[发明专利]一种基于聚类的LED贴片机拾贴路径优化方法

说明书

一种基于聚类的LED贴片机拾贴路径优化方法，本发明涉及贴片机表面拾贴技术的优化方法。本发明的目的是为了解决现有方法导致搜索用时较长且优化结果不理想，LED贴片生产工作效率低的问题。过程为：一：将贴装点坐标转换为贴片头贴装元件时最左侧吸杆的坐标，计算不同吸杆贴装元件时贴片头的chebyshev距离，构造相应的距离矩阵；二：用聚类的方法从距离矩阵中选出一组距离和最小的元素，作为各个拾贴周期拾贴的元件序号；三：根据各个拾贴周期拾贴的元件序号，用动态规划的方法确定各拾贴周期贴装元件的先后顺序。本发明用于电器技术及电气工程领域。

技术领域

本发明涉及贴片机表面拾贴技术的优化方法，特别涉及一种基于聚类的LED贴片机拾贴路径优化方法。

背景技术

印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)被广泛地应用于现如今人们日常生活中所用到的电子产品中。PCB上的电子元件可以被分为直插式和贴片式两大类，在日益追求印制电路板小型化、精密化的今天，贴片式元件取代直插式元件逐渐占据主流。表面贴装技术指将各种电子元件安装在印制电路板表面上的电路装连技术，安装点也被称为贴装点。随着近几年LED(Light Emitting Diode)的迅速普及，LED印制电路板组装技术也日益被重视起来。

聚类是指按照某个特定标准(如距离准则)将物理或抽象对象的集合分成由类似的对象组成的多个类的过程，使得同一个类内的数据对象的相似性尽可能大，不同类中的数据对象的差异性也尽可能地大，完成数据分类的功能。聚类方法被广泛地应用于数据分析、数据挖掘等领域。

LED贴片机通常为单动臂并列式贴片头贴片机，由两条定臂和一条动臂组成，定臂带动动臂实现并列式贴片头在加工平面X轴和Y轴方向上的移动。并列式贴片头，区别于旋转式贴片头，其由并排排列的吸杆组成。贴片头上的每个吸杆可以在电机的驱动下垂直运动完成对元件的拾取和贴装。吸杆内部中空且与真空泵相连，真空泵用于在吸杆内部抽取和释放气体形成吸杆内外压差。

飞行相机是贴片机中重要的光学检测元件，其安装在各个吸杆上方，用于检测元件位置偏移值与角度偏转值。飞行相机能够节约识别时间，提高效率，其检测速度比固定相机快。可识别范围较小、识别精度较低的飞行相机可以在保证生产效率的基础上满足LED贴片机要求的生产精度。

贴片机开始工作时，印制电路板经由传送带传送到指定位置，该位置由止档捎确定。LED由可插入标准机械接口(图1所示供料器架)的供料器提供。贴片头在供料器与印制电路板之间往复运动完成贴装任务。整个工作流程包含以下几步：

步骤一：传送带导入PCB，安装供料器，由于贴片机的吸杆间距是飞达槽位间距的2倍，供料器应间隔1个槽位进行安装保证贴片头同时吸取元件。所有供料器构成供料器组，供料器组的中心位置应接近PCB上所有贴装元件的中心位置。

步骤二：贴片头移动至供料器上方，所有吸杆下降、真空泵抽取气体从供料器中同时拾取多个元件；拾取后，吸杆复位并通过飞行相机对元件的位置和角度偏移进行补偿，该步骤通常被称为拾取过程；

步骤三：贴片头逐个移动至指定贴装点，对应的吸杆下降、真空泵释放吸杆内部气体形成向下的压力贴装元件在预先涂油粘接剂的PCB上、随后吸杆复位，该步骤通常被称为贴装过程；

步骤四：贴片头返回供料器，执行步骤一、直至所有待贴装点完成贴装。