原來這些功能才是激光焊錫機快速發(fā)展的原因

隨著各類消費電子產(chǎn)品及工業(yè)品市場的快速發(fā)展，比如手機、攝像頭、半導(dǎo)體等向著小型化精細化發(fā)展，激光焊接的方法也在不斷地快速發(fā)展，所呈現(xiàn)出超高精密的工藝越來越多。激光焊接原理——激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡稱，由于其獨有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來，其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分大量，已成為現(xiàn)在乃至未來制造系統(tǒng)共同的重要加工手段之一。

激光焊錫機是一種新型的激光焊接設(shè)備，它的出現(xiàn)彌補了電子產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)焊錫機加工生產(chǎn)的缺點，隨著需求越來越廣，激光焊錫機也向更多的領(lǐng)域應(yīng)用衍生。而一臺激光焊錫機的價格相比傳統(tǒng)焊錫機的投入要多許多，那為什么激光焊錫機發(fā)展還那么快速？單是因為彌補了傳統(tǒng)焊錫機的不足嗎？如今就和紫宸激光一起了解一下吧！ 

激光焊錫機從**代發(fā)展到如今的多樣化、智能化的自動加工設(shè)備，離不開每一代激光焊接從業(yè)者的深入研發(fā)和創(chuàng)造。如今典型的激光焊錫機由激光源、激光工作頭、冷卻系統(tǒng)、PLC、送錫系統(tǒng)、激光焊接質(zhì)量檢測單元等組成，而深圳紫宸作為國內(nèi)激光焊錫領(lǐng)域的先行者之一，在激光焊錫機的基礎(chǔ)上增加了新型的CCD視覺定位、溫度控制系統(tǒng)及光斑調(diào)節(jié)整形等功能。

CCD視覺定位：

CCD視覺定位功能的原理是利用光源照射產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的mark點輪廓明顯，與周圍灰度、亮度等差異很大。通過CCD視覺軟件抓取圖片，并利用圖像處理算法，將產(chǎn)品mark點抓取出來。并按照標(biāo)定的像素與坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將mark點在圖像中的位置計算出來。再將視覺系統(tǒng)得到的坐標(biāo)發(fā)送給平臺控制軟件，通過CCD視覺坐標(biāo)系與平臺坐標(biāo)系的換算關(guān)系(運動平臺與CCD視覺坐標(biāo)系的換算關(guān)系也是在標(biāo)定過程中得到，并且換算關(guān)系是固定的，只與平臺與相機的相對位置有關(guān)系)得到產(chǎn)品的實際坐標(biāo)，并運動焊接。

溫控系統(tǒng)：

目前激光焊錫機很多都采用溫控系統(tǒng)，通過軟件可以設(shè)置溫度，自動感應(yīng)溫度，有效避免了無法控制溫度能帶來的焊接失敗問題。其原理為：通過紅外檢測方式,實時檢測激光對加工件的紅外熱輻射，形成激光焊接溫度和檢測溫度的閉環(huán)控制，控制板PID調(diào)節(jié)功能，可以有效控制激光焊接溫度在設(shè)定范圍波動。由上位機將設(shè)定的溫度指令傳給單片機。單片機控制半導(dǎo)體激光器打開激光;通過光學(xué)耦合系統(tǒng)將半導(dǎo)體激光器輸出的激光照射到指定焊接區(qū)域，同時對激光掃射區(qū)域進行測溫。在恒溫焊接模式下，測溫數(shù)據(jù)形成對單片機的反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制。使焊接區(qū)域溫度在設(shè)定范圍，從而達到控溫焊接的過程。

此類模塊可在焊接軟件中預(yù)設(shè)多個溫度范圍。焊接過程中，激光閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)實時測量焊點溫度。當(dāng)焊點溫度達到上限溫度時，自動調(diào)節(jié)激光功率以降低焊點溫度。過高會導(dǎo)致熱損壞。對產(chǎn)品進行多段溫度設(shè)定后，帶溫度控制的激光焊錫系統(tǒng)的溫度曲線變化過程如下圖所示：

光斑調(diào)節(jié)整形功能

傳統(tǒng)類高斯分布光斑在薄板激光精密微焊接時往往呈現(xiàn)“V”形熔池,容易出現(xiàn)焊點易擊穿、焊接強度低，火花飛濺等缺陷。紫宸將類高斯分布光斑整形為環(huán)形光斑，進行薄板激光精密微焊接的實踐，主要焊接工作如下：

（1）基于渦旋光原理，設(shè)計環(huán)形光斑激光焊接光學(xué)系統(tǒng)，并通過MATLAB和COMSOL建立合適的光場和溫度場模型。通過不同的拓撲荷數(shù)和激光作用時間的優(yōu)化組合，可以獲得理想的焊接形貌。

（2）在控制焊點表面直徑和熔深一定的條件下，通過調(diào)節(jié)激光功率、脈寬、離焦量、拓撲荷數(shù)等參數(shù)進行了0.2mm SUS301激光疊焊實驗。在同等脈寬和熔深條件下，隨著拓撲荷數(shù)增大，焊點半高寬比不斷提升，熔池由“V”形向“U”形逐漸轉(zhuǎn)變，拉力水平明顯提高，熱影響區(qū)減小，飛濺現(xiàn)象減弱。

（3）針對印刷電路板多個不同規(guī)格引腳的焊接需求，基于光場調(diào)控的計算全息法，設(shè)計了一種任意位置、環(huán)半徑、能量分布的渦旋陣列生成方法。采用MATLAB對陣列的光強分布進行了仿真，并使用空間光調(diào)制器進行實驗驗證。該方法可以明顯提高焊接效率和焊接質(zhì)量，應(yīng)對更靈活的加工需求。