[发明专利]多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及优化算法，特别涉及一种多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法。

背景技术

表面贴装技术是把电子元器件贴装到印刷电路板或基底表面上的一种电子组装工艺技术。随着电子产品装配技术的不断发展进步，表面贴装技术得到了越来越广泛的应用，如今在我国投入使用的表面贴装生产线的数量已经相当庞大。表面贴装生产线的使用，使得电子产品装配较之手工装配发生了质的飞跃，生产效率提高，产品可靠性增强，极大地降低生产成本，为厂家带来可观的经济效益。在表面贴装生产线上，贴片机是完成贴装操作的设备，也是生产线上的瓶颈，采用有效的方法对贴装过程进行优化，减少贴片机的贴装时间，是提高生产效率的有效手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多头拱架型高速高精度贴片机的离线优化算法，对表面贴装过程进行优化，减少贴装时间，提高贴装效率。

对贴装过程的优化是一个复杂的组合优化问题，一般分成两个子问题来解决：一是元件的贴装顺序；二是喂料器的分配问题。

解决第一个问题元件的贴装顺序的技术方案是：

吸嘴分配算法：贴片机的机械臂带动贴装头在x、y、z三个方向都可以运动，贴装头上均匀排列8个吸头，每个吸头上都安装一个吸嘴，吸嘴具有多种类型，每种类型的吸嘴可以吸取一种或多种类型的元件。在贴装某块PCB板之前就要将所有要用到的吸嘴类型计算好，如果所用吸嘴类型超过吸头的数量，则需要在贴装过程中更换吸嘴，这将极大地影响贴装效率，所以在每次贴装之前需要计算最小吸嘴类型集合，也就是用最少类型的吸嘴完成本次贴装，尽量避免更换吸嘴。

根据PCB板元件清单上每种元件对应的多种吸嘴类型，选择对应元件数量最多的吸嘴类型，去掉这些元件，从剩余元件中重复选择，直到没有元件剩余，得到的吸嘴集合就是最小吸嘴集合。

得到最小吸嘴类型集合之后，每种元件就唯一的对应一种吸嘴类型，然后根据每种类型的吸嘴对应的元件数量为吸嘴分配吸头数量。分配的原则是每种吸嘴分配的吸头个数正比于这种吸嘴对应的元件数量。目的是要在最少的循环次数内完成所有的贴装，避免因吸头分配不合理导致的一种吸嘴对应的元件已经贴装完成，而另一种吸嘴对应的元件还剩下很多，以至于在后面的贴装循环中有一部分吸嘴总是轮空，极大地降低贴装效率。

具体算法如下，假设贴装某块PCB板共需要k(1≤k≤8)种吸嘴，每种吸嘴对应的元件数量为n_i，为每种吸嘴分配的吸头个数为z_i，则吸嘴分配问题可表示为：

s.t.

Σi=1kzi=8]]>

1≤z_i≤8

算法的基本思想是一开始为每种吸嘴各分配一个吸头，如果吸头还有剩余，则下个吸头总是分配给这种吸嘴，按当前分配方法，完成所有贴装任务需要的循环次数最少。令z_j表示目前还空余的吸头个数，步骤如下：

(1)令z_i＝1，1≤i≤k，z_j＝8-k。

(2)若z_j＞0，则确定j，使得否则转(5)。

(3)令z_j＝z_j+1，z_j＝z_j-1

(4)转(2)。

(5)结束。

为吸嘴分配好吸头之后，完成整个PCB板贴装所需的循环次数也就确定了，为

元件贴装顺序启发式算法。确定好贴装所需的循环次数后，每个吸头对应的元件数量也就确定了，先将对应元件数量最多的吸头对应的元件从mark点(起始点)开始按近邻算法确定顺序，假设所有待排序元件集合为C＝{c₁，c₂，...c_n}，c₀为mark点，近邻算法如下：