CN104349660A - 回流炉监控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回流炉监控系统，包括第一传感装置、第二传感装置、第三传感装置和控制器，第一传感装置设置在回流炉的进板口位置；第二传感装置设置在回流炉的拉链转轴位置；第三传感装置设置在回流炉的出板口位置；控制器分别连接第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置，用于采集第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置的信号，并根据所述PCB板的实际过炉时间与计算过炉时间的比较结果，或根据所述拉链转轴的实际转数值与计算过炉转数值的比较结果来判断回流炉的工作状态。还涉及回流炉监控系统的控制方法。本发明的回流炉监控系统，安装简单方便，准确测量回流炉中PCB板运行速度；其控制方法准确可靠的判断每一块流入回流炉的PCB板位置。

Description

回流炉监控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及回流炉技术领域，尤其涉及一种回流炉监控系统及其控制方法。

背景技术

控制器主板（PCB板）在SMT（Surface Mounted Technology的缩写，表面贴装技术）生产过程中需要使用到回流炉，然而在实际使用过程中由于回流焊机本身的性能等问题，常常会造成PCB板在通过回流焊机的过程中出现卡板和掉板的状况。而PCB板出现卡板和掉板情况如果不能够及时的被发现，轻则被刮掉元器件，重则掉进回流炉被烤坏。目前，一些回流焊机在生产过程中出现卡板和掉板情况都是通过员工自主判断，对于卡板和掉板预警的及时性不够强。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种回流炉监控系统及其控制方法，回流炉监控系统安装简单方便，准确测量回流炉中PCB板运行速度；控制方法准确可靠的判断每一块流入回流炉的PCB板位置。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种回流炉监控系统，包括：

第一传感装置，设置在回流炉的进板口位置，用于检测PCB板的入炉信息；

第二传感装置，设置在回流炉的拉链转轴位置，用于检测所述拉链转轴的转速或转数；

第三传感装置，设置在回流炉的出板口位置，用于检测所述PCB板的出炉信息；

控制器，分别连接第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置，用于采集第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置的信号，并根据所述PCB板的实际过炉时间与计算过炉时间的比较结果，或根据所述拉链转轴的实际转数值与计算过炉转数值的比较结果来判断回流炉的工作状态。

较优地，所述回流炉监控系统还包括套轴夹，所述套轴夹设置在所述拉链转轴上，用于与所述第二传感装置配合检测所述拉链转轴的转数。

较优地，所述控制器包括时钟模块，所述时钟模块用于设定所述控制器的时间。

进一步地，所述时钟模块为型号为PCF8563的时钟芯片。

较优地，所述控制器还包括用于与上位机通信的RS485通讯模块。

较优地，所述回流炉监控系统还包括用于显示所述监控系统的运行状态和参数设置的液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述控制器电连接。

较优地，所述第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置均为光电传感器。

进一步地，所述控制器还包括在回流炉出现异常时发出报警信号的发声模块。

较优地，所述控制器还包括用于设置回流炉运行参数的按键控制模块。

还涉及一种回流炉监控系统的控制方法，所述回流炉监控系统为上述任一技术特征的回流炉监控系统，所述控制方法包括以下步骤：

S1，第一传感装置检测PCB板进入回流炉的入炉信息,并将该入炉信息发送至所述控制器，所述控制器记录所述PCB板的入炉时间T1；

S2，第二传感装置检测回流炉的拉链转轴在所述PCB入炉时的转速V，并将所述转速V发送至控制器，控制器根据所述转速V来计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉时间；

S3,第三传感装置检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器，控制器记录所述PCB板在出炉时的出炉时间T2；

S4，控制器将出炉时间T2和入炉时间T1的差值与所述过炉时间进行比较，若在时间预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器发出报警信号。

较优地，在所述步骤S2中，控制器根据V=（2∏R）/T计算得出所述转速V，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴的半径，T为拉链转轴旋转一周所需时间。

较优地，步骤S1还包括以下步骤：

所述PCB板在通过所述第一传感装置过程中，控制器还判断所述转速V与通过时间的乘积是否大于或等于所述PCB的长度，若是，则控制器记录所述PCB板的入炉时间T1；否则，控制器不记录所述PCB板的入炉时间T1，所述第一传感装置继续检测所述PCB板的入炉信息。

还涉及一种回流炉监控系统的控制方法，所述回流炉监控系统为上述任一技术特征的回流炉监控系统，包括以下步骤：

S5，第一传感装置检测PCB板进入回流炉的信息,并将该信息发送至所述控制器；

S6，第二传感装置检测回流炉的拉链转轴的转数信息并将所述转数信息发送至控制器，控制器记录所述拉链转轴在所述PCB板入炉时的入炉转数值N1，并计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉转数N；

S7,第三传感装置检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器，控制器记录所述拉链转轴在所述PCB板出炉时的出炉转数值N2；

S8，控制器将所述出炉转数值N2和入炉转数值N1的差值与所述过炉转数进行比较，若在转数值预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器发出报警信号。

较优地，在步骤S6中，控制器根据N=L/（2∏R）计算出所述过炉转数，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴的半径，L为回流炉的长度，N为过炉转数。

较优地，所述入炉转数值N1和所述出炉转数值N2均为0.5或1的整数倍。

本发明的有益效果是：

本发明的回流炉监控系统及其控制方法，回流炉监控系统安装简单方便，准确测量回流炉中PCB板运行速度，不影响正常的回流炉使用功能，能够在现有无检测掉板卡板功能的回流焊机上面无缝结合，并且效果显著，能够及时有效的进行预警，减少了不良品的产生，提高了产品的质量。回流炉监控系统的控制方法准确可靠的判断每一块流入回流炉的PCB板位置，对每一块进入回流炉的PCB板进行单独监测和预警，准确计算回流炉中的PCB板数，并且实时监控回流炉速度运行情况，提高了回流炉运行稳定性。

附图说明

图1为本发明的回流炉监控系统一实施例的框图；

图2为本发明的回流炉监控系统一实施例与回流炉配合示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的回流炉监控系统及其控制方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1和图2，本发明的回流炉监控系统一实施例包括第一传感装置1、第二传感装置2、第三传感装置3和控制器4，其中：

第一传感装置1设置在回流炉的进板口位置，用于检测PCB板的入炉信息；

第二传感装置2设置在回流炉的拉链转轴11位置，用于检测拉链转轴11的转速或转数；

第三传感装置3设置在回流炉的出板口位置，用于检测所述PCB板的出炉信息；

控制器4分别连接第一传感装置1、第二传感装置2和第三传感装置3，用于采集第一传感装置1、第二传感装置2和第三传感装置3的信号，并根据所述PCB板的实际过炉时间与计算过炉时间的比较结果，或根据拉链转轴11的实际转数值与计算过炉转数值的比较结果来判断回流炉的工作状态。

优选地，第一传感装置1、第二传感装置2和第三传感装置3均为光电传感器；以上各光电传感器信号经过光耦隔离后供控制器4进行处理。

回流炉监控系统还包括套轴夹12，套轴夹12设置在拉链转轴11上，用于与第二传感装置2配合检测拉链转轴11的转数。由于监控系统使用的光电传感器是反射式红外光电传感器，当有物体挡住其前端时，就会产生相应的直流信号，通过检测这些直流信号的产生就可以判断是否有物体通过该光电传感器。套轴夹12将在拉链转轴11圆周上，套轴夹12的两端在拉链转轴上相隔180度，因此第二传感装置2感应一次套轴夹12的角度就是半个圆周，所以感应n次套轴夹12，就相当于拉链转轴11旋转了n/2圈。

控制器4包括时钟模块6，时钟模块6用于设定控制器4的时间。优选地，时钟模块6为型号为PCF8563的时钟芯片，采用PCF8563芯片作为时钟芯片，系统时间和北京时间同步，准确记录PCB板在回流炉中的时间。

控制器4还包括用于与上位机通信的RS485通讯模块8。RS485通讯模块8接口采用MAX13089芯片作为通讯处理芯片，监控系统可以方便地将采集数据发送到上位机PC上。

回流炉监控系统还包括用于显示所述监控系统的运行状态和参数设置的液晶显示模块9，液晶显示模块9与控制器4电连接。液晶显示模块9采用JCG320240(黑白膜)，该液晶可显示320*240阵列，液晶显示模块9可实时显示回流炉内PCB板数量，并可以显示即将出炉PCB板的位置。

优选地，控制器4还包括在回流炉出现异常时发出报警信号的发声模块5，发声模块5可为蜂鸣器。例如，采用5V电磁式蜂鸣器作为按键提醒和异常报警的发声模块5。

控制器4还包括用于设置回流炉运行参数的按键控制模块7。方便设置运行参数。

控制器4、第一传感装置1、第二传感装置2、第三传感装置3、液晶显示模块9均由监控系统中的电源模块10供电。电源模块10使用12V直流变压器供电，可供应系统使用的5V和12V直流电源。电源模块10采用了整流桥，因此，监控系统也可以使用10V交流电源供电，5V电源采用7805稳压芯片进行稳压，保证监控系统的稳定工作。

控制器4的主芯片采用PIC18F6720单片机，外围配置8MHZ的晶振，为主芯片提供时钟信号，而且包括烧写口和相应的电源指示灯。控制器4提供整个监控系统相应的控制和计算功能，包括液晶显示、按键控制，实时检测相应的光电传感器，进行感应和判断，如果出现异常情况就会进行报警。

回流炉监控系统的监控原理为：

第二传感装置2可以感应拉链转轴上面的套轴夹12，并且可以记录感应到的次数n，在回流炉运行过程中，套轴夹12也会随着拉链转轴11的转动而转动，因此通过第二传感装置2就可以判断拉链转轴11转动的圈数n。

由于回流炉的长度L是固定的，拉链转轴11的半径R也是固定的，因此拉链转轴11旋转一周的周长C（C=2∏R）也是固定的，由此可以推断出，PCB板经过L距离，拉链转轴11需要旋转的圈数就是（L/C=L/2∏R）圈。

拉链转轴11转速的检测，在第二传感装置2每一次检测到套轴夹12的时候，处理器的定时器就开始进行计数，当下一次检测到套轴夹12的时候得到计数值M秒，使用具体的计量时间M就可以计算出回流炉在当时的实际转速V=2∏R/M。

估算过炉PCB板的位置，例如通过一块PCB板的时候第二传感装置2感应到的次数为N1，则马上就可以推断出该PCB板如果在没有卡板或者掉板的情况下，PCB板应该在第二传感装置2感应次数为N1+L/C圈时出现在第三传感装置3的感应位置，如果第二传感装置2感应次数为N1+L/C圈时，第三传感装置3没有感应到PCB板，则可以判断PCB板出现卡板或者掉板的情况，监控系统也就会随之报警。

检测回流炉的速度依靠其拉链转轴11半径来获得，在控制器4中增加了半径设置功能，可通过按键对系统的半径进行设置后，就可以通过（2*∏*R/时间）得到其实际运行速度。

PCB板在进炉的时候主要是通过光电传感器对其进行感应判断，然而在实际测试过程中发现，如果检测速度太快很容易出现当主板上面有很多槽孔的时候，光电传感器无法作出正确的主板数判断，因此必须通过算法降低其判断过程，通过增加对相应的所经过PCB板进行长度检测，可以很好的解决这种问题。

以上实施例中的回流炉监控系统，控制器4可根据所述PCB板的实际过炉时间与计算过炉时间的比较结果来判断回流炉的工作状态，其控制过程包括以下步骤：

S1，第一传感装置1检测PCB板进入回流炉的入炉信息,并将该入炉信息发送至控制器4，控制器4记录所述PCB板的入炉时间T1；

S2，第二传感装置2检测回流炉的拉链转轴11在所述PCB入炉时的转速V，并将所述转速V发送至控制器，控制器根据所述转速V来计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉时间；

S3,第三传感装置3检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器4，控制器4记录所述PCB板在出炉时的出炉时间T2；

S4，控制器4将出炉时间T2和入炉时间T1的差值与所述过炉时间进行比较，若在时间预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器4发出报警信号。时间预设偏差范围优选±2s，即（T2-T1）与所述过炉时间的差值在±2s范围之内。

优选地，在步骤S2中，控制器4根据V=（2∏R）/T计算得出所述转速V，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴11的半径，T为拉链转轴11旋转一周所需时间。

优选地，步骤S1还包括以下步骤：

PCB板在通过第一传感装置1过程中，控制器4还判断所述转速V与通过时间的乘积是否大于或等于所述PCB的长度，若是，则控制器记录所述PCB板的入炉时间T1；否则，控制器不记录所述PCB板的入炉时间T1，第一传感装置1继续检测所述PCB板的入炉信息。

以上实施例中的回流炉监控系统，控制器4也可根据所述拉链转轴11的实际转数值与计算过炉转数值的比较结果来判断回流炉的工作状态，其控制过程包括以下步骤：

S5，第一传感装置1检测PCB板进入回流炉的信息,并将该信息发送至所述控制器4；

S6，第二传感装置2检测回流炉的拉链转轴11的转数信息并将所述转数信息发送至控制器4，控制器4记录拉链转轴11在所述PCB板入炉时的入炉转数值N1，并计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉转数N；

S7,第三传感装置3检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器4，控制器4记录拉链转轴11在所述PCB板出炉时的出炉转数值N2；

S8，控制器4将所述出炉转数值N2和入炉转数值N1的差值与所述过炉转数进行比较，若在转数值预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器4发出报警信号。转数值预设偏差范围优选±1圈，即（N2-N1）与所述过炉转数的差值在±1圈（转）范围内。

优选地，入炉转数值N1和出炉转数值N2均为0.5或1的整数倍。

在步骤S6中，控制器4根据N=L/（2∏R）计算出所述过炉转数，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴11的半径，L为回流炉的长度，N为过炉转数。

PCB主板在进入回流炉后，控制器4马上就会获取当时的拉链转轴11圈数值，获取后马上就会通过计算得到该PCB板的预估出板圈数，控制器4也会及时的将该出板的圈数存储到控制器4的存储器中，存储器中的圈数会和实际运行的圈数不断的进行对比，当两个圈数相同的时候就会通过出炉处的光电传感器检测是否有PCB板出。在该算法的使用中还是用了前向误差、双向误差、后向误差等误差调整算法，通过设置其误差方式和相关的误差精度，可以保证适用于监控系统调试的应用。

以上实施例中的回流炉监控系统及其控制方法，回流炉监控系统安装简单方便，准确测量回流炉中PCB板运行速度，不影响正常的回流炉使用功能，能够在现有无检测掉板卡板功能的回流焊机上面无缝结合，并且效果显著，能够及时有效的进行预警，减少了不良品的产生，提高了产品的质量。回流炉监控系统的控制方法准确可靠的判断每一块流入回流炉的PCB板位置，对每一块进入回流炉的PCB板进行单独监测和预警，准确计算回流炉中的PCB板数，并且实时监控回流炉速度运行情况，提高了回流炉运行稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种回流炉监控系统，其特征在于，包括：

第一传感装置，设置在回流炉的进板口位置，用于检测PCB板的入炉信息；

第二传感装置，设置在回流炉的拉链转轴位置，用于检测所述拉链转轴的转速或转数；

第三传感装置，设置在回流炉的出板口位置，用于检测所述PCB板的出炉信息；

控制器，分别连接第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置，用于采集第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置的信号，并根据所述PCB板的实际过炉时间与计算过炉时间的比较结果，或根据所述拉链转轴的实际转数值与计算过炉转数值的比较结果来判断回流炉的工作状态。

2.根据权利要求1所述的回流炉监控系统，其特征在于：

还包括套轴夹，所述套轴夹设置在所述拉链转轴上，用于与所述第二传感装置配合检测所述拉链转轴的转数。

3.根据权利要求1所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述控制器包括时钟模块，所述时钟模块用于设定所述控制器的时间。

4.根据权利要求3所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述时钟模块为型号为PCF8563的时钟芯片。

5.根据权利要求3所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述控制器还包括用于与上位机通信的RS485通讯模块。

6.根据权利要求1至5任一项所述的回流炉监控系统，其特征在于：

还包括用于显示所述监控系统的运行状态和参数设置的液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述第一传感装置、第二传感装置和第三传感装置均为光电传感器。

8.根据权利要求7所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述控制器还包括在回流炉出现异常时发出报警信号的发声模块。

9.根据权利要求7所述的回流炉监控系统，其特征在于：

所述控制器还包括用于设置回流炉运行参数的按键控制模块。

10.一种回流炉监控系统的控制方法，所述回流炉监控系统为权利要求1-9任一项所述的回流炉监控系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，第一传感装置检测PCB板进入回流炉的入炉信息,并将该入炉信息发送至所述控制器，所述控制器记录所述PCB板的入炉时间T1；

S2，第二传感装置检测回流炉的拉链转轴在所述PCB入炉时的转速V，并将所述转速V发送至控制器，控制器根据所述转速V来计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉时间；

S3,第三传感装置检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器，控制器记录所述PCB板在出炉时的出炉时间T2；

S4，控制器将出炉时间T2和入炉时间T1的差值与所述过炉时间进行比较，若在时间预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器发出报警信号。

11.根据权利要求10所述回流炉监控系统的控制方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，控制器根据V=（2∏R）/T计算得出所述转速V，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴的半径，T为拉链转轴旋转一周所需时间。

12.根据权利要求10或11所述回流炉监控系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下步骤：

所述PCB板在通过所述第一传感装置过程中，控制器还判断所述转速V与通过时间的乘积是否大于或等于所述PCB的长度，若是，则控制器记录所述PCB板的入炉时间T1；否则，控制器不记录所述PCB板的入炉时间T1，所述第一传感装置继续检测所述PCB板的入炉信息。

13.一种回流炉监控系统的控制方法，所述回流炉监控系统为权利要求1-9任一项所述的回流炉监控系统，其特征在于，包括以下步骤：

S5，第一传感装置检测PCB板进入回流炉的信息,并将该信息发送至所述控制器；

S6，第二传感装置检测回流炉的拉链转轴的转数信息并将所述转数信息发送至控制器，控制器记录所述拉链转轴在所述PCB板入炉时的入炉转数值N1，并计算所述PCB板到达出板口位置所需要的过炉转数N；

S7,第三传感装置检测所述PCB板的出炉信息，并将该出炉信息发送至控制器，控制器记录所述拉链转轴在所述PCB板出炉时的出炉转数值N2；

S8，控制器将所述出炉转数值N2和入炉转数值N1的差值与所述过炉转数进行比较，若在转数值预设偏差范围，则正常；否则，回流炉异常，控制器发出报警信号。

14.根据权利要求13所述回流炉监控系统的控制方法，其特征在于，

在所述步骤S6中，控制器根据N=L/（2∏R）计算出所述过炉转数，其中，∏为圆周率，R为拉链转轴的半径，L为回流炉的长度，N为过炉转数。

15.根据权利要求13或14所述回流炉监控系统的控制方法，其特征在于：

所述入炉转数值N1和所述出炉转数值N2均为0.5或1的整数倍。