BR102015032801A2

BR102015032801A2 - cartucho de soldagem inteligente para validação de conexão de soldagem automática

Info

Publication number: BR102015032801A2
Application number: BR102015032801A
Authority: BR
Inventors: Hoa Nguyen; Kenneth D Marino
Original assignee: Capital Formation Inc
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-01-24
Also published as: TW201701987A; KR20170007082A; EP3115142B1; AU2015275270B2; EP3799979A1; TWI590905B; KR101796364B1; AU2015275270A1; CA2915654A1; CN106334853B; JP2017019012A; MY181855A; EP3115142A1; JP6029039B1; SG10201510623SA; CN205519983U; MX2015017938A; CN106334853A; MX366581B; CA2915654C

Abstract

cartucho de soldagem inteligente para validação de conexão de soldagem automática trata-se de um cartucho de soldagem inteligente que inclui: um alojamento; uma ponta de solda; um aquecedor para aquecer a ponta de solda; um dispositivo de armazenamento para armazenar in-formações sobre características do cartucho; um processador para re-cuperar as informações sobre características do cartucho, monitorar o nível de potência entregue à ponta de solda para detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, determinar uma espessura de um composto intermetálico (imc) da junta de solda com o uso de algumas das informações recuperadas, determinar se a espessura do imc está dentro de uma faixa predeterminada, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a espessura do imc está dentro da faixa predeterminada; e uma interface para transmitir o sinal de indicação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CARTUCHO DE SOLDAGEM INTELIGENTE PARA VALIDAÇÃO DE CONEXÃO DE SOLDAGEM AUTOMÁTICA".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este Pedido de Patente é uma Continuação em Parte do Pedido de Patente n° de série 14/794.678, depositado em 8 de julho de 2015 e intitulado "Soldering Iron With Automatic Soldering Connec-tion Validation," que reivindica o benefício da data de depósito do Pedido de Patente Provisória dos Estados Unidos de n2 de série 62/033.037, depositado em 4 de agosto de 2014 e intitulado "Connec-tion Validation For Handheld Soldering Iron Station," cuja totalidade do conteúdo é expressamente incorporada no presente documento a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se, em geral, à fabricação, reparo e retrabalho de placas de circuito impresso (PCBs) e, mais particularmente, a uma estação de soldagem com validação de conexão de soldagem automática.

ANTECEDENTES

[003] Com a maior variedade de componentes usados em placas de circuito impresso (PCBs), os menores componentes passivos e os maiores ICs com dimensões de passos esféricos mais finas, as demandas por juntas de solda de alta qualidade para auxiliar na fabricação e no retrabalho de conjunto de PCB (PCBA) têm aumentado. Juntas de solda com falhas custaram às empresas bilhões de dólares ao longo dos anos. Muitos processos têm sido desenvolvidos para reduzir taxa de falhas para sistemas de solda por onda. Entretanto, para aplicações de soldagem e retrabalho manuais ponto a ponto, as empresas estão contando com as habilidades dos operadores para produzir boas juntas de solda com conexões elétricas de qualidade. Independente- mente de quanto treinamento é fornecido aos operadores do ferro de soldagem, sem orientação durante uma atividade de soldagem os operadores podem cometer e repetir erros devido ao fato de que há muitos fatores que impactam a transferência de calor pelo ferro de soldagem para formar uma junta de solda com boa conexão elétrica. Esses fatores incluem temperatura de ponta de solda, geometria da ponta de solda, oxidação da solda, comportamento humano e similares.

[004] Ademais, a soldagem automática (por exemplo, robótica) é, hoje em dia, estrita mente um evento com base em tempo de circuito aberto, em que um se robô move até a junta específica, a ponta de solda é automaticamente colocada na junta, a solda é automaticamente aplicada, e um tempo prescrito posterior (determinado por um software específico para o robô), a ponta de solda é automaticamente removida da junta. Esse processo é repetido até o programa de robô ser concluído. Esse evento com base em tempo de circuito aberto pode ser aperfeiçoado de maneira significativa usando-se as várias modalidades de tecnologia de validação de conexão (CV) reveladas no presente documento, com uma retroalimentação em tempo real da qualidade de solda.

SUMÁRIO

[005] Em algumas modalidades, a presente invenção é um cartucho de soldagem inteligente que inclui: um alojamento; uma ponta de solda; um aquecedor para aquecer a ponta de solda; um dispositivo de armazenamento para armazenar informações sobre características do cartucho; um processador para recuperar as informações sobre características do cartucho, monitorar o nível de potência entregue à ponta de solda para detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, determinar uma espessura de um composto intermetálico (IMC) da junta de soida com o uso de algumas das informações recuperadas, determinar se a espessura do IMC está dentro de uma faixa predeter- minada, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a espessura do IMC está dentro da faixa predeterminada; e uma interface para transmitir o sinal de indicação.

[006] Em algumas modalidades, a presente invenção é um cartucho de soldagem inteligente que inclui: um alojamento; uma ponta de solda; um aquecedor para aquecer a ponta de solda; um dispositivo de armazenamento para armazenar informações sobre características do cartucho; um processador para recuperar as informações sobre características do cartucho, detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, receber uma imagem 3D atual da junta de solda, determinar volume da solda dispensada após ocorrência do liquidus a partir da imagem 3D atual, comparar o volume da solda dispensada com uma quantidade de solda necessária para preencher um cilindro de um orifício para um componente de orifício atravessante, ou para preencher uma superfície de um cilindro de um orifício para um componente de montagem de superfície para determinar quanto da solda dispensada é dissipada sobre o cilindro ou na área de superfície do cilindro, repetir a comparação do volume da solda dispensada até a solda dispensada ter enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a solda dispensada tiver enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro dentro da tolerância predeterminada; e uma interface para transmitir o sinal de indicação.

[007] A interface pode ser uma interface sem fio e/ou com fio. Em algumas modalidades, o cartucho inclui um sensor de temperatura para medir uma temperatura da ponta de solda, em que o sensor de temperatura mede periodicamente a temperatura da ponta de solda e alimenta as informações ao processador, e em que o processador ajusta a temperatura da ponta de solda quando a dita temperatura muda a partir de um valor predeterminado.

[008] O cartucho de soldagem inteligente da presente invenção pode ser usado em um ferro de soldagem manual ou uma estação de soldagem automática para soldar peças de trabalho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A Figura IA mostra um ferro de soldagem manual exempli-ficativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0010] A Figura 1B é um diagrama de blocos exemplificativo de um processador e componentes associados de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0011] A Figura 1C mostra um ferro de soldagem manual exemplificativo em que o processador e o conjunto associados estão em uma fonte de alimentação, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0012] A Figura 1D mostra um ferro de soldagem manual exempli-ficativo em que o processador e o conjunto associados estão em uma peça de mão, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0013] A Figura 1E ilustra um ferro de soldagem manual exemplifi-cativo em que o processador e o conjunto associados estão em um cartucho, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0014] A Figura 1F mostra um ferro de soldagem manual exemplifi cativo em que o processador e o conjunto associados estão em uma estrutura de trabalho, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0015] A Figura 1G mostra uma estação de soldagem automática exemplificativa de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0016] A Figura 2 mostra um fluxo de processo exemplifi cativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0017] A Figura 3A mostra um gráfico para uma mudança na temperatura de uma ponta de soldagem ao longo do tempo para três determinados tamanhos de carga, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0018] A Figura 3B mostra um gráfico para uma mudança em im-pedância de uma ponta de soldagem ao longo do tempo para três determinados níveis de potência e três determinadas temperaturas, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0019] A Figura 4A ilustra um gráfico para a espessura do IMC versus tempo de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0020] A Figura 4B ilustra um gráfico para a espessura para o IMC versus tempo de soldagem de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0021] A Figura 4C mostra uma camada de IMC para um evento de soldagem.

[0022] A Figura 5 é um fluxo de processo exemplificativo para detecção de liquidus e verificação de conexão com o uso de imagens de uma pluralidade de câmeras de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0023] As Figuras 6A a 6D mostram várias imagens usadas para a detecção de liquidus de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0024] A Figura 7A mostra algumas juntas de solda exemplificativas para componentes de orifício atravessante, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0025] A Figura 7B mostra algumas juntas de solda exemplificati-vas para componentes de montagem de superfície, de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

[0026] A Figura 8 mostra um cartucho de soldagem inteligente exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] Em algumas modalidades, a presente invenção é uma estação de soldagem com validação de conexão de soldagem automática. A estação de soldagem inclui um processador, tal como um microprocessador ou controlador, memória, conjunto de circuitos de entra-da/saída e outros conjuntos de circuitos eletrônicos necessários para realizar a validação de conexão de soldagem.

[0028] Em algumas modalidades, o processador recebe várias características da junta de solda e da estação de soldagem, e realiza um processo para calcular a espessura de composto intermetálico (IMC) de solda e substrato de PCB para garantir que uma boa junta de solda seja formada durante um evento de solda. Uma vez que uma boa conexão elétrica para a junta de solda é confirmada, um indicador de áudio, LED, ou vibração na estação de soldagem, por exemplo, em uma peça de mão ou em um visor em uma estação de soldagem, informa o operador ou um programa de robô de soldagem da formação da boa junta de solda. Tipicamente, uma boa junta de solda formada por solda SAC (estanho-prata-cobre) e substrato de cobre PCB é quando a espessura intermetálica da solda está entre 1 um a 4 um. Consequentemente, se a estação de soldagem usar, por exemplo, fio de solda SAC305 (96,5% de Sn, 3% de Ag, 0,5% de Cu) com substrato de cobre PCB, a espessura de IMC do Cu6Sn5 é calculada por algumas modalidades da presente invenção e o operador, ou o robô, é notificado uma vez que a espessura de IMC da solda alcance 1 um a 4 um durante o evento de solda.

[0029] A reação química entre o substrato de cobre e a soldagem pode ser mostrada conforme: (fase 1)(1) (fase 2 □ espessura de IMG é 1 um a 4 um) (2).

[0030] A Fase 1 da reação química é temporária (transiente) e, portanto, não é usada para determinação da qualidade da junta de solda.

[0031] A Figura 1A mostra um ferro de soldagem manual exempli-ficativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Conforme mostrado, o ferro de soldagem manual inclui uma unidade de fonte de alimentação 102 que inclui um visor 104, por exemplo um visor de LCD, e vários indicadores 106, tais como indicadores de LED 106a e 106b. Outros indicadores,tais como dispositivos de emissão de som ou dispositivos háptícos, podem ser usados também. O ferro de soldagem inclui adicionalmente uma peça de mão 108 acoplada à unidade de fonte de alimentação 102 e uma estrutura (de trabalho) 11, que acomoda a peça de mão 108. A peça de mão 108 recebe potência da unidade de fonte de alimentação 102 e aquece uma ponta de soldagem presa a ou localizada em um cartucho de soldagem para realizar a soldagem em uma peça de trabalho. Em algumas modalidades, o cartucho de soldagem pode incluir um sensor de temperatura acoplado termicamente à ponta de soldagem para captar a temperatura de ponta e transmitir aqueles dados para um processador.

[0032] A peça de mão 108 pode incluir vários indicadores, tais como um ou mais LEDs e/ou um alerta sonoro na mesma. Em algumas modalidades, a unidade de fonte de alimentação 102 ou a peça de mão 108 inclui um microprocessador, memória, conjunto de circuitos de entrada/saída e outro conjunto de circuitos eletrônicos necessários para realizar vários processos. Um versado na técnica reconhecerá que o microprocessador (ou o controlador) pode ser colocado na fonte de alimentação, na peça de mão ou uma estrutura do sistema de soldagem. A comunicação com dispositivos externos,tais como um com- putador local, um servidor remoto, um robô para realizar a soldagem, uma impressora e similares, pode ser realizada na estrutura de trabalho por conexões com e/ou sem fio, com o uso das interfaces e dos protocolos com e/ou sem fio conhecidos.

[0033] Em algumas modalidades, o microprocessador e os circuitos associados identificam qual cartucho de soldagem está sendo usado, validam a geometria de ponta, validam que a temperatura e ca ar-ga (junta de solda) estão em correspondência para garantir que o cartucho de soldagem selecionado possa produzir energia suficiente para trazer a carga para o ponto de fusão da solda, detectam temperatura liquidus e, então, determinam a espessura de IMC da solda, conforme descrito em mais detalhes abaixo. Por exemplo, se a geometria de ponta for muito pequena para a carga, a ponta não terá a capacidade de levar a junta para o ponto de fusão de solda. A temperatura liquidus é a temperatura acima da qual um material está completamente líquido. A temperatura liquidus é mais usada para substâncias impuras (misturas), tais como vidros, ligas e rochas. Acima da temperatura liquidus, o material é homogêneo e líquido em equilíbrio. Abaixo da temperatura liquidus, cristais são formados no material após um tempo suficiente, dependendo do material.

[0034] A Figura 8 mostra um cartucho de soldagem inteligente exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Em algumas modalidades, o cartucho de soldagem inteligente inclui uma ponta de soldagem 802, fiação associada 804, uma blindagem magnética 806, um aquecedor 808 para aquecer a ponta, um eixo ou alojamento 810, conector(es) 812 tanto para conexões elétricas quanto mecânicas e um dispositivo de armazenamento 814, tal como uma memória não volátil (NVM). O cartucho de soldagem inteligente pode incluir adicionalmente um ou mais sensores 818, tais como sensor de temperatura para medir a temperatura da ponta e/ou um poten- ciômetro para medir a impedância da ponta, um dispositivo de identificação de radiofrequência (RFID) 820 e/ou um processador e conjunto de circuitos associados 816, tais como circuitos de entrada/saída e interfaces com e/ou sem fio para comunicação de dados. O conector mecânico (não mostrado) para conectar o cartucho a uma peça de mão ou um braço de robô pode ser incluído para operação eficiente de rápida liberação.

[0035] Em algumas modalidades, a ID de cartucho, por exemplo, um número de série ou um código exclusivo para o cartucho específico, é lida a partir de NVM 814 ou RFID 820 para identificar o cartucho, o tipo do mesmo e parâmetros relacionados e informações de especificação. O NVM 814 também pode armazenar informações sobre uma mudança em temperatura de uma pluralidade de pontas de soldagem ao longo do tempo, de modo similar aos gráficos das Figuras 3A, 3B, 4A e 4B. Uma vez que uma ponta de soldagem específica é usada, as informações sobre a mudança na temperatura da ponta sendo usada são recuperadas do NVM. Tipicamente, durante um evento de solda, a temperatura da ponta cai à medida que a mesma aquece a junta de solda e, desse modo, o aquecedor precisa reaquecer a ponta, o que, frequentemente, resulta na ultrapassagem da temperatura exigida (estabelecida) para a ponta. Entretanto, em algumas modalidades, um sensor de temperatura 818 capta periodicamente a temperatura da ponta e alimenta as informações ao processador (ou diretamente ao aquecedor 808) para ajustar a temperatura em caso de qualquer queda de temperatura (ou aumento) devido à carga ou outros fatores. Desse modo, uma intensidade de calor apropriada é diretamente entregue na junta de solda.

[0036] Em algumas modalidades, o NVM e/ou o RFID armazena dados relacionados a características do cartucho, tais como, número de parte, código de lote, número de série, uso total, ponto total, mas- sa/peso de ponta, configuração de ponta, código de autenticação (se houver), eficiência térmica, característica térmica e similares. Esses dados podem ser recuperados por um processador (por exemplo, o processador interno 816 ou um processador externo) periodicamente no início e durante a operação de soldagem. Em algumas modalidades, os dados também podem ser recebidos e transmitidos através de métodos com ou sem fio.

[0037] Em algumas modalidades, o NVM e/ou o RFID do cartucho inclui todas ou algumas das informações a seguir.

[0038] 1. Temperatura do aquecedor/da ponta e, opcionalmente, informações sobre uma mudança na temperatura ao longo do tempo para vários tamanhos de carga;

[0039] 2. Geometria de ponta, que pode incluir superfície de contato da ponta com a solda, distância da ponta a partir do aquecedor, massa da ponta;

[0040] 3. Fator de eficiência térmica da ponta (com base em massa, formato, aquecedor, etc.);

[0041] 4. Número de eventos de soldagem que foram realizados pela ponta específica, que pode ser usado para rastreabilidade [0042] 5. Tempo de uso de ponta (por exemplo, tempo total da ponta sendo usado para garantia e rastreabilidade) [0043] 6. Data de fabricação do cartucho [0044] 7. Número de série e código de identificação para o cartucho [0045] 8. Número de parte [0046] 9. Sinalização de seleção de CV (se a ponta e/ou o cartucho são submetidos à tecnologia CV) [0047] 10. Dados de Soma de Verificação [0048] Temperatura, de ponta, geometria de ponta e eficiência térmica são usadas para calcular uma aproximação para a espessura de camada de IMG, conforme explicado abaixo. Número de eventos de soldagem, tempo de uso de ponta e dados de fabricação podem ser usados para refinar adicionalmente o processo de cálculo de espessura de IMG, conforme explicado abaixo. As informações de histórico, tais como tempo de uso, número de eventos de soldagem e similares, podem ser registradas de volta ao NVM para serem acumuladas.

[0049] Número de série, número de parte e sinalização de seleção de CV são para manutenção, rastreabilidade e/ou determinação de se o processo irá, pode/deve fornecer uma indicação válida da formação de IMG. A soma de verificação de dados pode ser usada para determinar se há uma falha na NVM ou erro de transferência de dados de comunicação, em algumas modalidades. Em algumas modalidades, o cartucho inteligente para uma estação de soldagem de robô inclui um anel D de antirrotação para prevenir o cartucho de rotações indeseja-das, quando o braço de robô está sendo girado.

[0050] Em algumas modalidades, o cartucho de soldagem inteligente tem a capacidade de realizar os processos de detecção de liqui-dus e verificação de conexão de acordo com ambos os fluxos de processo das Figuras 2 e 5. Por exemplo, o processador 816 tem a capacidade de recuperar as informações sobre características do cartucho a partir do NVM ou RFID, detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, receber uma imagem 3D atual da junta de solda, determinar volume da solda dispensada após ocorrência do liquidus a partir da imagem 3D atual, comparar o volume da solda dispensada com uma quantidade de solda necessária para preencher um cilindro de um orifício para um componente de orifício atravessante, ou para preencher uma superfície de um cilindro de um orifício para um componente de montagem de superfície para determinar quanto da solda dispensada é dissipada sobre o cilindro ou na área de superfície do cilindro, repetir a comparação do volume da solda dispensada até a solda dispensada ter enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro, e gerar um sinal de indicação indicando que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a solda dispensada tiver enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro dentro de uma tolerância predeterminada.

[0051] Além disso, o processador 816 pode ter a capacidade de recuperar as informações sobre características do cartucho, detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, receber uma imagem 3D atual da junta de solda, determinar volume da solda dispensada após ocorrência do liquidus a partir da imagem 3D atual, comparar o volume da solda dispensada com uma quantidade de solda necessária para preencher um cilindro de um orifício para um componente de orifício atravessante, ou para preencher uma superfície de um cilindro de um orifício para um componente de montagem de superfície para determinar quanto da solda dispensada é dissipada sobre o cilindro ou na área de superfície do cilindro. O processador pode repetir, então, a comparação do volume da solda dispensada até a solda dispensada ter enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a solda dispensada tiver enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro dentro da tolerância predeterminada.

[0052] A Figura 1B é um diagrama de bloco exemplificativo de um processador e componentes associados de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Conforme ilustrado, um processador 112, uma memória 114 uma memória não volátil (NVM) 116 e uma interface de l/O 118 são acoplados a um barramento 120 para compreender o processador e o conjunto de circuitos associados de algumas modalidades da presente invenção. A interface de l/O 118 pode ser uma interface com fio e/ou uma interface sem fio para componentes externos à estação de soldagem. Opcionalmente, uma ou mais câme- ras 122 e 124 são acopladas ao processador e à memória através do barramento 120 ou da interface l/O 118 para capturar imagens de uma junta de solda a partir de vários pontos de vista. Adicionalmente, um sensor de temperatura opcional 126 para captar a temperatura da ponta de soldagem pode ser acoplado ao processador 112 e à memória 114 através do barramento 120 ou da interface l/O 118. O sensor de temperatura opcional pode estar localizado em ou próximo à ponta de soldagem.

[0053] Conforme um versado na técnica prontamente entenderá, diferentes componentes mostrados na Figura 1B podem ser localizados em diferentes partes do ferro de soldagem ou da estação de soldagem automática, conforme parcialmente explicado abaixo. Por exemplo, as câmeras podem ser localizadas fora de e desacopladas dos diferentes componentes do ferro de soldagem ou da estação de soldagem automática, enquanto o processador e o conjunto de circuitos associados podem ser localizados em quaisquer componentes do ferro de soldagem ou da estação de soldagem automática (conforme descrito abaixo). Os sensores também podem estar localizados dentro de/em diferentes componentes do ferro de soldagem ou da estação de soldagem automática, dependendo das aplicações dos mesmos.

[0054] A Figura 1C mostra um ferro de soldagem manual exempli-ficativo em que o processador e o conjunto associados estão em uma fonte de alimentação, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Conforme mostrado, a unidade de fonte de alimentação inclui o processador e o conjunto de circuitos associados e um circui-to/unidade de monitoramento de potência interna para detectar e alterar a potência suprida pela fonte de alimentação para a peça de mão, o cartucho e/ou a ponta de soldagem. A unidade de fonte de alimentação também inclui interface(s) com fio e/ou sem fio para se comunicar eletronicamente com a peça de mão, os LEDs, o cartucho e/ou dispo- sitivos externos. Uma vez que o processador determina a qualidade da junta de solda, o mesmo emite um sinal apropriado para ativar um ou mais dentre um LED, um dispositivo de emissão de som, e um dispositivo háptico para notificar o operador sobre a qualidade determinada da junta de solda.

[0055] Ademais, a ID de cartucho, por exemplo, um número de série ou um código exclusivo ao cartucho específico, é lida a partir da memória (por exemplo, NVM ou RFID) do cartucho para identificar o cartucho e o tipo do mesmo. Isso pode ser feito por uma conexão com fio ou sem fio. Por exemplo, no caso de um RFID dentro do cartucho, o RFID (ou até mesmo o NVM) pode ser lido (pelo processador) de modo sem fio. Uma vez que o cartucho de soldagem inteligente e o tipo do mesmo são identificados, os parâmetros relevantes do cartucho são recuperados pelo processador a partir de uma memória, por exemplo, um EEPROM. A memória que armazena os parâmetros relacionados ao cartucho pode ser no interior ou fora do cartucho. Em algumas modalidades, se todos os parâmetros relacionados (cartucho) estiverem armazenados em uma memória (que está no cartucho), o cartucho pode não precisar ser especificamente identificado, visto que os parâmetros já estão disponíveis na memória do cartucho e são específicos ao cartucho.

[0056] Em algumas modalidades, o cartucho pode ter um código de barras, uma tira magnética ou um "chip inteligente" para identificar o cartucho. Uma vez que o cartucho é identificado, as informações relevantes podem ser lidas a partir do código de barras, da tira magnética, do chip inteligente ou buscadas em um armazenamento externo, tal como uma memória ou um banco de dados acoplado a uma rede de computador, tal como a Internet. Para o propósito do presente pedido e da invenção reivindicada, um dispositivo de armazenamento também incluirá um código de barras, uma tira magnética e um chip inteligente.

[0057] A Figura 1D mostra um ferro de soldagem manual exempli-ficativo, em que o processador e o conjunto de circuitos associados estão na peça de mão, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. As funções gerais e operações dessas modalidades são similares àquelas explicadas em relação à Figura 1C, exceto que o processador (e o conjunto de circuitos associados) e o circuito/a unidade de monitoramento de potência estão, agora, localizados com a peça de mão.

[0058] A Figura 1E ilustra um ferro de soldagem manual exemplificai i vo, em que o processador e o conjunto associados estão em um cartucho, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Nessas modalidades, o cartucho pode ser similar ao cartucho inteligente mostrado na Figura 8 e explicado acima. As funções gerais e operações dessas modalidades são similares àquelas explicadas em relação à Figura 1C, exceto que o processador (e o conjunto de circuitos associados) e a memória estão, agora, localizados com o cartucho. Novamente, as comunicações entre o cartucho, a peça de mão e dispositivos externos podem ser com e/ou sem fio. Conforme um versado na técnica prontamente reconhecerá, o circuito/a unidade de monitoramento de potência (não mostrados) podem ser localizados na unidade de fonte de alimentação, na peça de mão ou no cartucho em si. Nessas modalidades, os dispositivos que notificam o operador (por exemplo, LEDs, dispositivo de emissão de som e/ou dispositivos hápti-cos) podem ser localizados com a peça de mão ou o cartucho em si. Se localizada com a peça de mão, a peça de mão inclui uma interface com fio e/ou sem fio para se comunicar com o cartucho (e quaisquer dispositivos externos relevantes).

[0059] A Figura 1F ilustra um ferro de soldagem manual exemplifi-cativo, em que o processador e o conjunto associados estão em um cartucho, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. As funções gerais e operações dessas modalidades são similares àquelas explicadas em relação à Figura 1C, exceto que o processador (e o conjunto de circuitos associados) e o circuito/a unidade de monitoramento de potência estão, agora, localizados com a estrutura de trabalho do ferro de soldagem.

[0060] A Figura 1G mostra uma estação de soldagem automática exemplificativa de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Nessas modalidades, a peça de mão e o cartucho são montados em ou parte de um braço de robô, conforme mostrado. Conforme mostrado, um braço de robô 140 tem a capacidade de movimentos tridimensionais e rotações. Uma peça de mão 144 é acoplada ao braço de robô e um cartucho de soldagem inteligente, por exemplo, um cartucho de soldagem inteligente de acordo com a Figura 8 é conectado à peça de mão. Em algumas modalidades, o cartucho de soldagem inteligente 142 pode ser diretamente acoplado ao braço de robô 140, que estará atuando como a peça de mão.

[0061] Uma peça de trabalho 154, tal como uma placa de fiação impressa (PWB), é colocada em uma plataforma móvel 156 para ter uma operação de soldagem realizada na mesma. Um alimentador de solda 146 fornece solda à peça de trabalho 154 através de uma garra, âncora, rolete ou tubo 148. Uma ou mais câmeras 152 colocadas em diferentes ângulos capturam a aproximação da junta de solda na peça de trabalho. Uma fonte de alimentação 150 fornece potência ao cartucho e a eletrônicos relacionados ao mesmo.

[0062] Desse modo, a tecnologia CV da presente invenção tem a capacidade de fornecer retroalimentação (um sistema de circuito fechado) a qualquer estação de soldagem automática convencional. Por exemplo, o evento com base em tempo de circuito aberto das abordagens convencionais é aperfeiçoado de modo significativo fornecendo- se uma retroalimentação em tempo real da qualidade de solda. Ou seja, em vez de usar um tempo prescrito para uma junta de solda, a tecnologia CV dota o sistema de controle de movimento de robô de um sinal de retroalimentação que indica quando uma boa junta tiver sido realizada. Em algumas modalidades, apenas mediante a indicação de uma boa junta, o robô pode se mover para a próxima junta no programa. Quando uma junta ruim tiver sido feita, o robô é interrompido imediatamente, ou ao fim do programa, e alerta o operador de um problema com a junta de solda.

[0063] A Figura 2 mostra um fluxo de processo exemplificativo de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Conforme mostrado no bloco 202, o processo para validar todas as juntas de conexão entre o componente e o substrato de PCB é iniciado. No bloco 204, o cartucho sendo usado é identificado, e os dados relacionados ao cartucho identificado são recuperados de uma memória não volátil (NVM), tal como um EEPROM, no cartucho ou fora do cartucho. Conforme descrito acima, em algumas modalidades, os dados relacionados ao cartucho identificado são recuperados, pelo processador, a partir do NVM no cartucho.

[0064] No bloco 206, o processo (por exemplo, processador) verifica o nível de potência para determinar se qualquer ação de soldagem está sendo realizada, dentro de um período de tempo. Se nenhuma ação de soldagem ainda a ser realizada, o processo aguarda no bloco 206. Por exemplo, um temporizador pode ser estabelecido para um tempo predeterminado, e se nenhuma ação acontecer dentro daquele tempo, o processo espera. Entretanto, se uma ação de soldagem está para ser realizada,o processo prossegue para um bloco opcional 208, em que os indicadores são reconfigurados.

[0065] A Figura 3A mostra um gráfico para uma mudança na temperatura de uma ponta de soldagem ao longo do tempo para três de- terminados tamanhos de carga de solda. Conforme descrito acima, esses dados podem ser armazenados na memória do cartucho. O gráfico 306 é para um tamanho de carga grande (por exemplo, ~ 104 Cu Mil2), gráfico 304 é para um tamanho de carga médio (por exemplo, ~ 54 Cu Mil2) e gráfico 302 mostra um tamanho de carga pequeno (por exemplo, ~ 24 Cu Mil2 ). Conforme ilustrado na Figura 3A, para uma determinada ponta, quanto mais pesada a carga, maior a queda de temperatura. Em algumas modalidades, se a queda de temperatura de ponta for maior do que um valor predeterminado, por exemplo, cerca de 25 °C (determinado por dados experimentais), o processo é abortado, visto que a fonte de alimentação não terá a capacidade de recuperar de modo rápido o suficiente para continuar entregando potência para a ponta para manter a temperatura da ponta, dentro do tempo exigido para completar o evento de solda (por exemplo, 8 segundos).

[0066] Em algumas modalidades, a queda de temperatura pode ser detectada medindo-se a impedância da ponta e, então, determi-nando-se a temperatura de ponta pela equação (3) abaixo. A impedância pode ser medida desligando-se a potência do cartucho/ponta e medindo-se a tensão da bobina (no cartucho) que está em contato térmico com a ponta. A impedância da ponta será, então, a tensão da bobina vezes um fator de ponderação de impedância (K na equação (3)), que dependerá do tipo de ponta e é armazenada em uma memória, por exemplo, no cartucho em si. Em algumas modalidades, um sensor de temperatura pode ser colocado no cartucho para ler diretamente a queda de temperatura da ponta e comunicar a mesma ao microprocessador. (3) [0067] em que, Rjmd é o valor de impedância, Rmjn é um valor mínimo da impedância, Rmax é um valor máximo da impedância, K é um fator de ponderação e T é temperatura delta, que é a diferença de temperatura entre a ponta e a carga. A queda de temperatura de ponta é, tipicamente, devido à transferência de calor da ponta para carga no início, e pode variar de 6o a 48°, dependendo da geometria de ponta, do aquecedor e do tipo da ponta. Rmin é o valor mínimo de impedân-cia para a ponta de solda antes de a potência estar ligada no início. Rmax é o valor máximo de impedância para a ponta de solda após a potência ser ligada no início para uma quantidade predeterminada de tempo, por exemplo, após 2 segundos. Esses valores são específicos à ponta de solda específica que está sendo usada, e são armazenados em uma memória acessível pelo processador.

[0068] A Figura 3B mostra um gráfico para uma mudança em impedância de uma ponta de soldagem ao longo do tempo para três determinados níveis de potência que são entregues pela unidade de fonte de alimentação para a ponta de soldagem e três determinadas temperaturas da ponta de soldagem. Conforme explicado acima, esses dados também podem ser armazenados na memória do cartucho, O gráfico 318 é para uma pequena potência, o gráfico 312 é para uma grande potência, e o gráfico 314 mostra uma potência média. Ademais, o gráfico 310 é para uma temperatura pequena, o gráfico 316 é para temperatura média e o gráfico 320 é para uma grande temperatura.

[0069] Em algumas modalidades, a queda de temperatura pode ser detectada definindo-se um fator de eficiência térmica para cada geometria de ponta determinada e material de aquecedor (armazenado em uma memória, no cartucho ou fora do cartucho), conforme mostrado na equação (4) abaixo. Se potência for maior do que TE factor, o sistema determina um aborto no processo, por exemplo, ligando-se um LED vermelho, ativando-se um dispositivo háptico, ou ativando-se um dispositivo de emissão de som.

Const (4), [0070] em que, TipMass é o peso de cobre (mg), que é 0,65 para uma ponta LongReach, 1 para uma ponta Regular, e 1,72 para uma ponta Power. TipStyle se refere à distância a partir da ponta de ponta até o aquecedor no cartucho. Por exemplo, de acordo com dados para algumas pontas de soldagem atualmente disponíveis no mercado, TipStyle é 20 mm para uma ponta "LongReach", 10 mm para uma ponta "Regular", e 5 mm para uma ponta "Power". HTR_factor é a temperatura de aquecedor vezes um fator (por exemplo, 0,01), que é fornecido (predeterminada), com base no tipo do aquecedor. Const = 4,651 * 10" 3 para todos os tipos de aquecedores. Por exemplo, o HTR factor pode ser 800F * 0,01 = 8; 700F* 0,01 = 7; 600F* 0,01 = 6; ou 500F* 0,01 = 5 para vários tipos de aquecedor. Esses valores de parâmetro podem ser armazenados em uma memória (por exemplo, NVM) do ferro de soldagem, estação de soldagem, ou dentro do cartucho em si.

[0071] Referindo-se de volta à Figura 2, no bloco 210, uma verificação de eficiência térmica é realizada para garantir que a geometria de ponta/temperatura e a carga sejam correspondidas, com base na queda de temperatura de ponta dentro de um período de tempo predeterminado, por exemplo, os primeiros 2 a 3 segundos do evento de solda (por exemplo, de acordo com as Equações (3) ou (4), ou um sensor de temperatura). Por exemplo, há uma correspondência quando a potência máxima após 2 segundos do início da soldagem é menor ou igual ao fator de eficiência térmica da ponta de solda sendo usada. Os parâmetros podem ser recuperados a partir de NVM.

[0072] Em algumas modalidades, o processo de verificação de eficiência térmica monitora a transferência de calor e a recuperação de potência da estação de soldagem em relação à ponta e à carga. Cada tipo de ponta tem a própria característica térmica, que é uma função da temperatura de ponta, massa e configuração/estilo. Para vários tipos de ponta, a característica térmica das mesmas e os fatores de efi- ciência (TEs) são armazenados em uma memória no cartucho ou fora do cartucho.

[0073] Durante o primeiro período de tempo (por exemplo, 2 a 3 segundos), a potência para a ponta é medida (por exemplo, a partir da fonte de alimentação) e comparada com o TE da ponta. Se a potência medida for maior do que um valor limítrofe, por exemplo, 95% +/- 10% de fator TE, significa que a ponta é muito pequena ou a carga é muito grande, visto que as mesmas exigem muita potência. Nesse caso, a verificação de eficiência térmica falha 210a, o processo é abortado no bloco 226 e, opcionalmente, um ou mais indicadores, por exemplo, um LED vermelho, um dispositivo háptico e/ou um dispositivo de emissão de som, são ligados. Se a verificação de eficiência térmica passar 210b, o processo prossegue para o bloco opcional 212 em que um indicador passante, tal como um LED verde e/ou um bipe, é ligado para fazer com que o operador ou o programa de robô saibam que o processo de verificação de eficiência térmica foi bem sucedido.

[0074] No bloco 214, a temperatura liquidus é detectada com base na equação de transferência de calor a seguir. (5), [0075] em que, ΔΤ é a temperatura de ponta menos a temperatura de carga, P é o nível de potência (elétrica) para a ponta, e TR é a resistência térmica entre a ponta e a carga que pode ser recuperada a partir do NVM.

[0076] Visto que a temperatura de carga continua a aumentar até alcançar equilíbrio, ΔΤ diminui ao longo da ação de soldagem. Além disso, a potência para a ponta aumenta quando o evento de solda logo se inicia. Portanto, TR será decrescente, conforme mostrado abaixo. Uma vez que liquidus ocorre, TR é estabilizado e, desse modo, a potência para a ponta P começa agora a diminuir, conforme mostrado abaixo. Consequentemente, para temperatura liquidus detectada, o estado de mudança na potência entregue para a ponta de soldagem é observado.

[0077] No bloco 216, verifica-se para saber se a potência está em um pico e em declínio. Se não, o processo é interrompido 216a e abortado no bloco 226. Se a potência para a ponta, medida a partir da fonte de alimentação, está em um pico e em declínio, o processo prossegue para o bloco 218 para ligar um indicador, por exemplo, um LED e/ou um som de bipe. Quando a potência está em um pico e em declínio, significa que o evento de solda está no estado liquidus.

[0078] No bloco 220, a espessura do IMG é determinada pela equação a seguir: (6), [0079] em que k é um fator de ponderação para o tipo de solda sendo usado (fornecido pelo fabricante da solda e armazenado na memória), e t é o tempo de intervalo de captação/amostra, por exemplo, 100 ms para determinar a espessura de IMC em um determinado tempo após liquidus. Por exemplo, K é constante com um valor de 0,2173, t é 0,1 segundo, ou seja, IMC é calculado a intervalos de 0,1 s para evitar ultrapassagem para pequenas cargas. Ou seja, a ponta resfria à medida que a mesma aquece a junta de solda e, à medida que o aquecedor tenta reaquecer a ponta, a temperatura pode ser ultrapassada a partir do valor estabelecido (desejado). Tipicamente, a espessura do IMC pode variar entre 1 a 4 um.

[0080] Em geral, a espessura do IMC da junta de solda será uma função de tempo e temperatura. Quando a temperatura está em ponto de fusão da carga de solda (por exemplo, a 220 a 240°C), a mesma não tem um impacto substancial na espessura do IMC da junta de solda. Consequentemente, a equação (6) é baseada apenas em tempo e uma temperatura fixa.

[0081] A Figura 4A ilustra um gráfico para a espessura do IMC da junta de solda versus tempo, para o fator de ponderação k = 0,2173, que é obtido por experimentação, com o uso de muitas medições de junta de solda e espessura de IMC. Conforme ilustrado na Figura 4A, a espessura IMC aumenta ao longo do tempo com base em cargas experimentais.

[0082] Referindo-se de volta à Figura 2, bloco 222 verifica para saber se, dentro de uma quantidade predeterminada de tempo (período de resfriamento), a espessura determinada do IMC está dentro de uma faixa predeterminada, por exemplo, 1 um a 4 um. Se sim, os processos prosseguem para o bloco 224, em que o operador é informado. Se o resultado do teste no bloco 222 for falso, o processo é interrompido 222b e abortado no bloco 226.

[0083] Em algumas modalidades, a invenção fornece ao operador uma indicação de formação de junta bem sucedida ou potencialmente não sucedida, junto com a capacidade de coletar as informações de junta intermetálica e os parâmetros operacionais para aquela junta particular para processamento posterior. A indicação pode ser realizada através de meios visuais, meios audíveis e/ou vibração da peça de mão.

[0084] Um modo depurador (bloco 228) é usado, por exemplo, por um engenheiro de processo para rastrear as etapas envolvidas durante um evento de solda. Para inserir o modo depurador, um usuário precisa ativar o modo de depurador.

[0085] A Figura 4B ilustra um gráfico para a espessura para o IMC versus tempo de soldagem. Conforme mostrado, o gráfico 402 é para uma temperatura de 300°C com Y = 0,176X + 1,242, o gráfico 404 é para uma temperatura de 275°C com Y = 0,044X + 1,019, e gráfico 404 é para uma temperatura de 220°C com Y = 0,049X + 0,297, em que X é o tempo e Y é a espessura de IMC. Os números constantes são derivados de múltiplos experimentos. Conforme mostrado, um rompimento da espessura de IMC acontece em três faixas de temperatura diferentes. Visto que a espessura do IMC é uma função de tempo e temperatura, à medida que a temperatura aumenta, o IMC se torna maior, como uma função linear. Dependendo da aplicação, quaisquer dessas curvas podem ser usadas para determinar o fator de ponderação, K, na equação (6). Por exemplo, para uma aplicação de soldagem com ponta SAC305 (cuja especificação pode ser armazenada no NVM do cartucho), o gráfico 404 é usado.

[0086] A Figura 4C mostra uma camada de IMC com uma escala de 10 um. As setas verticais são onde a medição de espessura de IMC pode ser realizada. Conforme descrito acima, a presente invenção detecta temperatura liquidus, determina a espessura do IMC e garante que uma espessura desejada seja alcançada.

[0087] Desse modo, as modalidades da presente invenção garantem ligação e conexão elétrica boas entre dois metais calculando-se a espessura intermetálica e, portanto, evitam uma junta ruim em estágios iniciais. Ademais, a invenção fornece retroalimentação atual (pelos indicadores) para operadores em qualidade de junta e questões de processo e, desse modo, os operadores têm a capacidade de rastrear informações de qualidade de junta para análise posterior. Os operadores podem mudar ou selecionar, a partir de um menu, diferentes parâmetros para satisfazer determinadas exigências de aplicação.

[0088] Em algumas modalidades, quando uma tecnologia de retroalimentação de temperatura autorregulada é utilizada, não há exigência para calibração do sistema no local do cliente. A invenção também fornece a capacidade de ajudar os operadores a identificar se os mesmos estão fazendo uso de uma combinação de ponta/cartucho imprópria para um evento de solda. Por exemplo, a invenção tem a capacidade de informar o operador (por exemplo, através de LED, dispositivo de emissão de som, dispositivo háptico, etc.), quando a ponta de solda não tem a capacidade de entregar energia suficiente exigida para levar a carga a um ponto de fusão após um tempo predeterminado (por exemplo, 2 segundos) a partir da inicialização com base no limite de eficiência térmica armazenado em NVM.

[0089] Em algumas modalidades, a invenção usa pelo menos duas câmeras de alta resolução para capturar duas ou mais imagens 2D, obter uma imagem 3D a partir dessas imagens 2D (utilizando várias técnicas conhecidas), usar as imagens 2D e 3D para detectar estágio liquidus e, então, calcular a quantidade de solda preenchida através do orifício (cilindro) para componentes de orifício atravessante, ou a quantidade de soida espalhada ao redor dos componentes para componentes de montagem de superfície.

[0090] A Figura 5 é um fluxo de processo exemplificativo para detecção de liquidus e verificação de conexão com o uso de imagens de uma pluralidade de câmeras, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Em algumas modalidades, pelo menos duas câmeras de alta resolução são colocadas próximo à junta de solda em duas localizações diferentes para capturar imagens 2D da junta de solda a partir de duas vistas (ângulos), antes e após o evento de solda. O liquidus é detectado a partir de comparação das imagens 2D. Então, no caso de componentes de orifício atravessante, o volume do cilindro de orifício atravessante (cilindro) é determinado a partir de imagens 3D geradas a partir das imagens 2D. No caso de componentes montados em superfície (SMT), a superfície do cilindro no PCB é determinada a partir das imagens 2D. Conforme mostrado no bloco 502, duas imagens da área de soldagem (junta) são capturadas pelas duas câmeras antes do evento de solda para gerar duas imagens de referência, conforme mostrado na Figura 6A. No bloco 504, uma imagem de referên- cia 3D da área de soldagem é gerada a partir das duas imagens de referência, antes do evento de solda, através de métodos bem conhecidos.

[0091] No bloco 506, o volume do cilindro Vb para orifício atraves-sante e/ou a área de superfície do cilindro Sb para componente SMT são determinados a partir da imagem de referência 3D para determinar o quanto de solda é necessário para preencher o cilindro ou a área de superfície do cilindro. A superfície do cilindro também pode ser determinada a partir das imagens 2D, dependendo das posições das câmeras. Por exemplo, saber a distância e o ângulo de cada câmera até a junta de solda, a distância de qualquer ponto (por exemplo, pontos no perímetro da superfície de cilindro) pode ser determinado com o uso de trigonometria conhecida simples. Além disso, ter uma segunda câmera (estéreo),fornece pelo menos quatro pontos a serem usados para a determinação de volume. Há também ferramentas de software conhecidas (por exemplo, software de visão de computador) que têm a capacidade de medir o volume (e áreas de superfície) a partir de imagens 3D. Por exemplo, Image-Pro Premier 3D e Image-Pro Plus junto à MediaCybemeticsD , têm a capacidade de medir as propriedades de múltiplos materiais dentro de um volume e constatar facilmente o percentual de composição, a massa de material, a orientação, o diâmetro, os raios e as áreas de superfície. A ferramenta tem a capacidade de medir volume de objeto, volume de caixa, profundidade, diâmetro, raios e área de superfície. Diversas outras ferramentas com funcionalidades similares também estão disponíveis e são conhecidas a um versado na técnica.

[0092] Consequentemente, a quantidade de solda necessária para preencher o cilindro ou a superfície do cilindro é determinada, dependendo do tipo do componente. Imediatamente após o evento de solda ser iniciado, duas imagens atuais da área de soldagem são capturadas no bloco 508. No bloco 510, o valor de cor de cada pixel nas imagens de referência 2D é comparado ao valor de cor de cada pixel correspondente nas imagens atuais 2D, à medida que o evento de solda progride, para detectar quaisquer mudanças de cor dos pixels nas imagens atuais devido à dispersão da solda. Visto que o valor de pixel da cor de solda é conhecido, esse processo pode determinar se um pixel é um pixel de solda, isto é, contém solda, conforme mostrado na Figura 6B.

[0093] No bloco 512, os processos nos blocos 508 (Figura 6C) e 510 são repetidos até todos os pixels nas imagens atuais serem determinados para serem pixels da solda dispensada, ou seja, o liquidus é, agora, detectado, conforme mostrado na Figura 6D. O processo no bioco 512 é interrompido após uma quantidade predeterminada de tempo (por exemplo, 8 segundos), se nem todos os pixels nas imagens atuais forem determinados para serem pixels de solda. Quando todos os pixels nas últimas duas imagens atuais são determinados para serem pixels da solda dispensada (dentro de uma faixa de tolerância), o liquidus é detectado, no bloco 514.

[0094] Após a detecção do liquidus, a última imagem atual de cada câmera é processada para gerar uma imagem 3D atual, no bloco 516. Então, o volume da solda dispensada Vs é determinado a partir da imagem 3D atual por uma ou mais dentre as Equações (7) a (9), no bloco 518. No bloco 520, o volume calculado da solda dispensada Vs é comparado com a quantidade determinada de solda necessária para preencher o cilindro (isto é, Vb) ou a área de superfície do cilindro (isto é, Sb) para determinar quanto da solda dispensada é dissipada no cilindro ou na área de superfície do cilindro. Esse processo (bloco 520) é repetido no bloco 522 até a solda dispensada ter preenchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro. Ou seja, o volume da solda dispensada visível alcançou (Vs Vb) ou (Vs Sb), dentro de uma faixa de tole- rância predeterminada. O processo no bloco 522 é interrompido após uma quantidade predeterminada de tempo (por exemplo, 8 segundos). Um indicador (por exemplo, um LED e/ou bipe) é, então, ativado para notificar o operador de que a conexão está formada agora preenchendo-se todo o cilindro ou a superfície do cilindro com a solda dispensada.

[0095] Em outras palavras, no caso de um componente de orifício atravessante, quando o volume calculado reduz para uma quantidade predeterminada que é necessária para preencher o cilindro e dentro de uma tolerância predefinida para componente de orifício atravessante, uma boa junta de solda é formada, conforme mostrado na Figura 7A. Em algumas modalidades, o cálculo da altura e do volume da junta de solda é realizado com base nas equações a seguir: [0096] em que, VchUmbo é o volume de componente de chumbo; é o volume de cilindro de orifício atravessante; é o volume de solda exigido para preencher o cilindro, é o (orifício atravessante) raio de componente de chumbo; é raio de cilindro de orifício atravessante; e h é a espessura de placa, conforme mostrado na Figura 7A.

[0097] A Figura 7A mostra algumas juntas de solda exemplificati-vas, cuja imagem é capturada pelas duas câmeras, para componentes de orifício atravessante, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 7B mostra algumas juntas de solda exempli-ficativas, cuja imagem é capturada pelas duas câmeras, para componentes de montagem de superfície, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Nesse caso, a invenção compara a altura de toda a carga com uma altura de referência predeterminada (uma altura desejada) para formar um formato parabólico ou linear. Uma vez que a área de formato identificado é equivalente a uma percentagem predefinida da área de superfície de carga (cilindro) dentro de uma tolerância predefinida, uma boa solda é formada para o componente de montagem de superfície. Conforme mostrado na Figura 7B, para um componente de montagem de superfície maior, a junta de solda é formada no lado do componente como um formato parabólico Entretanto, para um componente de montagem de superfície menor, a junta de solda é formada no lado do componente como um formato linear, visto que a câmera só pode capturar uma área linearmente enchida devido ao tamanho pequeno do componente.

[0098] Será reconhecido por aqueles versados na técnica que várias modificações podem ser feitas às modalidades ilustradas e outras modalidades da invenção descritas acima, sem se afastar da ampla etapa inventiva das mesmas. Será entendido, portanto, que a invenção não é limitada às modalidades particulares ou disposições reveladas, mas é, em vez disso, destinada a abranger quaisquer mudanças, adaptações ou modificações que estão dentro do escopo e espírito da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Cartucho de soldagem inteligente caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento; uma ponta de solda; um aquecedor para aquecer a ponta de solda; um dispositivo de armazenamento para armazenar informações sobre características do cartucho; um processador para recuperar as informações sobre características do cartucho, monitorar uma intensidade de potência entregue à ponta de solda para detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, determinar uma espessura de um composto intermetá-lico (IMC) da junta de solda com o uso de algumas das informações recuperadas, determinar se a espessura do IMC está dentro de uma faixa predeterminada, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a espessura do IMC está dentro da faixa predeterminada; e uma interface para transmitir o sinal de indicação.

2. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de armazenamento compreende um ou mais dentre memória não volátil (NVM) e um dispositivo de identificação de radiofrequência (RFID).

3. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que informações sobre as características do cartucho de soldagem inteligente incluem um ou mais dentre um número de parte, um número de série, uma indicação de tempo de uso do cartucho de soldagem inteligente, uma massa da ponta de soida, uma configuração de ponta de solda, um código de autenticação, e características térmicas da ponta de solda.

4. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a rei- vindicação 3, caracterizado pelo fato de que informações sobre características do cartucho de soldagem inteligente incluem adicionalmente um ou mais dentre informações sobre uma mudança na temperatura da ponta de solda ao longo do tempo para vários tamanhos de carga, superfície de contato da ponta de solda com solda, distância da ponta de solda a partir do aquecedor, número de eventos de soldagem que já foram realizados pela ponta de solda, tempo de uso total da ponta de solda, e dados de fabricação do cartucho de soldagem inteligente.

5. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ocorrência de liquidus é detectada quando a intensidade de potência monitorada está declinando a partir de um pico.

6. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de temperatura para medir uma temperatura da ponta de solda.

7. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um potenciômetro para medir uma impedância da ponta de solda.

8. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a interface é uma ou mais dentre uma interface com fio e uma interface sem fio.

9. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura mede periodicamente a temperatura da ponta de solda e alimenta as informações no processador, e em que o processador ajusta a temperatura da ponta de solda quando a dita temperatura muda a partir de um valor predeterminado.

10. Ferro de soldagem manual que inclui o cartucho de sol- dagem inteligente, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para soldar peças de trabalho.

11. Estação de soldagem automática que inclui o cartucho de soldagem inteligente, conforme definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é para soldar peças de trabalho.

12. Cartucho de soldagem inteligente caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento; uma ponta de solda; um aquecedor para aquecer a ponta de solda; um dispositivo de armazenamento para armazenar informações sobre características do cartucho; um processador para recuperar as informações sobre características do cartucho, detectar ocorrência de liquidus em uma junta de solda, receber uma imagem 3D atual da junta de solda, determinar volume da solda dispensada após ocorrência do liquidus a partir da imagem 3D atual, comparar o volume da solda dispensada com uma quantidade de solda necessária para preencher um cilindro de um orifício para um componente de orifício atravessante, ou para preencher uma superfície de um cilindro de um orifício para um componente de montagem de superfície para determinar quanto da solda dispensada é dissipada sobre o cilindro ou na área de superfície do cilindro, repetir a comparação do volume da solda dispensada até a solda dispensada ter enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro, e gerar um sinal de indicação que indica que uma conexão de junta de solda confiável é formada quando a solda dispensada tiver enchido o cilindro ou a área de superfície do cilindro dentro da tolerância predeterminada; e uma interface para transmitir o sinal de indicação.

13. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de armaze- namento é um ou mais dentre memória não volátil (NVM) e um dispositivo de identificação de radiofrequência (RFID).

14. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que informações sobre características do cartucho incluem um ou mais dentre número de parte, número de série, uso total do cartucho, massa de ponta de solda, configuração de ponta de solda, código de autenticação do cartucho, e características térmicas da ponta de solda.

15. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que informações sobre características do cartucho incluem adicionalmente um ou mais dentre informações sobre uma mudança na temperatura da ponta de solda ao longo do tempo para vários tamanhos de carga, superfície de contato da ponta de solda com solda, distância da ponta de solda a partir do aquecedor, número de eventos de soldagem que já foram realizados pela ponta de solda, tempo de uso total da ponta de solda e dados de fabricação do cartucho.

16. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a interface é uma ou mais dentre uma interface com fio e uma interface sem fio.

17. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de temperatura para medir uma temperatura da ponta de solda.

18. Cartucho de soldagem inteligente, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura mede periodicamente a temperatura da ponta de solda e alimenta as informações no processador, e em que o processador ajusta a temperatura da ponta de solda quando a dita temperatura muda a partir de um valor predeterminado.

19. Ferro de soldagem manual que inclui o cartucho de sol- dagem inteligente, conforme definido na reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que é para soldar peças de trabalho.

20. Estação de soldagem automática que inclui o cartucho de soldagem inteligente, conforme definido na reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que é para soldar peças de trabalho.