一种焊点温度场实时监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种焊点温度场实时监测方法及装置，该方法包括：将红外测温光束与激光光束同轴传输，并分别通过红外测温光束准直透镜、激光束准直透镜对红外测温光束、激光光束准直后，在导光镜的引导下，通过聚焦镜共同照射于焊接点；红外测温光束的反射光束由原光路返回，通过光纤束接收、传导及聚焦后，反射光束到达InGaAs探测器进行测温，其中，每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分。通过该方案可以保障测温光束准确聚焦于检测区域，避免照射范围内的干扰，并能提高焊接点的测温精度，进而便于对激光器输出功率进行实时调控。输出功率进行实时调控。输出功率进行实时调控。

【技术实现步骤摘要】
一种焊点温度场实时监测方法及装置


[0001]本专利技术属于红外探测
，尤其涉及一种焊点温度场实时监测方法及装置。

技术介绍

[0002]激光软钎焊以激光束作为能量源，相比传统波峰焊和回流焊具有焊接精度高、受热区域小、能量密度高、焊点力学性能较好、设备维修成本较低等优势，近年来受到电子生产及科研行业的广泛关注。但是，由于激光焊接中的激光束能量密度较大，在焊接热敏元件和带有低熔点元件电路时，容易损坏电子电路及元件。在这种情况下，需要在激光软钎焊接过程中进行实时温度检测以对激光输出的平均功率进行控制，不仅可以保证焊点具有较好的力学性能，而且能够对热敏元件和电子电路起到保护作用。
[0003]温度检测方式主要有热电偶和红外测温仪两种。由于热电偶检测存在测温精度低、易受腐蚀、抗噪性差的缺点，为提高焊接过程中温度检测的灵活性、精度和响应速度，非接触式的红外测温仪检测已被广泛应用于焊接过程中。
[0004]针对一些平面且均匀的结构，测温光束可以很容易地覆盖焊接区域，在此区域内InGaAs探测器获得的平均温度有很高的精度和重复性。但是实际电子封装过程中，焊接的对象是非常复杂的，红外测温光束无法精确聚焦到需检测区域，其照射范围内存在很多干扰，致使测得的平均温度精确度和重复性较差，存在一定的局限性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种焊点温度场实时监测方法及装置，用于解决红外测温光束无法精确聚焦到检测区域，照射范围内存在干扰等问题。
[0006]在本专利技术实施例的第一方面，提供了一种焊点温度场实时监测方法，包括：
[0007]将红外测温光束与激光光束同轴传输，并分别通过红外测温光束准直透镜、激光束准直透镜对红外测温光束、激光光束准直后，在导光镜的引导下，通过聚焦镜共同照射于焊接点；
[0008]红外测温光束的反射光束由原光路返回，通过光纤束接收、传导及聚焦后，反射光束到达InGaAs探测器进行测温；
[0009]其中，每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分。
[0010]在本专利技术实施例的第二方面，提供了一种焊点温度场实时监测装置，至少包括红外测温光束发射头、红外测温光束准直透镜、导光镜、聚焦镜、光纤束和InGaAs探测器；
[0011]其中，将红外测温光束与激光光束同轴传输，并分别通过红外测温光束准直透镜、激光束准直透镜对红外测温光束、激光光束准直后，在导光镜的引导下，通过聚焦镜共同照射于焊接点；
[0012]红外测温光束的反射光束由原光路返回，通过光纤束接收、传导及聚焦后，反射光束到达InGaAs探测器进行测温；
[0013]所述光纤束中每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分。
[0014]本专利技术实施例中，通过将测温光束与激光光束同轴传输，基于测温光束的反射光束，通过InGaAs探测器进行测温，可以准确地将红外测温光束聚焦于检测区域，避免照射范围内的干扰。同时，对焊接区域进行区块划分，通过光纤束中区块对应的光纤进行传导，从而能够精准获得每个区块的温度值，极大提高了焊接区域的温度检测精度，便于对激光器输出功率进行实时调控。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
[0016]图1为本专利技术一个实施例提供的一种焊点温度场实时监测方法的流程示意图；
[0017]图2为本专利技术一个实施例提供的红外测温光束照射区域分区示意图；
[0018]图3为本专利技术一个实施例提供的一种焊点温度场实时监测装置的结构示意图。
[0019]图4为本专利技术一个实施例提供的一种焊点温度场实时监测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]应当理解，本专利技术的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
[0022]请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种焊点温度场实时监测方法的流程示意图，包括：
[0023]S101、将红外测温光束与激光光束同轴传输，并分别通过红外测温光束准直透镜、激光束准直透镜对红外测温光束、激光光束准直后，在导光镜的引导下，通过聚焦镜共同照射于焊接点；
[0024]准直透镜一般用于将孔径栏中每一点光线转变成一束平行的光柱，即将发散光转变为平行光。所述导光镜用于引导准直后的测温光束、激光光束进入聚焦镜，以共同照射于焊接点。所述聚焦镜用于聚焦光束，产生高能量密度的焦点对物质进行加工，如焊接、切割等。
[0025]S102、红外测温光束的反射光束由原光路返回，通过光纤束接收、传导及聚焦后，
反射光束到达InGaAs探测器进行测温；
[0026]其中，每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分。
[0027]根据光纤束的排列和数量，红外测温光束照射区域被相应划分为多个子区域。如图2所示，红外测温光束照射区域1划分为多个子区域，激光焊接作用点2位于其中一个子区域内，各子区域的平均温度可以通过InGaAs探测器阵列检测得到。
[0028]其中，所述红外测温光束由红外测温光束发射头发出，且为同轴或旁轴设置。
[0029]优选的，所述光纤束为多根光纤呈阵列组合而成，数量至少为2
×
2。光纤数量越多，检测结果越精细。光纤束接收到的红外测温返回光束的不同部分由组成光纤束的每根光纤分别传导，显然每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分，即光纤束中光纤数量与焊接区域划分的子区域数量对应，如光纤数量为3
×
3，则子区域数量也为3
×
3。
[0030]在一个实施例中，每根光纤所传导的光束由InGaAs探测器阵列接收，并通过InGaAs探测器处理得到焊接点各区域温度值的阵列分布；
[0031]通过计算机对温度值的阵列分布进行分析，得到温度分布的最大值，将温度分布的最大值作为测得的平均温度。
[0032]进一步的，根据测得的平均温度，对激光器的输出功率进行实时调控，以对焊接点温度闭环控制。
[0033]本实施例中，通过将测温光束与激光光束同轴传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊点温度场实时监测方法，其特征在于，包括：将红外测温光束与激光光束同轴传输，并分别通过红外测温光束准直透镜、激光束准直透镜对红外测温光束、激光光束准直后，在导光镜的引导下，通过聚焦镜共同照射于焊接点；红外测温光束的反射光束由原光路返回，通过光纤束接收、传导及聚焦后，反射光束到达InGaAs探测器进行测温；其中，每根光纤所传导的光束对应于红外测温光束照射在焊接表面区域的一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外测温光束由红外测温光束发射头发出，且为同轴或旁轴设置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤束为多根光纤呈阵列组合而成，数量至少为2
×
2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过光纤束接收、传导及聚焦后，反射光束到达InGaAs探测器进行测温包括：每根光纤所传导的光束由InGaAs探测器阵列接收，并通过InGaAs探测器处理得到焊接点各区域温度值的阵列分布；通过计算机对温度值的阵列分布进行分析，得到温度分布的最大值，将温度分布的最大值作为测得的平均温度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将温度分布的最大值作为测得的平均温度还包括：根据测得的平均温度，对激光器的输出功率进行实时调控，以对焊接点温度闭环控制。6.一种焊点温度场实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖向荣，王雪辉，
申请(专利权)人：武汉松盛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：