自动焊锡机路径优化算法研究及控制系统设计与实现

发布时间：2021-02-04 22:27

　　在电子产品的加工过程中,印刷电路板PCB（Printed Circuit Board）的焊接是其中关键的一环,也是比较耗时的一个生产流程。目前工业上针对双面板的插件式元器件的焊接还无法有效的提高其自动化程度,而是尽量的采用贴片元件替代带引脚的元器件。但是到目前为止,插件式元器件在PCB板上仍然占据一定的规模,因此开发一款能够实现对双面板上插件式元器件进行自动焊接的设备具有非常重要的意义。目前投入使用的自动焊锡机对于焊点的自动路径规划问题还没有引起足够的重视,特别是对于具有较大规模数量焊点的PCB板来说,如何高效的对其进行路径优化直接影响到自动焊锡机的焊接效率。本文针对此课题所做的主要研究工作如下:（1）针对目前已有的遗传算法的迭代收敛性较差,且其交叉算子具有一定的盲目性所导致的在算法后期收敛能力大幅减弱的问题。为此本文提出一种基于全组合配对繁殖策略和限界交叉算子的改进遗传算法。即通过扩大每次迭代所生成的子代的规模来提高算法生成优异个体的概率,同时通过尽量将交叉位置限制在两个个体染色体序列的非公共序列段以提高交叉算子的效率,减少传统交叉算子的盲目性。（2）对于自动焊锡机的路径规划问题可以... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同子代规模遗传算法的迭代收敛曲线图

23图2-4不同子代规模遗传算法的时间收敛曲线图从图2-3和图2-4可以看出，增加后代规模的确可以提高算法的收敛性能，但是当后代规模较大时，继续增加后代规模对算法的性能改善的能力越来越弱，这可能是因为算法在选择两个父代个体进行交叉时，是随机选择的，当后代规模越来越大时，会使某两个个体被重复选择的概率增加，会限制算法的搜索范围。2）限界交叉算子在贪婪算法初始化种群和基于全组合多后代繁殖策略的基础上，本文分别比较了基于传统交叉算子和限界交叉算子的算法性能，所设置的交叉阈值为0.75。其结果如图2-5和图2-6所示。从图2-5两算法的迭代收敛曲线中可以看到，基于限界交叉算子的改进遗传算法可以明显的进一步减少算法的迭代次数，说明限界交叉算子提高了算法的交叉效率，使交叉运算有了一定的精准性和导向性，少了一些传统交叉算子的盲目性。从图2-6两算法的时间收敛曲线可以看出，在曲线收敛的前期，基于传统交叉算子的算法收敛速度要快于基于限界交叉算子的收敛速度，但是随着算法运算过程的继续，基于传统交叉算子的遗传算法收敛速度减缓的时间点要早于基于限界交叉算子的遗传算法。

基于传统交叉算子和限界交叉算子的多后代遗传算法迭代收敛曲线图

【参考文献】：
期刊论文
[1]动态凸包引导的偏优规划蚁群算法求解TSP问题[J]. 马学森,宫帅,朱建,唐昊.  通信学报. 2018(10)
[2]自适应的非支配排序遗传算法[J]. 王嵘冰,徐红艳,郭军.  控制与决策. 2018(12)
[3]改进遗传模拟退火算法在TSP优化中的应用[J]. 何庆,吴意乐,徐同伟.  控制与决策. 2018(02)
[4]采用能耗最优改进蚁群算法的自治水下机器人路径优化[J]. 刘贵杰,刘鹏,穆为磊,王寿军.  西安交通大学学报. 2016(10)
[5]一种基于改进遗传算法的神经网络优化算法研究[J]. 刘浩然,赵翠香,李轩,王艳霞,郭长江.  仪器仪表学报. 2016(07)
[6]PCB锡焊机器人技术综述[J]. 孙中琪.  电气自动化. 2016(01)
[7]新型蚁群算法在TSP问题中的应用[J]. 张弛,涂立,王加阳.  中南大学学报(自然科学版). 2015(08)
[8]求解TSP的离散人工蜂群算法[J]. 于宏涛,高立群,田卫华.  东北大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]一种面向对象的多角色蚁群算法及其TSP问题求解[J]. 杜鹏桢,唐振民,孙研.  控制与决策. 2014(10)
[10]改进的遗传算法求解旅行商问题[J]. 于莹莹,陈燕,李桃迎.  控制与决策. 2014(08)

博士论文
[1]基于遗传算法优化的中文分词研究[D]. 何嘉.电子科技大学 2012
[2]蚁群算法及其应用研究[D]. 杨剑峰.浙江大学 2007

硕士论文
[1]遗传算法的改进及其应用[D]. 李国煌.华北电力大学 2016
[2]基于DSP的自动焊锡机开放式控制系统的开发[D]. 杨梅.华南理工大学 2013
[3]虚拟工厂规划仿真系统的研究与实现[D]. 陈奎.杭州电子科技大学 2009



本文编号：3019036