扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统及检测方法技术方案

扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统及检测方法，属于印刷电路板焊点质量离线检测技术领域，具体方案如下：扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统，包括振镜式扫描激光器、数码光学显微镜、红外热像仪和计算机，振镜式扫描激光器包括激光头和系统平台，激光头设置在系统平台的上方并与系统平台电连接，红外热像仪和数码光学显微镜分别位于激光头的旁侧，红外热像仪和数码光学显微镜的视野重合并位于激光头在待测电路板的扫描范围内，红外热像仪与计算机电连接，数码光学显微镜与计算机或者系统平台电连接。本发明专利技术突破性地解决了电路板焊点虚焊难以检测的业界传统难题，具有操作简便，自动化智能化的特点，市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统及检测方法
本专利技术属于印刷电路板焊点质量离线检测
，具体涉及一种扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统及检测方法。
技术介绍
焊点虚焊是印刷电路板生产过程中的常见问题，其产生原因十分复杂，难以通过生产工艺的调整而根除。有研究表明焊点虚焊是导致电子产品中早期失效的主要原因之一，占比高达50％。现有检测技术主要有自动光学检测(AOI)、自动X射线检测(AXI)和温度冲击试验等。自动光学检测(AOI)技术是通过CCD照相机拍摄电路板元器件图像，利用软件将之与数据库中合格电路板图像进行对比，针对焊点其主要能检测出开路、焊锡桥连、焊料不足、焊料过量等外观问题，对焊点内部缺陷或虚焊无法检测。AXI(自动X射线检测)技术是通过X射线透视功能来检测电路板焊点质量，当焊点内存在较大气孔或夹杂等体积类缺陷时，通过X射线图像有可能看出，对虚焊、裂纹与冷焊等焊点缺陷无法检测。振动及温度冲击试验：对于可靠性要求高的电子产品，出厂前常常要经过振动及温度冲击试验的考验与筛选。一方面用于验证产品对振动及温度冲击环境的适应性，另一方面目的是剔除产品的早期故障。对于焊点来说，该方法有可能会引起部分严重缺陷焊点失效(断开)，起到筛除作用，但也有极易导致某些焊点内原来微小的缺陷扩展成危险的严重缺陷，结果得不偿失。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术对于电路板焊点虚焊难以检测的难题，提供一种扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统。本专利技术的第二个目的是提供一种利用扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统的检测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统，包括振镜式扫描激光器、数码光学显微镜、红外热像仪和计算机，所述振镜式扫描激光器包括激光头和系统平台，所述激光头设置在系统平台的上方并与系统平台电连接，所述红外热像仪和数码光学显微镜分别位于激光头的旁侧，所述红外热像仪和数码光学显微镜的视野重合并位于激光头在待测电路板的扫描范围内，所述红外热像仪与计算机电连接，所述数码光学显微镜与计算机或者系统平台电连接。进一步的，所述检测系统还包括X-Y-θ三维调节载物台和驱动控制系统，所述X-Y-θ三维调节载物台设置在系统平台上并位于激光头的下方，所述X-Y-θ三维调节载物台与驱动控制系统电连接，所述驱动控制系统与计算机电连接。一种利用所述的扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统的检测方法，包括以下步骤：步骤一、在振镜式扫描激光器的系统平台里设置检测区焊点扫描模板并保存；步骤二、在振镜式扫描激光器的系统平台里设置检测激光参数并保存；步骤三、在红外热像仪里为检测区各焊点设置测温区测温模板并保存；步骤四、在红外热像仪里为检测区各焊点设置测温阀值并保存；步骤五、将待测电路板固定在激光头的下方，启动振镜式扫描激光器，所发射的激光自动扫描待测电路板上检测区的各个焊点，红外热像仪处于实时监测状态，若待测电路板焊点的最高温度值小于等于其阀值，则该焊点合格，若待测电路板焊点的最高温度值大于其阀值，则该焊点不合格。进一步的，所述步骤一的具体步骤为：拍摄待测电路板检测区图片，用PS图像处理软件，增加一透明图层在原图片上，在透明图层上对应各个焊点的位置设置扫描区，其扫描区小于焊点面积，移除原图片，获得焊点扫描模板，将焊点扫描模板输入振镜式扫描激光器的系统平台，调整参数使激光扫描位置与待测电路板各个焊点重合。进一步的，所述步骤一的具体步骤为：根据待测电路板制备坐标图或通过测量取得各个焊点之间的相对坐标，依据焊点大小和焊点的坐标直接在振镜式扫描激光器的系统平台里画出焊点扫描模板。进一步的，所述步骤二中，设置的检测激光参数使各个合格焊点在0.5～2s间的最高温升在高于室温10～30℃之间。进一步的，步骤三中，各焊点测温区的面积小于对应焊点的面积。进一步的，步骤四中，所述阀值的设定方法为，在步骤二所述的检测激光参数下，激光照射在与待测焊点相同的合格焊点的最高温度值为T,则阀值设置在T+3-T+10℃之间。进一步的，步骤四中，所述阀值的设定方法为：步骤1、制作若干个相同类型的电路板焊点，在步骤二的检测激光参数下照射每个焊点固定的时间n秒，同时通过红外热像仪实时监测每个焊点和其引线处的温升过程，选取焊点温升曲线和其引线温升曲线相吻合的焊点作为标准焊点，并记录标准焊点的温度峰值；步骤2、将步骤1筛选出的若干个标准焊点在靠近该焊点的引线处截掉部分引线，每个标准焊点截掉的部分引线宽度不等，获得若干个代表不同缺陷程度的标准缺陷焊点；步骤3、在与步骤1相同检测激光参数下照射每个标准缺陷焊点n秒，同时通过红外热像仪实时监测每个标准缺陷焊点的温升过程，记录每个标准缺陷焊点的温度峰值，获得不同缺陷程度的标准缺陷焊点的标定值；步骤4、设定阀值，阀值在大于标准焊点的温度峰值2-5℃且小于等于可接受缺陷程度的标准缺陷焊点的标定值之间选取。进一步的，步骤五中，将待测电路板设置为若干个检测区，逐个检测区检测。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术记载的扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统将红外热像仪、振镜式扫描激光器、数码光学显微镜及计算机有机结合在一起，可一次自动扫描检测多达几十个焊点，通过预设的各个焊点测温阀值模板，实现了电路板焊点检测过程的自动化智能化，极大的减轻了检测人员的劳动强度，友好的人机界面使检测人员无需高深的专业知识，具有操作简便，检测效率高的特点，同时可自动标示虚焊焊点代号，方便返修。本专利技术不仅突破性地解决了电路板焊点虚焊难以检测的业界传统难题，更具有操作简便，自动化智能化的特点，易于应用于各领域电子产品的生产、维修过程中，市场前景广阔。附图说明图1为扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统结构示意图；图2为待测电路板检测区的划分示意图，分为A、B、C、D、E、F六个检测区；图3为通过PS图像处理软件处理中得到的焊点扫描模板示意图，O为激光照射在焊点上的区域；图4为通过PS图像处理软件最后得到的焊点扫描模板示意图，O为激光照射在焊点上的区域；图5为红外热像仪测温区测温模板示意图，其中P为红外热像仪对焊点的测温区；图6为标准焊点检测示意图，图中O为激光照射在焊点上的区域，P为红外热像仪对焊点的测温区，Q为红外热像仪对引线的测温区；图7为标准焊点与其引线的温升曲线示意图，其中，M为标准焊点的温升曲线，N为标准焊点的引线的温升曲线；图8为不同缺陷程度的标准缺陷焊点结构示意图；图9为阀值设定示意图，其中，G为标准焊点温升曲线峰值线，H为可接受缺陷程度的缺陷焊点的温升曲线峰值线，I为元器件与引线完全开焊的焊点的温升曲线峰值线，J为阀值选取的范围，K为室温线；图10为合格焊点的温升曲线示意图；图11为内部具有气孔或夹杂缺陷的焊点的温升曲线示意图，S为焊点温升曲线上与气孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统，其特征在于：包括振镜式扫描激光器(1)、数码光学显微镜(2)、红外热像仪(3)和计算机(4)，所述振镜式扫描激光器(1)包括激光头(11)和系统平台(12)，所述激光头(11)设置在系统平台(12)的上方并与系统平台(12)电连接，所述红外热像仪(3)和数码光学显微镜(2)分别位于激光头(11)的旁侧，所述红外热像仪(3)和数码光学显微镜(2)的视野重合并位于激光头(11)在待测电路板(5)的扫描范围内，所述红外热像仪(3)与计算机(4)电连接，所述数码光学显微镜(2)与计算机(4)或者系统平台(12)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统，其特征在于：包括振镜式扫描激光器(1)、数码光学显微镜(2)、红外热像仪(3)和计算机(4)，所述振镜式扫描激光器(1)包括激光头(11)和系统平台(12)，所述激光头(11)设置在系统平台(12)的上方并与系统平台(12)电连接，所述红外热像仪(3)和数码光学显微镜(2)分别位于激光头(11)的旁侧，所述红外热像仪(3)和数码光学显微镜(2)的视野重合并位于激光头(11)在待测电路板(5)的扫描范围内，所述红外热像仪(3)与计算机(4)电连接，所述数码光学显微镜(2)与计算机(4)或者系统平台(12)电连接。


2.根据权利要求1所述的扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括X-Y-θ三维调节载物台(6)和驱动控制系统(7)，所述X-Y-θ三维调节载物台(6)设置在系统平台(12)上并位于激光头(11)的下方，所述X-Y-θ三维调节载物台(6)与驱动控制系统(7)电连接，所述驱动控制系统(7)与计算机(4)电连接。


3.一种权利要求1或2所述的扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在振镜式扫描激光器(1)的系统平台(12)里设置检测区焊点扫描模板并保存；
步骤二、在振镜式扫描激光器(1)的系统平台(12)里设置检测激光参数并保存；
步骤三、在红外热像仪(3)里为检测区各焊点设置测温区并保存测温模板并保存；
步骤四、在红外热像仪(3)里为检测区各焊点设置测温阀值并保存；
步骤五、将待测电路板(5)固定在激光头(11)的下方，启动振镜式扫描激光器(1)，所发射的激光自动扫描待测电路板(5)上检测区的各个焊点，红外热像仪(3)处于实时监测状态，若待测电路板焊点的最高温度值小于等于其阀值，则该焊点合格，若待测电路板焊点的最高温度值大于其阀值，则该焊点不合格。


4.根据权利要求3所述检测方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：拍摄待测电路板(5)检测区图片，用PS图像处理软件，增加一透明图层在原图片上，在透明图层上对应各个焊点的位置设置扫描区，其扫描区小于焊点面积，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令超，郑振，张威，刘威，安荣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23