[发明专利]一种锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法

说明书

本发明涉及自动焊接领域，特涉及一种锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法。本发明的方法采用机器视觉检测焊盘和锡膏的垂直投影面积为基础，通过控制激光模块的激发电流大小和时间，实现整个锡膏配激光焊接过程中对锡膏覆盖面积的精确控制，达到无飞溅、无残留的焊接效果，并分别处理无锡或者少锡、焊点未焊透等问题，保证良好的焊接品质。

技术领域

本发明涉及自动焊接领域，特涉及一种锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法。

背景技术

在使用激光作为热源、锡膏作为钎料的软钎焊领域，由于锡膏中含有助焊剂，而且激光可瞬间将锡膏加热到较高温度，焊点表面的锡膏会在激光的照射下流动并散开。如果锡膏流动到距离焊盘较远的位置，受锡的趋热性作用距离限制，锡膏熔化后无法将这些距离较远的部分拉回焊盘，导致锡膏在工件上形成残留或飞溅，影响焊接后的电气性能。

当焊点上的锡膏受热熔化后，会在焊点上形成液态锡球，当焊盘表面进一步受热后，锡球才会在焊盘表面铺开，形成良好焊接。但是受环境等因素的影响，在指定的时间内，锡球不能百分之百铺开，从而形成焊接不良。

专利《空焊AOI锡膏检测方法》中提出检测焊盘是否空焊的方法，无法判断焊盘上的锡是否完全铺开，更无法解决锡没有完全铺开的问题。

专利CN201110295769《改善焊盘外形限制锡膏扩散的结构和方法》从印制电路板的设计结构上控制了锡膏过锡炉时的扩散范围，但是不适用于柔性电路板，也不适用于焊接过程中的锡膏范围控制和飞溅、残留的抑制，且无法对锡量多少进行判断，更无法对焊接后锡在焊盘上的附着面积进行检测和修正，因此其方法的有效性、先进性和适用性有限，该专利与本发明将要公开的方法在原理、结构和适用范围上差异明显。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法。本发明的方法采用机器视觉检测焊盘和锡膏的垂直投影面积为基础，通过控制激光模块的激发电流大小和时间，实现整个锡膏配激光焊接过程中对锡膏覆盖面积的精确控制，达到无飞溅、无残留的焊接效果，并分别处理无锡或者少锡、焊点未焊透等问题，保证良好的焊接品质。

本发明的技术方案是：一种锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法,包括预热阶段、熔化阶段和冷却阶段，其特征在于：

所述的预热阶段的加工过程为：在焊接开始时刻t0发射激光，直到t0+Δt1时锡膏扩散至S1的边界处；

所述的熔化阶段的加工过程为：在Δt2时间段内激光电流迅速增加，使小锡珠逐步熔化并集中在一起形成液态锡球；然后设置图像处理参数提取焊盘上的锡的实时垂直投影面积S4，设置焊接完成后锡在焊盘上的最小覆盖面积S5，使用PID算法控制激光电流，激光继续加热焊盘，直到时间点t0+Δt1+Δt2+Δt2’，锡在焊盘上铺开面积大于等于最小覆盖面积S5，熔化第二阶段结束；

所述的冷却阶段的加工过程为：将激光电流保持在熔化阶段电流的80％±10％范围内，使锡缓慢凝固；

其中第一限定区域S1取值范围为105％至140％焊盘的垂直投影面积S0；最小覆盖面积S5取值范围为70％至100％焊盘的垂直投影面积S0。

根据如上所述的锡膏精密焊接的视觉识别闭环控制方法，其特征在于：所述的预热阶段的加工过程还包括以下步骤：设定焊接预热阶段时间为Δt1，检测焊盘上锡膏的初始面积S3，如果面积为零，控制点锡装置12对该焊点加锡，重新开始焊接；如果焊盘上的锡的实时垂直投影面积S4在t0+Δt1*50％时刻并没有扩散至S3的120％，则控制点锡装置12对该焊点加锡，在重新开始焊接；如果连续2次计算中，焊盘上的锡的实时垂直投影面积S4无变化，则将预热电流增加1安培，如此重复，使预热阶段的激光电流尽可能大，且锡膏不超出S2区域范围，在t0+Δt1时刻，预热阶段结束；其中第二限定区域S2取值范围为130％至160％焊盘的垂直投影面积S0；初始投影面积S3取值范围为60％至90％焊盘的垂直投影面积S0。