[发明专利]贴片机虚拟样机及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贴片机虚拟样机及其实现方法。 

背景技术

表面组装技术SMT被誉为电子工业第四次革命，SMT生产线主要设备包括：贴片机、丝印机、点胶机、回流焊炉、波峰焊炉和AOI测试机等，其中贴片机是最重要的设备之一。长期以来，国外贴片机一统国内SMT市场与技术，在国内市场上占主导地位的主要国外贴片机制造商有：Siemens、Panasonic、Universal、Fuji、Yamaha、Juki、Samsung等。 

贴片机在贴片生产之前，制造工程师必须对贴片机编程并反复试生产，以确保操作规程的可行性和正确性，反复修改直到最后定型，再投入实际的批量生产。这样就使得生产准备时间很长，投入资金很大。随着市场竞争的加剧，产品交货周期必须缩短，生产成本必须控制。目前，国内外均是开发贴片机离线编程系统，只能缩短设备CAM编程时间，还需反复试生产。因此如果可以提供一套电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，能3D动画模拟SMT关键设备工作过程，在贴片机编程设计和制造之间建立联系，可以提高贴片机的生产效率。另外，大部分高校和专职院校急需增加SMT教学实验设备，如果可以提供一种贴片机虚拟样机，便于学生教学和企业员工职业培训。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种贴片机虚拟样机系统及其实现方法。该系统读入EDA设计文件，从中自动提取PCB板设计的信息，进行模拟编程， 自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；按照所设计的贴装顺序程序，能自动3D可视化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档，并生成优化贴装程序。该系统在最短时间内为贴片机优化程序设计的数据修改提供直观依据，以达到开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化之目的。 

本发明所采用的技术方案为：一种贴片机虚拟样机系统，该系统包含4个模块： 

1.模拟编程模块：读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，采用VC++6.0模拟真实贴片机的界面、编程过程和贴片顺序程序，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中。模拟编程模块包括：Yamaha模拟编程、Seimens模拟编程、Panasonic模拟编程、Samsung模拟编程、Juki模拟编程、Fuji模拟编程； 

2.贴片机3D仿真模块：采用3DMax、UG、ProE等建模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型；在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行贴片机静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按照所设计的贴装顺序程序，能3D可视化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档。贴片机3D仿真模块包括：贴片机静态仿真模块、贴片动画仿真模块，3D仿真贴片机机型包括：动臂型贴片机3D仿真、旋转型贴片机3D仿真、转塔型贴片机3D仿真； 

3.贴片程序优化模块：先对吸嘴和送料器进行设置，共有9个组合，再利用改进的遗传算法对贴片机的元器件贴放顺序进行优化； 

4.贴装数据库模块：包括贴装基板数据库、标号Fiducial数据库、贴装元器件数据库、贴片机设置库，主要用于贴片机备加工过程3D可视化仿真和贴片 程序优化。 

模拟编程模块输出端连接贴装数据库模块、贴片机3D仿真模块和贴片程序优化模块，3D仿真模的输出端连接贴片程序优化模块，数据库模块连接所有模块。 

同时，本发明还提供了一种利用贴片机虚拟样机系统实现贴片机虚拟样机的方法，该方法包括以下步骤： 

1)模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中； 

2)贴片机3D仿真模块能3D可视化模拟贴片机的贴片过程，根据3DMax、UG或ProE建模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型；在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术自动进行贴片机静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按照所设计的贴装顺序程序，自动3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档； 

3)贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用遗传算法对贴片机的元器件贴放顺序进行优化。