【技术实现步骤摘要】
基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法
[0001]本专利技术涉及一种基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，属于电器技术及电气工程领域。
技术介绍
[0002]贴片机是一种用于电路板加工的生产设备。在现代电子设备生产工厂中，贴片机是整条表面贴装生产线的核心设备，直接决定整条生产线的生产效率。直排式贴片机因其贴装元件类型兼容性广泛、维护成本低的优势得到了广泛的应用。直排式贴片机通常由XY轴横梁、贴装头、供料器基座、自动更换吸嘴装置等组成。贴装头的元件分配方法对提高直排式贴片机的整体效率具有关键作用。在生产线中，贴装头元件分配往往存在多种约束，包括机械限位约束、供料器安装位置约束和可用上限数约束等。目前主流的贴片机元件分配方法，通常是完全基于已有的供料器安装位置进行分配或重新分配全部供料器位置，前者需要操作员根据经验安插新的供料器，设备自动化程度不高、经验不足会导致生产效率的下降，后者则需要在加工电路板前重新调整整个供料器基座，增加了换线带来的时间和人力成本。研究多约束条件下直排式贴片机贴装头分配方法具有重要意义。
技术实现思路
[0003]针对多约束条件下贴片机贴装头元件分配效率低、鲁棒性差的问题，本专利技术提供一种基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法。
[0004]本专利技术的一种基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，所述方法包括：
[0005]步骤一、读取直排式贴片机机械参数、PCB生产数据、供料器的排列布局，确定可用供料器数上限和基准供料器组；>[0006]步骤二、基于步骤一确定的基准供料器组，采用分配策略对贴装头各吸杆元件进行分配，结合动态规划计算最优贴装头元件分配结果的适配度，得到最优贴装头元件分配结果；
[0007]步骤三、根据可用供料器数上限和直排式贴片机机械参数，结合步骤二中得到的最优贴装头元件分配结果，对供料器组进行拆解，分配新的供料器至供料器基座。
[0008]作为优选，所述步骤一包括：
[0009]步骤一一、读取PCB生产数据，将同类型元件划分为同一个元件组，将不同元件类型分组按照贴装点数递减进行排序，记元件类型数为C，CP_Part和CP_Points均为大小为C的向量，CP_Part表示元件类型名，CP_Points表示对应元件类型在PCB板上的贴装点数；
[0010]步骤一二、读取供料器基座数据，记基座槽位数为S，根据步骤一一，生成大小为S的向量Slot_Part，Slot_Part表示供料器基座上已安装的不同元件类型的序号，且表示该元件类型在CP_Part中的索引，0表示基座上未安装供料器；
[0011]步骤一三、读取可用供料器上限，记为大小为C的向量Feeder_Limit；
[0012]步骤一四、计算基准供料器组，所述基准供料器组表示已安装在供料器基座上的、可供直排式贴片机直接拾取的一组供料器，记FeederGroup_Matrix为大小为M
×
H的基准供料器组矩阵，H表示直排式贴片头吸杆的数量，M表示供料器组的数量。
[0013]作为优选，所述步骤一四包括：
[0014]步骤一四一、FeederGroup_Matrix的首行由全0元素组成，表示基座上未分配任何供料器，用于后续进行供料器的自主分配；
[0015]步骤一四二、记s为槽位索引，令s＝
‑
p(H
‑
1)，定义二元组<FeederGroup，Points>，其中FeederGroup表示大小为H的向量，表示FeederGroup_Matrix中某一行的元素，Points为供料器组实际对应的贴装点数，FeederGroup_Stack为最大堆，其中元素为二元组<FeederGroup，Points>，最大堆根据二元组中Points之和进行排序；
[0016]步骤一四三、令s＝s+1，记录槽位s，s+p，s+2p，...，s+p
·
(H
‑
1)供料器安装的元件类型，Points值为各槽位安装供料器元件类型对应的贴装点总和，令供料器组
[0017]FeederGroup[1：H]＝Slot_Part[s：p：s+p
·
(H
‑
1)][0018]其中，Slot_Part[a：b：c]表示从向量Slot_Part取出索引为三元组向量值对应的若干元素，若s+p
·
(H
‑
1)＞S或s≤0，对应元素值记为0；三元组a：b：c表示以a为起始值，c为结束值，b为步长的向量；p表示供料器槽位间隔的倍数；
[0019]步骤一四四、将步骤一四三中所得的FeederGroup和Points组合成二元组加入到最大堆FeederGroup_Matrix中，转入步骤一四三，直至s＞S时，转入步骤一四五；
[0020]步骤一四五、从最大堆FeederGroup_Stack取出前M
‑
1个二元组，将M
‑
1个二元组中的FeederGroup作为FeederGroup_Matrix第2～M行元素。
[0021]作为优选，所述步骤二包括：
[0022]步骤二一、记f为FeederGroup_Matrix的行索引，令f＝1；
[0023]步骤二二、遍历贴装头各吸杆，分配吸杆同预安装供料器一致的元件，记h为吸杆索引，令h＝1，记矩阵Component_Matrix为贴装头元件分配结果，其元素值表示对应元件在CP_Parts中的索引，记Component_Group为大小为H的向量，Component_Matrix由若干行Component_Group组成，Subcycle为不同元件行工作周期；
[0024]步骤二三、记Component_Group
′
为大小为H的向量，令
[0025]Component_Group
′
(h)＝FeederGroup_Matrix(f，h)，h＝1，2，...，H
[0026]步骤二四、重复遍历贴装头各吸杆，分配步骤二三中未进行元件分配的其余吸杆；
[0027]步骤二五、利用动态规则，估计当前周期元件分配结果Component_Group
′
和供料器槽位安装元件Slot_Part的适配度fitness，具体计算方法为：
[0028]步骤二五一、构造一个大小为H
×
S的全零矩阵，记i和j为Component_Group
′
和Slot_Part的索引，令Component_Group
″
＝Component_Group
′
；
[0029]步骤二五二、初始化i＝2，j＝2，有动态转移方程
[0030][0031]嵌套递增i和J的值，直至i＞H且j＞S时，记录矩阵dp本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、读取直排式贴片机机械参数、PCB生产数据、供料器的排列布局，确定可用供料器数上限和基准供料器组；步骤二、基于步骤一确定的基准供料器组，采用分配策略对贴装头各吸杆元件进行分配，结合动态规划计算最优贴装头元件分配结果的适配度，得到最优贴装头元件分配结果；步骤三、根据可用供料器数上限和直排式贴片机机械参数，结合步骤二中得到的最优贴装头元件分配结果，对供料器组进行拆解，分配新的供料器至供料器基座。2.根据权利要求1所述的基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，其特征在于，所述步骤一包括：步骤一一、读取PCB生产数据，将同类型元件划分为同一个元件组，将不同元件类型分组按照贴装点数递减进行排序，记元件类型数为C，CP_Part和CP_Points均为大小为C的向量，CP_Part表示元件类型名，CP_Points表示对应元件类型在PCB板上的贴装点数；步骤一二、读取供料器基座数据，记基座槽位数为S，根据步骤一一，生成大小为S的向量Slot_Part，Slot_Part表示供料器基座上已安装的不同元件类型的序号，且表示该元件类型在CP_Part中的索引，0表示基座上未安装供料器；步骤一三、读取可用供料器上限，记为大小为C的向量Feeder_Limit；步骤一四、计算基准供料器组，所述基准供料器组表示已安装在供料器基座上的、可供直排式贴片机直接拾取的一组供料器，记FeederGroup_Matrix为大小为M
×
H的基准供料器组矩阵，H表示直排式贴片头吸杆的数量，M表示供料器组的数量。3.根据权利要求2所述的基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，其特征在于，所述步骤一四包括：步骤一四一、FeederGroup_Matrix的首行由全0元素组成，表示基座上未分配任何供料器，用于后续进行供料器的自主分配；步骤一四二、记s为槽位索引，令s＝
‑
p(H
‑
1)，定义二元组<FeederGroup，Points>，其中FeederGroup表示大小为H的向量，表示FeederGroup_Matrix中某一行的元素，Points为供料器组实际对应的贴装点数，FeederGroup_Stack为最大堆，其中元素为二元组<FeederGroup，Points>，最大堆根据二元组中Points之和进行排序；步骤一四三、令s＝s+1，记录槽位s，s+p，s+2p，...，s+p
·
(H
‑
1)供料器安装的元件类型，Points值为各槽位安装供料器元件类型对应的贴装点总和，令供料器组FeederGroup[1：H]＝Slot_Part[s：p：s+p
·
(H
‑
1)]其中，Slot_Part[a：b：c]表示从向量Slot_Part取出索引为三元组向量值对应的若干元素，若s+p
·
(H
‑
1)＞S或s≤0，对应元素值记为0；三元组a：b：c表示以a为起始值，c为结束值，b为步长的向量；p表示供料器槽位间隔的倍数；步骤一四四、将步骤一四三中所得的FeederGroup和Points组合成二元组加入到最大堆FeederGroup_Matrix中，转入步骤一四三，直至s＞S时，转入步骤一四五；步骤一四五、从最大堆FeederGroup_Stack取出前M
‑
1个二元组，将M
‑
1个二元组中的FeederGroup作为FeederGroup_Matrix第2～M行元素。4.根据权利要求3所述的基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，其特征在于，所述步骤二包括：
步骤二一、记f为FeederGroup_Matrix的行索引，令f＝1；步骤二二、遍历贴装头各吸杆，分配吸杆同预安装供料器一致的元件，记h为吸杆索引，令h＝1，记矩阵Component_Matrix为贴装头元件分配结果，其元素值表示对应元件在CP_Parts中的索引，记Component_Group为大小为H的向量，Component_Matrix由若干行Component_Group组成，Subcycle为不同元件行工作周期；步骤二三、记Component_Group
′
为大小为H的向量，令Component_Group
′
(h)＝FeederGroup_Matrix(f，h)，h＝1，2，...，H步骤二四、重复遍历贴装头各吸杆，分配步骤二三中未进行元件分配的其余吸杆；步骤二五、利用动态规则，估计当前周期元件分配结果Component_Group
′
和供料器槽位安装元件Slot_Part的适配度fitness，具体计算方法为：步骤二五一、构造一个大小为H
×
S的全零矩阵，记i和j为Component_Group
′
和Slot_Part的索引，令Component_Group
″
＝Component_Group
′
；步骤二五二、初始化i＝2，j＝2，有动态转移方程嵌套递增i和j的值，直至i＞H且j＞S时，记录矩阵dp的最大值为max(dp)；步骤二五三、更新适配度的值，令fitness＝fitness+max(dp)
·
cycle后，转入步骤二五二，直到max(dp)＝0，转入步骤二六；步骤二六、记最优适配度为fitness
best
，初始化fitness
best
＝0，若fitness＞fitness
best
，更新各类型元件的贴装点数：CP_Parts(Component_Group(h))＝CP_Parts(Component_Group(h))
‑
cycle，1≤h≤H更新最优适配度、当前最优元件分配结果矩阵和当前最优元件分配周期，即令fitness
best
＝fitnessComponent_Group
best
＝Component_Groupcycle
best
＝cycle步骤二七、f＝f+1，转入步骤二二，直至f＞M时，转入步骤二八；步骤二八、更新元件分配结果矩阵和元件分配周期，即令步骤二八、更新元件分配结果矩阵和元件分配周期，即令步骤二九、转入步骤二一，直至CP_Parts向量中元素的值均为0时，转入步骤三；最优贴装头元件分配结果包括Component_Matrix和Subcycle。5.根据权利要求4所述的基于动态规划的直排式贴片机贴装头元件分配方法，其特征在于，步骤二四包括：步骤二四一、h初始值为1；步骤二四二、若Component_Group
′
(h)＝0，转入步骤二四三，否则令c＝0，转入步骤二四六；c表示元件序号；步骤二四三、记c
′
为元件索引，若max
0＜c
′
＜C
{CP_Parts(c
′
)}＝0，令c＝0，转入步骤二四
六，否则转入步骤二四四；步骤二四四、若集合{c
′
|0＜c
′
≤c，g(c
′
)＜Feeder_Limit(c
′
)}＝φ，令c＝argmax
0＜c
′
＜C
CP_Parts(c
′
)，否则c＝argmax
0＜c
′
＜C，g(c
′
)≤Feeder_Limit(c
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。