TWI781778B - 焊接系統及吹氣的自動控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種焊接系統及吹氣的自動控制方法。焊料系統包括焊料供應裝置、煙霧感測裝置、燒焊裝置及控制裝置。焊料供應裝置用以運輸焊料及流動氣體，煙霧感測裝置感測煙霧濃度，燒焊裝置對焊接位置進行加熱，控制裝置於煙霧濃度符合排煙條件時令焊料供應裝置輸送流動氣體以驅散煙霧。

Description

焊接系統及吹氣的自動控制方法

本發明係與系統與方法有關，特別有關於一種焊接系統與吹氣的自動控制方法。

為了提升去除金屬表面的氧化物來焊接品質，焊料中通常會添加松香或其他有機物質作為助焊劑。

然而，於焊接過程中，這些有機物質被加熱後會以煙霧形式散發，這些煙霧會對雷射儀、攝影機與測溫儀等焊接設備造成干擾。並且，操作人員若長期吸入這些有毒煙霧，會提高肺部病變之風險。

為解決上述問題，現有的焊接設備是增設排煙裝置或吹氣裝置來驅散煙霧。然而，上述方式必須增設排煙裝置或吹氣裝置，在狹小的焊接空間中增加干擾焊接的風險。並且，也因此增加了使用現有的焊接設備的焊接系統的不便。

是以，現有焊接設備及焊接系統存在上述問題，而亟待更有效的方案被提出。

本發明之主要目的，係在於提供一種焊接系統與吹氣的自動控制方法，可使用同一裝置來供應焊料與吹氣，並於條件滿足時進行吹氣以驅散煙霧。

於一實施例中，一種焊接系統，包含：具有氣體內流道的一焊料供應裝置、一煙霧感測裝置、一燒焊裝置、一供料裝置、一供氣裝置及連接該煙霧感測裝置、該燒焊裝置、該供料裝置及該供氣裝置的一控制裝置。該焊料供應裝置用來提供一焊料至一焊接位置。該煙霧感測裝置用以感測一煙霧濃度。該燒焊裝置用以對該焊接位置進行加熱。該供料裝置，連接該焊料供應裝置的該供料管，用來供應該焊料。該供氣裝置連接該焊料供應裝置的該供氣管，用來供應該流動氣體。該控制裝置被設定來於該煙霧濃度符合一排煙條件時，控制該供氣裝置輸送該流動氣體，以使該流動氣體從該焊料供應裝置的該出口排出來驅散煙霧。

於一實施例中，一種吹氣的自動控制方法，應用於一焊接系統，該焊接系統包含具有氣體內流道的一焊料供應裝置，包含：a)透過該焊料供應裝置來對一焊接位置提供一焊料；b)對該焊接位置進行加熱以熔化該焊料；c)感測一煙霧濃度；及，d)於該煙霧濃度符合一排煙條件時，透過該焊料供應裝置輸出該流動氣體，來降低該煙霧濃度。

本發明透過將供應焊料與吹氣整合於同一裝置，能降低裝置體積，並且使用此裝置的焊接系統能有效驅散焊接造成的煙霧，進而提升焊接品質。

1:焊料供應裝置

10:料氣供應管

11:供料管

12:供氣管

13:殼體

14:出口

15:入口

16:間隙

17:焊料

18:空間

30:控制裝置

300:焊接控制模組

301:預熱控制模組

302:吹氣控制模組

303:煙霧分析模組

31:供料裝置

32:供氣裝置

320:高壓氣體源

321:高溫氣體源

33:燒焊裝置

330:雷射模組

331:雷射光路

34:煙霧感測裝置

340:影像擷取裝置

40:焊接目標

41:電路印刷板

L1、L2:雷射光

Im1:可見光

Im2:影像訊號

50:承載台

51:三通接頭

52:電控閥

53:電磁閥

54:移動裝置

C1-C4:控制訊號

S10-S15:焊接步驟

S20-S27:預熱步驟

S30-S34:煙霧濃度計算步驟

圖1為本發明一實施例的焊料供應裝置的架構圖。

圖2為本發明一實施例的焊料供應裝置的架構圖。

圖3為本發明一實施例的焊接系統的架構圖。

圖4為本發明一實施例的控制裝置的架構圖。

圖5為本發明一實施例的焊接系統的架構圖。

圖6為本發明一實施例的焊接程序的流程圖。

圖7為本發明一實施例的預熱程序的流程圖。

圖8為本發明一實施例的計算煙霧濃度的流程圖。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

請參閱圖1，為本發明一實施例的焊料供應裝置的架構圖。本發明提出一種具有氣體內流道的焊料供應裝置1，用來提供焊接用焊料17(如錫絲或其他材質的焊料)並吹氣來驅散煙霧。

具體而言，焊料供應裝置1包含料氣供應管10與殼體13。料氣供應管10包含供料管11及供氣管12。

供料管11作為焊料17的運輸通道，連接供料裝置31(如圖3所示)，並用來運輸該供料裝置31所提供的焊料17至焊料供應裝置1以進行焊接。

於一實施例中，供料管11的材質包含鐵氟龍。透過低摩擦係數的鐵氟龍內層，焊料17可以容易在供料管11中被推出或抽回。

供氣管12作為氣體的運輸通道，連接供氣裝置32(如圖3所示)，並用來運輸供氣裝置32所提供的流動氣體(如高壓氣體)至焊料供應裝置1以進行吹氣。

殼體13包覆料氣供應管10的末端。殼體13開設有出口14與入口15。料氣供應管10(包含供料管11與供氣管12)從入口15穿入殼體13的內部。並且，於殼體13的內部，料氣供應管10可朝向出口14設置。藉此，當供料裝置31開始供料及/或供氣裝置32開始供氣時，焊料17與流動氣體將可從出口14被輸出。

於一實施例中，供氣管15的末端開口在殼體13中並透過殼體13的內壁連通至出口14，這使得供氣管15末端排出的流動氣體可沿內壁流動至出口14，並驅散出口14周圍的煙霧。

於一實施例中，殼體13為筆形，其一端的截面積逐漸縮減來形成出口14(如圖1的左半部所示)。

於一實施例中，出口14的直徑大於焊料17的直徑。藉此出口14可允許同時輸出焊料17與氣體。舉例來說，當採用直徑為1mm的錫絲作為焊料17時，出口14的直徑可設定為1.3mm。

於一實施例中，如圖1所示，供料管11及供氣管12可以為同軸管。舉例來說，供料管11為內管，其內部空間18是作為焊料運輸通道。並且，供氣管12為外管，外管與內管之間的間隙16則是用來作為流動氣體運輸通道。

並且，供氣管12(外管)相比供料管11(內管)，是具有更高強度與更低可撓性，藉以對內管提供保護。

並且，於殼體13外的至少部分管線中(如圖5所示焊料供應裝置1至三通接頭51之間的管線)，供氣管12是完全包覆供料管11來保護內管的焊料17免於被撓彎。

於一實施例中，如圖1所示，於殼體13外部的供氣管12的管線是具有較厚的管壁厚度來提供足夠的保護，但於進入殼體13內部後，由於殼體13具有保護功能，供氣管12的管壁厚度可被降低來減少所占用體積。

於一實施例中，如圖1所示，供料管11於殼體13中的開口未被供氣管12包覆，即供料管11於殼體13中的長度可大於供氣管12於殼體13中的長度。

具體而言，於殼體13內部，供氣管12的開口是設置在縮減處，而使得流動氣體可沿著縮減內壁從出口14排出。並且，供料管11的開口是延伸至出口14，而使得焊料17可直接從供氣管12的開口被擠出出口14，而不會被殼體16的內壁卡住。

本發明透過以同軸管的方式來輸送焊料17與流動氣體，並將供料管11延伸至開口14，可避免高壓的流動氣體於管線或殼體13中吹歪焊料17，而造成焊料17或內壁受損。

請參閱圖2，為本發明一實施例的焊料供應裝置的架構圖。於圖2的實施例中，運輸焊料17的供料管11及運輸流動氣體的供氣管12是以不同管線從相同或不同的入口15穿設至殼體13，並透過相同的出口14來輸出焊料17與流動氣體。

本發明透過將供應焊料與吹氣整合於同一裝置，能降低裝置體積，並能有效驅散焊接造成的煙霧，進而提升焊接品質。

於一實施例中，焊料供應裝置1可透過對現有供錫模組進行改裝來加以獲得。

舉例來說，如圖1所示，現有供錫模組僅有配置供料管12，本發明可將供錫模組的供料管12更換為前述同軸管，並可將同軸管中的內管連接至供料裝置31，將外管連接至供氣裝置32。

於另一例子中，如圖2所示，供錫模組的供料管12不做變動，但本發明可於供錫模組上額外設至連接至供氣裝置32的供氣管12，來使供錫模組增添吹氣功能。

本發明的焊料供應裝置1可透過改裝現有供錫模組來獲得，而可以大幅節省製造成本與製造時間。並且，本發明不須改變供錫模組的元件規格，可提供較低的系統複雜度。

請一併參閱圖1至圖3，圖3為本發明一實施例的焊接系統的架構圖。本發明還提出一種焊接系統，可透過前述的焊料供應裝置1來執行焊接。並且，本發明的焊接系統可於焊接過程中感測煙霧濃度，並於煙霧濃度過高時執行吹氣來驅散煙霧。

具體而言，焊接系統可包含前述任一實施例的具有氣體內流道的焊料供應裝置1、供料裝置31、供氣裝置32、燒焊裝置33、煙霧感測裝置34與連接上述裝置的控制裝置30。

焊料供應裝置1受操作來使出口14移動至指定的焊接位置，並提供焊料17至焊接位置。焊料供應裝置1還可受操作來對焊接位置進行吹氣。

供料裝置31連接供料管11，並透過供料管11供應焊料17至焊料供應裝置1。於一實施例中，供料裝置31可為餵錫機，並於供料管11中推送或抽回錫絲。

供氣裝置32連接供氣管12，並透過供氣管12供應流動氣體至焊料供應裝置1。供氣裝置32可包含分別用來提供不同類型的流動氣體的一或多個氣體源。

舉例來說，供氣裝置32可包含高壓氣體源、高壓氮氣源、常溫高壓氣體源、高溫高壓氣體源、低溫高壓氣體源、常溫高壓氮氣源、高溫高壓氮氣源、低溫高壓氮氣源或其他高壓氣體源。高壓氣體源用來提供高壓氣體，高壓氮氣源用來提供高壓氮氣、常溫高壓氣體源用來提供常溫高壓氣體、高溫高壓氣體源用來提供高溫高壓氣體、低溫高壓氣體源用來提供低溫高壓氣體、 常溫高壓氮氣源用來提供常溫高壓氮氣、高溫高壓氮氣源用來提供高溫高壓氮氣、低溫高壓氮氣源用來提供低溫高壓氮氣。

於一實施例中，本發明可針對焊接中不同用途，使用上述不同性質的流動氣體。舉例來說，常溫氣體可用來吹散焊接生成的煙霧，高溫氣體可用來對焊接目標40進行預熱，低溫氣體可用來冷卻焊接完成的焊點，氮氣氣體可避免氧化反應或其他化學反應等。

於一實施例中，本發明可透過啟閉電閥(如圖5所示的電控閥52及/或電磁閥53)來切換氣體源進行供氣，並可控制所切換的氣體源的供氣壓力與供氣體積。

燒焊裝置33用來對焊接目標40(如焊接位置的焊料17及/或焊盤)進行加熱來熔化焊料17，而使熔化的焊料17包覆焊盤與電子元件的接腳。燒焊裝置33可包含雷射焊接用的雷射模組、火焰焊接用的氣體焰模組、電弧焊接用的電弧模組或其他焊接類型的加熱模組。

煙霧感測裝置34用來感測焊接位置的煙霧濃度。

於一實施例中，煙霧感測裝置34可包含用來感測煙霧濃度的煙霧探測器，煙霧探測器可為游離煙霧探測器或光電煙霧探測器，而可透過導電性或光遮蔽率來感測煙霧濃度。

於一實施例中，煙霧感測裝置34可包含影像擷取裝置340(如圖5所示)，影像擷取裝置340連接控制裝置30，並可拍攝焊接位置來獲得焊接影像。控制裝置30可透過電腦視覺來分析焊接影像來計算煙霧濃度。

控制裝置30用來控制焊接系統，並可控制焊接系統執行焊接及/或後述的吹氣的自動控制方法。

於一實施例中，控制裝置30可被設定來於煙霧濃度符合預設的排煙條件時，控制供氣裝置32輸送流動氣體至焊料供應裝置1，來使流動氣體 從焊料供應裝置1的出口排出來驅散煙霧。前述排煙條件可為煙霧濃度達到預設濃度、煙霧面積達到預設面積或預設百分比等。

於一實施例中，控制裝置30可為工業電腦，並可包含處理器、輸入/輸出介面、網路介面、儲存器等電腦裝置。

請一併參閱圖1至圖4，圖4為本發明一實施例的控制裝置的架構圖。於圖4的實施例中，控制裝置30可包含處理器(圖未標示)，處理器可包含模組300-304，這些模組300-304分別被設定來實做不同的功能。

焊接控制模組300，用來控制焊接程序的進行。具體而言，於焊接程序中，焊接控制模組300可控制焊料供應裝置1的移動與供料，並可控制燒焊裝置33的加熱功率。

於一實施例中，焊接控制模組300可取得目前的焊接目標40的一或多個焊接參數，前述各焊接參數分別對應各焊接階段的加熱功率。

以三階段焊接為例，第一焊接階段的第一焊接功率可使焊接目標40穩定提升至接近熔點，第二焊接階段的第二焊接功率可使焊料17熔化，冷卻階段的冷卻功率則可使熔化焊料17冷卻成形。前述第二焊接功率可為最高，第一焊接功率次之，冷卻功率最低或為零。

預熱控制模組301，用來控制預熱程序的進行。具體而言，於焊接程序前，預熱程序被執行來將焊接目標40加熱至接近預設的工作溫度，來降低焊接目標40的溫差(如焊料17與焊盤的溫差)，並減少焊接程序的加熱時間。於預熱程序，焊接控制模組300可控制焊料供應裝置1的移動與供料，並可以預設的預熱功率作為燒焊裝置33的加熱功率。

於一實施例中，焊接控制模組300可取得目前的焊接目標40的一或多個預熱參數，前述各預熱參數分別對應各預熱階段的加熱功率，即預熱功率。

於一實施例中，前述預熱功率是低於前述焊接功率，並高於冷卻功率。

吹氣控制模組302，用來控制不同的氣體源之間的切換，來使焊料供應裝置1基於不同預設條件吹出不同類型的流動氣體。吹氣控制模組302還可控制提供流動氣體的供氣壓力、供氣體積、供氣時間等參數。

煙霧分析模組303，分析煙霧濃度，並可判斷煙霧濃度是否達到排煙條件。

於一實施例中，當煙霧感測裝置34包含煙霧探測器時，煙霧分析模組303可取得煙霧探測器的感測值來計算煙霧濃度。

於一實施例中，當煙霧感測裝置34包含影像擷取裝置340時，煙霧分析模組303可取得影像擷取裝置340所拍攝的焊接影像，並透過分析焊接影像來計算煙霧濃度。

前述模組300-303是相互連接(可為電性連接與資訊連接)，並可為硬體模組(例如是電子電路模組、積體電路模組、SoC等等)、軟體模組(例如是韌體、作業系統或應用程式)或軟硬體模組混搭，不加以限定。

值得一提的是，當前述模組300-303為軟體模組(例如是韌體、作業系統或應用程式)時，控制裝置30的儲存器(圖未標示)可包含非暫態電腦可讀取記錄媒體(圖未標示)，前述非暫態電腦可讀取記錄媒體儲存有電腦程式，電腦程式記錄有電腦可執行之程式碼，當控制裝置30的處理器執行前述程式碼後，可實做對應模組300-303之功能。

請參閱圖1至圖5，圖5為本發明一實施例的焊接系統的架構圖。圖5的實施例中，焊接系統為結合電腦視覺的雷射燒焊系統。

燒焊裝置33可包含雷射模組330與雷射光路331(如雷射鏡頭)。雷射模組330可受控制裝置30控制來發射雷射光L1至雷射光路331，並透過雷射光 路331折射及/或反射雷射光L2至焊接目標40所在的焊接位置，以進行雷射燒焊。

焊接目標40可包含電路印刷版(PCB)41上的焊盤、欲焊接至電路印刷版41的電子元件與焊料供應裝置1擠出的焊料17。焊料供應裝置1可為錫槍，焊料17可為錫絲。

煙霧感測裝置34包含影像擷取裝置340。影像擷取裝置340包括光學鏡頭與影像感測器，可將從焊接位置來的可見光Im1轉換為影像訊號Im2，並發送影像訊號Im2至煙霧分析模組303作為焊接影像，來透過電腦視覺分析焊接影像的煙霧濃度。

於一實施例中，雷射模組330、雷射光路331與影像擷取裝置340可設置在同一承載台50，並透過分光結構的設置來實現雷射光路與影像擷取光路的同軸。前述分光結構可將紅外線波長的雷射光L1、L2導引至焊接位置，並將可見光波長的可見光Im1導引至影像擷取裝置340。

於一實施例中，焊接系統可包含電性連接控制裝置30的移動裝置54，如機械手臂。移動裝置54連接焊料供應裝置1，用來移動焊料供應裝置1，使出口14對準焊接位置，而可將焊料17擠至焊接位置。

更進一步地，焊接控制模組300可發出移動控制訊號C1(例如為機器人座標)至移動裝置54，來控制移動裝置54移動至指定位置/姿態。

於一實施例中，焊料供應裝置1的料氣供應管10連接至三通接頭51。透過三通接頭51的分接，供料管11延伸連接至供料裝置31，供氣管12延伸連接至供氣裝置32。

供料裝置31連接控制裝置30，並可基於焊接控制模組300發出的出料控制訊號C4來提供焊料17至焊料供應裝置1，或從焊料供應裝置1抽回焊料。

於一實施例中，供氣管12連接至電控閥52，並透過電控閥52連接至供氣裝置32。電控閥52連接控制裝置30，可例如為電控伺服比例閥，可基於吹氣控制模組302發出的比例控制訊號C2來調整管道中流動氣體的氣壓，來調整焊料供應裝置1的吹出的流動氣體的供氣壓力與供氣體積(壓力越大，單位時間流出的氣體體積越高)。

具體而言，電控閥52是被設定來降低供氣壓力。本發明透過設置電控閥52來降低供氣壓力，可避免供氣壓力過大而導致焊接目標40降溫或吹壞焊接目標40，並可避免氣體的浪費。

於一實施例中，供氣裝置32可包括多個氣體源，如高壓氣體源320與高溫氣體源321。高壓氣體源320可用來提供高壓的流動氣體(如常溫高壓氣體)，高溫氣體源321可用來提供高溫的流動氣體(如高溫氮氣)。

更進一步地，常溫高壓氣體可用來吹散煙霧，並可讓冷卻更加順暢，提高晶格形成品質。高溫氮氣可將焊接位置預熱，提高焊接穩定性。此外，由於氮氣為惰性氣體，可避免焊接程序中發生劇烈氧化現象。

於一實施例中，焊接系統可包含連接控制裝置30的電磁閥53，電磁閥53連接多個氣體源，如高壓氣體源320與高溫氣體源321。電磁閥53可基於吹氣控制模組302的切換控制訊號C3來於多個氣體源之間進行切換，來使指定的氣體源接上供氣管12，來提供對應類型的流動氣體至焊料供應裝置1。吹氣控制模組302還可透過電磁閥53來控制供氣時間與供氣體積(供氣時間越長，流出的氣體體積越高)。

於一實施例中，電磁閥53包含至少三個開口與至少三種相位。三個開口分別連接高壓氣體源320、高溫氣體源321與供氣管12，三種相位分別對應兩種氣體源的供氣與不供氣三種狀態。

於一實施例中，電磁閥53可為五口三位電磁閥，但不以此限定。

於一實施例中，吹氣控制模組302被設定來於氣體加熱條件滿足時，控制控制電磁閥53切換至由高溫氣體源320提供高溫的流動氣體至焊料供應裝置1，於排煙條件滿足時控制電磁閥53切換至由高壓氣體源320提供高壓的流動氣體至焊料供應裝置1，於排煙條件與氣體加熱條件都不滿足時控制電磁閥53切換至停止提供所有種類的流動氣體至焊料供應裝置1。

藉此，控制裝置30可控制移動裝置54移動焊料供應裝置1，控制供料裝置31提供焊料17至焊料供應裝置1，控制雷射模組330進行燒焊，並透過影像擷取裝置340與電腦視覺來偵測即時的煙霧濃度。

並且，控制裝置30可依據即時的煙霧濃度，透過電磁閥53切換至高壓氣體源320來開始供應高壓的流動氣體，透過電控閥52的來調整流動氣體的供氣壓力，並透過焊料供應裝置1的出口14排出流動氣體來驅散煙霧並降低煙霧濃度。

於一實施例中，本發明可依據不同的煙霧濃度設定不同的供氣壓力。具體而言，本發明可事先量測，在不同煙霧濃度下，於指定的供氣時間內讓煙霧濃度降低至預設濃度所需的供氣壓力，並據以設定各煙霧濃度的供氣壓力。

舉例來說，若以煙霧面積表示煙霧濃度，於煙霧面積分別為11.2mm2、30mm2、47mm2時，1秒內讓煙霧面積下降至3.5mm2所需的最小供氣壓力分別為0.2bar、0.6bar、0.8bar。

更進一步地，透過上述資料可進一步算出最小供氣壓力與煙霧面積之間的回歸關係式，例如為：最小供氣壓力=0.0168*煙霧面積+0.0383。透 過將不同的煙霧面積套入所獲得的回歸關係式，即可獲得對應的最小供氣壓力。

前述回歸關係式的斜率(0.0168)即為供氣增益值，若煙霧面積低於預設面積(如3.5mm2)則不供應流動氣體(供氣增益值為零)。

於一實施例中，控制裝置30還可依據不同的條件與狀況來設定不同的供氣時間，

舉例來說，錫絲熔點為攝氏250度，本發明可事先量測預熱到攝氏200度(工作溫度)所需的高溫氮氣的吹氣時間(如10秒)，並設定此時間為於預熱程序中的高溫氮氣的供氣時間。

於另一例子中，本發明可事先量測從熔點溫度250度降低至室溫(如攝氏25度)所需的常溫高壓氣體的吹氣時間(如5秒)，並設定此時間為於冷卻階段的常溫高壓氣體的供氣時間。

請同時參閱圖1至圖6，圖6為本發明一實施例的焊接程序的流程圖。本發明還提出一種吹氣的自動控制方法，應用於前述任一實施例的焊接系統，焊接系統包含前述的具有氣體內流道的焊料供應裝置1。

本發明的自動控制方法包含於焊接程序中執行的步驟S10-S15。

步驟S10：焊接控制模組300透過焊料供應裝置1來對焊接位置提供焊料17。

於一實施例中，焊接控制模組300可控制移動裝置54來移動焊料供應裝置1的出口14至焊接位置，並控制供料裝置31開始提供焊料17。

步驟S11：煙霧分析模組303透過煙霧感測裝置34開始持續地感測焊接位置的煙霧濃度。

步驟S12：焊接控制模組300控制燒焊裝置33對焊接位置進行加熱以熔化焊料17來開始進行焊接。

步驟S11與步驟S12可同時執行或先後執行，不加以限定。

步驟S13：吹氣控制模組302持續判斷當前的煙霧濃度是否符合排煙條件。

當煙霧感測裝置34為煙霧探測器時，排煙條件可為感測到的煙霧濃度超過預設濃度。

當煙霧感測裝置34為影像擷取裝置34時，可基於焊接影像計算煙霧面積或煙霧色差作為煙霧濃度。煙霧面積可透過計算煙霧影像的像素數量來加以獲得，煙霧色差可透過計算煙霧造成的像素差值來加以獲得。

並且，排煙條件可為煙霧面積超過預設面積或畫面的預設百分比，或煙霧色差達到預設像素差值。

若煙霧濃度符合排煙條件，則步驟S14被執行；否則，步驟S15被執行。

步驟S14：吹氣控制模組30透過焊料供應裝置1輸出流動氣體，來降低煙霧濃度。

於一實施例中，吹氣控制模組30可控制電磁閥53來切換至高壓氣體源320開始供氣，直到滿足設定的供氣時間後切換至停止供氣。並且，吹氣控制模組30可以所設定的供氣壓力控制電控閥52調整流動氣體的壓力。

步驟S15：焊接控制模組300判斷焊接是否完成。

於一實施例中，焊接控制模組300可透過影像擷取裝置34所拍攝的焊接影像分析焊接是否完成。

於一實施例中，焊接控制模組300可於所有焊接階段(包括焊接階段與冷卻階段)結束後判定焊接完成。

若焊接完成，則結束焊接程序。否則，繼續焊接，並且步驟S13被被再次執行。

藉此，本發明可自動完成焊接，並可於焊接過程中自動控制吹氣來驅散煙霧，而提升焊接品質。

請參閱圖1至圖7，圖7為本發明一實施例的預熱程序的流程圖。本實施例的自動控制方法可於焊接程序(步驟S27)前執行初始設定(步驟S20)與預熱程序(步驟S21-S26)。

步驟S20：執行初始化設定。具體而言，焊接控制模組300可初始化焊接程序的焊接參數，焊接參數可例如為各階段的焊接功率與對應供氣種類、單次供氣時間與供氣壓力。

並且，預熱控制模組301可初始化預熱程序的預熱參數，預熱參數可例如為預熱功率與對應供氣種類、單次供氣時間與供氣壓力。

步驟S21：預熱控制模組301判斷是否需要執行預熱程序，例如是判斷目前的焊接目標40是否需要預熱程序來提升焊接品質，或者是否用戶有設定要執行預熱程序。

若需要執行預熱程序，則執行步驟S22；否則，執行步驟S27。

步驟S22：吹氣控制模組302控制電磁閥53切換為由高溫氣體源321提供高溫的流動氣體至焊料供應裝置1。

步驟S23：預熱控制模組301控制燒焊裝置33以預熱功率來對焊接目標40進行預加熱，來提升焊接目標40至工作溫度。

值得一提的是，步驟S23並非本發明的必要步驟。於一實施例中，步驟S23可不被執行，而僅執行步驟S24-S25來透過吹出高溫的流動氣體實現預熱功能。

步驟S24：吹氣控制模組302判斷氣體加熱條件滿足。氣體加熱條件可例如為焊接目標40的溫度低於預熱目標溫度，或吹氣動作未完成等。

若氣體加熱條件滿足，則執行步驟S25；否則，執行步驟S26。

步驟S25：吹氣控制模組302基於預熱參數控制電磁閥53的啟閉來控制供氣時間與供氣體積，並控制電控閥52調整供氣壓力與供氣體積，以從焊料供應裝置1吹出符合預熱參數的高溫的流動氣體，來提升焊接目標40(包括焊料17)的溫度。

步驟S26：預熱控制模組301判斷預熱程序是否完成，例如是判斷焊接目標40是否達到工作溫度。

若預熱程序完成，則執行步驟S26；否則，執行步驟S27。

接著，於完成預熱程序或者不需要執行預熱程序時，執行步驟S27：焊接控制模組300執行焊接程序，例如是執行圖6的步驟S10-S15。

本發明透過預熱程序的執行，可降低焊接目標40與環境的溫差並提升焊接品質。

請一併參閱圖1至圖8，圖8為本發明一實施例的計算煙霧濃度的流程圖。本實施例的自動控制方法是使用電腦視覺來偵測焊接煙霧的產生與煙霧濃度，藉以根據不同的煙霧濃度調整適當的供氣壓力、供氣體積及/或供氣時間。

具體而言，於本實施例中，步驟S11可以包含以下步驟。

步驟S30：煙霧分析模組303取得焊接位置的背景影像。前述背景影像可以是於開始焊接前所拍攝，而不會包含任何煙霧影像。

步驟S31：於焊接過程中，煙霧分析模組303取得焊接位置的焊接影像。

接著，煙霧分析模組303可基於當前的焊接影像計算煙霧面積來作為煙霧濃度。具體而言，煙霧分析模組303可執行以下步驟來計算煙霧濃度。

步驟S32：煙霧分析模組303對焊接影像與背景影像執行相減處理來獲得差影像。前述差影像的各像素的像素值即為焊接影像與背景影像的對應位置的像素差值。

於一實施例中，煙霧分析模組303可進一步執行擷取處理(步驟S33)，來從差影像中擷取出對應焊接位置的子影像，以排除與焊接低相關或無相關的區域。

具體而言，煙霧分析模組303取得影像遮罩。前述影像遮罩設定有至少一組有效區域，各有效區域是對應焊接位置。

接著，煙霧分析模組303基於影像遮罩對焊接影像執行擷取處理，以擷取焊接影像的有效區域的多個像素。舉例來說，煙霧分析模組303可將影像遮罩套用在焊接影像上，來使焊接影像的有效區域以外的像素值被設定為排除值(如0、255或其他可明顯辨識的值)。這些被排除的像素將不會列入煙霧面積的計算。

藉此，本發明可以減少處理資料量，並提升計算準確度。

步驟S34：煙霧分析模組303基於差影像計算多個煙霧像素的煙霧面積作為煙霧濃度。

於一實施例中，煙霧分析模組303於差影像中識別煙霧影像的煙霧像素的數量與分佈，並依據像素數量與分佈計算對應的煙霧面積作為煙霧濃度，如基於影像擷取裝置340的鏡頭焦段將像素數量與分佈轉換為立體空間的面積值。

於一實施例中，煙霧分析模組303是於差影像中選擇值(像素差值)大於預設差值的像素作為煙霧像素。

於一實施例中，煙霧分析模組303可基於未執行擷取處理的差影像來計算煙霧面積，亦可基於已執行擷取處理的差影像來計算煙霧面積，不加以限定。

本發明透過電腦視覺來計算煙霧濃度，可有效偵測煙霧是否影響光學動作(如雷射加熱)，並可省下煙霧測器的設置成本。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之申請專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1:焊料供應裝置

11:供料管

12:供氣管

30:控制裝置

31:供料裝置

32:供氣裝置

33:燒焊裝置

34:煙霧感測裝置

40:焊接目標

Claims (14)

1. 一種焊接系統，包括：具有氣體內流道的一焊料供應裝置，用來提供一焊料至一焊接位置，並且包括：一料氣供應管，包括一供料管及一供氣管，該供料管用以運輸該焊料並連接供應該焊料的一供料裝置，該供氣管用以運輸一流動氣體，並連接供應該流動氣體的一供氣裝置；及一殼體，包覆該料氣供應管的末端，該殼體開設有一出口來輸出該焊料及該流動氣體，該料氣供應管從該殼體所開設的一入口穿入該殼體的內部；一煙霧感測裝置，用以感測一煙霧濃度，並且該煙霧感測裝置包括一影像擷取裝置，用以拍攝該焊接位置來獲得一焊接影像；一燒焊裝置，用以對該焊接位置進行加熱；一供料裝置，連接該焊料供應裝置的該供料管，用來供應該焊料；一供氣裝置，連接該焊料供應裝置的該供氣管，用來供應該流動氣體；及一控制裝置，連接該煙霧感測裝置、該燒焊裝置、該供料裝置、該供氣裝置及該影像擷取裝置，該控制裝置被設定來於該煙霧濃度符合一排煙條件時，控制該供氣裝置輸送該流動氣體，以 使該流動氣體從該焊料供應裝置的該出口排出來驅散煙霧，其中該控制裝置包括一煙霧分析模組，被設定來基於該焊接影像計算一煙霧面積，作為該煙霧濃度。
2. 如請求項1所述之焊接系統，其中該煙霧感測裝置包括一煙霧探測器，用來感測該煙霧濃度，該煙霧探測器為游離煙霧探測器或光電煙霧探測器。
3. 如請求項1所述之焊接系統，其中該燒焊裝置包括一雷射模組，連接該控制裝置，用來發射雷射光至該焊接位置以進行燒焊。
4. 如請求項1所述之焊接系統，更包括一移動裝置，連接該控制裝置，用來移動該焊料供應裝置的該出口至該焊接位置。
5. 如請求項1所述之焊接系統，更包括一三通接頭，連接該料氣供應管，並將該料氣供應管分接至該供料裝置及該供氣裝置。
6. 如請求項1所述之焊接系統，更包括一電控閥，連接該控制裝置，該電控閥用來連接該供氣裝置與該供氣管，並控制從該供氣裝置流至該供氣管的該流動氣體的壓力或體積。
7. 如請求項1所述之焊接系統，更包括一電磁閥，連接該控制裝置，包括多個開口與多種相位；其中，該供氣裝置包括多個氣體源，透過該電磁閥連接該供氣管，並分別用來提供不同類型的該流動氣體。
8. 如請求項7所述之焊接系統，其中該電磁閥包括至少三個開口與至少三種相位；其中，該多個氣體源包括一高壓氣體源與一高溫氣體源； 該控制裝置更包括一吹氣控制模組，用來於一氣體加熱條件滿足時控制該電磁閥切換至由該高溫氣體源提供高溫的該流動氣體至該焊料供應裝置，於該排煙條件滿足時控制該電磁閥切換至由該高壓氣體源提供高壓的該流動氣體至該焊料供應裝置，於該排煙條件與該氣體加熱條件都不滿足時控制該電磁閥切換至停止提供該流動氣體至該焊料供應裝置。
9. 一種吹氣的自動控制方法，應用於一焊接系統，該焊接系統包括具有氣體內流道的一焊料供應裝置，其中該焊料供應裝置包括一料氣供應管及一殼體，該料氣供應管包括一供料管及一供氣管，該供料管用以運輸一焊料並連接供應該焊料的一供料裝置，該供氣管用以運輸流動氣體並連接供應該流動氣體的一供氣裝置，該殼體包覆該料氣供應管的末端，該殼體開設有一出口來輸出該焊料及該流動氣體，該料氣供應管從該殼體所開設的一入口穿入該殼體的內部，並且該自動控制方法包括：a)透過該焊料供應裝置來對該焊接位置提供該焊料；b)對該焊接位置進行加熱以熔化該焊料；c)感測一煙霧濃度，並且包括：c1)取得該焊接位置的一焊接影像；c2)基於該焊接影像計算一煙霧面積，作為該煙霧濃度；及d)於該煙霧濃度符合一排煙條件時，透過該焊料供應裝置輸出該流動氣體，來降低該煙霧濃度。
10. 如請求項9所述之吹氣的自動控制方法，更包括： e)於一氣體加熱條件滿足時，提供高溫的該流動氣體至該焊料供應裝置，來提升該焊料的溫度。
11. 如請求項10所述之吹氣的自動控制方法，其中該步驟e)更包括：e1)基於一預熱參數控制提供高溫的該流動氣體的壓力、體積、時間的至少其中之一。
12. 如請求項10所述之吹氣的自動控制方法，更包括：f)於該排煙條件與該氣體加熱條件都不滿足時，停止提供該流動氣體至該焊料供應裝置。
13. 如請求項9所述之吹氣的自動控制方法，其中該步驟c2)包括：c21)取得該焊接位置的一背景影像，其中該背景影像是於開始焊接前所拍攝；c22)對該焊接影像與該背景影像執行一相減處理來獲得一差影像；及c23)基於該差影像決定該煙霧面積。
14. 如請求項9所述之吹氣的自動控制方法，其中該步驟c2)更包括：c24)取得一影像遮罩，其中該影像遮罩設定有一有效區域，該有效區域是對應該焊接位置；c25)基於該影像遮罩對該焊接影像執行一擷取處理，以擷取該焊接影像的該有效區域的多個像素；及c26)基於該多個像素計算該煙霧濃度。

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