多头拱架型贴片机全自动工艺优化技术研究
发布时间：2020-04-14 06:05
【摘要】： 为了在当今全球激烈的市场竞争中保持自己的优势,各电子产品制造商千方百计地提高生产效率来降低生产成本。一条SMT生产线虽然由多台设备组成,但实际上生产线的速度是由贴片机决定的。因此,贴片机的全自动工艺优化技术是贴片机研发必须解决的一个重要课题。 对于多头拱架型贴片机的工艺优化,一般的解决方法都是把它分解为供料器分配优化和取贴顺序优化两个子问题,然后分别解决。本文考虑到贴片机工艺优化问题的复杂性和这两个子问题之间的相互耦合性,提出另外一种优化思路。 首先,根据划分取贴循环的思想,对整个贴装优化问题建模,把它归为扩展非对称TSP问题,从而问题分解为确定各个取贴循环和对取贴循环顺序进行优化。 然后,在上述模型的基础上,提出一种分阶段优化的解决方法。具体是:在得到一块PCB的数据信息后,为了减少换嘴次数,根据所选吸嘴数目最小的原则选择吸嘴,然后把吸嘴分配给各个贴片头;并根据各个贴片头的贴装元件负荷量尽可能均衡的原则构建送料器组;接着,建立送料器分配的整数规划模型,合理分配送料器组的优先级,把送料器分配问题简化为多个动态规划问题来解决;在前面工作的基础上,构造贴装元件组。至此,已经确定了取贴循环,然后本文用一种单亲遗传算法来优化取贴循环顺序这个非对称TSP问题。 接下来,在所提算法的基础上,实现了PCB贴装工艺仿真优化程序,通过与其它算法比较,验证了本文提出的解决方案的高效性和可靠性。并分析了PCB贴装工艺流程,把工艺优化模块结合CAD贴装数据转换模块和整个贴片机软件系统集成起来,实现贴片机的全自动工艺优化。 最后,考虑贴片机工艺优化和SMT生产线优化的密不可分性,分析整个SMT生产线的负荷分配和平衡问题,对SMT生产线的共性进行抽象,提出一种层次化解决思路。
【图文】：
1.1 课题研究背景1.1.1 研究背景表面组装技术 SMT (Surface Mounted Technology)是一门涉及电子元器件、组装装备、焊接方法和组装辅助材料等内容，用来将电子元器件组装（又称为贴装）到印刷电路板（PCB）上的综合性技术，它是八十年代以来国际上最热门的新一代电子组装技术，被认为是电子组装技术上的一次革命[1,2]。SMT 装配线主要设备由丝印机、点胶机、贴片机、回流焊和清洗及各工序检测设备等组成，图 1.1为一典型的 SMT 生产线，其中中间两台有两具监视器的为贴片机。贴片机是其中最关键的设备，它通过贴装头吸取-位移-定位-放置等几个动作，把 SMD 元件快速而准确地贴装到 PCB 上的焊盘位置。其价格通常占装配线设备总价的 50%，因而它历来是 SMT 成套设备研究人员研究的重点。
PCB 装配工艺优化可以分为：①供料器的排放位置与数量优化；②取贴顺序优化两个子问题[5]，它们均属于 NP-Hard 问题，具有高维数、离散和非线性的特点，用传统的优化方法很难求得全局最优解。供料器位置分配问题是一个基本问题，供料器的位置会对生产效率产生影响。早期对该问题的研究都是针对单头贴片机，十分热门。Drezner 和 Nof 是第一个定义供料器分配问题的人[6]。Ahmadi 等把供料器分配问题称为料盘位置问题，在给定元件的贴片顺序的情况下解决供料器的分配问题，并证明它是一个NP-hard 问题[7]。Leipala 和 Nevalainen 规划它为非线性整数规划问题[8]，Kumar和 Li 把它规划为最小重量匹配问题。元件的取贴顺序问题是决定贴装效率的又一个十分关键的问题。由于一块板上有很多元件，如何决定其取贴顺序，这是个非常复杂的问题。Ball 和Magazine[9]把它描述为货郎担问题。贴片顺序问题一般被规划为 TSP 问题[10]。图 1.2 过顶拱架型贴片机Fig.1.2 Overhead gantry mounter图 1.3 转塔型贴片机Fig.1.3 Turret mounter图 1.4 大规模平行贴片机Fig.1.4 Parallel mounter
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH162
本文编号：2626975
【图文】：
1.1 课题研究背景1.1.1 研究背景表面组装技术 SMT (Surface Mounted Technology)是一门涉及电子元器件、组装装备、焊接方法和组装辅助材料等内容，用来将电子元器件组装（又称为贴装）到印刷电路板（PCB）上的综合性技术，它是八十年代以来国际上最热门的新一代电子组装技术，被认为是电子组装技术上的一次革命[1,2]。SMT 装配线主要设备由丝印机、点胶机、贴片机、回流焊和清洗及各工序检测设备等组成，图 1.1为一典型的 SMT 生产线，其中中间两台有两具监视器的为贴片机。贴片机是其中最关键的设备，它通过贴装头吸取-位移-定位-放置等几个动作，把 SMD 元件快速而准确地贴装到 PCB 上的焊盘位置。其价格通常占装配线设备总价的 50%，因而它历来是 SMT 成套设备研究人员研究的重点。
PCB 装配工艺优化可以分为：①供料器的排放位置与数量优化；②取贴顺序优化两个子问题[5]，它们均属于 NP-Hard 问题，具有高维数、离散和非线性的特点，用传统的优化方法很难求得全局最优解。供料器位置分配问题是一个基本问题，供料器的位置会对生产效率产生影响。早期对该问题的研究都是针对单头贴片机，十分热门。Drezner 和 Nof 是第一个定义供料器分配问题的人[6]。Ahmadi 等把供料器分配问题称为料盘位置问题，在给定元件的贴片顺序的情况下解决供料器的分配问题，并证明它是一个NP-hard 问题[7]。Leipala 和 Nevalainen 规划它为非线性整数规划问题[8]，Kumar和 Li 把它规划为最小重量匹配问题。元件的取贴顺序问题是决定贴装效率的又一个十分关键的问题。由于一块板上有很多元件，如何决定其取贴顺序，这是个非常复杂的问题。Ball 和Magazine[9]把它描述为货郎担问题。贴片顺序问题一般被规划为 TSP 问题[10]。图 1.2 过顶拱架型贴片机Fig.1.2 Overhead gantry mounter图 1.3 转塔型贴片机Fig.1.3 Turret mounter图 1.4 大规模平行贴片机Fig.1.4 Parallel mounter
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH162
【引证文献】
相关硕士学位论文 前2条
1 李清国;高速高效LED专用贴片机关键技术研究[D];广东工业大学;2012年
2 刘春艳;高密度电路可装配性审查及装配工艺优化研究[D];西安电子科技大学;2011年
，本文编号：2626975
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2626975.html
