CN107717168A - 一种实时热成像红外回流焊系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时热成像红外回流焊系统及检测方法，包括使用红外热成像相机和普通可见光彩色相机结合，通过红外热成像图像与彩色图像各点对应的方式，实现对焊接表面元器件温度的实时精确检测，加热炉内设通过不同线路连接的多个加热区域，分别对被焊接器件不同部位进行加热，控制板内软件可根据预先绘制输入的温度曲线与温度实时监测结果通过控制不同区域的加热效率和冷却效率对温度进行局部调整，亦可根据焊接对象自主编制温度曲线；智能控制目标区域加热及冷却功率，实现温度的精密多点独立控制。本发明通过红外热成像检测温度并进行局部温度调整，具有检测温度精准、控制方便、温度稳定、使用寿命周期长的优点。

Description

一种实时热成像红外回流焊系统及检测方法

技术领域

本发明属于加热炉腔内温度检测及控制的技术领域，涉及一种回流焊炉内部温度检测及控制技术，特别涉及一种实时热成像红外回流焊系统及检测方法。

背景技术

在热加工工业实际生产过程中，回流焊炉内被加热工件表面的温度分布一直是人们关心的重要技术指标。因此，多年来人们一直致力于解决这个问题。传统的对回流焊炉内温度的监测方法是使用热电偶测点温度，使用带有热电偶的温度检测探头，靠近被加热工件表面以监测PCB板表面温度，但这种方法检测到的温度并不是工件表面精准的温度，且无法监测加热炉内被加热板的整体受热状态。另有一种使用热电偶接触式测温方法，虽然测量精度较高，但是在强氧化、高温环境中使用寿命很短，因此在现实的工业中无法长期地使用。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种实时热成像红外回流焊系统及检测方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实时热成像红外回流焊系统，在回流焊炉腔上方设置一个带有隔热玻璃的红外热成像相机和一个普通可见光彩色相机，二者形成的直线与加热模块的径向所在直线平行，两相机的FOV相重合，将两种相机柔性连接到控制板。加热炉内设电动抽屉，炉壁上方设有加热管，对炉腔及被焊接器件（如PCB板）进行加热，被焊接器件置于电动抽屉上方，电动抽屉下方设置加热块，防止被焊接器件被加热管加热时受热不均匀产生龟裂；加热炉后壁设置多个冷却电扇，可加块冷却效率。加热块、加热管及冷却电扇皆通过不同电路连接，其信号输入端与控制板的信号输出端相连，分为多个不同加热、冷却区域，对炉内不同部位进行加热和冷却。两相机获取图像信号输入到控制板，控制板内软件通过红外相机热成像图像分析出回流焊炉内被焊接器件的表面温度，再与可见光相机所获得的彩色图像进行图像融合，可对两相机获取的图像各点进行一一对应，定点精确分析出回流焊炉内被焊接器件各个部位的温度，对照控制板软件内设的温度曲线通过控制不同区域的加热模块及冷却风扇实现加热炉内局部的温度监控与调节。控制板连接到PC端，可从PC端直观看到炉内温度变化，且可根据焊接的不同需要自主绘制软件内的常用温度曲线。

本发明的有益效果在于：

将红外热成像相机与可见光普通相机放置在回流焊炉腔上方对炉内被焊接器件（如PCB板）进行拍摄成像，再将两部相机柔性连接到控制板，控制板内的软件对两种图像进行融合，精准地分析出被焊接器件上各点温度，控制板与PC端相连，可以通过PC端对控制板上的软件进行管理，自主绘制焊接所需温度曲线，与传统的热电偶测被焊接器件温度的方式测得的温度是靠近被焊接器件空气的温度相比，红外热成像所测的温度是电路板上更为精准的温度；使用多个电加热管对回流焊炉内部进行加热，既能局部精准控制各点的温度，又能免去加热时产生烟气而影响测试结果的问题；回流焊炉腔内有设电动抽屉，可自动打开关闭，使被焊接器件进出更平稳。本发明通过红外热成像检测温度并进行局部温度调整，具有检测温度精准、控制方便、温度稳定、使用寿命周期长的优点。

附图说明

图1为本发明一种实时热成像红外回流焊系统的结构示意图；

图2为本发明一种实时热成像红外回流焊炉的控制系统示意图；

图3为本发明一种实时热成像红外回流焊炉内加热管布置俯视图；

图4为本发明一种实时热成像红外回流焊系统探头及加热管布置示意图。

附图标记：

1，红外热成像相机；2，普通可见光彩色相机；3，加热管；4，冷却风扇；5，焊接PCB板；6，电动抽屉；7，控制板；8，加热块；9，PC端。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。

系统结构：

如图1所示，一种实时热成像红外回流焊系统，包括分别包裹在隔热玻璃材质的保护管内设置在回流焊炉腔外顶部的红外热成像相机1和普通可见光彩色相机2（二者形成的直线与加热管3的径向所在直线平行），以及加热模块、冷却模块、电动抽屉6、控制板7、PC端9，加热模块包括被不同电路控制而形成的多个区域的多个加热管3（如图3，不同区域的加热管3由不同的电路控制，从而可以分别控制加热炉内不同区域的温度）和加热块8；冷却模块包括多个固定设置于回流焊炉腔内后壁上的冷却风扇4。如图4所示，红外热成像相机1的探头安装在加热管3上方，探头的FOV必须能将焊接PCB板5全部拍摄进去，即两个加热管3不能挡住探头对焊接PCB板5的拍摄范围。如图2所示，红外热成像相机1和普通可见光彩色相机2的数据输出端分别与控制板7的数据输入端连接，控制板7内软件对两相机的成像进行图像融合及温度分析，加热模块和冷却模块的信号输入端与控制板7的信号输出端连接，控制板7内设对加热管3、加热块8和冷却风扇4进行局部控制加热和冷却效率的控制软件部分。加热模块对炉内的焊接PCB板5进行均匀加热并可分别控制不同加热区域的加热模块的加热效率以达到进行局部控制温度的目的，加热管3固定设置于回流焊炉腔内上壁、焊接PCB板5上方，加热块8固定设置于焊接PCB板5及电动抽屉6的下方。焊接PCB板5置于电动抽屉6上，电动抽屉6可自动开关，以使焊接PCB板5平稳送出入加热炉腔内部。控制板7与PC端9交互连接，可从PC端直观观察炉内温度变化，并可使用PC端对控制板内温度曲线等数据值进行调整。

检测原理：

如图2所示，红外热成像相机1与普通可见光彩色相机2将摄得的图像传输到与相机连接的控制板7，控制板7对输入的图像进行处理，将红外图像与普通可见光图像上相同位置的点一一对应，由此可精确检测到焊接PCB板5各点温度，再根据软件内的预设温度曲线。通过控制特定区域内加热管3和加热块8的加热效率和冷却电扇4的冷却效率达到控制加热炉内温度的效果。控制板7与PC端9通过串口线或USB线相连接，从PC端9可直观监控炉内温度，并可根据实际焊接需要自主编制软件内的预设温度曲线。本发明通过红外热成像检测温度并进行局部温度调整，具有检测温度精准、控制方便、温度稳定、使用寿命周期长的优点。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种实时热成像红外回流焊系统，其特征在于：包括红外热成像相机、普通可见光彩色相机、加热模块、冷却模块、电动抽屉、控制板、PC端，所述红外热成像相机和普通可见光彩色相机设置在回流焊炉腔外顶部，二者形成的直线与加热模块的径向所在直线平行，两相机探头的FOV重合，且二者的数据输出端分别与控制板的数据输入端连接，回流焊炉腔顶部设有用于获取回流焊炉腔内被焊接器件图像的通孔；加热模块、冷却模块和电动抽屉分别设置于回流焊炉腔内部，且三者的信号输入端与控制板的信号输出端分别连接；被焊接器件置于电动抽屉上；控制板与PC端交互连接。

2.根据权利要求1所述的一种实时热成像红外回流焊系统，其特征在于：所述红外热成像相机和普通可见光彩色相机分别包裹在隔热玻璃材质的保护管内。

3.根据权利要求1所述的一种实时热成像红外回流焊系统，其特征在于：所述加热模块包括多个加热管和加热块，加热管固定设置于回流焊炉腔内上壁、被焊接器件上方，加热块固定设置于被焊接器件及电动抽屉的下方。

4.根据权利要求1所述的一种实时热成像红外回流焊系统，其特征在于：所述冷却模块包括多个冷却风扇，固定设置于回流焊炉腔内的后壁。

5.一种权利要求1~4任一项所述的实时热成像红外回流焊系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）控制电动抽屉，将被焊接器件放置在电动抽屉上；

（2）通过使用红外热成像相机获取的图像分析出回流焊炉内被焊接器件的表面温度，与普通可见光彩色相机所获得的彩色图像进行图像融合，定点精确分析出回流焊炉内被焊接器件各个部位的温度；

（3）通过连接到控制板的软件及与预设温度曲线相对照，以及对两相机的成像进行图像融合及温度分析，控制加热炉内不同区域的加热模块和冷却模块的加热效率和冷却效率，实现对炉内温度的局部调整；

（4）通过PC端观察炉内温度的变化过程且根据被焊接器件自主编制温度曲线。