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让激光回流焊快如闪电_5

未知 2019-11-18 15:05

激光锡焊的发展牵动着无数电子产品OEM厂的心,这种新型的非接触选择性锡焊工艺所带来的效益更是无需过多言语。松尔德科技的实验室为新技术的研发和心技术实验数据的公开也自然不遗余力,只为激光应用更全面的开发造福更多实体制造业。

今天松尔德科技实验室为激光行业,或者说是激光锡焊行业带来一款激光高速选择性回流焊系统。

激光高速选择性回流焊系统的原理是,激光光束通过振镜头内的振镜片在马达带动下高速的来回延轴旋转,以此改变激光光束路径,并经由F-THETA镜完成聚焦达到焊接的目的。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

X-振镜反射镜的宽度是由光束的直径所决定的。y-振镜反射镜的宽度应该等于X-振镜反射镜的长度。y-振镜反射镜的长度就是光束打在第二个镜片上时同S1的距离,和最大入射角q??

光的速度和光学畸变可导致聚焦点大小都大于最低衍射值。?大尺寸范围需要使用长焦距镜头。相反的,这会导致更大的聚焦点,除非把光束直径大小,?振镜大小,和镜头直径全部加大。

一般的振镜头匹配的F-theta场镜是扫描焊接的重要光学器件之一,如上所述,聚焦后的光斑直径跟焦距成正比。当扫描面积达到一定的程度后,得到的光点直径很大,也就是说聚得不够细,激光的功率密度下降非常快(功率密度跟光斑直径的2次方成反比),不利于焊接。

如下图,假设近轴端与轴线重合的工作距离为S1,远轴端最外侧的工作距离为S2,很明显可以看出,S1S2,也就是说,场镜中心到场镜最外侧工作距离逐渐增大,光斑也随之变大。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

当我们利用上述的方式进行锡焊,很有可能近轴点和远轴焊点因为光密度不一致导致焊接一致性无法保证,不仅如此,假设配备CCD同轴视觉,必然也会引起视觉畸变或者图像失真、倍率失真等问题无法实现CCD准确识别。

激光锡焊精度要求比较高,CCD视觉监测和视觉定位不能或缺,自然对光学系统的色差,像差,畸变有较高的要求。因此,在激光高速回流锡焊采用的f-theta镜自然不能使用普通场镜,需要将场镜设计为远心光学系统。

远心镜头(Telecentric)如下图,主要是为纠正传统工业镜头视差而设计,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所采用。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

远心工业镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。

普通工业镜头目标物体越靠近镜头(工作距离越短),所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时,会存在如下问题:

1)由于被测量物体不在同一个测量平面,而造成放大倍率的不同;

2)镜头畸变大

3)视差也就是当物距变大时,对物体的放大倍数也改变;

4)镜头的解析度不高;

5)由于视觉光源的几何特性,而造成的图像边缘位置的不确定性。

而远心镜头就可以有效解决普通镜头存在的上述问题,而且没有此性质的判断误差,因此可用在高精度测量、度量计量等方面。远心镜头是一种高端的工业镜头,通常有比较出众的像质,特别适合于尺寸测量的应用。

无论何处,在特定的工作距离,重新调焦后会有相同的放大倍率,因为远心镜头的最大视场范围直接与镜头的光栏接近程度有关,镜头尺寸越大,需要的现场就越大。远心测量镜头能提供优越的影像质素,畸变比传统定焦镜头小,这种光学设计令影像面更对称,可配合软件进行精密测量

普通镜头优点:成本低,实用,用途广。

普通镜头缺点:放大倍率会有变化,有视差。

普通镜头应用:大物体成像。

远心镜头的优点:放大倍数恒定,不随景深变化而变化,无视差。

远心镜头的缺点:成本高,尺寸大,重量重。

远心镜头的应用:度量衡方面,基于CCD方面的测量,微晶学

松尔德科技的激光高速选择性回流锡焊系统为了追求更高锡焊速度和高精度的CCD识别能力,对CCD视觉采光和红外高温计,激光,红色指示光进行同轴融合,并在如上所述的远心f-theta光学系统设置中对如上多种单色光进行消色差处理,在场镜的有效范围内,激光可以准确照射到焊盘上,焊点温度能够准确的反馈到系统进行处理,CCD能够快速捕捉到焊盘。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

如上图光学系统设计图,整套光学系统在四个不同场间的点列图,估算出四光同轴的色差消除偏差控制在200um以内,畸变量控制在0.091%左右,视觉的成像见右下角的电路板模拟的实物成像状态。

将上述设计经过工程化加工组装完成并在实验室完成一些列准备工作和辅助工作后,经过测试可以看到如下图的实测图像,他们分别记录了在振镜偏转到不同位置时的阵列分布的实验板焊点情况倍率大小、畸变,相差等因素。从图片1、2、3、4中可以看出,振镜不管偏转到哪里,焊点大小几乎无改变,并且四个角落以及焊盘几乎看不到畸变的情况,成像非常清晰。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

下图为松尔德科技激光高速选择性回流焊系统结构图。本套系统可以直接挂载产线或者机械手,或者三轴实验平台上等场合使用。搭载振镜扫描头和远心光学系统的选择性回流焊设备将锡焊速度提升至极致,解决多点不规则锡焊焊点的锡焊工艺提供了新的选择。

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

为了一站式解决工厂的实际需求,能够让电子OEM厂商能够迅速投入产线使用,我们也推出了将本系统整合成自动化单机供电子厂升级设备直接使用,如图:

松尔德实验室丨让激光回流焊快如闪电

松尔德科技团队在科学技术领域不断投入研发,为全新技术不遗余力创新实践,松尔德科技团队也将保持初心,为企业带来最好用的,满足市场化需求的激光锡焊设备带给客户,将最好的研发成果分享给激光行业和电子行业。

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