多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，所述方法包括下列步骤：首先根据所要贴装的PCB板元件清单上元件类型和所用的吸嘴类型采用吸嘴分配算法计算出最小吸嘴集合，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。之后选出吸头对应元件数量最多的元件集合，从mark点开始把它们按近邻算法排序，然后把剩余元件按最小代价插入法插入到各贴装循环中去。确定元件贴装顺序之后，再根据取料优化算法确定物料在料架上的摆放顺序，最后对每个取贴循环的顺序进行优化。本发明提供的针对多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法可以极大地缩短装配时间，提高生产效率。
【专利说明】多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]解决第一个问题元件的贴装顺序的技术方案是:
[0006]吸嘴分配算法:贴片机的机械臂带动贴装头在X、1、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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]具体算法如下，假设贴装某块PCB板共需要k(l SkS 8)种吸嘴，每种吸嘴对应的元件数量为ni;为每种吸嘴分配的吸头个数为Zi,则吸嘴分配问题可表示为:
[0010]
【权利要求】
1.一种多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:根据PCB板元件清单计算最小吸嘴集合，为吸嘴分配吸头，将吸头对应数量最多的元件从mark点开始按近邻算法排序，把剩余元件插入到各贴装循环，优化物料在料架上的摆放顺序，优化各取贴循环顺序。
2.根据权利要求1所述的多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:计算最小吸嘴集合的方法包括，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。
3.根据权利要求2所述的多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:吸嘴分配算法包括，先为每个吸嘴分配一个吸头，然后根据吸嘴对应元件数量与当前该吸嘴分配到的吸头数的商最大的那个吸嘴继续分配吸头，直到所有吸头分配完毕。
4.根据权利要求3所述的多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:贴装顺序优化算法包括，找到对应元件数量最多的吸头，将其对应的元件按近邻算法从mark点开始排好顺序，然后将剩余元件按照最小代价插入法插入到各贴装循环中。
5.根据权利要求1或4所述的多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:取料优化算法包括，根据每种类型元件数量的大小，将数量最多的元件类型放在料架中间位置，然后向两边依次递减。
6.根据权利要求5所述的多头拱架型高速高精度贴片机离线优化方法，其特征在于:取贴循环顺序优化算法包括，将每次取料和贴装的过程看作一个整体，把整个过程简化成一个非对称的TSP问题，采用单亲进化遗传算法解决。
【文档编号】H05K3/30GK103857196SQ201310050819
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年2月16日 优先权日:2013年2月16日
【发明者】朱擎飞, 李芬, 叶晓东, 骆敏舟, 宋小波, 刘百辰, 庄晓明, 蒋欣晟 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所