[发明专利]一种超声波焊接监测装置

说明书

一种超声波焊接监测装置，直线运动导轨上安装工具头固定架，工具头固定架下侧安装超声波工具头，超声波工具头连接超声波换能器，超声波换能器连接超声波发生器，超声波发生器连接上位机；直线运动导轨连接驱动电机，驱动电机通过运动控制模块连接上位机；工件装夹及摄像系统的基体顶部设有用于装夹工件的工件夹槽，工件夹槽下侧设有钢化玻璃板，位于钢化玻璃板下方设有光源，基座上位于中心孔内安装高频摄像机，高频摄像机通过图像采集模块连接上位机。本发明用高频摄像机拍摄工件在高频超声作用下焊接工件界面实时的物态图形变化，方便进行调整元件参数，使后续元件封装更好；把工件槽、摄像机与光源设计为一体的结构，元件的封装密封性更强。

技术领域

本发明涉及微纳制造技术领域，特别涉及聚合物封装技术。

背景技术

目前聚合物封接方法主要有胶黏接、溶剂键合、热压封接、激光封接、微波封接和超声波精密封接等。上述方法对于焊接的效果以及焊接的程度不能及时观察，一般需要在焊接结束通过放大镜或者显微镜进行观察焊接的效果。

目前仍未对聚合物超在声波热熔过程中的封接界面的物态变化进行视觉方面的监控，在视觉监控与处理方面还没有有效可行的方式方法，难以建立焊接效果与视觉检测方面的关联，很难实现流程控制方面对界面熔合度的精确控制。

超声波封接技术在界面熔接行为的精确控制方面并无有效技术手段，因此在微器件领域的应用尚难以满足精密封接的精度要求，难以实现高密封性、低形变的界面封接。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声波焊接监测装置，对界面熔合的行为进行观测，用以精确控制超声波封接过程，实现高密封性、低形变的界面封接。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种超声波焊接监测装置，直线运动导轨上安装工具头固定架，工具头固定架下侧安装超声波工具头，超声波工具头连接超声波换能器，超声波换能器连接超声波发生器，超声波发生器连接上位机；直线运动导轨连接驱动电机，驱动电机通过运动控制模块连接上位机；超声波工具头正下方设有工件装夹及摄像系统，工件装夹及摄像系统的基座上部安装设有中心孔的基体，基体顶部设有用于装夹工件的工件夹槽，工件夹槽下侧设有钢化玻璃板，基体的中心孔内侧位于钢化玻璃板下方设有光源，基座上位于中心孔内安装高频摄像机，高频摄像机通过图像采集模块连接上位机，超声波工具头将振动施加至工件，在超声能量的作用下工件实现界面熔合，通过高频摄像头对封接界面物态变化进行实时拍摄，记录整个封接过程中的封接界面物态的动态图像变化。

所述基座下部设有用于安装传感器的传感器槽。

所述超声波换能器通过功率调节器连接超声波发生器。

所述工具头固定架上位于超声波工具头的一侧安装位移传感器，位移传感器通过图像采集模块连接上位机。

所述超声波发生器为工作频率为60kHz变压变频数字化智能超声波发生器。

本发明的超声波焊接监测装置，通过设置工件装夹及摄像系统，对超声波精密封接试验台建立实时观测并记录焊接状态，同步拍摄超声波封接过程中零件界面物态变化，应用于聚合物微器件超声波精密封接方法中的过程控制，以焊接界面的检测到的图形与预设图形误差作为流程控制的反馈参量，提高了界面熔合效果的可控性；用高频摄像机拍摄工件在高频超声作用下焊接工件界面实时的物态图形变化，方便进行调整元件参数，使后续元件封装更好；把工件槽、摄像机与光源设计为一体的结构，并且设计成对称性使受压力均衡，元件的封装密封性更强。

附图说明

图1是本发明超声波焊接监测装置原理图。

图2是本发明超声波焊接监测装置的工件装夹及摄像系统结构图；

图3是本发明超声波焊接原理图；

图4是本发明超声波焊接监测流程图。