[发明专利]一种激光软钎焊的温度控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种激光软钎焊的温度控制方法及系统，系统包括焊接平台，所述焊接平台上包括用于测量焊点焊接温度的传感装置和用于存储焊接温度和控制量的数学模型的控制器，其中，传感装置将焊接温度发送给控制器，控制器根据所接收到焊接温度，计算出控制量，并将该控制量送入执行机构，作用于被控对象；本发明在传统的PID控制的基础上，引入了模糊控制方法，并基于建立的焊点焊接温度与激光功率的数学模型进行了前馈补偿，能快速消除焊点焊接温度与目标温度之间的误差，提高了焊点焊接温度控制精度，提升了焊接产品的质量，适合在激光软钎焊焊接过程中广泛使用。

技术领域

本发明涉及激光软钎焊控制领域，具体的说是一种激光软钎焊的温度控制方法及系统。

背景技术

激光钎焊是以激光为热源加热钎料融化的钎焊技术。激光钎焊的主要特点是利用激光的高能量密度实现局部或微小区域快速加热完成钎焊过程。采用激光辐射加热集成电路引线，通过钎剂或预置钎料向基板传递热量。当温度达到钎焊温度时，钎剂和钎料融化，基板和引线润湿形成连接。激光束汇聚在钎料上，钎料温度可能过高导致融化过快，而母材温度不足使钎料不能很好润湿母材，影响填充效果，钎缝成形变差；激光束汇聚在母材上，钎料温度有可能过低，导致钎料流动性或活跃性降低，母材可能过热融化，导致钎料直接进入熔池形成熔化焊，形成的脆性相也影响钎缝性能；焊点焊接温度能否有效地跟踪目标温度对焊接产品质量的影响至关重要。因此，当焊接过程中存在焊接温度偏差时，需采用控制方法减小或者消除这种偏差，即焊接温度与目标温度之间的误差。鉴于焊接温度误差对焊接产品质量的影响，快速减小或者消除焊接温度误差的控制方法变得尤为重要。

激光焊接温度控制是一个十分复杂的技术问题，传统的激光焊接温度控制方法是简单闭环PID控制，但由于激光能量密度高，红外温度计的范围限制，无法检测到从环境温度到100℃的温度上升；焊剂通量蒸发时受热的影响使得从100℃到熔体温度(约220℃)的测量不准确，因此这种控制方式会出现温度控制剧烈振荡导致发散，不能达到理想的控制效果，使得焊接产品的质量较差。激光钎焊的关键在于合理的控制激光功率分配。

基于此，针对上述现状中的问题，本发明提出了一种能够提高温度控制精度的激光软钎焊的温度控制方法及系统。

发明内容

为了解决现有激光焊接控制技术温度控制精度较差的问题，本发明提供一种激光软钎焊的温度控制方法及系统，提高了激光焊接技术中的温度控制精度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种激光软钎焊的温度控制方法，包括以下步骤：

S1、将焊接材料放入待焊接处，将激光束聚焦在焊点，输入焊接参数和目标温度，进行激光软钎焊焊膏焊接；

S2、焊接时，对焊点进行温度测量并将温度测量信号传输至模糊控制单元，模糊控制单元根据焊点焊接温度和目标温度之间误差得到模糊控制量，前馈控制单元根据目标温度计算得到前馈控制量，将模糊控制量和前馈控制量相加得到复合控制量，将该控制量送入执行机构，作用于被控对象，消除温度误差；

S3、重复步骤S2，直至焊接过程结束。

本发明进一步改进在于，所述步骤S1中，将激光束聚焦在焊点前还包括调整激光光源位置，将半导体激光束聚焦在焊点上，调整激光光斑大小。

本发明进一步改进在于，所述步骤S2中，采用红外温度计对焊点进行温度测量。

本发明进一步改进在于，步骤S2中，焊点焊接温度与激光功率的数学模型为：

Q_input＝Q_cd+Q_cv+Q_heat，