[发明专利]一种带同轴视觉系统的锡球焊接装置

说明书

本发明设计一种带同轴视觉系统的锡球焊接装置，包括激光聚焦头、旋转电机、控制器、CCD相机、成像镜头、旋转盘，本装置将部分激光光路和视觉成像光路重合，实现激光与视觉的同轴同焦，同时通过旋转盘的旋转切换不同规格的焊接喷嘴和成像窗口，实现不同尺寸锡球焊接和视觉成像的快速切换，可快速调整光斑大小，适应不同孔径的喷嘴，满足不同尺寸的焊点需求。采用本装置焊接时可实时补充任意多个锡球，且锡球进入过渡仓后，在下落过程中直接熔化后滴落在焊盘上，无需在喷嘴口停留，缩短了焊接时间，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种带同轴视觉系统的锡球焊接装置，具体为一种用锡球作为钎料的激光焊接装置，所述装置中设置有与激光器的出光同轴的视觉系统，属激光锡球焊接技术领域。

背景技术

激光锡球焊接主要应用于硬盘磁头、摄像头模组、VCM漆包线圈模组等微小精细加工场合，传统锡球焊接有着无飞溅残留、无激光烧伤、锡量一致性好等优点。现有的如中国实用新型专利“自动锡球焊机”(201821024456.1)或发明专利“一种用于精密细微焊接区域的锡球焊接结构及方法”(201710985532.9)所述内容，均是激光没有直接照射在焊盘上，锡球熔化后再由锡球供给机构将其输送至产品载台的待焊产品中，利用锡球熔化过程中自身的能量对待焊产品进行焊接；这种仅是依靠熔融锡球的自身热量无法保证锡在焊盘表面良好浸润铺开，尤其是针对面积较大或散热速度较快的焊盘，该种锡球焊接工艺无法满足焊接要求。此外，当单个焊盘需要补充多个锡球完成焊接时，传统焊接方式也无法保证锡球良好浸润铺开。

发明专利“锡球激光焊接方法”(CN107511551A)是使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。其不足之处是：该方法仅采用激光熔化预先布置好的锡球来完成焊接，无法在焊接过程中持续补充锡球，即将焊接过程分解为置球和焊接两个阶段，同时该专利无法根据焊盘大小选择不同孔径的喷嘴，且没有同轴视觉，不能高精度的同轴识别加工点的位置。

发明专利“非接触式锡球焊接装置及其焊接工艺”(201710071525.8)中，焊头具有焊腔，所述焊腔与压缩气体连通，焊腔还连通有锡球供应机构以使单一锡球进入所述焊腔，另有检测焊腔内气压装置；发明专利“自动锡球焊接机”(201611249412.4)的吹气装置，包括气体供应机构、在供料通道末端设有第一吹气孔的第一吹气支路及在焊接通道底端开口上方的侧壁处设有第二吹气孔的第二吹气支路；分度检测器，用于检测分料转盘的旋转分度变化以控制第一吹气支路通断；气压传感器用于检测内腔气压的变化以控制激光器的启停和第二吹气支路通断，该焊接机通过分度检测器和气压传感器分别控制吹气装置相应吹气支路导通和激光器发射激光熔化锡球。其不足之处是：第一个专利主要用于单一锡球焊接，第二个专利通过内腔气压的变化以控制激光器的启停，以上两个专利无法在持续激光的照射下持续补充锡球。

现有的锡球焊接工艺中，为适应自动化大规模高效作业需求，往往需要在焊接时同步在线检测各焊点的焊接质量，基于此项需求，较为普遍且实用的方法是：在激光锡球焊接装置中附加一套在线视觉系统，利用该视觉系统同步拍摄焊接前后的焊盘图片，再借助相关分析软件对焊接后的焊点质量进行快速评判，结合设定目标值作出是否补光或添加锡球等后续操作。但受设备的安装环境及空间所限制，现有的视觉系统，均只能安装在与激光器出光不同轴的斜视位置上，不能全方位的获得该焊点处真实图像，不利于对焊点的真实评判，若采用绕出光轴环转的全方位拍摄方式，则大大增加了设置布置难度，且评判时间增加，不利于提高生产效率。

综上所述，现有的激光锡球焊接装置中，均没有公开一种与激光器出光同轴的视觉系统，达到准确、快速的焊点评判效果。

发明内容