表面貼裝技術(shù)中元件供料器的位置分配和安裝順序探討

芯片安裝器或芯片射擊器在確定SMT（表面貼裝技術(shù)）組裝線的自動(dòng)化程度和制造效率方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。由于貼片機(jī)的安裝效率與SMT裝配線的制造效率密切相關(guān)，因此提高貼片機(jī)的安裝效率是真正必要和有用的。安裝器安裝效率方面的改進(jìn)取決于一系列問題解決方案，例如元件饋線基座的位置分配和元件安裝順序等。專注于芯片安裝器SM421，一種廣泛使用的多頭龍門式安裝器，文章將探討元件供料器的位置分配和安裝順序，以便提供有關(guān)安裝技術(shù)的一些優(yōu)化方法。

作為具有中等安裝速度的芯片安裝器，SM421應(yīng)用一組6個(gè)安裝磁頭及其元件進(jìn)給站最多可容納120種元件封裝。 SM421貼片機(jī)的具體參數(shù)可歸納如下表：

其運(yùn)行過程包含以下幾個(gè)階段：

一個(gè)。 SMB（表面貼裝板）通過傳送帶傳送到相應(yīng)位置并固定;
b。安裝頭根據(jù)要拾取的元件類型選擇合適的噴嘴;
c。安裝頭移動(dòng)到元件進(jìn)給器底座所在的相應(yīng)位置，并且噴嘴拾取組件;
d。在通過組件可視圖像識(shí)別后，組件將被放置在SMB上的受限位置;
e。從b到d的步驟重復(fù)，直到元件安裝完成;
f。 SMB通過傳送帶傳輸?shù)较乱患?jí)。

影響SM421安裝效率的元件

據(jù)此分析SM421結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過程中，影響安裝效率的主要因素包括：

?安裝頭的移動(dòng)速度

在正常運(yùn)行之前，安裝頭的移動(dòng)速度應(yīng)預(yù)設(shè)SM421，指示環(huán)境設(shè)備之間安裝頭的移動(dòng)速度。速度取決于某些因素，包括組件包裝，尺寸和質(zhì)量。元件尺寸與安裝頭的移動(dòng)速度成反比，以便由于噴嘴變化而停止元件位移或由于真空吸附力不足而使元件從噴嘴脫落。這就是為什么應(yīng)該控制安裝頭的移動(dòng)速度的原因。在元件拾取和放置過程中需要加速或減速，并且范圍也由元件包決定，組件包也需要預(yù)先設(shè)定。

?組件送料器的位置和帳戶

多頭龍門式安裝器需要首先將安裝頭移動(dòng)到元件供料器底座的相應(yīng)位置，以吸收要安裝的元件，并將其移動(dòng)到安裝位置，以便在安裝過程中真正安裝。元件進(jìn)給器位置和安裝位置之間的距離對(duì)安裝時(shí)間有非常大的影響。此外，SMD（表面貼裝器件）類型和安裝量也會(huì)影響元件饋線的放置和饋線的數(shù)量。顯然，對(duì)于需要相對(duì)較大元件安裝的中小型企業(yè)而言，饋線基座的合理位置尤其重要。此外，在每個(gè)安裝周期中，通過安裝頭可以使6個(gè)噴嘴均勻地吸收組件，這樣可以在減少噴嘴次數(shù)和提高安裝效率的情況下最大限度地縮短安裝周期時(shí)間。

?組件安裝順序

每個(gè)組件在SMB上都有自己的坐標(biāo)，安裝后安裝頭必須經(jīng)過一條復(fù)雜的路徑?；诓煌牟考鴺?biāo)，適當(dāng)?shù)牟考惭b順序可以優(yōu)化安裝頭的運(yùn)動(dòng)路徑，這將在一定程度上減少安裝頭在X-Y軸上的移動(dòng)距離。因此，可以節(jié)省SMB上的單位安裝時(shí)間，從而提高多頭龍門式安裝器的安裝效率。

?噴嘴的作用

應(yīng)使用與可隨時(shí)安裝的組件類型兼容的安裝頭拾取合適的噴嘴。整個(gè)SMB的安裝時(shí)間與噴嘴放置和元件進(jìn)給器之間的距離直接相關(guān)。另外，噴嘴本身擁有的一些性能，例如真空壓力不足，可能導(dǎo)致噴嘴在吸附方面表現(xiàn)不佳，這可能導(dǎo)致反復(fù)吸附甚至組分吸附失敗。通過組件施加的噴嘴類型的優(yōu)化有利于減少噴嘴更換時(shí)間并且可以停止頻繁更換噴嘴，從而提高安裝效率。

?視覺系統(tǒng)的影響

在真正的芯片安裝之前，安裝的SMD應(yīng)該被屬于貼片機(jī)的視覺系統(tǒng)識(shí)別，生成圖像以確保組件具有高質(zhì)量，并且它們的封裝和尺寸與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的組件數(shù)據(jù)兼容與設(shè)計(jì)文件。整個(gè)過程包括以下步驟：圖像累積，處理和結(jié)果返回?；ㄙM(fèi)在圖像識(shí)別上的時(shí)間取決于算法的質(zhì)量。當(dāng)系統(tǒng)無法識(shí)別組件時(shí)，將導(dǎo)致安裝失敗，并且安裝頭將丟棄組件。一旦放棄了一定數(shù)量的元件，安裝人員就會(huì)發(fā)出警報(bào)，之后芯片安裝器將自動(dòng)斷電。

考慮上面討論的元件和SM421的實(shí)際情況，可以通過調(diào)整元件供料器的順序和數(shù)量，元件安裝順序等進(jìn)行優(yōu)化，從而縮短安裝時(shí)間，提高安裝效率。

使用SM421進(jìn)行安裝技術(shù)優(yōu)化

?確定饋線基座上的元件饋線位置

在饋線基座上分配元件供料器被認(rèn)為是影響安裝效率的最重要因素之一。對(duì)于給定的元件放置順序，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料器位置將驅(qū)動(dòng)安裝頭的吸收和安裝之間的運(yùn)動(dòng)總運(yùn)行最小化，避免頻繁更換噴嘴。

可以采取以下措施進(jìn)行優(yōu)化：

一個(gè)。根據(jù)與SMB中心的最小距離和最大組件數(shù)量的規(guī)則，第一個(gè)組件的放置應(yīng)在進(jìn)料器底座上確定。
b。在這種類型的組件的安裝路徑上應(yīng)遵循最佳路線。
c。在第一個(gè)進(jìn)料器中成功安裝組件后，應(yīng)選擇相同類型的組件，與第一個(gè)進(jìn)料器中的最后一個(gè)組件的距離最小。這種類型的組件應(yīng)按從左到右的順序排列，靠近環(huán)境組件。步驟b用作設(shè)計(jì)安裝路徑的參考。
d。重復(fù)步驟2和3，直到所有組件都已適當(dāng)放置在進(jìn)料器底座上。

?組件安裝最佳路徑算法

旅行商問題（ TSP）是一個(gè)典型的組合問題，廣泛應(yīng)用于軍事，地理信息和項(xiàng)目規(guī)劃領(lǐng)域。此外，它還可以用來解決許多實(shí)際問題，如道路交通管理，物流規(guī)劃和產(chǎn)品生產(chǎn)安排。在本文中，TSP將用于提供元件安裝方面的最佳路徑。

基于SM421的結(jié)構(gòu)和安裝的貼片機(jī)的運(yùn)行過程，已在前面部分討論過文章，可以建立TSP數(shù)學(xué)模型來優(yōu)化組件安裝。假設(shè)SMB包含要安裝的特定數(shù)量（N）的組件{C 1 ，C 2 ，C 3 ... C N }而d ab 表示Ca的安裝位置與C b 的進(jìn)料器基座之間的距離。整數(shù)變體定義為K ab 。當(dāng)K ab 等于1時(shí)，表明可以實(shí)現(xiàn)從C a 組件移動(dòng)到C b 的饋線基礎(chǔ)。否則，K ab 的值為零?；赥SP建立的數(shù)學(xué)模型包括：

在這些模型中， u i 表示已安裝組件的順序（ i = 1,2 ，3 ... N）它可以不斷變化。公式①定義為元件安裝的最小路徑;公式②表示組件C a 特征一次安裝;公式③表示組件C b 特征一次安裝。因此，公式②和③確保每個(gè)組件都具有一次安裝功能。

TSP包含許多優(yōu)化解算法。一種類型屬于傳統(tǒng)算法，可以進(jìn)一步分類為精確算法和近似最優(yōu)算法。另一種類型屬于數(shù)字算法，包括模擬退火算法，蟻群算法和遺傳算法。在本文的其余部分，將應(yīng)用蟻群算法。

組件安裝路徑優(yōu)化可以通過優(yōu)化的蟻群算法實(shí)現(xiàn)，具有以下設(shè)計(jì)考慮因素：

a。設(shè)置一維陣列和信息素一維陣列的目的是節(jié)省最后一個(gè)組件在板上的安裝位置與下一個(gè)組件的饋線之間的距離。信息素的初始值設(shè)為1.
b。第一個(gè)螞蟻從某個(gè)組件的安裝位置隨機(jī)出發(fā)，并根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率找到下一個(gè)組件的進(jìn)料器位置。然后它移動(dòng)到安裝位置并通過相同的方法找到下一個(gè)組件的進(jìn)料器位置，直到所有組件完成安裝。
c。第二個(gè)螞蟻根據(jù)步驟b搜索所有組件的安裝路徑，直到所有螞蟻完成搜索所有組件的安裝位置。
d。信息素在添加后會(huì)更新搜索時(shí)間，并且應(yīng)保存最佳路徑。所有螞蟻都符合步驟a到步驟d，以便在保存最佳路徑的情況下第二次搜索。
f。比較兩個(gè)最佳路徑并選擇更好的路徑。
g。然后根據(jù)設(shè)置搜索時(shí)間和最終最佳路徑輸出實(shí)現(xiàn)回收。

項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)在屬于PCBCart的SMT組裝廠進(jìn)行，選擇15種PCB作為對(duì)象。這些電路板通過優(yōu)化的蟻群算法軟件和SM421芯片安裝器所擁有的軟件進(jìn)行組裝，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了比較。它們之間的比較可以總結(jié)在下面的表2中。

基于這個(gè)表，我們可以得出結(jié)論，時(shí)間減少了使用優(yōu)化的蟻群算法在軟件上進(jìn)行元件安裝，安裝效率提高了2.53％。該方法的合理性和有效性已得到充分驗(yàn)證。

以SM421貼片機(jī)為研究對(duì)象，分析影響貼片機(jī)安裝效率的因素，探討安裝技術(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型并通過優(yōu)化蟻群算法的應(yīng)用解決安裝技術(shù)優(yōu)化問題。因此，優(yōu)化蟻群算法的應(yīng)用可以提高安裝效率，在成本和可靠性方面帶來好處。