基于蚁群算法的表面贴装优化-研究

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1、2肇十蚊群算法的表面贴装优化研究从早期的低速(1秒／片)、机械对中，发展为高速(0．06秒／片)、光学对中，并向多功能、柔性连接模块化方向发展。再流焊炉也由最初的热板式加热发展为氮气热风红外式加热，能适应通孔元件再流焊且带局部强制冷却的再流焊炉也已经投入实用，再流焊时的不良焊点率已下降到百万分之十以下，接近无缺陷焊接f2】oSMT还可以根据组装对象的需求不同，采取多种工艺流程，一般单面组装的典型工艺流程为：上料一涂布(上焊膏或点胶)一贴片～再流焊一清洗一测试一下料。其生产线如图1．1所示，主要由自动

2、上板机、自动丝网印刷机或自动点胶机、自动贴片(装)机、自动固化焊接炉、自动清洗机、在线测试仪和功能测试仪、自动下板机等自动化组装和测试设备组成【3】o图1_1sMT生产线的基本组成形式在电子装联生产的传统模式中，设计一般是由设计工程师在计算机上利用多种电子设计自动化工具(ElectronicDesignAutomation，EDA)来完成；生产制造则在各种数控设备(如贴装机等)上完成，每一种产品在加工之前，制造工程师首先必须对数控设备编程并反复实验，以确保操作规程的可行性和J下确性，然后进行试生产，

3、反复修改直到最后定型，再投入实际的批量生产。生产准备时佃j很长，投入的资金很大。事实上，SMT生产线中数控设备的编程所需的大多数数据完全可从EDA系统的有关数据文件中获取。例如元件在PCB上的坐标位置、角度、物理特征参数和电气参数等。这些数据包括在贴装机、点胶机、在线测试等设备上元件的位置坐标等。因此，使用计算机来仿真优化贴装过程，免去为得到更好的贴装序列而产生的试贴等额外开销，进而制定更好的生产计划。本文就是利用计算机及相关技术来优化SMT贴装路径，达到提高SMT生产效率的目的。由于在PCB生产过

4、程中要涉及诸多方面，研究中不可能包含每个可能的变化因素。因此，本文为便于研究结合实际情况做出如下假设：1．PCB需要所有元件通过一个喂料器输送，并且喂料器可以输送任何的元件类型。2．喂料器和元件是有效合格的，在生产时，有足够的合格喂料器和元件。3．在丌始制造之前，所有的PCB处理数据是己知的第一章绪论1．2课题来源与研究意义本课题来源于信息产业部54研究所和西安电子科技大学共同承担的预研项目“PCB组件表面贴装流程仿真及设计制造过程优化”r项目号：415011004)，该项目利用54所的SMT-PC

5、B柔性生产线和西安电子科技大学CAD所多年的电子设计自动化软件开发基础和经验，以54所承担地面通讯设备级模块加工为突破口，展开军用板级电路模块虚拟制造基础应用技术研究。为了适应电子装备整机单位板级电路模块的多品种、变批量、短周期、低成本、高质量、小型化以及升级换代快的要求，SMT表面贴装生产线被广泛地应用。但若依靠人工无法达到产品要求，因而，SMT的优化系统应运而生了。在这一领域中，ComMaster公司较早的投入资金研究开发SMT系统的优化系统。SMT的优化系统是计算机技术、通信以及机械技术高度集

6、成的应用。目前SMT系统的优化在我国的应用gltJNtJ起步，目前在这方面还未有SMT系统优化标准，SMT系统从运行的平台、工作模式、到数据库、关键算法的设计都有许多不完善的地方，但是其市场前景广阔。本文对其制造过程中最关键、最复杂的设备一贴装机的贴装路径优化进行了有益的尝试和研究。研究的重点在于提高SMT系统的生产效率，总结归纳出优化原则，使得贴装机在贴装时所需时间最少，从而在更短的时间内达到更高的产量，以期更快的获得投资利润。1．3本文工作本文在对表面贴装技术研究的基础上结合前人工作，对PCB表

7、面贴装优化进行了细致地研究，具体内容如下：1．将PCB表面贴装优化问题抽象为相应数学模型，然后对问题模型的特点进行分析，选择蚁群算法作为解决问题的算法方案。2．考虑到SMT系统实际生产的需求，分析了影响SMT系统生产效率的主要因素，并结合实际生产中的约束条件和抽象模型的特点，提出基于蚁群算法的总体设计方案。3．将表面贴装路径优化问题转化为车辆路径问题，借鉴Ant．QSystem的算法思想，对信息素更新规则进行合理改进，通过动态调整Q值，克服了基本蚁群算法计算时问长、易于陷入停滞的缺点。并结合节约算法

8、提高收敛速度和解的质量，最终获得满意的效果。4．通过仿真试验测试，证明了设计方案的可行性和高效性。从而对蚁群算法应用于表面贴装路径优化问题进行了有益的尝试。4摹干蚁群算法的表面贴装优化研究本文以多贴片头多吸嘴贴装机为例展开上述研究工作，所采用的思想、方法、算法等均具有通用性，对PCB表面贴装路径优化具有一定的普遍借鉴意义。第二章表面贴装技术原理随着全球的电子制造服务(ElectronicManufacturingServices，EMS)市场不断蓬勃地发展，电子行业间