專利名稱：激光焊接機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接設(shè)備，具體為可用于電子元器件焊接、修復(fù)、光通訊等領(lǐng)域的激光焊接機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子產(chǎn)品生產(chǎn)、光通訊、家用電器等很多領(lǐng)域均需要電路板提供控制與信號(hào)單元，隨著電子元器件的小型化以及大量集成電路的使用，焊點(diǎn)越來(lái)越小，焊點(diǎn)之間的間距也越來(lái)越小，這樣對(duì)電路板元器件的焊接提出了越來(lái)越高的要求。目前焊接機(jī)主要有電阻式焊接機(jī)和回流式焊接機(jī)。電阻式焊接機(jī)采用一個(gè)具有較大電阻值的材料制成的電阻頭，在電流作用下加熱，然后通過(guò)接觸焊點(diǎn)材料的方式實(shí)現(xiàn)焊接目的。電阻頭加熱速度受限制，作為易損件容易磨損，需要經(jīng)常更換，更換后設(shè)備本身需要重新調(diào)校，而且電阻頭尺寸單一，無(wú)法隨機(jī)變換，這些均會(huì)影響生產(chǎn)線的效率。當(dāng)元器件焊點(diǎn)越來(lái)越小時(shí)受電阻頭物理尺寸的限制，用電阻頭加熱法難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接；此類設(shè)備通常通過(guò)熱電偶傳感溫度信息反饋到控制面板，反饋時(shí)間慢，電阻頭達(dá)到新溫度設(shè)定值時(shí)間長(zhǎng)，而且溫度精度差，這些均會(huì)影響焊接質(zhì)量。回流式焊接機(jī)采用熱輻射的原理，加熱整個(gè)電路板，通過(guò)熱傳導(dǎo)的方法加熱基板上的元器件?；亓魇胶附釉谝欢ǔ潭壬辖鉀Q了焊接效率的問(wèn)題，也降低了規(guī)?；a(chǎn)的成本?；亓魇胶附拥闹饕獌?yōu)勢(shì)在貼片式元器件的焊接，但是越來(lái)越多的元器件屬于溫度敏感性元器件，利用回流式焊接對(duì)于溫度無(wú)法選擇性控制，同時(shí)大量插件式元器件的存在無(wú)法采用回流式焊接技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定的高效激光焊接機(jī)，并利用光學(xué)透鏡聚焦實(shí)現(xiàn)非接觸式方式的高精度焊接。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供了一種激光焊接機(jī)，包括機(jī)殼，激光發(fā)生器，與激光發(fā)生器連接的光擴(kuò)束器，位于光擴(kuò)束器正下方的反射鏡，分光鏡一，位于分光鏡一正下方的透鏡，所述分光鏡一與反射鏡鏡面相互平行且位置相對(duì)應(yīng)，所述分光鏡一的入射面和/或出射面鍍有鍍膜。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):還設(shè)有溫度感應(yīng)器，所述溫度感應(yīng)器位于分光鏡一的正上方，所述溫度感應(yīng)器通過(guò)其溫度控制器與激光發(fā)生器的激光控制器實(shí)現(xiàn)電連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):還增設(shè)了圖像采集系統(tǒng)，增加了分光鏡二，所述分光鏡二位于溫度感應(yīng)器和分光鏡一之間，所述分光鏡二和圖像采集系統(tǒng)之間通過(guò)另一反射鏡實(shí)現(xiàn)光的傳輸。本發(fā)明中分光鏡一在激光入射面和/或出射面有鍍膜，鍍膜可以通過(guò)離子濺射等辦法實(shí)現(xiàn)。鍍膜后的分光鏡一具備滿足將95%到99%的光折射到透鏡中的特性。本發(fā)明的具體工作原理為:激光控制器輸送一定的電壓和電流到激光發(fā)生器，激光發(fā)生器產(chǎn)生激光并經(jīng)光纖輸出，輸出后光束進(jìn)入光擴(kuò)束器變?yōu)槠叫泄猓缓蠼?jīng)過(guò)反射鏡改變光路折射到分光鏡，經(jīng)過(guò)分光鏡一折射至透鏡，經(jīng)過(guò)透鏡的聚焦功能將光聚焦到待焊接元器件上，達(dá)到非接觸式焊接的目的。本發(fā)明設(shè)置的溫度感應(yīng)器根據(jù)穿過(guò)分光鏡一、分光鏡二以及透鏡的紅外線波長(zhǎng)以非接觸式方式對(duì)焊點(diǎn)的實(shí)際溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并由溫度控制器將溫度信號(hào)反饋到激光控制器。如果檢測(cè)到的溫度偏離設(shè)定溫度，激光控制器自動(dòng)作相應(yīng)調(diào)整其輸送到激光發(fā)生器中的電壓和/或電流。分光鏡二將從焊點(diǎn)反射的光，一部分直射到溫度傳感器，另一部分折射后經(jīng)反射鏡進(jìn)入圖像采集系統(tǒng)；圖像采集系統(tǒng)采集到焊點(diǎn)的圖像信號(hào)后，輸入到圖像處理器，通過(guò)圖像處理器顯示、識(shí)別，對(duì)焊接工件進(jìn)行監(jiān)控，并可設(shè)置報(bào)警功能。


圖1為本發(fā)明的原理圖。圖2為激光焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.激光發(fā)生器；2.光擴(kuò)束器；3.反射鏡；3’.反射鏡；4.分光鏡二；5.溫度傳感器；6.圖像采集系統(tǒng)；7.激光；8.分光鏡一；9.透鏡；10.紅外線；11.工件；12.工作臺(tái)。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。實(shí)施例，如圖1和圖2所示:本發(fā)明涉及一種激光焊接機(jī)，包括機(jī)殼，激光發(fā)生器I，與激光發(fā)生器連接的光擴(kuò)束器2,位于光擴(kuò)束器正下方的反射鏡3,分光鏡一 8,位于分光鏡一 8正下方的透鏡9，所述分光鏡一 8與反射鏡3鏡面相互平行且位置相對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例中激光發(fā)生器I的工作電流通常控制在10到100安培，反射鏡3的材料通常為無(wú)機(jī)材料，表面光滑，其光學(xué)折射率能夠滿足光在其表面實(shí)現(xiàn)衰減全發(fā)射，并且該材料在激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光波段無(wú)吸收或吸收很??；分光鏡一 8為無(wú)機(jī)材料經(jīng)拋光形成，該材料對(duì)激光器產(chǎn)生的光透明；分光鏡一 8在激光入射面和/或出射面有鍍膜，鍍膜可以通過(guò)離子濺射等辦法實(shí)現(xiàn)。鍍膜后的分光鏡一 8具備滿足將95%到99%的光折射到透鏡中的特性。透鏡9可以為一個(gè)鏡片，也可以為鏡片組。透鏡9將經(jīng)過(guò)分光鏡一的激光束聚焦到工作平面12的待焊接工件11上。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)激光強(qiáng)度的控制，提高焊接質(zhì)量，如圖2所示:本發(fā)明設(shè)置了溫度感應(yīng)器5，所述溫度感應(yīng)器5位于分光鏡一 8的正上方，所述溫度感應(yīng)器5通過(guò)其溫度控制器與激光發(fā)生器I的激光控制器實(shí)現(xiàn)電連接。溫度感應(yīng)器通過(guò)非接觸式方式檢測(cè)焊接工件時(shí)產(chǎn)生的紅外線的波長(zhǎng)，對(duì)焊點(diǎn)的實(shí)際溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并由溫度控制器將溫度信號(hào)反饋到激光控制器。如果檢測(cè)到的溫度偏離設(shè)定溫度，激光控制器自動(dòng)作相應(yīng)調(diào)整其輸送到激光發(fā)生器中的電壓和/或電流。本發(fā)明中溫度感應(yīng)器的工作頻率為不低于100赫茲，溫度感應(yīng)器和溫度控制器對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)誤差一般為不大于0.05%。監(jiān)測(cè)溫度對(duì)設(shè)定溫度的偏離一般控制在0.1%到0.5%。激光控制器的電壓輸出精度在不低于0.1V，電流輸出精度為不低于0.1安培。激光控制器可以控制激光發(fā)生器以連續(xù)方式、調(diào)制方式或準(zhǔn)連續(xù)方式工作。如果在調(diào)制方式下工作，其調(diào)制頻率為50赫茲到50千赫茲。激光器的中心波長(zhǎng)從0.5微米到20微米。為了更好的對(duì)焊接質(zhì)量的監(jiān)控，還包括分光鏡二 4和圖像采集系統(tǒng)6，所述分光鏡二 4位于溫度感應(yīng)器5和分光鏡一 8之間，所述分光鏡二 4和圖像采集系統(tǒng)6之間通過(guò)另一反射鏡3’實(shí)現(xiàn)光的傳輸。分光鏡二 4將從焊點(diǎn)反射的光,一部分直射到溫度傳感器5,另一部分折射后經(jīng)反射鏡進(jìn)入圖像采集系統(tǒng)6，圖像采集系統(tǒng)6采集到焊點(diǎn)的圖像信號(hào)后輸入到圖像處理器，圖像處理器具備圖像顯示、識(shí)別和缺陷分析的能力，圖像處理器同時(shí)具有報(bào)警功能，如果檢測(cè)到有焊接缺陷等異常情況，圖像處理器能夠顯示焊接有異常等警示信號(hào)，該信號(hào)可以為圖形信號(hào)，動(dòng)畫(huà)信號(hào)，音頻信號(hào)或它們的結(jié)合。當(dāng)出現(xiàn)警示時(shí)，激光焊接機(jī)能夠選擇暫停工作，或者通過(guò)部件傳輸系統(tǒng)將有缺陷的部件取出。傳輸系統(tǒng)能夠載有部件在二維平面上運(yùn)動(dòng)。圖像采集系統(tǒng)可以為模擬信號(hào)采集，也可以為數(shù)字信號(hào)采集。分光鏡二通常由無(wú)機(jī)材料經(jīng)拋光形成，可鍍膜，其具備滿足將45%到55%的光直射，55%到45%的光折射的特性。本發(fā)明中的激光焊接機(jī)利用一種固體激光器，在一定電壓和電流下受激發(fā)出相干光，該相干光通過(guò)傳輸，然后聚焦到需要焊接的位置，實(shí)現(xiàn)非接觸式快速加熱和焊接；在焊接的同時(shí)對(duì)焊點(diǎn)位置利用非接觸式方式實(shí)現(xiàn)溫度的高精度測(cè)量，并與激光器的控制系統(tǒng)形成回路，實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制。激光在通過(guò)光纖傳輸后可以利用透鏡對(duì)光斑進(jìn)行調(diào)節(jié)，并控制焊點(diǎn)大小。在每一焊點(diǎn)焊接完成后，通過(guò)實(shí)時(shí)影像傳輸，將焊點(diǎn)圖像傳輸?shù)叫盘?hào)處理單元，利用軟件對(duì)焊點(diǎn)焊接質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)智能分析，以確保焊接質(zhì)量。待焊接工作部件通過(guò)二維或三維平臺(tái)傳送，實(shí)現(xiàn)工件的連續(xù)工作。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接機(jī)，其特征在于包括機(jī)殼，激光發(fā)生器，與激光發(fā)生器連接的光擴(kuò)束器，位于光擴(kuò)束器正下方的反射鏡，分光鏡一，位于分光鏡一正下方的透鏡，所述分光鏡一與反射鏡鏡面相互平行且位置相對(duì)應(yīng)，所述分光鏡一的入射面和/或出射面設(shè)有鍍膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光焊接機(jī)，其特征在于還包括溫度感應(yīng)器，所述溫度感應(yīng)器位于分光鏡一的正上方，所述溫度感應(yīng)器通過(guò)其溫度控制器與激光發(fā)生器的激光控制器實(shí)現(xiàn)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的激光焊接機(jī)，其特征在于還包括分光鏡二和圖像采集系統(tǒng)，所述分光鏡二位于溫度感應(yīng)器和分光鏡一之間，所述分光鏡二和圖像采集系統(tǒng)之間通過(guò)另一反射鏡實(shí)現(xiàn)光的傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光焊接機(jī)，包括機(jī)殼，激光發(fā)生器，與激光發(fā)生器連接的光擴(kuò)束器，位于光擴(kuò)束器正下方的反射鏡，分光鏡一，位于分光鏡一正下方的透鏡，所述分光鏡一與反射鏡鏡面相互平行且位置相對(duì)應(yīng)，所述分光鏡一的入射面和/或出射面設(shè)有鍍膜。本發(fā)明使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定的高效激光焊接機(jī)，并利用光學(xué)透鏡聚焦實(shí)現(xiàn)非接觸式方式的高精度焊接。
文檔編號(hào)B23K26/06GK103182605SQ20131009184
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者于宙 申請(qǐng)人:常州鐳賽科技有限公司