發(fā)布時間：2020-04-14 06:05

【摘要】： 為了在當今全球激烈的市場競爭中保持自己的優(yōu)勢,各電子產品制造商千方百計地提高生產效率來降低生產成本。一條SMT生產線雖然由多臺設備組成,但實際上生產線的速度是由貼片機決定的。因此,貼片機的全自動工藝優(yōu)化技術是貼片機研發(fā)必須解決的一個重要課題。 對于多頭拱架型貼片機的工藝優(yōu)化,一般的解決方法都是把它分解為供料器分配優(yōu)化和取貼順序優(yōu)化兩個子問題,然后分別解決。本文考慮到貼片機工藝優(yōu)化問題的復雜性和這兩個子問題之間的相互耦合性,提出另外一種優(yōu)化思路。 首先,根據劃分取貼循環(huán)的思想,對整個貼裝優(yōu)化問題建模,把它歸為擴展非對稱TSP問題,從而問題分解為確定各個取貼循環(huán)和對取貼循環(huán)順序進行優(yōu)化。 然后,在上述模型的基礎上,提出一種分階段優(yōu)化的解決方法。具體是:在得到一塊PCB的數據信息后,為了減少換嘴次數,根據所選吸嘴數目最小的原則選擇吸嘴,然后把吸嘴分配給各個貼片頭;并根據各個貼片頭的貼裝元件負荷量盡可能均衡的原則構建送料器組;接著,建立送料器分配的整數規(guī)劃模型,合理分配送料器組的優(yōu)先級,把送料器分配問題簡化為多個動態(tài)規(guī)劃問題來解決;在前面工作的基礎上,構造貼裝元件組。至此,已經確定了取貼循環(huán),然后本文用一種單親遺傳算法來優(yōu)化取貼循環(huán)順序這個非對稱TSP問題。 接下來,在所提算法的基礎上,實現(xiàn)了PCB貼裝工藝仿真優(yōu)化程序,通過與其它算法比較,驗證了本文提出的解決方案的高效性和可靠性。并分析了PCB貼裝工藝流程,把工藝優(yōu)化模塊結合CAD貼裝數據轉換模塊和整個貼片機軟件系統(tǒng)集成起來,實現(xiàn)貼片機的全自動工藝優(yōu)化。 最后,考慮貼片機工藝優(yōu)化和SMT生產線優(yōu)化的密不可分性,分析整個SMT生產線的負荷分配和平衡問題,對SMT生產線的共性進行抽象,提出一種層次化解決思路。
【圖文】：

1.1 課題研究背景1.1.1 研究背景表面組裝技術 SMT (Surface Mounted Technology)是一門涉及電子元器件、組裝裝備、焊接方法和組裝輔助材料等內容，用來將電子元器件組裝（又稱為貼裝）到印刷電路板（PCB）上的綜合性技術，它是八十年代以來國際上最熱門的新一代電子組裝技術，被認為是電子組裝技術上的一次革命[1,2]。SMT 裝配線主要設備由絲印機、點膠機、貼片機、回流焊和清洗及各工序檢測設備等組成，圖 1.1為一典型的 SMT 生產線，其中中間兩臺有兩具監(jiān)視器的為貼片機。貼片機是其中最關鍵的設備，它通過貼裝頭吸取-位移-定位-放置等幾個動作，把 SMD 元件快速而準確地貼裝到 PCB 上的焊盤位置。其價格通常占裝配線設備總價的 50%，因而它歷來是 SMT 成套設備研究人員研究的重點。

PCB 裝配工藝優(yōu)化可以分為：①供料器的排放位置與數量優(yōu)化；②取貼順序優(yōu)化兩個子問題[5]，它們均屬于 NP-Hard 問題，具有高維數、離散和非線性的特點，用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法很難求得全局最優(yōu)解。供料器位置分配問題是一個基本問題，供料器的位置會對生產效率產生影響。早期對該問題的研究都是針對單頭貼片機，十分熱門。Drezner 和 Nof 是第一個定義供料器分配問題的人[6]。Ahmadi 等把供料器分配問題稱為料盤位置問題，在給定元件的貼片順序的情況下解決供料器的分配問題，并證明它是一個NP-hard 問題[7]。Leipala 和 Nevalainen 規(guī)劃它為非線性整數規(guī)劃問題[8]，Kumar和 Li 把它規(guī)劃為最小重量匹配問題。元件的取貼順序問題是決定貼裝效率的又一個十分關鍵的問題。由于一塊板上有很多元件，如何決定其取貼順序，這是個非常復雜的問題。Ball 和Magazine[9]把它描述為貨郎擔問題。貼片順序問題一般被規(guī)劃為 TSP 問題[10]。圖 1.2 過頂拱架型貼片機Fig.1.2 Overhead gantry mounter圖 1.3 轉塔型貼片機Fig.1.3 Turret mounter圖 1.4 大規(guī)模平行貼片機Fig.1.4 Parallel mounter
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH162

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前2條

1 李清國;高速高效LED專用貼片機關鍵技術研究[D];廣東工業(yè)大學;2012年

2 劉春艷;高密度電路可裝配性審查及裝配工藝優(yōu)化研究[D];西安電子科技大學;2011年

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本文編號：2626975