CN117742412A - 一种真空回流焊炉温度调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空回流焊炉温度调控系统，包括：温度检测模块、温度控制模块、周期管理模块、存储模块、显示模块；温度检测模块用于实时获取真空回流焊炉的内部温度；温度控制模块用于对真空回流焊炉的内部温度进行调控；警示模块用于根据真空回流焊炉的内部温度分析结果进行安全与故障警示；存储模块用于存储温度数据与分析获得的数据；显示模块用于显示内部温度数据与分析获得的数据；系统还包括加热单元与散热单元。本发明通过传感器的合理布置提高内部温度值的准确性；分析温度变化情况确定数据采集频率，降低系统运行压力；对温度变化数据进行分析，获得设备的运行状态并存储分析记录，通过统计记录数据判断操作安全与设备安全状态。

Description

一种真空回流焊炉温度调控系统

技术领域

本发明属于自动化控制系统领域，特别是涉及一种真空回流焊炉温度调控系统。

背景技术

真空回流焊炉(Vacuum Reflow Oven)是一种用于电子元件表面组装的设备，主要用于焊接表面贴装元器件到印刷电路板上。这种焊炉结合了真空技术和回流焊接工艺，提供更高质量和可靠性的焊接。真空回流焊炉需要确保焊接过程中的温度分布均匀且可控，这对于不同尺寸和类型的元器件至关重要，温度控制直接影响焊接质量、元件和电路板的稳定性、整体生产效率和生产稳定性。现有技术存在温度响应时间长、控制精度和稳定性不足、温度感知准确性不足等问题，因此，亟需一种新的真空回流焊炉温度调控系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空回流焊炉温度调控系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空回流焊炉温度调控系统，包括：

温度检测模块、温度控制模块、警示模块、存储模块、显示模块；

所述温度检测模块用于实时获取真空回流焊炉的内部温度；所述温度控制模块用于对真空回流焊炉的内部温度进行调控；所述警示模块用于根据真空回流焊炉的内部温度分析结果进行安全与故障警示；所述存储模块用于存储温度数据与分析获得的数据；所述显示模块用于显示内部温度数据与分析获得的数据；

系统还包括加热单元与散热单元。

可选的，所述温度检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；

所述第一检测单元用于进行传感器选择与布局；

所述第二检测单元用于确定数据采集频率。

可选的，所述第一检测单元用于根据真空回流焊炉的几何形状与热分布选择温度检测点，各检测点布置两个温度传感器，采用快速响应型的红外线温度传感器采集真空回流焊炉的内部实时温度，对温度传感器设计热屏蔽结构。

可选的，所述第二检测单元用于获取加热元件不同运行工况下的内部温度数据，根据不同工况下的内部温度变化速率划分等级，根据等级选取传感器采集频率。

可选的，所述温度控制模块包括数据分析单元、指令生成单元、温度控制单元；

所述数据分析用于对内部温度数据进行处理并分析；

所述指令生成单元用于获取温度需求信息，根据温度需求信息与内部温度生成控制指令；

所述温度控制单元用于根据控制指令对温度调控系统中的加热单元与散热单元进行控制。

可选的，所述数据分析单元包括第一单元、第二单元；

所述第一单元用于对所述内部温度数据进行去噪后，采用样条插值方法对数据进行平滑处理，获得温度变化率并生成内部温度变化曲线，通过所述显示模块显示所述内部温度变化曲线；

所述第二单元用于获取历史内部温度数据与对应工况，获得工况与内部温度的对应关系；根据对应关系判断温度变化率是否存在偏差值并判定偏差值是否超过偏差阈值，则存储记录。

可选的，所述指令生成单元用于设计温度控制器，所述温度控制器用于对真空回流焊炉的内部温度进行温度设定值跟踪，并生成控制指令，所述温度设定值根据焊接材料和工艺要求确定。

可选的，所述温度控制器将温度设定值与温度回采值分别设置为二维输入包括系统温度设定值与内部温度值的偏差信号，偏差信号变化率和三维输出包括比例系数、积分系数、微分系数，并通过监测偏差信号变化率的值对所述温度控制器参数进行实时修改实现控制性能优化；将偏差信号与偏差信号变化率进行模糊化，得到相对应的模糊量，然后按照模糊规则推理得出模糊控制量，对模糊控制量进行清晰化处理得到比例系数值、积分系数值、微分系数值，通过遗传算法优化温度控制器参数。

可选的，所述警示模块包括安全单元、故障单元；

所述安全单元用于判断真空回流焊炉的内部温度是否超过预设安全范围，若超出范围立即停止操作，并发出警报；

所述故障单元用于获取温度变化率存在偏差值的记录，分别统计产生偏差值的记录数量与偏差值超出偏差阈值的记录数量，判断真空回流焊炉是否需要维护。

本发明的技术效果为：

本发明通过传感器的合理布置提高内部温度值的准确性，通过分析温度变化情况确定数据采集频率，减少资源浪费，降低系统运行压力；通过对当前操作阶段的温度变化数据进行分析，分析当前操作设备的运行状态并存储分析记录，通过统计记录数据判断操作安全与设备安全状态；建立了以模糊PID为控制器的温度调节系统，并采用遗传算法进行优化，提高系统精度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的系统结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供一种真空回流焊炉温度调控系统，包括：

温度检测模块、温度控制模块、警示模块、存储模块、显示模块；

所述温度检测模块用于实时获取真空回流焊炉的内部温度；

在一些实施例中，所述温度检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；

所述第一检测单元用于进行传感器选择与布局；

所述第二检测单元用于确定数据采集频率。

在一些实施例中，所述第一检测单元用于根据真空回流焊炉的几何形状与热分布选择温度检测点，各检测点布置两个温度传感器，采用快速响应型的红外线温度传感器采集真空回流焊炉的内部实时温度，对温度传感器设计热屏蔽结构。

在一些实施例中，所述第二检测单元用于获取加热元件不同运行工况下的内部温度数据，根据不同工况下的内部温度变化速率划分等级，根据等级选取传感器采集频率。

所述温度控制模块用于对真空回流焊炉的内部温度进行调控；

在一些实施例中，所述温度控制模块包括数据分析单元、指令生成单元、温度控制单元；

所述数据分析用于对内部温度数据进行处理并分析；

所述指令生成单元用于获取温度需求信息，根据温度需求信息与内部温度生成控制指令；

所述温度控制单元用于根据控制指令对温度调控系统中的加热单元与散热单元进行控制。

在一些实施例中，所述数据分析单元包括第一单元、第二单元；

所述第一单元用于对所述内部温度数据进行去噪后，采用样条插值方法对数据进行平滑处理，获得温度变化率并生成内部温度变化曲线，通过所述显示模块显示所述内部温度变化曲线；

所述第二单元用于获取历史内部温度数据与对应工况，获得工况与内部温度的对应关系；根据对应关系判断温度变化率是否存在偏差值并判定偏差值是否超过偏差阈值，则存储记录。

在一些实施例中，所述指令生成单元用于设计温度控制器，所述温度控制器用于对真空回流焊炉的内部温度进行温度设定值跟踪，并生成控制指令，所述温度设定值根据焊接材料和工艺要求确定。

在一些实施例中，所述温度控制器将温度设定值与温度回采值分别设置为二维输入包括系统温度设定值与内部温度值的偏差信号，偏差信号变化率和三维输出包括比例系数、积分系数、微分系数，并通过监测偏差信号变化率的值对所述温度控制器参数进行实时修改实现控制性能优化；将偏差信号与偏差信号变化率进行模糊化，得到相对应的模糊量，然后按照模糊规则推理得出模糊控制量，对模糊控制量进行清晰化处理得到比例系数值、积分系数值、微分系数值，通过遗传算法优化温度控制器参数。

具体的，遗传算法是一种基于自然选择原理和遗传机制的迭代式自适应最优求解算法，可提高温度系统的控制性能，基于遗传算法的PID参数整定步骤如下所示：根据温度偏差的实际范围确定模糊域编码；依据设定值对初始种群参数范围进行设置，设定初始种群最优解参数范围，并在最优解参数范围内随机生成预设规模的初始种群；适应度函数通过对个体特征的判断从而判断个体的适应度，通过个体的适应度作为评价PID参数的好坏标准，将系统的动态偏差、超调量和调整时间性能指标作为目标函数；轮盘赌选择法是利用整体种群中个体适应度值与整体适应度值的比例，来确定被选择的概率，根据概率选择遗传算子；通过交叉操作将两个互相配对的个体按照某种方式相互交换部分基因，并设定交叉概率，采用两点交叉算法，形成两个新的个体；同时为提高局部搜索能力，设定变异概率，采用变异运算改变个体某些基因值来产生新的个体。

所述警示模块用于根据真空回流焊炉的内部温度分析结果进行安全与故障警示；

在一些实施例中，警示模块包括安全单元、故障单元；

所述安全单元用于判断真空回流焊炉的内部温度是否超过预设安全范围，若超出范围立即停止操作，并发出警报；

所述故障单元用于获取温度变化率存在偏差值的记录，分别统计产生偏差值的记录数量与偏差值超出偏差阈值的记录数量，判断真空回流焊炉是否需要维护。

所述存储模块用于存储温度数据与分析获得的数据；所述显示模块用于显示内部温度数据与分析获得的数据；

系统还包括加热单元与散热单元。

本实施例通过传感器的合理布置提高内部温度值的准确性，通过分析温度变化情况确定数据采集频率，减少资源浪费，降低系统运行压力；通过对当前操作阶段的温度变化数据进行分析，分析当前操作设备的运行状态并存储分析记录，通过统计记录数据判断操作安全与设备安全状态；建立了以模糊PID为控制器的温度调节系统，并采用遗传算法进行优化，提高系统精度。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，包括：

温度检测模块、温度控制模块、警示模块、存储模块、显示模块；

所述温度检测模块用于实时获取真空回流焊炉的内部温度；所述温度控制模块用于对真空回流焊炉的内部温度进行调控；所述警示模块用于根据真空回流焊炉的内部温度分析结果进行安全与故障警示；所述存储模块用于存储温度数据与分析获得的数据；所述显示模块用于显示内部温度数据与分析获得的数据；

系统还包括加热单元与散热单元。

2.根据权利要求1所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述温度检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；

所述第一检测单元用于进行传感器选择与布局；

所述第二检测单元用于确定数据采集频率。

3.根据权利要求2所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述第一检测单元用于根据真空回流焊炉的几何形状与热分布选择温度检测点，各检测点布置两个温度传感器，采用快速响应型的红外线温度传感器采集真空回流焊炉的内部实时温度，对温度传感器设计热屏蔽结构。

4.根据权利要求2所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述第二检测单元用于获取加热元件不同运行工况下的内部温度数据，根据不同工况下的内部温度变化速率划分等级，根据等级选取传感器采集频率。

5.根据权利要求1所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

温度控制模块包括数据分析单元、指令生成单元、温度控制单元；

所述数据分析用于对内部温度数据进行处理并分析；

所述指令生成单元用于获取温度需求信息，根据温度需求信息与内部温度生成控制指令；

所述温度控制单元用于根据控制指令对温度调控系统中的加热单元与散热单元进行控制。

6.根据权利要求5所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述数据分析单元包括第一单元、第二单元；

所述第一单元用于对所述内部温度数据进行去噪后，采用样条插值方法对数据进行平滑处理，获得温度变化率并生成内部温度变化曲线，通过所述显示模块显示所述内部温度变化曲线；

所述第二单元用于获取历史内部温度数据与对应工况，获得工况与内部温度的对应关系；根据对应关系判断温度变化率是否存在偏差值并判定偏差值是否超过偏差阈值，则存储记录。

7.根据权利要求5所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述指令生成单元用于设计温度控制器，所述温度控制器用于对真空回流焊炉的内部温度进行温度设定值跟踪，并生成控制指令，所述温度设定值根据焊接材料和工艺要求确定。

8.根据权利要求1所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述温度控制器将温度设定值与温度回采值分别设置为二维输入包括系统温度设定值与内部温度值的偏差信号，偏差信号变化率和三维输出包括比例系数、积分系数、微分系数，并通过监测偏差信号变化率的值对所述温度控制器参数进行实时修改实现控制性能优化；将偏差信号与偏差信号变化率进行模糊化，得到相对应的模糊量，然后按照模糊规则推理得出模糊控制量，对模糊控制量进行清晰化处理得到比例系数值、积分系数值、微分系数值，通过遗传算法优化温度控制器参数。

9.根据权利要求1所述的真空回流焊炉温度调控系统，其特征在于，

所述警示模块包括安全单元、故障单元；

所述安全单元用于判断真空回流焊炉的内部温度是否超过预设安全范围，若超出范围立即停止操作，并发出警报；

所述故障单元用于获取温度变化率存在偏差值的记录，分别统计产生偏差值的记录数量与偏差值超出偏差阈值的记录数量，判断真空回流焊炉是否需要维护。