CN102922133A - 一种自动光学检测激光焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动光学检测激光焊接系统，由自动光学检测系统与激光焊接系统组成，自动光学检测系统包括有微型计算机、图形取样系统、数据转换系统、校对系统以及自动化工作台，激光焊接系统包括有激光器、耦合透镜和聚焦透镜组。本发明将自动光学检测系统与激光焊接系统结合于一体，利用高自动化、高精确性的自动光学检测系统配合影响区域小、能量高度集中的激光焊接技术来减少PCB板焊接及检测过程中的漏洞，提高了工作效率，减少了焊接过程中的诸多不良现象，确保了焊接器件在焊接过程中不受到破坏，同时也保证了检测的速度、效率及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接系统，更具体地说，尤其涉及一种自动光学检测激光焊接系统。
背景技术
现阶段各个PCB生产厂家检查经过波峰焊以及回流焊后的印刷电路板的焊锡焊接状况，基本上还是通过肉眼来检查，肉眼检查可以根据标准加以灵活判断，确定焊接后PCB板的合格率。但是，采取人工检查，对于点数多，或者批量较大的板，由于长时间检查，人眼会产生疲劳，从而造成漏检；再者，采用波峰焊及回流焊工艺焊接PCB板，容易腐蚀PCB板表面，可能导致PCB板上的部分元器件在大面积高温情况下损坏失效，造成PCB板修补困难，同时还存在漏焊、虚焊、连焊的现象，而且烟大、味大，工作环境恶劣；此外，PCB板经过波峰焊及回流焊后板面会出现很多残留物，容易弄脏PCB板，影响PCB板的外观整洁性。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种焊接效果好、检测效率高的自动光学检测激光焊接系统。
为实现上述目的，本发明所提供的自动光学检测激光焊接系统，由自动光学检测系统与激光焊接系统组成，其中，自动光学检测系统包括有微型计算机、图形取样系统、数据转换系统、校对系统以及自动化工作台，激光焊接系统包括有激光器、耦合透镜和聚焦透镜组，其特征在于：
所述数据转换系统装载于微型计算机内，其与微型计算机之间是通过A/D、D/A转换器及配套软件来完成各种运算处理；
所述图形取样系统包括快门和体视显微镜，快门通过数据转换系统的并行I/O端口中的输入端口与微型计算机相连；
所述激光焊接系统中的激光器通过数据转换系统的并行I/O端口中的输出端口与微型计算机相连；
所述校对系统通过数据转换系统的RS232C接口与微型计算机相连，校对系统还与自动化工作台相连接，该自动化工作台由步进电机及X-Y向工作台组成，通过步进电机驱动精密滚珠丝杠转动来控制X-Y向工作台的运动；
在所述X-Y向工作台的上方设有同轴监视聚焦系统，该同轴监视聚焦系统是由图形取样系统中的体视显微镜与激光焊接系统中的聚焦透镜组组合而成，用于捕捉置于工作台台面的PCB板上的定位坐标点；
所述同轴监视聚焦系统通过光学传感器件与耦合透镜相连接，耦合透镜又通过光学传感器件与快门相连接。
本发明采用自动光学检测系统代替传统的人工目测来检测PCB板的焊接状况，同时将其与激光焊接系统结合于一体，利用高自动化、高精确性的自动光学检测系统配合影响区域小、能量高度集中的激光焊接技术来减少PCB板焊接及检测过程中的漏洞，提高了工作效率，减少了焊接过程中的诸多不良现象，确保了焊接器件在焊接过程中不受到破坏，同时也保证了检测的速度、效率及稳定性。
附图说明
图1是本发明的方框示意图。
图中：1－激光器；2－快门；3－耦合透镜；4－体视显微镜；5－聚焦透镜组；6－微型计算机；7－数据转换系统；8－校对系统；9－自动化工作台；10－步进电机；11－X-Y向工作台。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
参阅图1所示，是本发明自动光学检测激光焊接系统的方框示意图，该系统由自动光学检测系统(AOI系统)与激光焊接系统组成，其中，自动光学检测系统包括有微型计算机6、图形取样系统（包括快门2和体视显微镜4）、数据转换系统7、校对系统8以及自动化工作台9，激光焊接系统包括有激光器1、耦合透镜3和聚焦透镜组5。在本实施例中，系统采用的是波长为980nm或808nm的光纤激光器。
所述数据转换系统7装载于微型计算机6内，其与微型计算机6之间是通过A/D、D/A转换器及配套软件来完成各种运算处理。图形取样系统中的快门2通过数据转换系统7的并行I/O端口中的输入端口与微型计算机6相连，由快门2对PCB板进行拍照取样，并将图像传输至A/D、D/A转换器进行数据转换，完成数据转换后进入微型计算机6进行运算处理储备。激光焊接系统中的激光器1通过数据转换系统7的并行I/O端口中的输出端口与微型计算机6相连，通过修改微型计算机6内的参数以调节PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号，来控制激光的输出功率。
所述校对系统8通过数据转换系统7的RS232C接口与微型计算机6相连，校对系统8还与自动化工作台9相连接，该自动化工作台9由步进电机10及X-Y向工作台11组成，通过步进电机10驱动精密滚珠丝杠转动来控制X-Y向工作台11的运动。微型计算机6接收由快门2拍下的并经过A/D、D/A转换器处理的图像信息后，与预先设定的图像样本进行比较，计算出两者之间的差异，然后发出指令给校对系统8，由校对系统8控制步进电机10带动X-Y向工作台11运动，将工作台移动到准确的位置，便于焊接。
在X-Y向工作台11的上方设有同轴监视聚焦系统，该同轴监视聚焦系统是由图形取样系统中的体视显微镜4与激光焊接系统中的聚焦透镜组5组合而成，用于捕捉置于工作台台面的PCB板上的定位坐标点。所述同轴监视聚焦系统通过光学传感器件与耦合透镜相连接，耦合透镜又通过光学传感器件与快门相连接。当同轴监视聚焦系统捕捉到PCB板上的定位坐标点后，激光器1启动工作，其发出的激光束穿过快门2的镜片照射到耦合透镜3上，再经聚焦透镜组5聚焦到捕捉到的定位坐标点上，对PCB板进行焊接工作。
本发明的基本工作过程是：将待焊的PCB板固定在X-Y向工作台11上，先由快门2对其进行拍照取样，并将拍到的图像传输至A/D、D/A转换器进行数据转换，完成数据转换后进入微型计算机6，微型计算机6收到图像信息后，将其与预先设定的图像样本进行比较，计算出两者之间的差异，然后发出指令给校对系统8，由校对系统8控制步进电机10带动X-Y向工作台11运动，将工作台移动到准确的位置。接着利用同轴监视聚焦系统捕捉PCB板上的定位坐标点，捕捉到定位坐标点后，由激光器1发出激光束，激光束经聚焦透镜组5聚焦到捕捉到的定位坐标点上，对PCB板进行焊接工作。
焊接完成后，再次通过快门2对焊后的PCB板进行拍照取样，并将拍到的焊接效果图传输至A/D、D/A转换器进行数据转换，完成数据转换后进入微型计算机6，微型计算机6收到图像信息后，将其与预存的标准图像进行比较，经过分析、处理和判断，如发现缺陷则在显示器上显示出来，供检修人员进行确认，如焊后的PCB板无缺陷，则进行下一个PCB板的焊接工作。
Claims (2)
1.一种自动光学检测激光焊接系统，由自动光学检测系统与激光焊接系统组成，其中，自动光学检测系统包括有微型计算机、图形取样系统、数据转换系统、校对系统以及自动化工作台，激光焊接系统包括有激光器、耦合透镜和聚焦透镜组，其特征在于：
所述数据转换系统装载于微型计算机内，其与微型计算机之间是通过A/D、D/A转换器及配套软件来完成各种运算处理；
所述图形取样系统包括快门和体视显微镜，快门通过数据转换系统的并行I/O端口中的输入端口与微型计算机相连；
所述激光焊接系统中的激光器通过数据转换系统的并行I/O端口中的输出端口与微型计算机相连；
所述校对系统通过数据转换系统的RS232C接口与微型计算机相连，校对系统还与自动化工作台相连接，该自动化工作台由步进电机及X-Y向工作台组成，通过步进电机驱动精密滚珠丝杠转动来控制X-Y向工作台的运动；
在所述X-Y向工作台的上方设有同轴监视聚焦系统，该同轴监视聚焦系统是由图形取样系统中的体视显微镜与激光焊接系统中的聚焦透镜组组合而成，用于捕捉置于工作台台面的PCB板上的定位坐标点；
所述同轴监视聚焦系统通过光学传感器件与耦合透镜相连接，耦合透镜又通过光学传感器件与快门相连接。
2.根据权利要求1所述的自动光学检测激光焊接系统，其特征在于：所述激光器为波长为980nm或808nm的光纤激光器。
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