振鏡掃描系統(tǒng)是什么？在激光錫焊中有什么應(yīng)用？

一、什么是振鏡掃描系統(tǒng)

激光振鏡也叫激光掃描器，其由位置傳感器、誤差放大器、功率放大器、位置鑒別器和電流積分器五個(gè)部分組成，其原理是當(dāng)輸入一個(gè)位置信號(hào)后，擺動(dòng)電機(jī)會(huì)根據(jù)電壓與角度的轉(zhuǎn)換比例，以一定角度擺動(dòng)。整個(gè)過(guò)程采用閉環(huán)反饋控制。

1998年，振鏡掃描系統(tǒng)在中國(guó)開始大規(guī)模應(yīng)用。其設(shè)計(jì)思想完全遵循電流表的設(shè)計(jì)方法，用透鏡代替手，用計(jì)算機(jī)控制的-5V-5V或-10V-10V? DC信號(hào)代替探頭的信號(hào)，從而完成預(yù)定的動(dòng)作。和旋轉(zhuǎn)鏡掃描系統(tǒng)一樣，這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對(duì)折疊鏡，不同的是驅(qū)動(dòng)這一套鏡的步進(jìn)電機(jī)被伺服電機(jī)取代。在該控制系統(tǒng)中，位置傳感器的使用和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)思想進(jìn)一步保證了系統(tǒng)精度，整個(gè)系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到了新的水平。

振鏡掃描系統(tǒng)在激光焊接領(lǐng)域的應(yīng)用：振鏡在打標(biāo)應(yīng)用中的工作原理是一樣的。通過(guò)兩個(gè)檢流計(jì)在X軸和Y軸上的角偏轉(zhuǎn)，激光束通過(guò)擴(kuò)束透鏡反射到加工表面。振鏡將激光反射到加工表面的范圍是振鏡掃描范圍。可以有效加熱該加工范圍內(nèi)焊點(diǎn)的激光點(diǎn)，不需要依靠二維移動(dòng)平臺(tái)就可以移動(dòng)不同焊點(diǎn)所需的激光點(diǎn)。因?yàn)闄z流計(jì)的偏轉(zhuǎn)速度很快，所以激光光斑在各個(gè)焊點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)也很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)二維運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)速度。在預(yù)涂焊膏的前提下，這種高速移動(dòng)激光光斑的功能可以大大提高焊接速度。目前，松盛光電擁有配備高速振鏡掃描功能的成熟設(shè)備：恒溫高速激光錫焊機(jī)，已在客戶現(xiàn)場(chǎng)投入生產(chǎn)。焊接效率完全能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線速度的要求，焊點(diǎn)質(zhì)量可靠。

二、振鏡掃描激光焊接的優(yōu)勢(shì)

提高焊接速度與效率

快速光斑移動(dòng)：振鏡的偏轉(zhuǎn)速度極快，能使激光光斑在焊點(diǎn)之間迅速移動(dòng)，遠(yuǎn)超常規(guī)二維運(yùn)動(dòng)軸的移動(dòng)速度。在預(yù)涂焊膏的情況下，這種快速移動(dòng)光斑的功能可顯著提高焊接速度，尤其適用于需要大量焊點(diǎn)且間距較小的產(chǎn)品，如高密度印刷電路板(PCB)的焊接。

連續(xù)焊接：配合軟件編輯焊接掃描軌跡的功能，振鏡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)連續(xù)焊接。對(duì)于具有多個(gè)焊點(diǎn)的復(fù)雜線路或元件，無(wú)需頻繁啟停激光，可按照預(yù)設(shè)軌跡依次完成焊接，大大減少了焊接時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

提升焊接精度與質(zhì)量

精確光斑定位：振鏡掃描系統(tǒng)能夠精確控制激光束的偏轉(zhuǎn)角度，從而實(shí)現(xiàn)激光光斑在焊接部位的高精度定位。在焊接微型元件、細(xì)小引腳或高精度電子器件時(shí)，可確保激光準(zhǔn)確地聚焦在焊點(diǎn)上，使焊點(diǎn)尺寸均勻、形狀規(guī)則，提高焊接的一致性和可靠性，保證產(chǎn)品的電氣性能和穩(wěn)定性。

靈活焊接路徑：通過(guò)計(jì)算機(jī)控制振鏡的擺動(dòng)速率和角度，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的焊接路徑，如曲線、圓形、不規(guī)則形狀等。這對(duì)于一些特殊形狀的焊接部位或需要進(jìn)行精細(xì)焊接的圖案非常有用，能夠滿足不同產(chǎn)品的個(gè)性化焊接需求，進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和產(chǎn)品的美觀度。

降低熱影響

局部加熱：由于振鏡掃描系統(tǒng)可以快速地將激光光斑聚焦在焊接點(diǎn)上，使激光能量高度集中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接部位的局部快速加熱。與傳統(tǒng)的烙鐵焊接或大面積加熱方式相比，能夠有效減少對(duì)周圍材料的熱影響，降低熱變形、熱應(yīng)力等問(wèn)題，特別適用于對(duì)熱敏感的元件和材料的焊接，如熱敏電阻、塑料封裝的電子元件等。

精確能量控制：結(jié)合激光功率的精確調(diào)節(jié)和振鏡的快速響應(yīng)，可根據(jù)不同的焊接材料、焊點(diǎn)大小和形狀等因素，精確控制激光能量的輸出和作用時(shí)間。在保證焊接質(zhì)量的前提下，最大限度地減少多余熱量的產(chǎn)生，進(jìn)一步降低熱影響區(qū)域，提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

適用多種焊接材料與產(chǎn)品

多種釬料供給方式：振鏡掃描式激光焊接系統(tǒng)通常可以兼容錫膏、錫片以及錫球等多種焊接釬料，用戶可根據(jù)具體的焊接需求和產(chǎn)品特點(diǎn)選擇合適的釬料形式。例如，錫膏適用于需要大面積涂覆和預(yù)成型的焊點(diǎn)，錫片則便于對(duì)單個(gè)或少量焊點(diǎn)進(jìn)行精確添加，錫球可用于一些對(duì)焊點(diǎn)形狀和高度有特殊要求的場(chǎng)合。

廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用：該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，如手機(jī)、電腦、平板等設(shè)備中的 PCB 板焊接、芯片封裝、微小元件連接等;在汽車電子領(lǐng)域，可用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、車載音響系統(tǒng)、安全氣囊控制器等部件的焊接;此外，還適用于醫(yī)療器械、航空航天、通信設(shè)備等對(duì)焊接精度和質(zhì)量要求極高的行業(yè)。

便于自動(dòng)化集成

與視覺系統(tǒng)配合：振鏡掃描系統(tǒng)能夠與視覺系統(tǒng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和監(jiān)測(cè)。在焊接過(guò)程中，視覺系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)捕捉焊接部位的圖像信息，精確識(shí)別焊點(diǎn)的位置和形狀，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給振鏡控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光斑的精確引導(dǎo)和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，提高焊接的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，減少人工干預(yù)，降低生產(chǎn)成本。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作：基于計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)，振鏡掃描系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。操作人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他通信方式，在遠(yuǎn)離焊接現(xiàn)場(chǎng)的地方對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、參數(shù)調(diào)整和故障診斷，提高了生產(chǎn)的靈活性和便捷性，便于對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中管理和控制。