[发明专利]一种基于混合遗传算法的LED贴片机拾贴路径优化方法

说明书

一种基于混合遗传算法的LED贴片机拾贴路径优化方法，本发明涉及贴片机拾贴路径优化方法。本发明的目的是解决现有方法获得的拾贴路径长，LED贴片生产工作效率低的问题。过程为：一、生产前的准备工作，导入机器参数以及PCB数据文件信息；二、根据一中确定的机器参数以及PCB数据文件信息，确定使贴片头移动距离最短的供料器槽位分配位置；三、对并列式贴片头拾贴路径进行规划，以二确定的供料器槽位分配中点作为拾贴路径优化的起点和终点，采用混合遗传算法搜索拾贴路径的可行解，保留其中贴装路径最短的解；四、将三中搜索到的贴装路径最短的解作为最优解输出。本发明用于电器技术及电气工程领域。

技术领域

本发明涉及贴片机拾贴路径优化方法，属于电器技术及电气工程领域。

背景技术

现如今，印刷电路板(Printed circuit boards，PCB)被广泛地应用于现代电子设备之中，是人们日常生活中不可缺少的生产生活用品之一。高精度、高效率的PCB生产方案对于电子电器相关产业升级具有重大意义，而贴片机是用于拾贴元件、组装PCB的全自动生产设备，同时也是PCB生产环节中最关键、最复杂也是最耗时的生产设备。然而，LED尺寸小小、拾贴工作量大的特点决定了其在实际生产中加工所需的时间相对较长。

通常情况下，“贴片元件”是指通过表面贴装与焊盘连接的电子元器件，简称为“元件”，元件在印制电路板表面放置的位置被称作贴装点；“拾贴路径”是指贴片头完成所有贴装点拾贴过程中的移动路径；“拾贴过程优化方法”，是指通过软件对生产数据进行处理，使其输出结果能实现整个生产过程“拾贴路径最小化”的目标。对于贴片机生产过程，主要包含吸杆任务分配、供料器槽位分配以及拾贴顺序决策三部分。其中，吸杆任务分配指明确各吸杆安装的吸嘴以及吸取的具体元件总量；供料器槽位分配是指确定明确提供元件的供料器的安装位置；而拾贴顺序决策是指各吸杆拾贴元件的先后顺序。其中，拾贴顺序决策是提升LED拾贴效率的关键。

单动臂并列式贴片头贴片机是动臂式贴片机的一种，以下简称为贴片机。贴片机的主体框架是一个三轴运动平台，其主要组成部分有：

(1)运动机构

贴片机由三个直线导轨控制实现水平面内的运动，定臂指两个相互平行的直线导轨，动臂指与定臂垂直安装的直线导轨，单动臂贴片机仅使用一个动臂。并列式贴片头指贴片头中的所有吸杆并排地排成一列，能实现在加工平面内X轴与Y轴方向的移动，吸杆可以在Z轴电机的驱动下实现Z轴方向运动从而完成元件的拾取和拾贴任务。

(2)元件拾取与供应的机构

元件拾取由并列式贴片头完成，以下简称贴片头。贴片头由吸杆组成，吸杆内部中空，并与真空泵连通，真空泵抽气则在吸杆内部建立真空环境，吸杆底部有安装孔，安装孔用于安装吸嘴，吸嘴用于吸取元器件。元件由供料器供应，供料器可以插入标准化机械接口(被称作供料器槽)，从而被固定在供料器架上。

生产时，操作人员站在供料器架一侧，面向贴片机站立，按照由左到右增大的顺序对吸杆和供料器槽位进行编号。在由X轴与Y轴所确定的XY面内，规定各吸杆坐标为吸杆轴心在XY面内投影的坐标，贴片头坐标通常指吸杆1的坐标。

供料器分为带式供料器、盘式供料器和杆式供料器。LED等封装较小的元件通常使用带式供料器，其占据的槽位数为1。

(3)元件拾贴的机构

在拾贴过程开始前，待拾贴的PCB由传送带传入，直到PCB被止挡捎阻挡停止到达指定位置。并列式贴片头中拾取有元件的吸杆移动至贴装点上方，吸杆下降并由真空泵产生向下的压力，使元件贴合在预先涂有粘接剂的PCB上，然后吸杆上升开始拾贴下一个贴装点。完成当前拾贴周期的拾贴任务后，并列式贴片头返回供料器吸取下一个拾贴周期需要拾贴的元件。

(4)固定相机与飞行相机

吸杆在吸取元件后，需要对待拾贴元件进行图像检测以提高生产精度，该工作由固定相机和飞行相机共同完成。