CN115229297A - 用于自动焊锡机的焊点质量检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于自动焊锡机的焊点质量检测方法及系统，方法包括以下步骤，在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间形成包络线；获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据形成实时温度曲线；判断实时温度曲线是否全部落入包络线的区间；当实时温度曲线未全部落入包络线的区间时，发出警报信号；当实时温度曲线全部落入包络线的区间时，则显示焊接合格信号；通过对焊点的焊接过程实时记录成实时温度曲线，并对单一焊点的标准焊接参数形成包络线区间，从而能够准确监控整个过程中温度的变化，可以准确判断焊接过程中各瞬时时刻的温度是否符合要求；因此依照该种检测方法可以克服现有技术中效率过低、判定标准不够客观的问题。

Description

用于自动焊锡机的焊点质量检测方法及系统

技术领域

本发明涉及焊点检测技术领域，尤其涉及一种用于自动焊锡机的焊点质量检测方法及系统。

背景技术

自动焊锡机自面世以来就以焊锡速度快、精度高、性能稳定、人力成本低在各个领域广泛应用，目前自动焊锡机焊点质量检测主要依赖AOI视觉检测和MVI人工目检。视觉检测设备前期投入成本昂贵，因为焊点形态变化及环境对光的影响容易造成检测结果误判并且不能检测焊点内部的焊接缺陷。人工目检效率过低，缺陷判断过于主观性，判定标准难以统一。还有一种焊点质量的检测方法是根据加热焊点的时长进行判断，即当焊接操作时间与预设的焊接时间相差过多时就可认为焊点的质量不合格。这种焊点质量的检测方法的判断条件单一，检测结果误差较大，很难保证焊点质量检测的准确率。

在现有技术中，还存在一种利用温度监控来反映焊点质量的手段，例如申请号为202011465053.2的文件，公开一种焊点质量检测方法，主要包括在焊台设定焊接温度，然后对参考焊点进行焊接并记录，最后在常规焊接中进行点位数据的回归分析，既比较设定焊点，又比较参考焊点数据；最后综合权重计算出合格率；其方法针对焊点焊接过程拟合成合格率，一定程度上能够做到准确判断；但是，由于焊点质量的焊接过程中是连续的，其通过采样数据来集合计算合格率势必会掩盖某一瞬时时刻（例如毫秒采样数据）的异常，而对于单独焊点来说，瞬时时刻的温度异常已经会导致焊点不良，而通过这种计算方式则会将其掩盖掉；与此同时，对于PCB上的多个焊点来说，该方法运算量大，且反复比对的过程耗时长，不利于批量快速检测；因此还需要设计一种检测更加精准、且对于批量化作业效率更高的方法。

发明内容

针对上述技术中存在的现有技术中，焊点质量检测方法存在准确率、检测效率不高，以及容易掩盖时刻点位质量问题的问题；本申请提供一种技术方案进行解决。

为实现上述目的，本发明提供一种自动焊锡机的焊点质量检测方法，包括以下步骤：

在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，根据所述标准焊接参数及所述公差区间形成包络线；

获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，根据所述实时温度数据形成实时温度曲线；

判断所述实时温度曲线是否全部落入所述包络线的区间；

当所述实时温度曲线未全部落入所述包络线的区间时，发出警报信号；

当所述实时温度曲线全部落入所述包络线的区间时，则显示焊接合格信号。

作为优选，当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个所述待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个所述待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。

作为优选，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点；进入批量焊接模式，获取批量焊接模式中的循环参数，所述循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据所述参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。

作为优选，在获取实时温度数据时，实时绘制所述实时温度曲线并同步进行与所述包络线的比对。

作为优选，在获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，所述标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；所述机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对所述待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对所述训练焊点进行确认；

将得到确认的所述训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。

还公开一种自动焊锡机的焊点质量检测系统，采用上述的方法，包括交互通讯的上位工控机和温度采集模块；所述上位工控机与自动焊锡机连接；所述上位工控机包括处理模块、比对模块和存储模块；所述温度采集模块用于跟随自动焊锡机的焊咀进行焊点温度采集；

所述存储模块用于在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，所述处理模块用于根据所述标准焊接参数及所述公差区间形成包络线；

所述温度采集模块用于获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，并回传至所述处理模块，所述处理模块用于根据所述实时温度数据形成实时温度曲线；

所述比对模块用于判断所述实时温度曲线是否全部落入所述包络线的区间；

当所述实时温度曲线未全部落入所述包络线的区间时，发出警报信号；

当所述实时温度曲线全部落入所述包络线的区间时，则显示焊接合格信号。

作为优选，所述上位工控机通过焊接程序确认待焊接焊点的焊接顺序；当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个所述待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个所述待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。

作为优选，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点；进入批量焊接模式，获取批量焊接模式中的循环参数，所述循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据所述参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。

作为优选，在获取实时温度数据时，所述处理模块实时绘制所述实时温度曲线并同步进行与所述包络线的比对。

作为优选，在所述处理模块获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，所述标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；所述机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对所述待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对所述训练焊点进行确认；

将得到确认的所述训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。

本发明的有益效果是：本发明公开一种自动焊锡机的焊点质量检测方法及系统，方法包括以下步骤在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，根据标准焊接参数及公差区间形成包络线；获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，根据实时温度数据形成实时温度曲线；判断实时温度曲线是否全部落入包络线的区间；当实时温度曲线未全部落入包络线的区间时，发出警报信号；当实时温度曲线全部落入包络线的区间时，则显示焊接合格信号；通过对焊点的焊接过程实时记录成实时温度曲线，并对单一焊点的标准焊接参数形成包络线区间，从而能够准确监控整个过程中温度的变化，可以准确判断焊接过程中各瞬时时刻的温度是否符合要求；因此依照该种检测方法可以克服现有技术中效率过低、判定标准难以统一的问题；并且能够非常精准的对同类焊点进行快速判断；适合批量化焊接过程的焊点质量检验。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明中系统架构图；

图3为本发明中单个焊点的包络线及实时温度曲线示意图。

主要元件符号说明如下：

1、上位工控机；11、处理模块；12、比对模块；13、存储模块；

2、温度采集模块；

3、自动焊锡机；

A、标准温度曲线；B、实时温度曲线；X、Y：包络线。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

在下文描述中，给出了普选实例细节以便提供对本发明更为深入的理解。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。应当理解所述具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合。

在现有技术中，正如背景技术内容所述，检测焊点质量的自动化方式有光学检测和温度检测手段，而光学检测的缺点是成本过高，并且焊点形态变化及环境对光的影响容易造成检测结果误判并且不能检测焊点内部的焊接缺陷；而温度检测手段如背景技术的参考文件知道，其通过拟合焊点温度数据来求得一个合格率，但是本领域技术人员知道，虽然在宏观观察能够将焊点等效替代为单个点位观察，但是焊锡过程中由于锡液堆积的体积、方位和温度均会随着时间的变化而出现一定的波动变化，因此对于高精度的电子元器件来说，焊接过程的温度要求会在一定范围内有波动，而某个瞬时时刻无法达到工艺要求的温度，则该时刻下就有可能形成焊接缺陷，这也就会造成焊点内部的焊接缺陷，而现有技术中的温度检测均忽略了该技术要点，导致温度检测手段不够精准有效。本申请基于这一技术前提克服技术偏见，以求解决温度检测精准度、效率不高的问题。

本发明公开一种自动焊锡机的焊点质量检测方法，请参阅图1，图3；包括以下步骤：

在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，根据标准焊接参数及公差区间形成包络线；标准焊接参数是根据工艺和焊盘材料等客观情况设定的焊接温度数据，且该标准焊接参数是代表一个焊点在时间段内各瞬时间隔形成的数据集，因此其能够被连接形成标准温度曲线A或者折线；那么在每个瞬时时刻下的温度均设置有正负公差，从而可以形成包络线X（正公差）与Y（负公差）及包络线区间范围；

获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，根据实时温度数据形成实时温度曲线；此时获取的实时温度数据也是对一个焊点内随时间变化的温度数据集合，其能够形成实时温度曲线；

在存在包络线后，实时温度曲线B只要放置在同一坐标系内进行比对，且时间戳数据对应；则能够快速准确判断实时温度曲线是否全部落入包络线的区间；

当实时温度曲线未全部落入包络线的区间时，发出警报信号；

当实时温度曲线全部落入包络线的区间时，则显示焊接合格信号。由于单个焊点就能够形成曲线及包络线的区间，可以很方便的进行比对，只要有一个点位超出包络线，既能够判断其焊点焊接过程出现差错，判读速度快，且非常精准；非常适合批量的PCB板电子元器件的焊接。并且检测到不良后，可以中止焊接或者依照程序设定的其它操作执行。

在本实施例中，当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。所谓存在多个待焊接焊点就是在同一块PCB板上存在的多个焊点，但是即便在同一块PCB板上也存在工艺参数的差异，并且自动焊锡机定义有焊接顺序，因此在比对过程中，也需要根据焊接顺序来同步调取对应标准焊接参数进行比对，那么最好的方式就是从自动焊接机的焊接程序设定的参数来获知正在焊接的点位，并且可以采用时间戳同步的方式进一步保证精确度。

在本实施例中，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点，则进入批量焊接模式时，获取批量焊接模式中的循环参数，循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。批量焊接是针对同一批次、多数量的PCB板焊接，由于同一批次中的每块PCB板上焊点均是一一对应的，且焊接工艺要求也是按照位置顺序对应相同；因此，循环次数就是同一批次中PCB板的数量，那么第一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间可以重复运用到每次循环中，且无需重新获取标准焊接参数，能够直接依照每个待焊接焊点的包络线形成参考标准集合，仅通过简单重复调用即可比对，进一步提高批量化生产中的检测效率和准确度。

在本实施例中，在获取实时温度数据时，实时绘制实时温度曲线并同步进行与包络线的比对。由于已经将焊点的过程形成多个瞬时时刻的数据，因此可以在绘制过程即实现比较，在发现问题后可以更快的进行处理和反馈，对于大批量生产能够节省很多的时间和物料成本。

在本实施例中，在获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对训练焊点进行确认；本地数据容器可以是人工根据焊接工艺拟定的数据；

将得到确认的训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。那么，得到确认的训练焊点的焊接温度就能够形成标准焊接参数。

还公开一种自动焊锡机的焊点质量检测系统，请参阅图2；采用上述的方法，包括交互通讯的上位工控机1和温度采集模块2；上位工控机1与自动焊锡机3连接；上位工控机1包括处理模块11、比对模块12和存储模块13；温度采集模块2用于跟随自动焊锡机的焊咀进行焊点温度采集；

存储模块用于在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，处理模块用于根据标准焊接参数及公差区间形成包络线；

温度采集模块用于获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，并回传至处理模块，处理模块用于根据实时温度数据形成实时温度曲线；

比对模块用于判断实时温度曲线是否全部落入包络线的区间；

当实时温度曲线未全部落入包络线的区间时，发出警报信号；

当实时温度曲线全部落入包络线的区间时，则显示焊接合格信号。

在本实施例中，上位工控机1通过焊接程序确认待焊接焊点的焊接顺序；当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。

在本实施例中，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点，则进入批量焊接模式，获取批量焊接模式中的循环参数，循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。

在本实施例中，在获取实时温度数据时，处理模块实时绘制实时温度曲线并同步进行与包络线的比对。

在本实施例中，在处理模块获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对训练焊点进行确认；

将得到确认的训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。

本发明的优势在于：

通过对焊点的焊接过程实时记录成实时温度曲线，并对单一焊点的标准焊接参数形成包络线区间，从而能够准确监控整个过程中温度的变化，可以准确判断焊接过程中各瞬时时刻的温度是否符合要求；因此依照该种检测方法可以克服现有技术中效率过低、判定标准难以统一的问题；并且能够非常精准的对同类焊点进行快速判断；适合批量化焊接过程的焊点质量检验。能对自动焊锡机的焊点质量做实时检测，不需增加额外的硬件设备和人员。检测效率高，质量判定标准统一，能检测焊点内部的焊接缺陷。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于自动焊锡机的焊点质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，根据所述标准焊接参数及所述公差区间形成包络线；

获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，根据所述实时温度数据形成实时温度曲线；

判断所述实时温度曲线是否全部落入所述包络线的区间；

当所述实时温度曲线未全部落入所述包络线的区间时，发出警报信号；

当所述实时温度曲线全部落入所述包络线的区间时，则显示焊接合格信号。

2.根据权利要求1所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测方法，其特征在于，当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个所述待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个所述待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。

3.根据权利要求2所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测方法，其特征在于，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点；进入批量焊接模式，获取批量焊接模式中的循环参数，所述循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据所述参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。

4.根据权利要求1所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测方法，其特征在于，在获取实时温度数据时，实时绘制所述实时温度曲线并同步进行与所述包络线的比对。

5.根据权利要求1所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测方法，其特征在于，在获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，所述标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；所述机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对所述待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对所述训练焊点进行确认；

将得到确认的所述训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。

6.一种用于自动焊锡机的焊点质量检测系统，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的方法，包括交互通讯的上位工控机和温度采集模块；所述上位工控机与自动焊锡机连接；所述上位工控机包括处理模块、比对模块和存储模块；所述温度采集模块用于跟随自动焊锡机的焊咀进行焊点温度采集；

所述存储模块用于在焊接前获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，所述处理模块用于根据所述标准焊接参数及所述公差区间形成包络线；

所述温度采集模块用于获取待焊接焊点焊接过程的实时温度数据，并回传至所述处理模块，所述处理模块用于根据所述实时温度数据形成实时温度曲线；

所述比对模块用于判断所述实时温度曲线是否全部落入所述包络线的区间；

当所述实时温度曲线未全部落入所述包络线的区间时，发出警报信号；

当所述实时温度曲线全部落入所述包络线的区间时，则显示焊接合格信号。

7.根据权利要求6所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测系统，其特征在于，所述上位工控机通过焊接程序确认待焊接焊点的焊接顺序；当存在多个待焊接焊点时，依照焊接顺序获取每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并对应每个所述待焊接焊点形成包络线；

在形成实时温度曲线时，对每个所述待焊接焊点均形成单独的实时温度曲线，并将实时温度曲线与焊接时间进行对应。

8.根据权利要求7所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测系统，其特征在于，提供多块同批次待焊接PCB板，每块待焊接PCB板上存在多个待焊接焊点；进入批量焊接模式，获取批量焊接模式中的循环参数，所述循环参数包括在一次循环中的起始待焊接焊点和终止待焊接焊点之间的焊接时间和待焊接焊点个数，以及循环次数；获取一次循环中的每个待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间，并分别形成包络线后，得到参考标准集合；根据所述参考标准集合比对下一次循环中的每个待焊接焊点的实时温度曲线。

9.根据权利要求6所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测系统，其特征在于，在获取实时温度数据时，所述处理模块实时绘制所述实时温度曲线并同步进行与所述包络线的比对。

10.根据权利要求6所述的用于自动焊锡机的焊点质量检测系统，其特征在于，在所述处理模块获取待焊接焊点的标准焊接参数及公差区间时，所述标准焊接参数的获取方式包括机器学习方法；所述机器学习方法包括以下步骤：

提供多个待焊接焊点；

并对所述待焊接焊点进行焊接得到训练焊点；

基于本地数据容器对所述训练焊点进行确认；

将得到确认的所述训练焊点的实时温度数据返回收敛形成带有标定的标准焊接参数。

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