[发明专利]一种基于回焊炉炉温曲线的最优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于回焊炉炉温曲线的最优化设计方法，包括以下步骤：求解回焊炉电路板的温度状态方程；求解电路板随时间变化的温度；创建以复合传热系数为参数的最小二乘法参数估计模型；计算得到最贴近实际的复合传热系数；建立使炉温曲线上升段超过熔点温度到峰值温度所覆盖的面积达最小的方程；降维处理多变量；变步长搜索最优解；绘制合理优化后升温阶段的炉温曲线；建立最优降温对称方程；变步长进一步搜索最优；绘制最优化炉温曲线；本发明专利贴近实际，精确求得材料参数，算法简单，计算速度快，效率高，利于实现回焊炉的控制以及电路板大规模优化加工，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及回焊炉炉温曲线数学参数模型开发及回焊炉优化控制技术领域，具体为一种回焊炉炉温曲线最优化设计方法。

背景技术

回焊炉是印刷电路板的重要生产工序，也是电路板生产线最难以控制的设备之一，通过调整回焊炉各部分温度将电子元件焊接形成集成电路板，随着智能电子信息控制等技术的发展与进步，电子产品生产趋于大量快捷规模化生产，质量和效率均得到了显著的提高，但如何更加精确地依据实际加工电路板材料和各类不同加工要求做出不同的温区调控仍面临着一系列挑战。

相关技术领域的技术人员，针对上述问题进行了大量的研究工作，尤其是在炉温曲线的影响因子探索和调整最优炉温曲线这两方面，一方面，已经分析到影响炉温曲线的因子有各个小温区的设置、电路板本身材料和过炉速度，在控制炉温曲线的过程中，此三类因子是主要考虑控制对象，并通过改变因子实现炉温曲线的有效控制；另一方面，在优化炉温曲线算法研究中已有模拟退火算法、遗传算法等，尤其针对多变量计算较复杂，针对不断优化过程中出现的多目标优化问题有采用赋权重进行合并求解，但主观性太强，不能真正运用到大规模生产中。

因此，针对上述问题并结合实际生产要求，提出一种回焊炉炉温曲线最优化设计方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于回焊炉炉温曲线的最优化设计方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于回焊炉炉温曲线的最优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.计算电路板特定的材料参数；

预热区，起始温度、升温斜率范围；

恒温区，温度范围、时间范围；

回流区，峰值温度范围、液相态时长范围；

冷却区，降温速率范围；

S2.根据升温时理想炉温曲线要求，绘制合理优化的回焊炉炉温曲线；

S3.在步骤S2的基础上，根据降温时理想炉温曲线要求，绘制最优化回焊炉炉温曲线。

具体地，所述电路板特定的材料参数为复合热传递系数，上述步骤S1包括以下步骤：

S11.求解回焊炉电路板的温度状态方程，计算电路板温度变化，其温度状态方程如下：

式中，T为电路板的温度，T^*(t)为电路板t时刻接触到的小温区温度，表示电路板厚度的倒数，定义α₁为升温过程的复合传热系数，α₂为降温过程的复合传热系数；

其初始条件为：

T(0)＝T_che

T_che为回焊炉所在室温；

S12.将回焊炉电路板模型的温度状态方程进行差分化，求解出电路板每个时刻的温度，如下：