一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法及系统，通过设定理想最速升温曲线

【技术实现步骤摘要】
一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及共晶贴片焊接
，特指一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]光通信技术构成人类通信网络的基本技术，无论是通过有线网络还是无线网络进行通信，信息最终都需要通过光通信技术进行传播，再通过一定处理到达目标端
。
即使是当前的第五代无线通信技术也需要大量的光通信设施将基站之间联通，才能实现高速大数据量的通信
。
因此在未来的很长一段时间中，光通信技术都将是人类通信网络建设的基本依托
。
进行光通信时，首先要将电信号转换为光信号，再将光信号发射到光纤中进行传播，发送到目标光通信设备后由其进行光信号的转换，将光信号转换为其他信号进行后续的传播
。
[0003]为保证光通信的稳定，光发射部件的质量应该得到充分的保证
。
共晶贴片机作为光发射部件的生产设备，其焊接贴合质量深深地影响着光发射部件的工作质量
。
焊接贴合时，将芯片放置在基板的焊料区域中，之后通过加热台对基板进行加热，将基板上的焊料融化
、
冷却后将基板和芯片焊接在一起
。
对基板进行加热时，需要保证焊料区域的温度能够快速地升高至设定的焊接温度将焊料均匀融化，保证芯片能够贴合到基板上；同时又要保证温度不能过高，避免温度过高影响焊接质量或是将原件损坏
。
因此，焊接的升温曲线需要做到最速且无超调
。
[0004]目前，针对共晶贴片机的升温控制方法甚少，其他领域的焊接升温控制方法主要有两类，一类是依据经验进行升温控制，另一类则是依据控制原理对焊接过程进行控制
。
[0005]对于第一类方法，经验来源于历史生产中的控制经历，后续的控制器参数
、
控制量输出则参照这些经验进行给定，这一类方法往往为开环控制，实现较为容易，但无法做到精细控制，面对系统中存在的扰动较为乏力
。
[0006]对于第二类方法，则加入闭环控制
、
前馈控制，通常采用
PID
控制器或其改进形式的控制器进行控制，这一类方法一般需要获取被控对象输入与输出之间的数学模型，以达到更高的控制精度，但在系统模型难以获取时，这一类方法则会变得局限，甚至因此带来负面影响
。
[0007]公开号为
CN114063668B
的专利技术专利公开了一种
miniLED
线路板的生产温度智能控制的方法及系统
。
该套系统利用焊接关系数据库训练神经网络模型，利用训练好的网络模型，结合焊接时获取的焊接信息，获取焊接的温度控制策略对焊接温度进行控制，并能在运行过程中对模型进行更新优化
。
该方法将焊接策略与焊接信息之间的关系糅入神经网络模型中，实现了输入焊接信息后智能优化温度控制策略的目的
。
虽然这一方法将焊接信息与控制策略通过神经网络进行关联，但其本质是经验的迁移，不适用于共晶焊接需要的精细控制的场合
。
[0008]公开号为
CN112404713B
的专利技术专利公开了一种
OLED
激光焊接系统与温度控制方
法
。
该套系统包含激光器
、
焊接头和温度探测模块，能在焊接过程中对焊点温度进行探测，获取焊接时焊点精确温度信息反馈给控制模块，由控制模块判断焊接温度与期望温度之间的大小关系，焊接温度大于期望温度时则将功率降低，反之则增大功率
。
利用这一温度设定装置和方法，可以对焊点温度进行精确获取，并利用获取的温度对控制作用进行调节
。
虽然结合了焊点温度进行反馈，但由于调节方式过于粗放，将导致实际的温度设定效果较差，无法对理想温度进行快速精确的跟踪
。
[0009]公开号为
CN108873985A
的申请文件公开了一种激光软钎焊的温度控制方法及系统
。
该套系统的焊接台包含焊点温度测量的温度传感器和控制器
。
工作时，该套系统利用加热台上的温度传感器对焊接温度进行测量，并将焊接温度反馈至控制器，控制器依据焊点温度，结合模糊
PID
控制方式进行反馈控制；此外，该套温度设定方法还对焊点温度与激光功率之间进行数学关系进行建模，并利用这一模型对系统进行前馈补偿，快速消除误差
。
利用该套装置利用模糊
PID
和焊点温度与功率的数学模型进行前馈加反馈的焊接温度控制，实现快速误差消除
。
然而，该套系统和方法中对焊点温度和功率的数学建模较为简单，且模型不会进行实时修正，难以反映出二者真实的数学关系，将导致前馈的效果下降，甚至带来负面影响，因此，该方式难以对理想升温曲线进行快速设定
。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供的一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法及系统，解决了现有技术无法对共晶焊接温度进行最速无超调升温控制的技术问题
。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提出的一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法包括：
[0012]设定理想最速升温曲线；
[0013]建立最速升温控制的参数调节控制器，参数调节控制器包括第一控制器和第二控制器；
[0014]联立第一控制器和第二控制器，计算参数调节控制器输出的控制量；
[0015]对共晶加热控制系统进行非线性建模，获得边缘联合场分布模型；
[0016]根据参数调节控制器输出的控制量以及边缘联合场分布模型，预测共晶加热控制系统的预测温度；
[0017]根据预测温度和理想最速升温曲线中与预测温度对应的期望温度，更新参数调节控制器中的多形参数张量；
[0018]根据预测温度和共晶加热控制系统输出的实际温度，更新边缘联合场分布模型中的模型参数，直至将实际温度控制到与理想最速升温曲线对应的期望值，从而实现无超调的共晶焊接最速升温
。
[0019]进一步地，第一控制器的模型为：
[0020][0021][0022]其中，
Δ
T
k
(t+1)
为共晶加热控制第
k
次贴片周期在
t+1
时刻的系统输出增量，
T
k
(t+
1)
和
T
k
‑1(t+1)
分别为共晶加热控制第
k
次和第
k
‑1次贴片周期在
t+1
时刻的系统输出，和分别为第
k
次和第
k
‑1次贴片周期在
t
时刻的拟伪流形控制量输出，和
θ
k
(t)
分别为第
k
次贴片周期在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无超调的共晶焊接最速升温控制方法，其特征在于，所述方法包括：设定理想最速升温曲线；建立最速升温控制的参数调节控制器，所述参数调节控制器包括第一控制器和第二控制器；联立第一控制器和第二控制器，计算参数调节控制器输出的控制量；对共晶加热控制系统进行非线性建模，获得边缘联合场分布模型；根据参数调节控制器输出的控制量以及边缘联合场分布模型，预测共晶加热控制系统的预测温度；根据预测温度和理想最速升温曲线中与预测温度对应的期望温度，更新参数调节控制器中的多形参数张量；根据预测温度和共晶加热控制系统输出的实际温度，更新边缘联合场分布模型中的模型参数，直至将实际温度控制到与理想最速升温曲线对应的期望值，从而实现无超调的共晶焊接最速升温
。2.
根据权利要求1所述的无超调的共晶焊接最速升温控制方法，其特征在于，所述第一控制器的模型为：控制器的模型为：其中，
Δ
T
k
(t+1)
为共晶加热控制第
k
次贴片周期在
t+1
时刻的系统输出增量，
T
k
(t+1)
和
T
k
‑1(t+1)
分别为共晶加热控制第
k
次和第
k
‑1次贴片周期在
t+1
时刻的系统输出，和分别为第
k
次和第
k
‑1次贴片周期在
t
时刻的拟伪流形控制量输出，和
θ
k
(t)
分别为第
k
次贴片周期在
t
时刻的拟伪流形控制量输出增量和拟伪流形控制量
。3.
根据权利要求2所述的无超调的共晶焊接最速升温控制方法，其特征在于，所述第二控制器为
PID
控制器
。4.
根据权利要求3所述的无超调的共晶焊接最速升温控制方法，其特征在于，联立第一控制器和第二控制器，计算参数调节控制器输出的控制量的计算公式为：其中，为第
k
次贴片周期，参数调节控制器
t
时刻在多形参数张量作用下输出的控制量，为第
k
次贴片周期，参数调节控制器
t
‑1时刻在多形参数张量作用下输出的控制量，为多形参数张量中的第
j
个元素，
θ
k
(t)
为第
k
次贴片周期中，第一控制器在时刻
t
的拟伪流形量，
P
k
(t)、I
k
(t)
和
D
k
(t)
分别为第
k
次贴片周期中，第二控制器的第一
、
第二及第三误差调节参数，
ε
j
(t)
为多形参数作用张量
ε
(t)
＝
[
Δ
T
k
(t),e
k
(t),∑e
k
(t),e
k
(t)
‑
e
k
(t
‑
1)]
中的第
j
个元素，
Δ
T
k
(t)
＝
T
d
(t)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈致蓬，黄嘉庆，沈玲，王珲荣，肖鹏，
申请(专利权)人：湖南奥创普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：