[發明專利]基于回流焊焊接區域中心溫度預測曲線的焊接方法及系統

有效

• 申請號: 202110038387.X
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112872527B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 閆偉;卜凡洋;邵子龍;張開勇;劉弘;王吉華;李俊青;王紅
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K3/08;B23K101/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于回流焊焊接區域中心溫度預測曲線的焊接方法，其特征是，包括：

獲取回焊爐的實際回流焊尺寸和小溫區數目；所述回焊爐分4個大溫區：預熱區、恒溫區、回流區和冷卻區；每個大溫區均包含若干個小溫區；每個小溫區，是指具有加熱功能的連續加熱區間；

根據回焊爐的實際回流焊尺寸和小溫區數目，獲取回流焊焊接區域中心溫度預測曲線；具體包括：對比熱傳導規律以及比熱容公式，得出小溫區焊爐內環境溫度T(x)與焊接中心區域溫度f(x)的一階常微分方程；一階常微分方程具體是指：

其中，Q表示焊接系數，v表示傳送帶的速度，x代表從爐前區域起計算的位移，表示小溫區焊爐內環境溫度T(x)的一階導數；

利用Sigmoid函數在小溫區與小溫區之間的間隙過渡，得到平滑的區間溫度過渡曲線函數；Sigmoid函數由下列公式定義：

對于溫差大于設定閾值的小溫區與小溫區間隙，利用指數函數和一次函數進行線性組合，迫近實際的凹函數，得到溫度分布函數：

根據所述一階常微分方程、所述平滑的區間溫度過渡曲線、溫度分布函數、回焊爐的實際回流焊尺寸和溫區數目，得到爐內環境溫度分布T(x)；所述爐內環境溫度分布T(x)，是指爐前區域、爐后區域和所有的小溫區的回焊爐爐內環境溫度分布函數；

基于爐內環境溫度分布T(x)和焊接中心區域溫度f(x)，得到最優焊接系數Q；

根據回流焊焊接區域中心溫度預測曲線，預測設定溫度參數下的速度區間；根據所述設定溫度參數下的速度區間，對回焊爐中電路板上的電子元件進行焊接；

所述方法還包括：

根據回流焊焊接區域中心溫度預測曲線，預測錫膏融化時回流面積最小參數區間；根據所述錫膏融化時回流面積最小參數區間，對回焊爐中電路板上的電子元件進行焊接；具體包括：

設置各小溫區溫度預測區間、最快升降溫速度、溫度與溫度之間的時間、溫度最大值和傳送帶速度預測區間；

枚舉速度，將焊接區域中心溫度預測曲線離散化抽樣保存到數組中；

判斷是否滿足制程界限，計算超過217℃部分的陰影面積，尋找使陰影面積最小的各小溫區溫度以及傳送帶速度并輸出。

2.如權利要求1所述的基于回流焊焊接區域中心溫度預測曲線的焊接方法，其特征是，所述方法還包括：

根據回流焊焊接區域中心溫度預測曲線，預測錫膏融化時回流面積左右最對稱參數區間；根據所述錫膏融化時回流面積左右最對稱參數區間，對回焊爐中電路板上的電子元件進行焊接。

3.如權利要求1所述的基于回流焊焊接區域中心溫度預測曲線的焊接方法，其特征是，根據回流焊焊接區域中心溫度預測曲線，預測設定溫度參數下的速度區間；根據所述設定溫度參數下的速度區間，對回焊爐中電路板上的電子元件進行焊接；具體包括：

設置各小溫區溫度參數、最快升降溫速度、溫度與溫度之間的時間、溫度最大值和傳送帶速度區間；

枚舉速度，將焊接區域中心溫度預測曲線離散化抽樣保存到數組中，判斷是否滿足制程界限，遍歷速度并記錄滿足條件的速度區間并輸出。

4.如權利要求2所述的基于回流焊焊接區域中心溫度預測曲線的焊接方法，其特征是，根據回流焊焊接區域中心溫度預測曲線，預測錫膏融化時回流面積左右最對稱參數區間；根據所述錫膏融化時回流面積左右最對稱參數區間，對回焊爐中電路板上的電子元件進行焊接；具體包括：

設置各小溫區溫度區間、最快升降溫速度、相鄰兩次實測之間的抽樣時間間隔、溫度最大值和傳送帶速度區間；

通過對焊接中心溫度預測曲線的離散化抽樣；利用離散化抽樣，按抽樣時間間隔t＝0.5s抽樣得到焊接中心溫度曲線的離散化數組；通過遍歷數組的首部與尾部，尋找出f(x)＝217℃臨界點時刻的t₁和t₂；計算出臨界點t₁和t₂到中心點兩側對稱區間每對爐溫值的方差從中挑選出既滿足制程條件又能使方差最小、面積較小的最優解；

挑選兩組預測結果進行可視化分析。