WO2003106095A2 - Procede d'installation pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pieces pourvues d'un materiau d'apport - Google Patents

Procede d'installation pour controler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pieces pourvues d'un materiau d'apport Download PDF

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of controlling the operation of a heat treatment machine in the general sense.
  • the object of the invention finds a particular advantageous application in the field of controlling the operation of a machine for heat treatment of parts such as for example formed from a support on which components of the type, for example electronic, are mounted. , electrical, electromechanical or mechanical, using a filler material deposited punctually in relation to the fixing lugs of the components.
  • the object of the invention thus finds a particularly advantageous application in the technique relating to the assembly of components by reflow in which the filler material is formed by an alloy or by any other operations such as polymerization or crosslinking for which the filler material is respectively, a polymer or a resin.
  • various types of machine which make it possible to secure the components on a support by the change of state of the filler material. It is thus known to use a heat treatment machine such as an infrared, convection or forced convection oven, whether or not equipped with a controlled atmosphere. It is also known machines for processing by means of the vapor of a heat transfer liquid such as so-called vapor phase machines or condensing ovens.
  • the aim of such a heat treatment machine is to rapidly and uniformly raise the temperature of the support and of the components to a temperature slightly higher than the point of change of state of the filler material, making it possible to obtain welding by brazing, crosslinking or polymerization of the filler material.
  • the object of the invention therefore aims to remedy the drawbacks stated above by proposing a method for controlling the operation of a heat treatment machine so that the heat treatment cycle can be adjusted as best as possible to ensure the treatment. of the part and in particular the change of state of the filler material.
  • the object of the invention relates to a method for controlling the operation of a machine for heat treatment of parts provided with a filler material changing state with temperature and consisting in detecting by a image capture and processing device, the change of state of the filler material to control the thermal operation of the processing machine.
  • Another object of the invention is to make it possible to control the state of the parts treated by such a treatment machine.
  • the method according to the invention consists in using the image taking and processing device:
  • Another object of the invention is to propose an installation for controlling the operation of a heat treatment machine for parts provided with a filler material which changes state with temperature. According to the invention, such an installation comprises:
  • An image taking and processing device (5) comprising: - at least one camera capable of taking images of the parts through a window fitted on the processing machine, - and a unit for processing the images taken by the camera comprising means for analyzing images capable of detecting the change in state of the filler material, • and means for controlling the operation of the heating means of the machine heat treatment, controlled by the image processing unit.
  • such a heat treatment machine 2 constitutes an infrared, convection, forced convection oven or a so-called vapor phase machine or a condensation oven as described by patent FR 2 774 013.
  • Such a heat treatment machine 2 which is not properly part of the object of the invention is not described in detail because its constitution and its mode of operation are known to those skilled in the art.
  • the machine 2 ensures the heat treatment of a part 3 formed for example of a support equipped with components of all types in combination or not such as electronic, electrical, mechanical or electromechanical organized in an appropriate manner to perform functions specific in relation to their intended application.
  • the processing machine 2 thus makes it possible to ensure the assembly of the components on the support by the change of state of a filler material deposited punctually in relation to the fixing lugs of the components.
  • the filler material is formed by a resin, a polymer or an alloy.
  • the support constitutes a printed circuit which is equipped with these various components to constitute a card or part 3.
  • the installation 1 comprises an image taking and processing device 5 comprising at least one camera 6 of any type known per se.
  • the camera 6 is adapted to take images of at least one, and generally, of a series of parts 3 placed inside the processing machine 2.
  • the processing machine 2 has a window 7 through which the camera 6 can view the parts 3 placed inside the processing machine 2.
  • the camera 6 can be mounted on a support placed fixedly or capable of being moved to ensure viewing of different parts 3 or of different parts of the parts 3.
  • the image processing taking device 5 also includes a unit 9 for processing the images taken by the camera 6.
  • This image processing unit 9 comprises means for analyzing the images taken, capable of detecting the change in condition of the filler material.
  • This processing unit 9 is connected at the output to means 10 for controlling the operation of the heating means 11 of the processing machine 2.
  • the device for taking and processing images 5 makes it possible to detect the instant when the filler material changes state so that the operation of the heating means 11 of the treatment machine 2 can be controlled to lower the temperature inside the treatment machine 2 insofar as the state of the filler material changed.
  • the image analysis means are adapted to detect at least one study or test area corresponding to a place where the filler material is located.
  • the camera 6 is placed so as to take an image of an area of the part 3 comprising at least one filler material. Such an image can then be analyzed so as to detect the study area corresponding to the visualization of the filler material.
  • a series of study zones is chosen and characteristics are determined on each of these study zones so as to conclude that the state of the filler material changes throughout the part 3.
  • a change in the state of the filler material, observed in the various study areas chosen makes it possible to conclude that all of the filler material present on the part 3 has changed state .
  • the analysis means make it possible to determine the characteristics such as the shape and / or the color of such a study area. Indeed, the change in state of the filler material at the time of reflow results in a significant change in appearance that is perfectly visible. Before the fusion, the filler material is dark gray, matt and of grainy structure, whereas after remelting, the filler material is very light gray in color, shiny with a smooth and homogeneous structure.
  • the analysis means are thus adapted to detect this or these appearance characteristics such as the color, the gloss and / or the structure of the filler material.
  • the analysis means also include means for comparing the characteristics determined on the different images taken during the heat treatment operation in order to deduce therefrom the change in state of the filler material.
  • the method for controlling the operation of a heat treatment machine 2 follows directly from the above description.
  • the heating means 11 are controlled to raise the temperature inside the processing machine 2.
  • the processing unit 9 controls the camera 6 in order to take images of at least one area of the part 3 comprising a filler material.
  • the processing unit 9 analyzes the different images in order to detect the study area corresponding to the filler material.
  • the processing unit 9 analyzes this study area in order to determine characteristics such as the shape and / or the color.
  • the processing unit 9 thus follows the evolution of the characteristics of the study area appearing on the different images taken over time during the heat treatment phase of the parts 3.
  • control means 10 then control the operation of the heating means 11 to lower the temperature inside the enclosure of the processing machine. For example, these control means 10 can control the complete stopping of the heating means 11 insofar as it is considered that the reflow of the filler material is finished.
  • the image taking and processing device 5 is adapted to take images before, during and after the heat treatment of the part 3. Such images are then analyzed and compared with reference images of the part previously recorded and corresponding to a reference state of the part before and after treatment, so as to ensure quality control of the part before and after treatment. It should be noted that the quality control at the input of the parts 3, that is to say before the start of the actual heat treatment operation, possibly makes it possible, when detecting faults, not to carry out the heat treatment by reason for rejection of parts or for marking parts and / or incorrect areas of parts detected.
  • the quality control at the output of the parts that is to say after the heat treatment operation, allows the rejection of the parts or the marking of the parts and / or of the defective areas.
  • the invention is not limited to the examples described and shown since various modifications can be made thereto without departing from its scope.

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Abstract

L'invention concerne une installation pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique (2) de pièces (3) pourvues d'un matériau d'apport changeant d'état avec la température. Cette installation comporte : un dispositif de prise et de traitement d'images (5) comportant: au moins une caméra (6) apte à prendre des images des pièces à travers un hublot (7) aménagé sur la machine de traitement (2), et une unité (9) de traitement des images prises par la caméra comportant des moyens d'analyse des images aptes à détecter le changement d'état du matériau d'apport, et des moyens (10) de commande du fonctionnement des moyens de chauffage (11) de la machine de traitement thermique, pilotés par l'unité de traitement des images (9).

Description

PROCEDE D'INSTALLATION POUR CONTROLER LE FONCTIONNEMENT D'UNE MACHINE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE PIECES POURVUES D'UN MATERIAU D'APPORT
La présente invention concerne le domaine technique du contrôle du fonctionnement d'une machine de traitement thermique au sens général.
L'objet de l'invention trouve une application particulière avantageuse dans le domaine du contrôle du fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pièces telles que par exemple formées d'un support sur lequel sont montés des composants du type, par exemple, électronique, électrique, électromécanique ou mécanique, à l'aide d'un matériau d'apport déposé ponctuellement en relation des pattes de fixation des composants.
L'objet de l'invention trouve ainsi une application particulièrement avantageuse dans la technique relative à l'assemblage de composants par refusion dans laquelle le matériau d'apport est formé par un alliage ou par toutes autres opérations telles que polymérisation ou réticulation pour lesquelles le matériau d'apport est respectivement, un polymère ou une résine.
Dans le domaine technique préféré de l'invention, il est connu divers types de machines permettant d'assurer la fixation des composants sur un support par le changement d'état du matériau d'apport. Il est ainsi connu d'utiliser une machine de traitement thermique tel qu'un four de type à infrarouge, à convection, ou à convection forcée, équipée ou non d'une atmosphère contrôlée. Il est aussi connu les machines de traitement par l'intermédiaire de la vapeur d'un liquide de transfert thermique telles que les machines dites en phase vapeur ou les fours à condensation. Une telle machine de traitement thermique vise à élever rapidement et uniformément la température du support et des composants jusqu'à une température légèrement supérieure au point de changement d'état du matériau d'apport permettant d'obtenir, le soudage par brasure, réticulation ou polymérisation du matériau d'apport.
La connaissance du point exact de la fusion, de la réticulation ou de la polymérisation est importante afin de réduire le temps de cycle de traitement et éviter ainsi la surchauffe inutile des pièces à traiter après que le changement d'état du matériau d'apport ait été effectué. Afin d'assurer un changement d'état sûr et complet pour la totalité du matériau d'apport placé sur la pièce à traiter, le temps de traitement thermique de la pièce est augmenté dans la mesure où le contrôle de la qualité de l'assemblage ne peut être effectué qu'après la sortie des pièces de la machine de traitement thermique.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus en proposant un procédé permettant de contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de manière que le cycle de traitement thermique puisse être ajusté au mieux pour assurer le traitement de la pièce et notamment le changement d'état du matériau d'apport.
Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un procédé pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique de pièces pourvues d'un matériau d'apport changeant d'état avec la température et consistant à détecter par un dispositif de prise et de traitement d'images, le changement d'état du matériau d'apport pour contrôler le fonctionnement thermique de la machine de traitement. Un autre objet de l'invention vise à permettre de contrôler l'état des pièces traitées par une telle machine de traitement.
Pour atteindre cet objectif, le procédé selon l'invention consiste à l'aide du dispositif de prise et de traitement d'images :
• à prendre des images avant, pendant et après le traitement thermique de la pièce,
• à analyser les images prises et à les comparer à des images de référence de la pièce correspondant à un état de référence de la pièce avant et après traitement de manière à assurer un contrôle qualité de la pièce avant et après traitement. Un autre objet de l'invention vise à proposer une installation pour contrôler le fonctionnement de machine de traitement thermique de pièces pourvues d'un matériau d'apport changeant d'état avec la température. Conformément à l'invention, une telle installation comporte :
• un dispositif de prise et de traitement d'images (5) comportant : - au moins une caméra apte à prendre des images des pièces à travers un hublot aménagé sur la machine de traitement, - et une unité de traitement des images prises par la caméra comportant des moyens d'analyse des images aptes à détecter le changement d'état du matériau d'apport, • et des moyens de commande du fonctionnement des moyens de chauffage de la machine de traitement thermique, pilotés par l'unité de traitement des images. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence à la figure unique annexée qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une installation de contrôle conforme à l'invention. Selon la figure unique, l'objet de l'invention concerne une installation 1 adaptée pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique 2 au sens général. Par exemple une telle machine de traitement thermique 2 constitue un four de type infrarouge, convection, convection forcée ou une machine dite en phase vapeur ou un four de condensation tel que décrit par le brevet FR 2 774 013. Une telle machine de traitement thermique 2 qui ne fait pas partie proprement dit de l'objet de l'invention n'est pas décrit en détail car sa constitution et son mode de fonctionnement sont connus de l'homme du métier.
La machine 2 permet d'assurer le traitement thermique d'une pièce 3 formée par exemple d'un support équipé de composants de tous types en combinaison ou non tels qu'électroniques, électriques, mécaniques ou électromécaniques organisés de manière appropriée pour assurer des fonctions spécifiques en relation de leur application visée. La machine de traitement 2 permet ainsi d'assurer l'assemblage des composants sur le support par le changement d'état d'un matériau d'apport déposé ponctuellement en relation des pattes de fixation des composants. D'une manière classique, le matériau d'apport est formé par une résine, un polymère ou par un alliage. Par exemple, le support constitue un circuit imprimé qui est équipé de ces divers composants pour constituer une carte ou pièce 3.
L'installation 1 comporte un dispositif de prise et de traitement d'images 5 comportant au moins une caméra 6 de tout type connu en soi. La caméra 6 est adaptée pour prendre des images d'au moins une, et d'une manière générale, d'une série de pièces 3 placées à l'intérieur de la machine de traitement 2. A cet effet, la machine de traitement 2 comporte un hublot 7 à travers lequel la caméra 6 peut visualiser les pièces 3 placées à l'intérieur de la machine de traitement 2. La caméra 6 peut être montée sur un support placé fixement ou apte à être déplacé pour assurer une visualisation de différentes pièces 3 ou de différentes parties des pièces 3.
Le dispositif de prise de traitement d'images 5 comporte également une unité 9 de traitement des images prises par la caméra 6. Cette unité de traitement d'images 9 comporte des moyens d'analyse des images prises, aptes à détecter le changement d'état du matériau d'apport. Cette unité de traitement 9 est reliée en sortie à des moyens 10 de commande du fonctionnement des moyens de chauffage 11 de la machine de traitement 2. En d'autres termes, il doit être compris que le dispositif de prise et de traitement d'images 5 permet de détecter l'instant où le matériau d'apport change d'état de sorte que le fonctionnement des moyens de chauffage 11 de la machine de traitement 2 peut être piloté pour abaisser la température à l'intérieur de la machine de traitement 2 dans la mesure où le changement d'état du matériau d'apport est intervenu. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens d'analyse des images sont adaptés pour détecter au moins une zone d'étude ou de test correspondant à un endroit où se situe le matériau d'apport. En d'autres termes, la caméra 6 est placée de manière à prendre une image d'une zone de la pièce 3 comportant au moins un matériau d'apport. Une telle image peut ensuite être analysée de manière à détecter la zone d'étude correspondant à la visualisation du matériau d'apport.
Selon une variante préférée de réalisation, une série de zones d'étude est choisie et des caractéristiques sont déterminées sur chacune de ces zones d'étude de manière à conclure au changement d'état du matériau d'apport sur l'ensemble de la pièce 3. En d'autres termes, un changement d'état du matériau d'apport, constaté sur les diverses zones d'étude choisies permet de conclure que l'ensemble du matériau d'apport présent sur la pièce 3 a changé d'état.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens d'analyse permettent de déterminer les caractéristiques telles que la forme et/ou la couleur d'une telle zone d'étude. En effet, le changement d'état du matériau d'apport au moment de la refusion se traduit par un changement d'aspect important parfaitement visible. Ainsi, avant la fusion, le matériau d'apport est de couleur gris foncé, mat et de structure granuleuse, alors qu'après refusion, le matériau d'apport est de couleur gris très clair, brillant en présentant une structure lisse et homogène. Les moyens d'analyse sont ainsi adaptés pour détecter cette ou ces caractéristiques d'aspect telles que la couleur, la brillance et/ou la structure du matériau d'apport. Les moyens d'analyse comportent également des moyens de comparaison des caractéristiques déterminées sur les différentes images prises au cours de l'opération de traitement thermique afin d'en déduire le changement d'état du matériau d'apport. Le procédé pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique 2 découle directement de la description qui précède. Après introduction de pièces 3 à l'intérieur de la machine de traitement 2, les moyens de chauffage 11 sont commandés pour élever la température à l'intérieur de la machine de traitement 2. L'unité de traitement 9 pilote la caméra 6 afin de prendre des images d'au moins une zone de la pièce 3 comportant un matériau d'apport. L'unité de traitement 9 analyse les différentes images afin de détecter la zone d'étude correspondant au matériau d'apport. L'unité de traitement 9 analyse cette zone d'étude afin d'en déterminer des caractéristiques telles que la forme et/ou la couleur. L'unité de traitement 9 suit ainsi l'évolution des caractéristiques de la zone d'étude apparaissant sur les différentes images prises au cours du temps lors de la phase de traitement thermique des pièces 3. Dès que l'unité de traitement 9 détecte une évolution des caractéristiques tel que par exemple le passage du matériau d'apport d'une couleur claire à une couleur foncée et/ou d'une structure granuleuse à une structure homogène, il peut être considéré que le matériau d'apport change d'état. Les moyens de commande 10 pilotent alors le fonctionnement des moyens de chauffage 11 pour abaisser la température à l'intérieur de l'enceinte de la machine de traitement. Par exemple, ces moyens de commande 10 peuvent commander l'arrêt total des moyens de chauffage 11 dans la mesure où il est considéré que la refusion du matériau d'apport est terminée.
Selon une variante préférée de réalisation de l'invention, le dispositif de prise et de traitement d'images 5 est adapté pour prendre des images avant, pendant et après le traitement thermique de la pièce 3. De telles images sont ensuite analysées et comparées à des images de référence de la pièce préalablement enregistrées et correspondant à un état de référence de la pièce avant et après traitement, de manière à assurer un contrôle qualité de la pièce avant et après traitement. Il est à noter que le contrôle qualité en entrée des pièces 3 c'est-à-dire avant le début de l'opération de traitement thermique proprement dite, permet éventuellement lors de la détection de défauts, de ne pas exécuter le traitement thermique en raison du rejet des pièces ou de procéder au marquage des pièces et/ou des zones incorrectes des pièces détectées. De même, le contrôle qualité en sortie des pièces 3, c'est-à-dire après l'opération de traitement thermique, permet le rejet des pièces ou le marquage des pièces et/ou des zones défectueuses. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique (2) de pièces (3) pourvues d'un matériau d'apport changeant d'état avec la température, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter par un dispositif de prise et de traitement d'images (5), le changement d'état du matériau d'apport pour contrôler le fonctionnement thermique de la machine de traitement.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste :
• à prendre des images à l'aide du dispositif de prise et de traitement d'images (5), au moins au cours du traitement thermique, • à détecter sur les images prises, au moins une zone d'étude correspondant à la visualisation d'un matériau d'apport,
• à analyser sur les images prises, chaque zone d'étude afin d'en déterminer des caractéristiques,
• et à comparer sur les différentes images, l'évolution des caractéristiques de la zone d'étude afin de déduire le changement d'état du matériau d'apport.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à analyser les zones d'étude afin de déterminer en tant que caractéristiques, la forme et/ou la couleur desdites zones d'étude.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer la couleur et/ou la forme des zones d'étude afin de détecter le passage du matériau d'apport, d'une couleur claire à une couleur foncée, de mat à brillant, et/ou d'une structure granuleuse à une structure homogène, afin de caractériser le changement d'état du matériau d'apport.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à définir une série de zones d'étude pour chacune desquelles sont déterminées les caractéristiques de manière à conclure au changement d'état du matériau d'apport sur l'ensemble de la pièce.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste après la détection du changement d'état du matériau d'apport des zones d'étude, à piloter les moyens de chauffage (11) de la machine afin d'abaisser la température de traitement des pièces. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à l'aide du dispositif de prise et de traitement d'images (5) :
• à prendre des images avant, pendant et après le traitement thenriique de la pièce, • à analyser les images prises et à les comparer à des images de référence de la pièce correspondant à un état de référence de la pièce avant et après traitement de manière à assurer un contrôle qualité de la pièce avant et après traitement.
8 - Installation pour contrôler le fonctionnement d'une machine de traitement thermique (2) de pièces (3) pourvues d'un matériau d'apport changeant d'état avec la température, caractérisée en ce qu'elle comporte :
• un dispositif de prise et de traitement d'images (5) comportant : au moins une caméra (6) apte à prendre des images des pièces à travers un hublot (7) aménagé sur la machine de traitement (2), - et une unité (9) de traitement des images prises par la caméra comportant des moyens d'analyse des images aptes à détecter le changement d'état du matériau d'apport,
• et des moyens (10) de commande du fonctionnement des moyens de chauffage (11) de la machine de traitement thermique, pilotés par l'unité de traitement des images (9).
9 - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens d'analyse sont adaptés pour détecter au moins une zone d'étude correspondant à la visualisation d'un matériau d'apport et pour déterminer les caractéristiques telles que la forme et/ou la couleur d'une telle zone d'étude. 10 - Installation selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens d'analyse comportent également des moyens de comparaison des caractéristiques déterminées sur les différentes images prises afin d'en déduire le changement d'état du matériau d'apport.
11 - Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que le dispositif de prise et de traitement d'images (5) comporte :
• des moyens de mémorisation d'images de référence de la pièce correspondant à un état de référence de la pièce avant et après traitement, et des moyens de comparaison des images de référence avec les images prises par la caméra afin d'assurer un contrôle qualité de la pièce avant et après traitement.
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