技术领域
[0001] 本发明属于焊接设备技术领域,具体涉及一种计算机电路板锡焊设备及焊点检测方法。
相关背景技术
[0002] 激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池,由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
[0003] 现有技术存在的问题:能量转换效率低:激光焊锡机的能量转换效率通常低于10%,这意味着在焊接过程中有很大一部分能量被浪费,具体表现为以下几点,(一)材料吸收率低:材料的加热依赖于其对激光的吸收程度,金属对激光的吸收率受多种因素影响,如果材料的吸收率低,那么激光照射到材料上时,大部分能量会被反射或散射掉,只有少部分能量被材料吸收并转化为热能;(二)热能在材料内部的传递与耗散:即使材料吸收了激光能量并转化为热能,这些热能在材料内部的传递与耗散也会影响能量转换效率,例如,如果材料的导热性差,那么热能在材料内部传递的速度就会很慢,导致焊接效率降低;同时,如果焊接过程中存在大量的热损失(如通过辐射、热传导等方式散发到周围环境中),也会降低整体的能量转换效率;
焊接缺陷风险:焊点快速凝固可能导致气孔及脆化等问题的出现,这些缺陷可能
会影响焊接接头的强度和可靠性。
具体实施方式
[0021] 为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解,以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式,并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
[0022] 如图1‑图11所示,一种计算机电路板锡焊设备,包括机台1,机台1的表面固定组装有立架4,且立架4顶部的一侧固定组装有轨道二401,轨道二401的一侧通过轨道机滑动式组装有滑块402,滑块402的外侧固定组装有轨道三403,轨道三403的外侧通过轨道机滑动式组装有侧架5,侧架5的下方固定组装有用于发生激光的激光发生器6,侧架5的外侧固定组装有用于输送锡条的锡条送丝机构7,机台1的表面固定安装有轨道一2,且轨道一2的表面通过轨道机滑动式组装有载物台3。
[0023] 根据上述结构,滑块402沿着轨道二401滑动用于使激光发生器6横向移动,侧架5沿着轨道三403滑动用于使激光发生器6升降移动,载物台3沿着轨道一2滑动用于使载物台3纵向移动,锡条送丝机构7用于输送锡条,激光发生器6通过激光加热锡条从而完成电路板焊点焊接的工作,上述过程均为现有技术,此处不做过多赘述。
实施例一:
[0024] 参照附图3‑图6,锡条送丝机构7的内部设置有用于改变锡条表面形貌的滚压机构,通过滚压机构在锡条表面制备V字微沟槽,使激光光线在表面多次反射和吸收。
[0025] 参照附图3、图5,锡条送丝机构7的底端可拆卸式螺接有头管701,头管701底端的内部嵌入式安装有用于对锡条末端部分进行保温的陶瓷管718,锡条送丝机构7中部的内部转动组装有用于引导锡条运输的导丝辊702。
[0026] 根据上述结构,导丝辊702用于引导锡条运输,在激光发生器6融化锡条末端的部分时,会有部分热量沿着锡条进行传导,而位于头管701末端内部的陶瓷管718能够阻碍锡条内部热量向头管701进行传导,起到临时保温的效果,借助此保温效果可同时起到预热锡条的目的,缓解热能在材料内部传递与耗散的问题,降低热损失,优化整体的能量转换效率。
[0027] 参照附图3‑图6,滚压机构包括转动组装于锡条送丝机构7中部内部的管轴704,管轴704设置有两根且中部外壁均固定设置有V槽滚压轮705,锡条穿过两个V槽滚压轮705之间,且由V槽滚压轮705边缘凹槽内壁的V字凸起进行表面滚压,管轴704的两端均套设有轴承706,且轴承706外围与锡条送丝机构7侧壁之间套设有橡胶套管707。
[0028] 参照附图3‑图6,管轴704轴线的内部活动贯穿式安装有穿杆713,且穿杆713外壁并位于V槽滚压轮705的内部固定设置有振子715,穿杆713的两端并位于管轴704内部的两端均安装有滚子轴承。
[0029] 参照附图3‑图6,锡条送丝机构7对应滚压机构的外壁固定安装有壁壳703,壁壳703的内部固定安装有电机一716,且电机一716的输出端固定安装有齿轮七717,管轴704延伸至壁壳703内部的一端均固定安装有齿轮一708,且两个齿轮一708相互啮合,齿轮七717与其中一个齿轮一708相啮合,壁壳703的内部转动安装有与齿轮一708相啮合的齿轮二
709,且两个齿轮二709的一侧均同轴式固定组装有齿轮三710,壁壳703的内部转动安装有与齿轮三710相啮合的齿轮四711,且两个齿轮四711的一侧均同轴式固定组装有齿轮五
712,穿杆713贯穿管轴704并延伸至壁壳703内部的一端均固定安装有齿轮六714,且齿轮六
714与对应齿轮五712相啮合。
[0030] 根据上述结构,电机一716工作时,其通过齿轮七717与其中一个齿轮一708的啮合,以及两个齿轮一708之间的相互啮合,进而驱动两个管轴704同时对向旋转,此时两个V槽滚压轮705将同时对锡条表面进行滚压式接触,锡条表面随即会成型V字微沟槽,与此同时,通过齿轮一708与齿轮二709的啮合、齿轮三710与齿轮四711的啮合以及齿轮五712与齿轮六714啮合,最终驱动穿杆713在对应的管轴704内部高速转动,偏心设置的振子715在高速旋转下会产生振动的效果,该振动传导至V槽滚压轮705并直接作用于锡条表面,借以提高锡条表面V字微沟槽的成型效果,通过上述方式,利用滚压过程使锡条表面形成连续弹塑性变形,从而形成微沟槽,这种粗糙表面能够增加光的陷光作用,使光线在表面多次反射和吸收,从而显著提高吸收率,另外,高速旋转的振子715使V槽滚压轮705同时具备振动的过程,借以提高锡条表面的粗糙度,进一步优化光能的吸收效果。
[0031] 本发明的工作原理为:在补充运输锡条的过程中,导丝辊702用于引导锡条运输,电机一716同时工作,并通过齿轮七717与其中一个齿轮一708的啮合,以及两个齿轮一708之间的相互啮合,进而驱动两个管轴704同时对向旋转,此时两个V槽滚压轮705将同时对锡条表面进行滚压式接触,锡条表面随即会成型V字微沟槽,与此同时,通过齿轮一708与齿轮二709的啮合、齿轮三710与齿轮四711的啮合以及齿轮五712与齿轮六714啮合,最终驱动穿杆713在对应的管轴704内部高速转动,偏心设置的振子715在高速旋转下会产生振动的效果,该振动传导至V槽滚压轮705并直接作用于锡条表面,借以提高锡条表面V字微沟槽的成型效果。实施例二:
[0032] 参照附图7‑图11,激光发生器6的一侧至底部设置有用于控制焊点降温速度的温控机构8,通过温控机构8改变焊点瞬间降温的情况,用于消除焊接区域的残余应力。
[0033] 参照附图7‑图11,温控机构8包括设置于激光发生器6顶部一侧的风机801,以及设置于激光发生器6底部一侧的主机壳810,风机801的出风口固定连接有风管802,风管802的末端一体式连接有支管803,且支管803设置有三条并间隔90度分布于激光发生器6底部的周围,支管803的一端均装配有阀门804,支管803的末端阵列式连接有热风管805,且每条支管803的末端设置有三条热风管805。
[0034] 参照附图7‑图11,每条热风管805的末端均固定设置有球接座806,且均通过球接座806活动连接有喷管807,热风管805末端的外壁均固定安装有转心架808,喷管807的外壁均固定设置有转臂809,且转臂809与转心架808构成转动连接,转臂809位于与转心架808转接处的外壁一体式设置有调接梁一,热风管805的内部均安装有电热丝818,热风管805内部电热丝818的数量,由与激光发生器6的间距由近至远逐个减少。
[0035] 参照附图7‑图11,主机壳810两侧的斜对角处均固定设置有辅壳811,主机壳810与两个辅壳811呈间隔90度分布于激光发生器6底部的周围,主机壳810与辅壳811的内部均阵列式转动安装有调角轴812,每根调角轴812的两端均一体式设置有调接梁二,调接梁一两端与对应调接梁二两端均通过调杆813相连接,与激光发生器6呈同间距尺寸的调角轴812之间通过传动轴814传动连接,且调角轴812与传动轴814之间通过万向节相连接。
[0036] 参照附图7‑图11,位于主机壳810内部的调角轴812的一端固定安装有齿轮八815,且主机壳810内部的三个齿轮八815呈交错式排布,主机壳810的内部转动安装有与齿轮八815相啮合的齿轮九816,主机壳810的内部固定交错式安装有电机二817,且电机二817的输出端与对应齿轮九816通过斜齿轮组啮合传动连接。
[0037] 根据上述结构,在对电路板进行锡焊的过程中,根据激光发生器6移动的方向,开启对应位置处的阀门804,例如附图8所示,假设此时的激光发生器6由图左至图右移动并焊接,只需要开启图中最左侧的阀门804即可,风机801随即工作并向对应的支管803内注入气流,气流随即均匀地注入其末端三条热风管805内,该处三条热风管805内的电热丝818全部通电,借以加热即将吹出的气流,如附图11所示,越靠近激光发生器6的热风管805,其吹出气流的温度就会越高,因此,当某处焊点刚完成焊接后,其会先后被不同温度的热气流依次进行控温烘炙,且气温逐次降低,另外,根据焊点的位置,对应位置喷管807的角度也可进行调节,其调节过程如下,启动对应位置上的电机二817,其通过斜齿轮组以及齿轮八815与齿轮九816的啮合,进而驱动主机壳810内对应的调角轴812进行旋转,而其同时通过传动轴814的传动,最终驱动辅壳811内对应调角轴812一同旋转,调角轴812旋转后,再借助调杆
813使对应的喷管807进行旋转,以此来实现喷管807的角度跟随焊点位置变化而调节的效果;上述过程,三条呈间隔90度分布于激光发生器6周围的支管803,可在三个焊接移动路径方向上对焊点进行控温的工作,且每条支管803末端都能喷出三种不同温度的热气流,可使刚完成焊接的焊点能够依次与温度由高至低的气流进行接触,借以改变传统电路板焊点瞬间降温的情况,避免因焊点快速凝固而导致的气孔及脆化等问题,这些缺陷都会影响焊接接头的强度和可靠性,最后,各束气流的方向,即喷管807的角度都可根据焊点位置的变化而调节。
[0038] 本发明的工作原理为:在对电路板进行锡焊的过程中,根据激光发生器6移动的方向,开启对应位置处的阀门804,例如附图8所示,假设此时的激光发生器6由图左至图右移动并焊接,只需要开启图中最左侧的阀门804即可,风机801随即工作并向对应的支管803内注入气流,气流随即均匀地注入其末端三条热风管805内,该处三条热风管805内的电热丝818全部通电,借以加热即将吹出的气流,如附图11所示,越靠近激光发生器6的热风管805,其吹出气流的温度就会越高,因此,当某处焊点刚完成焊接后,其会先后被不同温度的热气流依次进行控温烘炙,且气温逐次降低,另外,根据焊点的位置,对应位置喷管807的角度也可进行调节,其调节过程如下,启动对应位置上的电机二817,其通过斜齿轮组以及齿轮八
815与齿轮九816的啮合,进而驱动主机壳810内对应的调角轴812进行旋转,而其同时通过传动轴814的传动,最终驱动辅壳811内对应调角轴812一同旋转,调角轴812旋转后,再借助调杆813使对应的喷管807进行旋转,以此来实现喷管807的角度跟随焊点位置变化而调节的效果。
[0039] 如图12‑图13所示,一种计算机电路板焊点检测方法,具体步骤如下:S1:采集焊点图像:使用工业相机如CCD或3D线阵扫描相机,获取电路板上焊点的原始图像数据;
S2:绕身拍摄:通过改变工业相机的拍摄角度或电路板的角度,获取焊点在垂直拍摄时所无法识别出的缺陷;
S3:预处理图像:对采集到的焊点图像进行去噪处理,常用自适应中值滤波方法去除图像中的噪点,同时保留边缘信息;
S4:提取特征:从预处理后的焊点图像中提取轮廓特征和区域特征;
S5:特征约简:应用粗糙集理论的知识约简算法,对提取的特征进行约简,去除冗余信息;
S6:比对检测:将约简后的特征与特征数据库中存储的合格焊点特征进行比对,判断焊点是否合格。
[0040] 本发明的工作原理为:如附图12所示,通过对焊接进行侧向拍摄,可避免出现在垂直拍摄时无法识别某些缺陷的问题,优化焊点检测的准确性。
[0041] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法,如无特别说明和限定,均按照本领域的常规手段进行实施。