一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法技术

本发明专利技术公开了一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，用于自动插件机在插件的过程中，包括如下步骤：S1、获取初始位置信息；S2、利用径向基算法定义第一优化目标函数；S3、利用梯度上升法对第一优化目标函数搜索极值K次获取K个极大值；S4、根据极大值检验是否存在电子元器件的引脚超出PCB板孔，若存在，执行步骤S5，若不存在，结束定位优化；S5、利用径向基算法定义第二优化目标函数；S6、利用梯度下降法对第二优化目标函数搜索极值K次获取K个极小值；S7、根据极小值再次检验电子元器件的引脚能否插入PCB板孔中，结束定位优化。实施本发明专利技术的有益效果是，实现获取电子元器件的引脚和PCB板孔配准的最优值。

【技术实现步骤摘要】
一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法
本专利技术涉及插件机中电子元器件引脚与PCB板孔配准方法，更具体地说，涉及一种基于径向基函数(RadialBasisFunction,RBF)搜索算法的电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法。
技术介绍
随着高科技的发展以及人们对生活水平要求的提高，消费市场对紧凑型、高性能的电子产品的需求量越来越大。此外现如今的可编程集成电路拥有很多的引脚、具有很强的功能，并且很多都采用了具有创新意义的组装形式。由于大部分电子元器件都是非常多的引脚数量和很小的外形尺寸，绝大部分元器件仅能够采用微细间距的封装形式，微细间距的元器件所拥有的引脚非常脆弱，间距只有0.508mm(20mils)或者说间隙几乎没有。PCB线路板目前也是朝着高密度化，高精度化以及高集成化的方向发展，所以对于印刷板的针孔的大小和定位也提出严格的要求。在自动高速插件操作过程中，一方面由于机械手抓取时导致微细间距的元器件会遇到共面性和其他形式的引脚损伤因素的威胁；另一方面在高速的运动的机器中会导致振动而引起引脚与电路板针孔配合出现一定的误差；此外对于元器件引脚本身出现的一定的歪斜，而且这种细微的倾斜在视觉检查中无法检测到。以上几种情况的出现，都会引起引脚在插进PCB板的过程中导致引脚与电路板的针孔产生刮碰。在引脚和PCB受到轻微损伤的时候，将导致焊接点的可靠性和电子元件使用寿命出现问题；如果出现电子元器件引脚刮花严重时还会损伤PCB板以及造成电子元器件的浪费并且需要重新抓取电子元件再插件影响生产效率，这样导致成本大大上升的同时也造成很多不必要的浪费。专利
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，用于自动插件机在插件的过程中，包括如下步骤：S1、获取电子元器件和PCB板孔的初始位置信息；S2、利用径向基算法定义第一优化目标函数；S3、利用梯度上升法对所述第一优化目标函数搜索极值K次以获取K个极大值；S4、根据所述极大值检验是否存在电子元器件的引脚超出PCB板孔，若存在，则执行步骤S5，若不存在，结束定位优化；S5、利用径向基算法定义第二优化目标函数；S6、利用梯度下降法对所述第二优化目标函数搜索极值K次以获取K个极小值；S7、根据所述极小值再次检验所述电子元器件的引脚能否插入PCB板孔中，结束定位优化。在上述电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法中，在所述步骤S1中：电子元器件的初始位置信息为：(Xp1,Yp1)，(Xp2,Yp2)，(Xp3,Yp3),…，(XpN,YpN)；PCB板孔的初始位置信息为：(Xh1,Yh1)，(Xh2,Yh2)，(Xh3,Yh3),…，(XhN,YhN)；电子元器件旋转中心坐标为：(Xrc,Yrc)；其中：N为被抓取的电子元器件的引脚的个数；所述步骤S2具体包括：S21、确定所述第一优化目标函数因变量：x，y，θ；其中x为水平面的水平方向的平移变量；y为水平面的垂直方向的平移变量；θ为水平面上的旋转的角度变量；S22、计算电子元器件引脚旋转之后的位置：Xpi'＝(Xpi-Xrc)cosθi-(Ypi-Yrc)sinθi+XrcYpi'＝(Xpi-Xrc)sinθi+(Ypi-Yrc)cosθi+Yrc；其中i＝1,2,3,...,N；电子元器件引脚平移之后的位置：X″pi＝X'pi+xY″pi＝Y′pi+y；其中：x表示电子元器件的水平方向的平移变量；y表示电子元器件竖直方向的平移变量；S23、计算电子元器件的单个引脚中心到对应的PCB板孔中心的距离di，计算公式如下：S24、构造基于径向基函数Φ(i)，计算公式如下：其中：α为惩罚因子；S25、构造第一优化目标函数L(x,y,θ)：其中：L(x,y,θ)为连续可导的函数。在上述电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法中，所述步骤S3包括：S31、搜索极值K次，同时每搜索一次极值相对应的随机选取一个任意的初始值，设为：(k＝1,2,3,...,K)；S32、求解所述第一优化目标函数L(x,y,θ)中各个变量的偏导，计算公式如下：其中：θ1diff＝(Xhi-Xpi'-x)[(Xpi-Xrc)sinθi+(Ypi-Yrc)cosθi]；θ2diff＝-(Yhi-Ypi'-y)[(Xpi-Xrc)cosθi-(Ypi-Yrc)sinθi]；S33、设表示第k(k＝1,2,3,...,K)次搜索第t次迭代时的变量，第k次搜索第t次迭代时的第一优化目标函数值为从而获得第k次搜索第t次迭代时第一优化目标函数对各变量的偏导利用梯度上升法计算下一次迭代的数据为：其中ηx,ηy,ηθ为学习因子，通过控制学习因子来改变梯度变化的速度；S34、依照所述步骤S33进行了ts次迭代后可得到第一优化目标函数的值上一次迭代值为若满足如下公式停止迭代：其中：设实际迭代次数为tk，tk＝min(ts,T)，T为迭代次数上限；设(xk)max,(yk)max,(θk)max为每次搜索目标函数极值的最优极值解；且有：此时电子元器件引脚的位置为：S35、依照上述步骤搜索K次极大值后，把得到的这K个极大值Lk(x,y,θ)按照从大到小进行降序排列：L1max(x,y,θ),L2max(x,y,θ),...,LKmax(x,y,θ)，分别所对应的变量为[(xk)max,(yk)max,(θk)max]，(k＝1,2,3,...,K)；电子元器件引脚相应的位置坐标为：[(Xpi″)kmax,(Ypi″)kmax]，(k＝1,2,3,...,K)。在上述电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法中，所述步骤S4包括：S41、设电子元器件引脚外接圆的半径：rp1,rp2,...,rpN；PCB板孔半径：R1,R2,...,RN；电子元器件任意一个引脚边缘与PCB板孔内侧边缘的距离为Di，计算得到Di的值：Di＝Ri-rpi-di；(i＝1,2,3,...,N)将第一优化目标函数极大值所对应的变量[(xk)max,(yk)max,(θk)max]代入上式可得Dikmax＝Ri-rpi-dikmax；(i＝1,2,3,...,N；k＝1,2,3,...,K)；S42、依次对于给定的k，(k＝1,2,3,...,K)，若对所有的i＝1,2,3,...,N都有Dikmax＞0，则停止检验，并且对应的[(xk)max,(yk)max,(θk)max]为最优解；若对于所有的k,都存在至少一个i,使得Dikmax＜0,则执行所述步骤S5。在上述电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法中，所述步骤S5包括：S51、构造基于径基向基函数Φ(i)'，计算公式如下：S52、构造第二优化目标函数J(x,y,θ)：实施本专利技术的一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，具有以下有益效果：利用径向基算法构建第一优化目标函数，并通过梯度上升搜索算法，来获得电子元器件的引脚与PCB板孔配对对准的最优值，并检验获得的配准位置是否使得电子元器件的引脚超出PCB板孔。此外，若电子元器件的引脚有超出PCB板孔，则再利用径向基算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，用于自动插件机在插件的过程中，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取电子元器件和PCB板孔的初始位置信息；S2、利用径向基算法定义第一优化目标函数；S3、利用梯度上升法对所述第一优化目标函数搜索极值K次以获取K个极大值；S4、根据所述极大值检验是否存在电子元器件的引脚超出PCB板孔，若存在，则执行步骤S5，若不存在，结束定位优化；S5、利用径向基算法定义第二优化目标函数；S6、利用梯度下降法对所述第二优化目标函数搜索极值K次以获取K个极小值；S7、根据所述极小值再次检验所述电子元器件的引脚能否插入PCB板孔中，结束定位优化。

【技术特征摘要】
1.一种电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，用于自动插件机在插件的过程中，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取电子元器件和PCB板孔的初始位置信息；S2、利用径向基算法定义第一优化目标函数；S3、利用梯度上升法对所述第一优化目标函数搜索极值K次以获取K个极大值；S4、根据所述极大值检验是否存在电子元器件的引脚超出PCB板孔，若存在，则执行步骤S5，若不存在，结束定位优化；S5、利用径向基算法定义第二优化目标函数；S6、利用梯度下降法对所述第二优化目标函数搜索极值K次以获取K个极小值；S7、根据所述极小值再次检验所述电子元器件的引脚能否插入PCB板孔中，结束定位优化。2.根据权利要求1所述的电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，其特征在于，在所述步骤S1中：电子元器件的初始位置信息为：(Xp1,Yp1)，(Xp2,Yp2)，(Xp3,Yp3),…，(XpN,YpN)；PCB板孔的初始位置信息为：(Xh1,Yh1)，(Xh2,Yh2)，(Xh3,Yh3),…，(XhN,YhN)；电子元器件旋转中心坐标为：(Xrc,Yrc)；其中：N为被抓取的电子元器件的引脚的个数；所述步骤S2具体包括：S21、确定所述第一优化目标函数因变量：x，y，θ；其中x为水平面的水平方向的平移变量；y为水平面的垂直方向的平移变量；θ为水平面上的旋转的角度变量；S22、计算电子元器件引脚旋转之后的位置：Xpi'＝(Xpi-Xrc)cosθi-(Ypi-Yrc)sinθi+Xrc；Ypi'＝(Xpi-Xrc)sinθi+(Ypi-Yrc)cosθi+Yrc其中i＝1,2,3,...,N；电子元器件引脚平移之后的位置：X″pi＝X'pi+x；Y″pi＝Y′pi+y；其中：x表示电子元器件的水平方向的平移变量；y表示电子元器件竖直方向的平移变量；S23、计算电子元器件的单个引脚中心到对应的PCB板孔中心的距离di，计算公式如下：S24、构造基于径向基函数Φ(i)，计算公式如下：其中：α为惩罚因子；S25、构造第一优化目标函数L(x,y,θ)：其中：L(x,y,θ)为连续可导的函数。3.根据权利要求2所述的电子元器件引脚配准PCB板孔的定位优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31、搜索极值K次，同时每搜索一次极值相对应的随机选取一个任意的初始值，设为：(k＝1,2,3,...,K)；S32、求解所述第一优化目标函数L(x,y,θ)中各个变量的偏导，计算公式如下：其中：θ1diff＝(Xhi-Xpi'-x)[(Xpi-Xrc)sinθ...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮仕涛，
申请(专利权)人：深圳市祈飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44