全面的表面三维形貌信息，包括粗糙度、纹理、微小缺陷等。* 缺点： * 速度较慢： 通常需要扫描过程，测量速度相对于其他光学方法较慢，不适合高速在线检测。 * 对环境敏感： 对振动、温度变化、空气扰动等环境因素非常敏感，通常需要在受控的实验室环境下使用。 * 测量范围有限： 垂直测量范围相对较小，难以测量大尺寸的形貌。 * 成本高昂： 设备通常非常昂贵。 * 不适合高温： 高温下的电极会发热发光，可能干扰干涉信号，且空气扰动对光路影响大。

3.2 市场主流品牌/产品对比

我们选取了四家在精密测量领域表现突出的品牌，它们采用的技术方案覆盖了上述几种主流方法。

1. 日本基恩士 (2D光学成像)

   • 技术： 采用高分辨率彩色相机捕获电极图像，结合先进的机器视觉和亚像素处理算法进行边缘检测和尺寸测量。

   • 核心参数： 测量精度可达±0.5微米（重复精度），XY轴测量台有效行程可达 200 x 200 毫米，采用1英寸2000万像素彩色CMOS相机。测量速度快，最快3秒/件（单个特征）。

   • 应用特点与优势： 以其卓越的易用性、极高的测量速度和精度而闻名，大幅提升了检测效率，减少了人为误差。特别适合TIG电极这类小型精密零件的批量化、自动化检测。

2. 英国真尚有 (二维光学阴影测量)

   • 技术： 基于“阴影”测量原理的非接触式二维光学测量技术，用户可以自行创建测量算法。它利用平行光照射电极形成清晰阴影，然后通过CMOS传感器高速扫描阴影边界，并根据用户创建的算法精确计算电极的尺寸参数，并进行公差控制。

   • 核心参数： 提供多种测量范围型号，如8×10mm、25×30mm、30×40mm和40×50mm，高级G/GR系列扩展测量范围至60×80mm矩形视场和Φ100mm圆形视场。测量精度从±0.8微米到±4.5微米不等，视型号而定。标准系列测量速度最高达每秒130次，G/GR系列采用超短曝光时间仅15μs，标准系列为100μs。

   • 应用特点与优势： 专为在线非接触式批量测量而设计，具有极高的测量速度和重复性，可测量最小物体尺寸低至0.07mm (ZM105.2D-8x10型号)。其可编程的测量方案允许用户自定义测量算法，适应各种复杂的检测需求。高速测量能力和集成Web界面使其易于集成到生产线中，实现实时质量控制。对于高温下的电极，其阴影测量原理相对不易受表面温度和颜色的干扰。配备同步输入通道和逻辑输出通道，方便系统集成和生产线控制，通过逻辑输出直接控制执行机构，实现自动化分拣和质量控制。

3. 德国米铱 (激光三角测量)

   • 技术： 采用高速激光三角测量位移传感器。传感器发射激光束到电极表面，通过测量反射光斑在CMOS阵列上的位置变化，来精确确定电极表面的距离和轮廓。

   • 核心参数： 测量范围2毫米至500毫米，线性度最高达±0.005%满量程，分辨率最高达0.01微米。测量频率最高可达49 kHz。

   • 应用特点与优势： 传感器体积小巧，易于集成到自动化生产线中，适用于在线实时监测电极的几何形状变化和磨损程度。在高速、高精度位移测量方面表现出色，特别适合监测电极的实时轮廓变化。

4. 加拿大LMI科技 (3D激光线扫描)

   • 技术： 利用激光线扫描原理，结合三角测量技术，生成被测电极的3D点云数据。传感器投射一条激光线到电极表面，高速相机捕捉激光线的变形图像，进而构建电极表面的高密度3D轮廓。

   • 核心参数： 测量范围可达150毫米，XY分辨率可达6微米（X轴）/0.8微米（Z轴）。扫描速度最高可达10 kHz（每秒10000个轮廓）。

   • 应用特点与优势： 提供完整的3D测量解决方案，集成了传感器、处理和测量工具，大大降低了系统集成难度。特别适合高精度、高速的在线3D检测，能够对电极的整体几何形状变化提供全面的感知，对于需要完整三维磨损分析的场景尤其适用。

3.3 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

选择合适的测量设备，就像为一项特殊任务挑选最合适的工具。我们需要仔细考察几个关键指标，它们直接关系到最终测量的效果和效率。

1. 测量精度与分辨率：

   • 实际意义： 精度代表测量结果与真实值之间的符合程度，分辨率是设备能够识别的最小尺寸变化。如果TIG电极的磨损变化在几微米甚至亚微米级别，那么你的测量设备必须能够“看清”这些微小的变化。

   • 对测量效果的影响： 精度不足会导致误判，可能过早更换电极造成浪费，或者过晚更换导致焊接质量下降。分辨率不够则无法捕捉细微的磨损趋势。

   • 选型建议： 对于TIG电极磨损这种高精密测量，推荐选择精度在±5微米以内，甚至亚微米级的设备。对于需要分析磨损机理（如表面粗糙度）的研发场景，可能需要纳米级分辨率的干涉仪；而对于在线检测，微米级分辨率的2D光学或激光扫描系统通常足够。

2. 测量速度与响应时间：

   • 实际意义： 测量速度指设备每秒能完成多少次测量，响应时间是指从触发测量到获得结果所需的时间。在焊接后的高温状态下，电极需要快速检测以避免冷却延迟，因此速度至关重要。

   • 对测量效果的影响： 速度慢意味着需要更长的检测周期，这会拖慢整个生产节拍，甚至可能不得不等待电极冷却，失去了高温检测的优势。

   • 选型建议： 生产线在线检测应选择每秒测量数十次甚至上百次的高速光学测量设备，曝光时间短的设备能有效减少高温带来的热雾干扰。

3. 测量范围与景深：

   • 实际意义： 测量范围指设备能够测量的最大尺寸区域或距离范围。景深（对光学系统而言）指在不重新对焦的情况下，物体在Z轴方向上保持清晰的范围。

   • 对测量效果的影响： 如果电极的尺寸或磨损程度超出了设备的测量范围，就无法进行有效测量。景深不足可能导致电极轻微晃动或位置变化时，图像模糊，测量不准。

   • 选型建议： 确保设备的测量范围能完全覆盖TIG电极的几何尺寸（例如，尖端角度和长度），并且留有余量。对于在线检测，选择具有较大景深的设备，能更好地应对电极在传送过程中可能存在的微小位置偏差。

4. 环境适应性（抗高温、抗振动、抗干扰）：

   • 实际意义： 设备在恶劣工业环境下（如高温、烟雾、振动、强电磁干扰）正常工作的能力。

   • 对测量效果的影响： 高温会引起空气扰动（热雾），影响光学测量精度；电极自身发光可能干扰光学信号。振动会导致图像模糊或测量不稳定。

   • 选型建议： 选择工业级设计、坚固耐用的设备。对于高温环境，优先考虑非接触式测量方案。可以采取加装防护罩、空气吹扫（减少烟雾和热雾）、采用短波长光源和极短曝光时间的设备。同时，系统应具备良好的抗振动和抗电磁干扰能力。

5. 软件功能与集成能力：

   • 实际意义： 软件是否提供灵活的编程、数据分析和可视化工具；设备是否能方便地与PLC、机器人等生产线系统集成。

   • 对测量效果的影响： 强大的软件可以简化测量设置，实现自动化决策（如自动分拣不合格电极），提高生产效率。良好的集成能力则意味着更低的部署成本和更流畅的生产流程。

   • 选型建议： 优先选择提供开放编程接口、支持工业通信协议且带有用户友好型测量方案创建工具的设备，以便根据TIG电极的特定磨损模式自定义检测算法。英国真尚有提供的测量方案工具，用户可自行创建测量算法，灵活的模块化设计允许创建几乎无限数量的测量功能，并支持基于DXF文件自动生成测量方案，简化复杂零件测量设置。

3.4 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在TIG焊接电极的高温实时测量中，虽然非接触技术提供了巨大的便利，但也可能遇到一些挑战。

1. 问题：高温热雾与气体扰动

   • 原因与影响： 焊接后的电极仍然处于高温状态，其周围的空气会受热形成密度不均匀的热流（热雾），就像空气中的水蒸气一样，会导致光线折射和散射，使得测量设备的图像边缘模糊、失真，严重影响测量精度。同时，焊接过程中可能残留的惰性气体或烟尘也会造成光路干扰。

   • 解决建议：

     • 采用短曝光时间： 选择曝光时间极短的测量设备。这能有效“冻结”热雾引起的瞬时光学畸变，捕捉到更清晰的图像。

     • 使用特定波长光源： 绿色LED光源相比红色光源，在穿透高温热雾和烟尘方面通常具有更好的效果，能够提供更高的图像对比度和更清晰的边缘。英国真尚有G/GR系列采用525nm绿色LED光源，提供更高对比度和更清晰边缘检测。

     • 局部气体吹扫： 在测量区域上方或两侧设置微弱的惰性气体（如氩气）吹扫装置，形成局部稳定的测量环境，驱散热雾和烟尘，但需注意风速不能影响电极的稳定性或造成冷却。

     • 远心光学系统： 搭配双远心光学系统，其光路平行特性能够最大程度地减少因热雾引起的视场畸变，提高边缘检测的稳定性。

2. 问题：电极表面高温发光干扰

   • 原因与影响： 高温下的电极会自身发红发光，这是一种热辐射。对于依赖光信号进行测量的光学设备，这种自发光会成为一种“噪声”，干扰传感器对外部光源信号的接收和边缘识别，导致测量结果不准确。

   • 解决建议：

     • 使用强光源与窄带滤光片： 采用比电极自身辐射更强的外部光源，并配合与光源波长匹配的窄带滤光片。滤光片只允许特定波长的光通过，可以有效阻挡电极自身发出的宽光谱杂散光，只让测量光源的光线到达传感器。

     • 极短曝光时间： 如前所述，极短的曝光时间不仅能对抗热雾，也能限制传感器接收电极自发光的时间，降低其干扰程度。

3. 问题：电极热膨胀与材料变形

   • 原因与影响： 金属在高温下会发生热膨胀，导致其几何尺寸增大。如果测量时未考虑这一点，直接测得的尺寸会比冷却后的实际尺寸偏大，造成误判。此外，持续高温和焊接应力可能导致电极材料发生不可逆的塑性变形或烧蚀。

   • 解决建议：

     • 建立热膨胀补偿模型： 在系统设计之初，根据电极材料的线膨胀系数和实际焊接温度，建立一个热膨胀补偿模型。测量获得的尺寸可以通过此模型进行修正，得到冷却后的真实尺寸。

     • 实时温度监测： 如果条件允许，可以在测量区域附近增加红外测温装置，实时获取电极温度，使热补偿模型更加精确。

     • 关注形状变化而非绝对尺寸： 对于磨损监测，有时更关注电极尖端角度、圆弧半径等形状参数的变化，这些相对尺寸受热膨胀的影响较小。如果绝对尺寸很重要，则必须进行精确补偿。

4. 问题：在线集成与自动化挑战

   • 原因与影响： 将高精度测量设备无缝集成到高速运转的焊接生产线中，需要考虑机械接口、电气通信、软件协同等多个方面。任何环节的适配性问题都可能导致系统不稳定或效率低下。

   • 解决建议：

     • 模块化设计与标准化接口： 选择提供标准化工业通信协议和灵活安装方式的测量设备。设备自带的Web界面和用户自定义测量方案功能，能大大简化集成和操作。英国真尚有配备千兆以太网接口(1000 Mbps)，满足高速数据传输需求, 支持Ethernet/IP、Modbus TCP、UDP等多种工业协议，配备同步输入通道和逻辑输出通道，方便系统集成和生产线控制，集成Web界面，便于设备操作、参数设置和数据可视化分析。

     • 运动控制系统协同： 确保测量设备能够与机器人、PLC等生产线主控制器进行精确的同步和触发，例如通过同步输入通道和逻辑输出通道，实现测量-判断-执行的自动化闭环控制。

     • 数据管理与可视化： 建立完善的数据存储和分析系统，实时展示测量结果、趋势图，并进行预警，以便操作员及时介入。

4. 应用案例分享

• TIG电极在线质量控制： 在自动化焊接生产线上，将高精度二维光学测量设备集成到电极更换工位。每次电极更换后，系统能在数秒内自动测量新电极的尖端角度、直径和长度，确保其符合工艺要求，防止不合格电极投入使用。例如，英国真尚有的二维光学测微仪可自动识别和捕获视场内的产品，适合批量在线检测。

• 焊接过程电极磨损实时监测： 在长周期或高负荷TIG焊接作业中，测量设备周期性地（例如每焊接一段时间后）抓取电极图像进行测量，实时追踪电极尖端磨损变化。当磨损达到预设阈值时，系统自动发出报警或指令机器人更换电极，避免了因电极磨损造成的焊接缺陷和生产中断。

• 航空航天高要求焊缝质量保障： 在航空发动机部件等对焊接质量有极高要求的领域，TIG电极的磨损直接影响焊缝的机械性能。通过对电极磨损的精确测量和预测，可以确保每次焊接都在最佳电极状态下进行，从而提升焊缝的可靠性和一致性。英国真尚有二维光学测微仪可精密测量多维参数，包括螺纹参数、形状和位置公差，确保测量的全面性。