CN113399856A - 一种ccd对位脉冲热压焊系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CCD对位脉冲热压焊系统及焊接方法，涉及热压焊接技术领域。本发明所述一种CCD对位脉冲热压焊系统及焊接方法，通过图像分析模块将激光平整度测量仪和CCD相机拍摄的图像进行分析并分析柔性电路板和刚性电路板的焊点厚度和平整度，通过在图像分析模块中预设焊点厚度范围和平整度，将实际的焊点厚度和平整度和预设值进行比对，根据比对结果对脉冲热压焊的焊头的热压温度和热压压力进行调节，通过在控制模块中设置预设最大热压压力，并在将热压压力调节至超出预设最大热压压力时，对焊头的脉冲电压进行调节，提高了焊接精度，提高了焊接质量，从而提高了电路板的品质。

Description

一种CCD对位脉冲热压焊系统及焊接方法

技术领域

本发明涉及热压焊接技术领域，尤其涉及一种CCD对位脉冲热压焊系统及焊接方法。

背景技术

热压焊接机作为焊接柔性电路板和刚性电路板的重要设备，其在焊接柔性电路板和刚性电路板时，两个电路板上的焊点对准对于焊接后电路板的质量的好坏起着决定性作用，而现有的大部分对于焊点的对准都是通过人工对准焊接。

现有的热压焊接机基本采用脉冲加热技术，对焊接点的温度控制精确，热压机的温度可以采用实时的温度曲线来表示，简单易懂，大大方便了操作人员的工作。

而CCD作为一种相机电耦合元件，能够使拍摄的图像达到很高的清晰度，因此为很多领域所使用，而将CCD相机作为机器视觉的主要部件，应用在机械自动化中，应用在热压焊接技术领域中，通过CCD相机拍摄刚性电路板和柔性电路板，并根据拍摄的图像自动控制对接电路板以使达到自动焊接的目的。

现有技术中，通过将CCD相机作为热压焊接自动化的主要部件，实现了焊接自动化的目的，大大节省了人工成本，并且通过高精度的CCD相机，提高了焊接的精度，但热压焊接时，影响热压焊接的电路板的质量好坏的因素很多，而通过CCD相机拍摄的图像进行对准时，还无法精确对更多的影响因素（如：焊点的平整度、焊点的厚度）进行检测并基于检测结果提高焊接精度。

发明内容

为此，本发明提供一种CCD对位脉冲热压焊系统用以克服现有技术中无法精准检测焊点的厚度和平整度等因素从而导致焊接完成的电路板品质不高的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种CCD对位脉冲热压焊系统，包括焊接机主体，所述焊接机主体包括龙门式支架和箱体，龙门式支架包括与箱体连接的两根竖杆和设置在两根竖杆之间的横杆，以及设置在焊接机主体上的焊接机构、CCD对位机构、焊接电源以及控制模块，控制模块分别与CCD对位机构、焊接机构和焊接电源连接，

焊接机构，其设置所述焊接主体的龙门式支架上，包括电路板承载台、热压焊头以及焊头连接杆，电路板承载台设置在龙门式支架的下横杆上并沿下横杆运动，所述热压焊头与所述焊头连接杆连接，所述焊头连接杆设置在龙门式支架的上横杆上并通过设置在其内部的第一电机驱动以沿上横杆运动；

激光平整度测量仪，其设置在焊接机构一侧的上横杆上，并通过设置在其内部的电机驱动沿以沿上横杆运动，用以拍摄柔性电路板和刚性电路板的焊点图像并分析焊点的平整度和厚度；

CCD对位机构，其设置在所述激光平整度测量仪远离所述焊接机构一侧的上横杆上，并通过设置在其内部的电机驱动以沿上横杆运动，包括CCD摄像机；

图像分析模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述激光平整度测量仪和所述CCD对位机构连接，用以分别对所述CCD对位机构中CCD摄像机拍摄的图像以及激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析；

控制模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述图像分析模块、焊接机构、激光平整度测量仪以及CCD对位机构连接，用以控制激光平整度测量和CCD对位机构拍摄电路板图像以及根据图像分析模块的输出结果实时控制焊接机构对柔性电路板和刚性电路板进行焊接。

进一步地，所述焊接机构的所述焊头连接杆为伸缩杆，在进行焊接作业时，通过设置在所述焊头连接杆内部的第二电机驱动以使焊头做远离电路板或靠近电路板的往复运动。

进一步地，所述图像分析模块包括用以接收CCD摄像机拍摄的图像和激光平整度测量仪拍摄的图像接收单元，用以将CCD摄像机拍摄的图像建立坐标系并将激光平整度测量仪拍摄的图像提取焊点平整度和厚度的图像处理单元，用以在图像处理单元对图像建立坐标系完成时进行焊点位置比对的图像比对单元，以及将图像比对单元的比对结果发送至控制模块的输出单元。

本发明另一方面提供一种如上所述CCD对位脉冲热压焊系统的CCD对位脉冲热压焊接方法，包括：

步骤S1，通过CCD对位机构和激光平整度测量仪分别拍摄柔性电路板和刚性电路板的图像；

步骤S2，通过图像分析模块对CCD对位机构和激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析，以CCD对位机构拍摄的图像为基准面、以电路板几何中心为原点建立坐标系并比对柔性电路板图像和刚性电路板图像的各焊点位置是否对应，以及从激光平整度测量仪拍摄的图像中提取各焊点的实际平整度和实际厚度并将该实际平整度和实际厚度分别与设置在图像分析模块中的预设平整度U0和预设焊点厚度范围G0进行比对；

步骤S3，将图像分析模块的分析结果输出至控制模块，并当判定达到焊接要求时通过控制模块控制焊接机构进行焊接，以及当判定未达到焊接要求时通过控制模块控制对焊接机构进行调整。

进一步地，所述预设焊点厚度范围G0包括预设焊点厚度范围最小值Ga和预设焊点厚度范围最大值Gb，Ga＜Gb，当图像分析模块判定各焊点位置对应时，图像分析模块将激光平整度测量仪测量的实际焊点厚度G与预设焊点厚度范围G0中的参数进行比对，若Ga＜G＜Gb，图像分析模块判定焊点符合要求，所述图像分析模块将焊头的热压温度设置为T1，若G≤Ga，图像分析模块判定焊点过薄，若G≥Gb，图像分析模块判定焊点过厚，当判定焊点过厚或过薄时，所述图像分析模块计算实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值或预设焊点厚度最大值的差值ΔGa或ΔGb，设定ΔGa=G-Ga，ΔGb=Gb-G，并将该差值发送至所述控制模块，控制模块根据该差值对焊头的热压温度在T1的基础上进行调节，在调节完成时，所述图像分析模块获取激光平整度测量仪测量的各焊点的平整度U并将各焊点平整度U与预设平整度U0进行比对，若U≤U0，图像分析模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa并发送至控制模块，控制模块根据该差值确定焊头的热压压力，并根据实际的焊点的厚度值和预设焊点厚度的差值选取对应的热压压力调节量调节热压压力，若U＞U0，则控制模块将热压焊头的热压压力设置为第一热压热力P1，在设置完成时计算各焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb并根据该差值对热压温度进行修正。

进一步地，当所述图像分析模块判定焊点过薄时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值Ga的差值ΔGa与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的调节系数以调节降低热压焊头的温度；

其中，所述控制模块设置有第一预设厚度差值ΔG1、第二预设厚度差值ΔG2、第三预设厚度差值ΔG3、第一降温调节系数k1、第二降温调节系数k2以及第三降温调节系数k3，其中，ΔG1＜ΔG2＜ΔG3，设定1＜k3＜k2＜k1＜1，

当ΔG1≤ΔGa＜ΔG2时，所述控制模块选取第一降温调节系数k1对焊头温度进行调节；

当ΔG2≤ΔGa＜ΔG3时，所述控制模块选取第二降温调节系数k2对焊头温度进行调节；

当ΔGa≥ΔG3时，所述控制模块选取第三降温调节系数k3对焊头温度进行调节；

当所述控制模块选取第i降温调节系数ki对焊头温度进行调节时，设定i=1，2，3，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T2，设定T2=T1×ki。

进一步地，当所述图像分析模块判定焊点过厚时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最大值Gb的差值ΔGb与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的调节系数以调节升高热压焊头的温度；

其中，所述控制模块还设有第一升温调节系数x1、第二升温调节系数x2以及第三升温调节系数x3，设定1＜x1＜x2＜x3＜1.5，

当ΔG1≤ΔGb＜ΔG2时，所述控制模块选取第一升温调节系数x1对焊头温度进行调节；

当ΔG2≤ΔGb＜ΔG3时，所述控制模块选取第二升温调节系数x2对焊头温度进行调节；

当ΔGb≥ΔG3时，所述控制模块选取第三升温调节系数x3对焊头温度进行调节；

当所述控制模块选取第i＇升温调节系数xi＇对焊头温度进行调节时，设定i=1，2，3，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T3，设定T3=T1×xi＇。

进一步地，当U≤U0时，所述控制模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa，设定ΔU=U0-U,并将该差值与预设平整度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的焊头的热压压力；

其中，所述控制模块还设有第一平整度差值ΔU1、第二平整度差值ΔU2、第三平整度差值ΔU3、第一热压压力P1、第二热压压力P2以及第三热压压力P3，其中，ΔU1＜ΔU2＜ΔU3，P1＜P2＜P3，

当ΔU1≤ΔU＜ΔU2时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第一热压压力P1；

当ΔU2≤ΔU＜ΔU3时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第二热压压力P2；

当ΔU≥ΔU3时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第三热压压力P3。

进一步地，当对焊头的热压压力为第j热压压力Pj且实际焊点厚度在预设焊点厚度范围时，设定j=1，2，3，所述控制模块根据焊点的实际厚度G和预设焊点厚度范围的比对结果选取对应的热压压力调节量对热压压力进行调节，

其中，所述控制模块还设有第一压力调节量ΔP1、第二压力调节量ΔP2以及第三压力调节量ΔP3，其中ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，

当G≤Ga时，所述控制模块选取第一压力调节量ΔP1对焊头的热压压力进行调节；

当Ga＜G＜Gb时，所述控制模块选取第二压力调节量ΔP2对焊头的热压压力进行调节；

当G≥Gb时，所述控制模块选取第三压力调节量ΔP3对焊头的热压压力进行调节；

当所述控制模块选取第n压力调节量ΔPn对焊头的热压压力进行调节时，设定n=1，2，3，控制模块将调节后的焊头的热压压力设置为P＇，设定P＇=Pj+ΔPn。

进一步地，当U＞U0时，控制模块计算个焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb，设定ΔUb=U0-U，并根据该差值与预设平整度差值的比对结果选取对应的温度修正系数对热压温度进行修正，

其中，所述控制模块还设有第一温度修正系数S1、第二温度修正系数S2以及第三温度修正系数S3，设定1＜S1＜S2＜S3＜2,

当ΔU1≤ΔU＜ΔU2时，所述控制模块选取第一温度修正系数S1对焊头的热压温度进行修正；

当ΔU2≤ΔU＜ΔU3时，所述控制模块选取第二温度修正系数S2对焊头的热压温度进行修正；

当ΔU≥ΔU3时，所述控制模块选取第三温度修正系数S3对焊头的热压温度进行修正；

当所述控制模块选取第e温度修正系数Se对焊头的热压温度进行修正时，控制模块将修正后的热压温度设置为T4，设定T4=T2×Se或T4=T2×Se。

进一步地，当控制模块将焊头的热压压力设置为最大热压压力Pmax时，所述控制模块计算修正后热压压力P与最大热压压力Pmax的差值ΔP，控制模块将该差值与预设压力差值进行比对，并根据比对结果选取对应的脉冲电压调节量以调节焊头的脉冲电压，

其中，所述控制模块还设有第一压力差值ΔP1、第二压力差值ΔP2、第三压力差值ΔP3、第一脉冲电压调节系数Q1、第二脉冲电压调节系数Q2以及第三脉冲电压调节系数Q3，其中，ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，设定1＜Q1＜Q2＜Q3＜2，

当ΔP1≤ΔP＜ΔP2时，所述控制模块选取第一脉冲电压调节系数Q1对焊头的脉冲电压进行调节；

当ΔP2≤ΔP＜ΔP3时，所述控制模块选取第二脉冲电压调节系数Q2对焊头的脉冲电压进行调节；

当ΔP＜ΔP3时，所述控制模块选取第三脉冲电压调节系数Q3对焊头的脉冲电压进行调节；

当所述控制模块选取第s脉冲电压调节系数Qs对焊头的脉冲电压进行调节时，设定s=1，2，3，所述控制模块将调节后的脉冲电压设置为Wh，设定Wh=W×Qs，其中W为初始脉冲电压。

进一步地，所述控制模块还设有预设最大热压温度Tmax，当所述控制模块对焊头的脉冲电压调节完时，所述控制模块获取热压焊头的实时热压温度T，并将该温度与预设最大热压温度Tmax进行比对，若T＜Tmax，控制模块判定温度合格，若T≥Tmax，控制模块判定热压温度过高，控制模块计算所述热压温度超出预设最大热压温度Tmax的超出量ΔT，并将该超出量与预设超出量进行比对，控制模块根据比对结果选取对应的时间缩减量以降低热压时间，

其中，所述控制模块还设有第一超出量ΔT1、第二超出量ΔT2、第三超出量ΔT3、第一时间缩减量Δt1、第二时间缩减量Δt2以及第三时间缩减量Δt3，其中，ΔT1＜ΔT2＜ΔT3，Δt1＜Δt2＜Δt3，

当ΔT1≤ΔT＜ΔT2时，所述控制模块选取第一时间缩减量Δt1以降低热压时间；

当ΔT2≤ΔT＜ΔT3时，所述控制模块选取第二时间缩减量Δt2以降低热压时间；

当ΔT＜ΔT3时，所述控制模块选取第三时间缩减量Δt3以降低热压时间；

当所述控制模块选取第z时间缩减量Δtz以降低热压时间时，设定z=1，2，3，控制模块将调节后的热压时间设置为tm，设定tm=t+Δtz，其中t为初始热压时间。

进一步地，所述CCD对位机构包括用以拍摄柔性电路板和刚性电路板图像的CCD相机，当所述焊接机构将所述柔性电路板焊接在刚性电路板时，通过所述图像分析模块对电路板的图像的几何中心建立坐标系，并在建立坐标系完成时，分析柔性电路板图像中各焊点位置是否与预设位置相同，若该图像中其中一个点位的位置与预设位置不同，图像分析模块判定被夹持柔性电路板有弯曲，图像分析模块向所述控制模块传输对柔性电路板弯曲信号，控制模块控制所述焊头以低于预设温度对柔性电路板加热加压并在加热加压时通过定位块重新夹持柔性电路板，在加热加压并重新夹持完成时，通过所述CCD相机对柔性电路板拍照并通过图像分析模块进行分析，直至柔性电路板图像中各焊点与预设图像的各焊点完全对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过图像分析模块将激光平整度测量仪和CCD相机拍摄的图像进行分析并分析柔性电路板和刚性电路板的焊点厚度和平整度，通过在图像分析模块中预设焊点厚度范围和平整度，将实际的焊点厚度和平整度和预设值进行比对，进一步根据比对结果对脉冲热压焊的焊头的热压温度和热压压力进行调节，进一步通过在控制模块中设置预设最大热压压力，并当图像分析模块将热压压力调节至超出预设最大热压压力时，对焊头的脉冲电压进行调节，提高了焊接精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置厚度差值和降温调节系数，当图像分析模块分析的焊点图像的厚度小于预设厚度范围最小值时，通过计算实际焊点厚度与预设焊点厚度范围最小值的差值并与预设厚度差值的比较结果选取对应的降温调节系数以降低热压温度，提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置厚度差值和升温调节系数，当图像分析模块分析的焊点图像的厚度大于预设厚度范围最大值时，通过计算实际焊点厚度与预设焊点厚度范围最大值的差值并与预设厚度差值的比较结果选取对应的升温调节系数以升高热压温度，提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置平整度差值和热压压力，当平整度低于预设平整度时，根据实际平整度和预设平整度的差值选取对应的热压压力以使焊头以选定的热压压力进行焊接，提高了焊接压力控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置压力调节量，并进一步根据实际的焊点厚度与预设焊点厚度范围的比对结果选取对应的压力调节量以对热压压力进行调节，提高了焊接压力控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置平整度差值和温度修正系数，当通过图像分析模块分析得到焊点的平整度低于预设平整度时，计算实际平整度和预设平整度的差值并将实际该差值与预设平整度差值进行比对，根据对比结果选取对应的热压温度修正系数以对焊头的热压温度进行修正，进一步提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置压力差值和脉冲电压调节系数，当调节或修正后的热压压力超出了预设最大热压压力时，计算实际调节或修正后的热压压力与预设最大热压压力的差值，根据该差值选取对应的脉冲电压调节系数对焊头的脉冲电压进行调节，进一步提高了焊接脉冲电压控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过在控制模块设置预设最大热压温度，当调节后的热压温度超出预设最大热压温度时，计算实际调节后的热压温度与预设最大热压温度的差值，并根据该差值选取对应的热压时间缩减量以降低热压时间，进一步提高了焊接精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

进一步地，通过图像分析模块对CCD相机拍摄的图像进行分析，并在分析完成时，以所有焊点的几何中心建立直角坐标系，并对通过比对柔性电路板和刚性电路板的焊点是否一一对应，并在判定对应时，分析焊点的厚度和平整度，当判定不对应时，通过焊头加热加压柔性电路板以调平柔性电路板，提高了焊接控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

附图说明

图1为本发明所述一种CCD对位脉冲热压焊系统的结构示意图；

图2为本发明所述CCD对位脉冲热压焊系统的逻辑框图；

图3为本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和2所示，图1为本发明所述CCD对位脉冲热压焊系统的结构示意图，图2为本发明所述CCD对位脉冲热压焊系统的逻辑框图。本发明一个方面提供一种CCD对位脉冲热压焊系统，包括焊接机主体1，所述焊接机主体包括龙门式支架10和箱体11，龙门式支架包括与箱体连接的两根竖杆和设置在两根竖杆之间的横杆，其特征在于，还包括：设置在焊接机主体上的焊接机构2、激光平整度测量仪3、CCD对位机构4、焊接电源5、图像分析模块6以及控制模块7，控制模块分别与CCD对位机构、焊接机构、焊接电源以及图像分析模块连接，

焊接机构2，其设置所述焊接主体的龙门式支架10上，包括电路板承载台21、热压焊头22以及焊头连接杆23，电路板承载台设置在龙门式支架的下横杆上102并沿下横杆102运动，所述热压焊头22与所述焊头连接杆23连接，所述焊头连接杆23设置在龙门式支架10的上横杆上101并通过设置在其内部的第一电机驱动24以沿上横杆运动；

激光平整度测量仪3，其设置在焊接机构一侧的上横杆101上，并通过设置在其内部的电机驱动沿以沿上横杆101运动，用以拍摄柔性电路板和刚性电路板的焊点图像并分析焊点的平整度和厚度；

CCD对位机构4，其设置在所述激光平整度测量仪3远离所述焊接机构2一侧的上横杆101上，并通过设置在其内部的第一电机24驱动以沿上横杆101运动，包括CCD摄像机41；

图像分析模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述激光平整度测量仪和所述CCD对位机构连接，用以分别对所述CCD对位机构中CCD摄像机拍摄的图像以及激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析；

控制模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述图像分析模块、焊接机构、激光平整度测量仪以及CCD对位机构连接，用以控制激光平整度测量和CCD对位机构拍摄电路板图像以及根据图像分析模块的输出结果实时控制焊接机构对柔性电路板和刚性电路板进行焊接。

具体而言，所述焊接机构2的所述焊头连接杆23为伸缩杆，在进行焊接作业时，通过设置在所述焊头连接杆23内部的第二电机25驱动以使焊头做远离电路板或靠近电路板的往复运动。

具体而言，所述图像分析模块包括用以接收CCD摄像机拍摄的图像和激光平整度测量仪拍摄的图像接收单元，用以将CCD摄像机拍摄的图像建立坐标系并将激光平整度测量仪拍摄的图像提取焊点平整度和厚度的图像处理单元，用以在图像处理单元对图像建立坐标系完成时进行焊点位置比对的图像比对单元，以及将图像比对单元的比对结果发送至控制模块的输出单元。

具体而言，通过图像分析模块将激光平整度测量仪和CCD相机拍摄的图像进行分析并分析柔性电路板和刚性电路板的焊点厚度和平整度，通过在图像分析模块中预设焊点厚度范围和平整度，将实际的焊点厚度和平整度和预设值进行比对，进一步根据比对结果对脉冲热压焊的焊头的热压温度和热压压力进行调节，进一步通过在控制模块中设置预设最大热压压力，并当图像分析模块将热压压力调节至超出预设最大热压压力时，对焊头的脉冲电压进行调节，提高了焊接精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请参阅图3所示，其为本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法的流程图，本发明另一方面提供一种CCD对位脉冲热压焊系统的CCD对位脉冲热压焊接方法，包括：

步骤S1，通过CCD对位机构和激光平整度测量仪分别拍摄柔性电路板和刚性电路板的图像；

步骤S2，通过图像分析模块对CCD对位机构和激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析，以CCD对位机构拍摄的图像为基准面、以电路板几何中心为原点建立坐标系并比对柔性电路板图像和刚性电路板图像的各焊点位置是否对应，以及从激光平整度测量仪拍摄的图像中提取各焊点的实际平整度和实际厚度并将该实际平整度和实际厚度分别与设置在图像分析模块中的预设平整度U0和预设焊点厚度范围G0进行比对；

步骤S3，将图像分析模块的分析结果输出至控制模块，并当判定达到焊接要求时通过控制模块控制焊接机构进行焊接，以及当判定未达到焊接要求时通过控制模块控制对焊接机构进行调整。

具体而言，所述预设焊点厚度范围G0包括预设焊点厚度范围最小值Ga和预设焊点厚度范围最大值Gb，当图像分析模块判定各焊点位置对应时，图像分析模块将激光平整度测量仪测量的实际焊点厚度G与预设焊点厚度范围G0中的参数进行比对，若Ga＜G＜Gb，图像分析模块判定焊点符合要求，所述图像分析模块将焊头的热压温度设置为T1，若G≤Ga，图像分析模块判定焊点过薄，若G≥Gb，图像分析模块判定焊点过厚，当判定焊点过厚或过薄时，所述图像分析模块计算实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值或预设焊点厚度最大值的差值ΔGa或ΔGb，设定ΔGa=G-Ga，ΔGb=Gb-G，并将该差值发送至所述控制模块，控制模块根据该差值对焊头的热压温度在T1的基础上进行调节，在调节完成时，所述图像分析模块获取激光平整度测量仪测量的各焊点的平整度U并将各焊点平整度U与预设平整度U0进行比对，若U≤U0，图像分析模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa并发送至控制模块，控制模块根据该差值确定焊头的热压压力，并根据实际的焊点的厚度值和预设焊点厚度的差值选取对应的热压压力调节量调节热压压力，若U＞U0，则控制模块将热压焊头的热压压力设置为第一热压热力P1，在设置完成时计算各焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb并根据该差值对热压温度进行修正。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，当所述图像分析模块判定焊点过薄时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值Ga的差值ΔGa与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的降温调节系数以调节降低热压焊头的温度；

其中，所述控制模块设置有第一预设厚度差值ΔG1、第二预设厚度差值ΔG2、第三预设厚度差值ΔG3、第一降温调节系数k1、第二降温调节系数k2以及第三降温调节系数k3，其中，ΔG1＜ΔG2＜ΔG3，设定1＜k3＜k2＜k1＜1，

当ΔG1≤ΔGa＜ΔG2时，所述控制模块选取第一降温调节系数k1对焊头温度进行调节；

当ΔG2≤ΔGa＜ΔG3时，所述控制模块选取第二降温调节系数k2对焊头温度进行调节；

当ΔGa≥ΔG3时，所述控制模块选取第三降温调节系数k3对焊头温度进行调节；

当所述控制模块选取第i降温调节系数ki对焊头温度进行调节时，设定i=1，2，3，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T2，设定T2=T1×ki。

具体而言，通过在控制模块设置厚度差值和降温调节系数，当图像分析模块分析的焊点图像的厚度小于预设厚度范围最小值时，通过计算实际焊点厚度与预设焊点厚度范围最小值的差值并与预设厚度差值的比较结果选取对应的降温调节系数以降低热压温度，提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，当所述图像分析模块判定焊点过厚时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最大值Gb的差值ΔGb与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的调节系数以调节升高热压焊头的温度；

其中，所述控制模块还设有第一升温调节系数x1、第二升温调节系数x2以及第三升温调节系数x3，设定1＜x1＜x2＜x3＜1.5，

当ΔG1≤ΔGb＜ΔG2时，所述控制模块选取第一升温调节系数x1对焊头温度进行调节；

当ΔG2≤ΔGb＜ΔG3时，所述控制模块选取第二升温调节系数x2对焊头温度进行调节；

当ΔGb≥ΔG3时，所述控制模块选取第三升温调节系数x3对焊头温度进行调节；

当所述控制模块选取第i＇升温调节系数xi＇对焊头温度进行调节时，设定i=1，2，3，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T3，设定T3=T1×xi＇。

具体而言，通过在控制模块设置厚度差值和升温调节系数，当图像分析模块分析的焊点图像的厚度大于预设厚度范围最大值时，通过计算实际焊点厚度与预设焊点厚度范围最大值的差值并与预设厚度差值的比较结果选取对应的升温调节系数以升高热压温度，提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，当U≤U0时，所述控制模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa，设定ΔU=U0-U,并将该差值与预设平整度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的焊头的热压压力；

其中，所述控制模块还设有第一平整度差值ΔU1、第二平整度差值ΔU2、第三平整度差值ΔU3、第一热压压力P1、第二热压压力P2以及第三热压压力P3，其中，ΔU1＜ΔU2＜ΔU3，P1＜P2＜P3，

当ΔU1≤ΔU＜ΔU2时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第一热压压力P1；

当ΔU2≤ΔU＜ΔU3时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第二热压压力P2；

当ΔU≥ΔU3时，所述控制模块将焊头的热压压力设置为第三热压压力P3。

具体而言，通过在控制模块设置平整度差值和热压压力，当平整度低于预设平整度时，根据实际平整度和预设平整度的差值选取对应的热压压力以使焊头以选定的热压压力进行焊接，提高了焊接压力控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，进一步地，当对焊头的热压压力为第j热压压力Pj且实际焊点厚度在预设焊点厚度范围时，设定j=1，2，3，所述控制模块根据焊点的实际厚度G和预设焊点厚度范围的比对结果选取对应的热压压力调节量对热压压力进行调节，

其中，所述控制模块还设有第一压力调节量ΔP1、第二压力调节量ΔP2以及第三压力调节量ΔP3，其中ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，

当G≤Ga时，所述控制模块选取第一压力调节量ΔP1对焊头的热压压力进行调节；

当Ga＜G＜Gb时，所述控制模块选取第二压力调节量ΔP2对焊头的热压压力进行调节；

当G≥Gb时，所述控制模块选取第三压力调节量ΔP3对焊头的热压压力进行调节；

当所述控制模块选取第n压力调节量ΔPn对焊头的热压压力进行调节时，设定n=1，2，3，控制模块将调节后的焊头的热压压力设置为P＇，设定P＇=Pj+ΔPn。

具体而言，通过在控制模块设置压力调节量，并进一步根据实际的焊点厚度与预设焊点厚度范围的比对结果选取对应的压力调节量以对热压压力进行调节，提高了焊接压力控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，进一步地，当U＞U0时，控制模块计算个焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb，设定ΔUb=U0-U，并根据该差值与预设平整度差值的比对结果选取对应的温度修正系数对热压温度进行修正，

其中，所述控制模块还设有第一温度修正系数S1、第二温度修正系数S2以及第三温度修正系数S3，设定1＜S1＜S2＜S3＜2,

当ΔU1≤ΔU＜ΔU2时，所述控制模块选取第一温度修正系数S1对焊头的热压温度进行修正；

当ΔU2≤ΔU＜ΔU3时，所述控制模块选取第二温度修正系数S2对焊头的热压温度进行修正；

当ΔU≥ΔU3时，所述控制模块选取第三温度修正系数S3对焊头的热压温度进行修正；

当所述控制模块选取第e温度修正系数Se对焊头的热压温度进行修正时，控制模块将修正后的热压温度设置为T4，设定T4=T2×Se或T4=T2×Se。

具体而言，通过在控制模块设置平整度差值和温度修正系数，当通过图像分析模块分析得到焊点的平整度低于预设平整度时，计算实际平整度和预设平整度的差值并将实际该差值与预设平整度差值进行比对，根据对比结果选取对应的热压温度修正系数以对焊头的热压温度进行修正，进一步提高了焊接温度控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，当控制模块将焊头的热压压力设置为最大热压压力Pmax时，所述控制模块计算修正后热压压力P与最大热压压力Pmax的差值ΔP，控制模块将该差值与预设压力差值进行比对，并根据比对结果选取对应的脉冲电压调节量以调节焊头的脉冲电压，

其中，所述控制模块还设有第一压力差值ΔP1、第二压力差值ΔP2、第三压力差值ΔP3、第一脉冲电压调节系数Q1、第二脉冲电压调节系数Q2以及第三脉冲电压调节系数Q3，其中，ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，设定1＜Q1＜Q2＜Q3＜2，

当ΔP1≤ΔP＜ΔP2时，所述控制模块选取第一脉冲电压调节系数Q1对焊头的脉冲电压进行调节；

当ΔP2≤ΔP＜ΔP3时，所述控制模块选取第二脉冲电压调节系数Q2对焊头的脉冲电压进行调节；

当ΔP＜ΔP3时，所述控制模块选取第三脉冲电压调节系数Q3对焊头的脉冲电压进行调节；

当所述控制模块选取第s脉冲电压调节系数Qs对焊头的脉冲电压进行调节时，设定s=1，2，3，所述控制模块将调节后的脉冲电压设置为Wh，设定Wh=W×Qs，其中W为初始脉冲电压。

具体而言，通过在控制模块设置压力差值和脉冲电压调节系数，当调节或修正后的热压压力超出了预设最大热压压力时，计算实际调节或修正后的热压压力与预设最大热压压力的差值，根据该差值选取对应的脉冲电压调节系数对焊头的脉冲电压进行调节，进一步提高了焊接脉冲电压控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，所述控制模块还设有预设最大热压温度Tmax，当所述控制模块对焊头的脉冲电压调节完时，所述控制模块获取热压焊头的实时热压温度T，并将该温度与预设最大热压温度Tmax进行比对，若T＜Tmax，控制模块判定温度合格，若T≥Tmax，控制模块判定热压温度过高，控制模块计算所述热压温度超出预设最大热压温度Tmax的超出量ΔT，并将该超出量与预设超出量进行比对，控制模块根据比对结果选取对应的时间缩减量以降低热压时间，

其中，所述控制模块还设有第一超出量ΔT1、第二超出量ΔT2、第三超出量ΔT3、第一时间缩减量Δt1、第二时间缩减量Δt2以及第三时间缩减量Δt3，其中，ΔT1＜ΔT2＜ΔT3，Δt1＜Δt2＜Δt3，

当ΔT1≤ΔT＜ΔT2时，所述控制模块选取第一时间缩减量Δt1以降低热压时间；

当ΔT2≤ΔT＜ΔT3时，所述控制模块选取第二时间缩减量Δt2以降低热压时间；

当ΔT＜ΔT3时，所述控制模块选取第三时间缩减量Δt3以降低热压时间；

当所述控制模块选取第z时间缩减量Δtz以降低热压时间时，设定z=1，2，3，控制模块将调节后的热压时间设置为tm，设定tm=t+Δtz，其中t为初始热压时间。

具体而言，通过在控制模块设置预设最大热压温度，当调节后的热压温度超出预设最大热压温度时，计算实际调节后的热压温度与预设最大热压温度的差值，并根据该差值选取对应的热压时间缩减量以降低热压时间，进一步提高了焊接精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

请继续参阅图3所示，本发明所述CCD对位脉冲热压焊接方法，所述CCD对位机构包括用以拍摄柔性电路板和刚性电路板图像的CCD相机，当所述焊接机构将所述柔性电路板焊接在刚性电路板时，通过所述图像分析模块对电路板的图像的几何中心建立坐标系，并在建立坐标系完成时，分析柔性电路板图像中各焊点位置是否与预设位置相同，若该图像中其中一个点位的位置与预设位置不同，图像分析模块判定被夹持柔性电路板有弯曲，图像分析模块向所述控制模块传输对柔性电路板弯曲信号，控制模块控制所述焊头以低于预设温度对柔性电路板加热加压并在加热加压时通过定位块重新夹持柔性电路板，在加热加压并重新夹持完成时，通过所述CCD相机对柔性电路板拍照并通过图像分析模块进行分析，直至柔性电路板图像中各焊点与预设图像的各焊点完全对应。

具体而言，通过图像分析模块对CCD相机拍摄的图像进行分析，并在分析完成时，以所有焊点的几何中心建立直角坐标系，并对通过比对柔性电路板和刚性电路板的焊点是否一一对应，并在判定对应时，分析焊点的厚度和平整度，当判定不对应时，通过焊头加热加压柔性电路板以调平柔性电路板，提高了焊接控制精度，进一步提高了焊接质量，从而进一步提高了电路板的品质。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CCD对位脉冲热压焊系统，包括焊接机主体，所述焊接机主体包括龙门式支架和箱体，龙门式支架包括与箱体连接的两根竖杆和设置在两根竖杆之间的横杆，其特征在于，还包括：设置在焊接机主体上的焊接机构、CCD对位机构、激光平整度测量仪、图像分析模块、焊接电源以及控制模块，控制模块分别与CCD对位机构、焊接机构、激光平整度测量仪及图像分析模块连接，焊接电源分别与控制模块、CCD对位机构、焊接机构、激光平整度测量仪及图像分析模块连接，

焊接机构，其设置所述焊接主体的龙门式支架上，包括电路板承载台、热压焊头以及焊头连接杆，电路板承载台设置在龙门式支架的下横杆上并沿下横杆运动，所述热压焊头与所述焊头连接杆连接，所述焊头连接杆设置在龙门式支架的上横杆上并通过设置在其内部的第一电机驱动以沿上横杆运动；

激光平整度测量仪，其设置在焊接机构一侧的上横杆上，并通过设置在其内部的电机驱动沿以沿上横杆运动，用以拍摄柔性电路板和刚性电路板的焊点图像并分析焊点的平整度和厚度；

CCD对位机构，其设置在所述激光平整度测量仪远离所述焊接机构一侧的上横杆上，并通过设置在其内部的电机驱动以沿上横杆运动，包括CCD摄像机；

图像分析模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述激光平整度测量仪和所述CCD对位机构连接，用以分别对所述CCD对位机构中CCD摄像机拍摄的图像以及激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析；

控制模块，其设置在所述箱体内部，并分别与所述图像分析模块、焊接机构、激光平整度测量仪以及CCD对位机构连接，用以控制激光平整度测量和CCD对位机构拍摄电路板图像以及根据图像分析模块的输出结果实时控制焊接机构对柔性电路板和刚性电路板进行焊接。

2.根据权利要求1所述的CCD对位脉冲热压焊系统，其特征在于，所述焊接机构的所述焊头连接杆为伸缩杆，在进行焊接作业时，通过设置在所述焊头连接杆内部的第二电机驱动以使焊头做远离电路板或靠近电路板的往复运动。

3.根据权利要求1所述的CCD对位脉冲热压焊系统，其特征在于，所述图像分析模块包括用以接收CCD摄像机拍摄的图像和激光平整度测量仪拍摄的图像接收单元，用以将CCD摄像机拍摄的图像建立坐标系并将激光平整度测量仪拍摄的图像提取焊点平整度和厚度的图像处理单元，用以在图像处理单元对图像建立坐标系完成时进行焊点位置比对的图像比对单元，以及将图像比对单元的比对结果发送至控制模块的输出单元。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的CCD对位脉冲热压焊系统的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，包括：

步骤S1，通过CCD对位机构和激光平整度测量仪分别拍摄柔性电路板和刚性电路板的图像；

步骤S2，通过图像分析模块对CCD对位机构和激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析，以CCD对位机构拍摄的图像为基准面、以电路板几何中心为原点建立坐标系并比对柔性电路板图像和刚性电路板图像的各焊点位置是否对应，以及从激光平整度测量仪拍摄的图像中提取各焊点的实际平整度和实际厚度并将该实际平整度和实际厚度分别与设置在图像分析模块中的预设平整度U0和预设焊点厚度范围G0进行比对；

步骤S3，将图像分析模块的分析结果输出至控制模块，并当判定达到焊接要求时通过控制模块控制焊接机构进行焊接，以及当判定未达到焊接要求时通过控制模块控制对焊接机构进行调整。

5.根据权利要求4所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，所述预设焊点厚度范围G0包括预设焊点厚度范围最小值Ga和预设焊点厚度范围最大值Gb，Ga＜Gb，当图像分析模块判定各焊点位置对应时，图像分析模块将激光平整度测量仪测量的实际焊点厚度G与预设焊点厚度范围G0中的参数进行比对，若Ga＜G＜Gb，图像分析模块判定焊点符合要求，所述图像分析模块将焊头的热压温度设置为T1，若G≤Ga，图像分析模块判定焊点过薄，若G≥Gb，图像分析模块判定焊点过厚，当判定焊点过厚或过薄时，所述图像分析模块计算实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值或预设焊点厚度最大值的差值ΔGa或ΔGb，设定ΔGa=G-Ga，ΔGb=Gb-G，并将该差值发送至所述控制模块，控制模块根据该差值对焊头的热压温度在T1的基础上进行调节，在调节完成时，所述图像分析模块获取激光平整度测量仪测量的各焊点的平整度U并将各焊点平整度U与预设平整度U0进行比对，若U≤U0，图像分析模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa并发送至控制模块，控制模块根据该差值确定焊头的热压压力，并根据实际的焊点的厚度值和预设焊点厚度的差值选取对应的热压压力调节量调节热压压力，若U＞U0，则控制模块将热压焊头的热压压力设置为第一热压热力P1，在设置完成时计算各焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb并根据该差值对热压温度进行修正。

6.根据权利要求5所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，当所述图像分析模块判定焊点过薄时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最小值Ga的差值ΔGa与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的降温调节系数以调节降低热压焊头的温度，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T2，设定T2=T1×ki，其中，ki为第i降温调节系数；

当所述图像分析模块判定焊点过厚时，所述控制将实际焊点厚度值G和预设焊点厚度最大值Gb的差值ΔGb与预设厚度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的升温调节系数以调节升高热压焊头的温度，所述控制模块将调节后的焊头温度设定为T3，设定T3=T1×xi＇，xi＇为第i＇升温调节系数；

当U≤U0时，所述控制模块计算各焊点平整度U与预设平整度U0的差值ΔUa，设定ΔU=U0-U,并将该差值与预设平整度差值进行比对，并根据比对结果选取对应的焊头的热压压力以使焊头进行焊接作业。

7.根据权利要求6所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，当对焊头的热压压力为第j热压压力Pj且实际焊点厚度在预设焊点厚度范围时，设定j=1，2，3，所述控制模块根据焊点的实际厚度G和预设焊点厚度范围的比对结果选取对应的热压压力调节量对热压压力进行调节，

其中，所述控制模块还设有第一压力调节量ΔP1、第二压力调节量ΔP2以及第三压力调节量ΔP3，其中ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，

当G≤Ga时，所述控制模块选取第一压力调节量ΔP1对焊头的热压压力进行调节；

当Ga＜G＜Gb时，所述控制模块选取第二压力调节量ΔP2对焊头的热压压力进行调节；

当G≥Gb时，所述控制模块选取第三压力调节量ΔP3对焊头的热压压力进行调节；

当所述控制模块选取第n压力调节量ΔPn对焊头的热压压力进行调节时，设定n=1，2，3，控制模块将调节后的焊头的热压压力设置为P＇，设定P＇=Pj+ΔPn。

8.根据权利要求7所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，当U＞U0时，控制模块计算各焊点平整度U与预设平整度的差值ΔUb，设定ΔUb=U0-U，并根据该差值与预设平整度差值的比对结果选取对应的温度修正系数对热压温度进行修正，控制模块将修正后的热压温度设置为T4，设定T4=T2×Se或T4=T2×Se，其中，Se为第e温度修正系数。

9.根据权利要求8所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，所述控制模块设有最大热压压力Pmax，当控制模块对焊头的热压压力调节完成时，控制模块将修正后的热压压力与最大热压压力Pmax进行比对，若修正后的热压压力大于最大热压压力Pmax，控制模块将焊头的热压压力设置为最大热压压力Pmax并在设置完成时对焊接机构的脉冲电压进行调节，当控制模块将焊头的热压压力设置为最大热压压力Pmax时，所述控制模块计算修正后热压压力P与最大热压压力Pmax的差值ΔP，控制模块将该差值与预设压力差值进行比对，并根据比对结果选取对应的脉冲电压调节量以调节焊头的脉冲电压，所述控制模块将调节后的脉冲电压设置为Wh，设定Wh=W×Qs，其中W为初始脉冲电压，Qs为第s脉冲电压调节系数。

10.根据权利要求9所述的CCD对位脉冲热压焊接方法，其特征在于，所述控制模块还设有预设最大热压温度Tmax，当所述控制模块对焊头的脉冲电压调节完时，所述控制模块获取热压焊头的实时热压温度T，并将该温度与预设最大热压温度Tmax进行比对，若T＜Tmax，控制模块判定温度合格，若T≥Tmax，控制模块判定热压温度过高，控制模块计算所述热压温度超出预设最大热压温度Tmax的超出量ΔT，并将该超出量与预设超出量进行比对，控制模块根据比对结果选取对应的时间缩减量以降低热压时间，控制模块将调节后的热压时间设置为tm，设定tm=t+Δtz，其中t为初始热压时间，Δtz为第z时间缩减量。

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