一种改进的回焊炉炉温优化方法技术

本发明专利技术公开一种改进的回焊炉炉温优化方法。本发明专利技术首先进行炉温曲线模型构建，再进行炉温曲线拟合，然后对炉温曲线超过217℃到峰值温度所覆盖的升温区面积部分进行优化，最后进行炉温曲线峰值温度对称性优化。相较于现有成果，本发明专利技术使用的算法的优化效果具有较明显的提高，能够有效降低工业生产的成本，便于控制生产，提高效率。提高效率。提高效率。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的回焊炉炉温优化方法


[0001]本专利技术属于炉温曲线优化领域，具体涉及一种改进的回焊炉炉温优化方法。

技术介绍

[0002]在集成电路板等电子产品生产中，需要将安装有各种电子元件的印刷电路板放置在回焊炉中，通过加热，将电子元件自动焊接到电路板上。回焊炉内部设置若干个小温区及炉前区域和炉后区域，相邻小温区之间存在间隙，每若干个小温区组成一个大温区，从功能上可分成预热区、恒温区、回流区、冷却区等4个大温区。电路板两侧搭在传送带上匀速经过炉前区域进入炉内，依次通过4个大温区进行加热焊接，而后通过炉后区域离开回焊炉。借助温度传感器，可以测得某些位置上焊接区域中心的温度，由此绘成曲线，称为炉温曲线。
[0003]在实际生产中，通过对各温区的设置温度和传送带的过炉速度进行调节，可以控制产品的质量。恰到好处的参数设定，能够显著提高产品的质量。因此，对炉温曲线进行科学的优化与控制，对提高生产的效率和质量具有重要意义。
[0004]在工业界，要求在焊接过程中，焊接区域中心的温度超过217℃的时间不宜过长或过短，时间不足会使合金层较薄，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的回焊炉炉温优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：炉温曲线模型构建步骤1.1：建立炉内气流的温度分布模型；步骤1.2：计算焊接区域表面温度：l＝vt1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中T
surf
(t)表示t时刻电路板的上表面温度，t＝t1或t2，T(l)表示回焊炉炉内l位置的温度,v表示电路板在传送带上运动的速度，t1,t2为对流换热过程中的任意两个时刻，其中t1＜t2，τ(vt1)为回焊炉炉内l位置的时滞系数，反应该响应过程中温度变化的迟滞程度；步骤1.3：计算电路板中心温度步骤2：炉温曲线拟合定义4个大温区的时滞系数有效值为τ
i
,i＝1,2,3,4；其中τ1表示预热区的时滞系数有效值，τ2表示恒温区的时滞系数有效值，τ3表示回流区的时滞系数有效值，τ4表示冷却区的时滞系数有效值，从而分别拟合四个τ
i
来确定每个大温区的炉温曲线；步骤3：根据步骤2中获得的预测炉温曲线，优化超过217℃到峰值温度所覆盖的升温区面积；具体是：步骤3.1：构建目标函数minS
阴影
，其中用差分形式下的梯形公式近似表示S
阴影
的面积：其中S
阴影
表示预测炉温曲线超过217℃到峰值温度所覆盖的升温区面积；stΔt表示加热阶段第一个超过217℃的时刻，(end
‑
1)Δt表示加热到最高值时刻的前一个差分时刻；步骤3.2：构建约束条件；步骤3.3：构建电路板中心温度与设定参数的映射关系：步骤3.4：基于变范围蒙特卡罗算法求解最小阴影面积，得到若干初步优化后的参数组；步骤4：利用步骤3得到的参数组和车间温度，构建若干待优化预测炉温曲线；对每一条炉温曲线进行峰值温度对称性优化；步骤4.1：获取与预测炉温曲线对称轴距离相等的两预测炉温值，并求取上述两者的Sum；Sum＝Sum1+Sum2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
其中midΔt表示中心温度为峰值温度的时刻，stΔt表示炉温曲线上升过程中温度第一次超过217℃的时刻，endΔt表示炉温曲线下降过程中最后一次超过217℃的时刻；(mid+b)Δt表示峰值温度右侧的某一时刻，(mid
‑
b)Δt表示峰值温度左侧的某一时刻，end
‑
mid表示从峰值温度降温至217℃所用的时间，mid
‑
st表示从217℃升温至峰值温度所用的时间；为了使预测炉温曲线在超过217℃时以峰值温度为对称轴的两侧曲线尽可能对称，建立目标函数minMSum；定义曲线对称性衡量指标：步骤4.2：对每个参数组求出MSum，选取使MSum最小的可行解作为最优解，即T
1end
、T
2end，i
、T
3end
、v
end
；步骤5：根据步骤4获得的最优解以及车间温度，结合映射关系(16)，得到不同时刻的优化后电路板中心温度。2.根据权利要求1所述的一种改进的回焊炉炉温优化方法，其特征在于步骤1.1具体如下：步骤1.1.1：计算回焊炉内温度T(l,t)；已知在稳定状态下回焊炉内炉温不随时间t改变而改变，对一维热传导方程(1)进行二次积分，求得T(l,t)＝kl+b；次积分，求得T(l,t)＝kl+b；其中l表示回焊炉由进炉口至出炉口路径上的位置坐标，回焊炉进炉口为起点即l＝0；a2表示回焊炉的导热系数；T(l,t)表示t时刻回焊炉l位置的温度；b表示常数；k表示系数；当回焊炉整体达到稳定状态时，由于回焊炉内各小温区温度不随时间t改变而改变，故每个位置的温度仅与该位置点在回焊炉中的位置有关，即T(l,t)＝T(l)，T(l)表示回焊炉整体达到稳定状态时回焊炉l位置的温度；步骤1.1.2：计算在稳定状态下回焊炉内各个位置的气流温度：T(l)＝k(l
‑
l
c
)+b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中l
c
表示l所在小温区或温度过渡区的左端点位置。3.根据权利要求2所述的一种改进的回焊炉炉温优化方法，其特征在于步骤1.3具体如
下：步骤1.3.1：建立差分形式下的热传导模型；电路板上各点的温度分布可看作一维非稳态热传导方程的结果，法线方向的热传导方程为：其中x表示电路板法向量方向上的某一点位置，U(x,t)为t时刻下位置点x的温度；将方程(5)写成差分形式，并加上边界条件，得到如下方程组：其中Δx表示位移步长，Δt表示时间步长；i＝0,1,...,m
‑
1，表示总位移步数，D表示电路板焊接区域的厚度；j＝0,1,...,n
‑
1，表示总时间步数，L表示回焊炉炉内4个大温区的总长度；U(iΔx,jΔt)表示jΔt时刻焊接区域内部各点的温度分布情况，U(0,jΔt)表示jΔt时刻焊接区域下表面的温度，U(D,jΔt)表示jΔt时刻焊接区域上表面的温度；步骤1.3.2：获取电路板焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：付圣祺，鄢腊梅，郑超，葛云阳，胡维庆，邹浩，袁友伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：