(4)X-Y工作台的加减速形式。当X-Y工作台从上一个元件的位置运动到下一个元件位置时,即使这个时间是非常短暂的,也可以将它分为静止加速最大速度减速静止的过程。X-Y工作台的加速形式取决于Part Library的Head Speed的设定。对于MSHG3而言,在其Head Speed被设置较低的时候,X-Y工作台的加速状态就会一直保持下去而不管其后放置的元件在Part Library的设定如何。因为对于较大的或引脚很细密的IC来说,很高的加速方式会造成焊膏无法固定元件而导致元件位置的偏移。因此,对于Head Speed被设置较低的元件,最好将其安排于程序的后面放置,以避免元件设置的相互影响而导致机器生产周期的变长。 (5)X-Y工作台的运动距离。这是一个影响机器运动的重要因素,也是众多优化软件所侧重考虑的方面。以上详细介绍了影响MSHG3贴装速度的主要因素,在生产实际中可以通过调整上料器的排列顺序、元件的贴装顺序等方法进行程序优化以减少机器生产周期。作者正是考虑了以上因素,确定本系统程序将侧重于通过调整上料器顺序和元件贴装顺序,以优化贴装程序从而提高生产效率。
MSHG3运动的优化算法;
(1)上料器位置的确定 上料器的排放位置是影响贴装时间的一个重要因素。对于一个给定的元件放置顺序,不合理的上料器安排会出现真空吸嘴一直停留在吸取位置等待下一个上料器的到来。本文提供了两种解决方法:方法一:元件按Head Speed的大小将上料器在上料器平台上按降序排列,然后在对那些具有相同Head Speed的元件,按其在板上出现频率的高低进行降序排列,这样就得到了初始化的上料器列方法。方法二: ①按照离坐标原点最近以及Head Speed最大的原则,确定放置于上料器平台第一位置的元件。 ②然后对该种元件运用最短路径方法来寻找放置的路径;③在第一个上料器中的元件被放置完毕之后,在剩余元件中寻找与第一位置上料器中最后放置的元件相临最近的,并将该种元件设定放置于上料器平台的第二位置上,按步骤①方法安排该种元件的贴装顺序;④依次执行直至所有元件被放置完毕。
(2)最短路径问题在上料器的位置确定后,假设忽略上料器切换与进给时间对贴装时间的影响,我们要考虑的主要因素就成了如何尽量减少X-Y工作台运动时间的问题,即寻求最短路径的问题。假设总共有n个元件被放置在PCB板上,从一个特定的起始点出发,如何才能寻找一条最优的路径,使得其能遍历所有的元件而运动的总距离最短。数学描述如下:假设{1,2,3,ip;,n}为一系列要遍历的点,其坐标位置分别为{(X1,Y1),(X2,Y2),(Xi,Yi),(Xn,Yn)},我们的目标是寻求一个序列{(i1,i2,in)}使得:1)每个点在序列中仅出现一次2)满足ikik+1(1≤k≤n)两点间距离最小。这个问题实质上就是一个旅行商问题,只是不需要再回到起始位置。下面介绍一种算法:1)确定初始出发位置;2)在所有还没有放置到PCB上的元件中,寻找一个距离上一个放置元件最近的元件,以此作为下一个要放置的元件,同时将此元件从未放置元件序列中除去;3)重复步骤2)直至所有元件都被放置完毕。 以上给出的仅仅是理论方法,而且其研究对象仅限于X-Y工作台的运动,没有考虑Head Speed以及上料器切换对于贴装时间的影响。根据机器运动状态,对该理论模型进行补充,并给出2种在实践上具有一定可行性的优化方法。
(3)优化算法介绍优化算法一:单上料器最短路径法在这种方法中,仅考虑对一个上料器中的元件来寻求最短的路径。基本思路是上料器的位置按上料器位置确定的方法一排列完毕之后,首先从第一个上料器中寻找与坐标原点距离最近的元件作为第一个要贴放的元件,然后从第一个上料器开始,依次对每一个上料器运用前述的最短路径方法来寻找防置的路径。在第一个上料器中的元件被放置完毕之后,下一个元件将从第二个上料器中拾取,并且此元件应该是与第一个上料器中最后放置的元件距离最短的,依次执行直至所有元件被放置完毕。其算法流程上料器最短路径法"按方法一编写优化程序比较容易实现,软件维护也比较简单,但缺点是未充分考虑到上料器切换和X-Y工作台对贴装速度的影响,为此,笔者在其基础上又设计了优化算法二,优化算法二:综合法 1)放置元件的顺序首先按Head Speed来决定,即最先放置Head Speed为0.14s/片的元件,然后按降序依次放置;2)按照离坐标原点最近的原则,确定放置于上料器平台第一位置的元件。 3)然后对该种元件运用最短路径方法来寻找放置的路径;4)在第一个上料器中的元件被放置完毕之后,在剩余元件中寻找与第一位置上料器中最后放置的元件相临最近的,并将该种元件设定放置于上料器平台的第二位置上,按步骤①方法安排该种元件的贴装顺序;5)依次执行直至Head Speed为0.14s/片的所有元件被放置完毕;6)从Head Speed为0.18s/片的所有元件中寻找一个与上一个贴装元件距离最短的作为下一个将要贴装的元件,并将该种元件上料器的位置放在上一元件之后;优化效率比方法一要高出5%-10%。