一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法与流程

本发明涉及基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，属于电器技术及电气工程领域。

背景技术：

1、随着电子制造业规模的迅速扩大，电子产品的组装技术需要不断改进。在电路板的组装方面，当前主流的技术是表面贴装技术，这主要依赖于贴片机。这些机器利用先进的光学和机械系统，快速地拾取电子元件和芯片，并准确地将它们送到电路板上的各个焊接点进行安装。为了方便描述，我们在后续的文本中将“电子元器件与芯片”统称为“元件”，将“拾取与贴装”简称为“拾贴”。

2、如图2所示，目前市场上的贴片机采用龙门式三维运动平台。在贴片机运输载具内均匀地安装着几个既能吸又能吹的吸嘴。这些吸嘴由载体内部的电机驱动，可沿z轴上下移动。贴片机运输载具由横向和纵向的导轨驱动，可在水平面内沿x轴和y轴移动。在拾取和放置过程开始之前，电路板会被传送到指定位置，并由传送带与附带的夹持器牢牢固定。在拾放操作过程中，固定在机底座上的供料器会自动补充和供应元件。准备好将待拾取的元件推送到供料器前端的拾取点，等待拾取和使用。由于元件形状与尺寸的多样性，导致进行拾放操作时所使用的吸嘴也是多样的，但贴片机运输载具内所搭载的吸杆资源是有限的，在贴装元件种类较多时，合理的吸嘴任务分配可以有效的减少总任务的拾放周期数、降低吸嘴的更换次数，进而减少与规避不必要的运动路径和动作，提升整个生产过程的生产效率。

3、图3所示为贴片机的拾贴过程。因每个台贴片机所搭配的贴片运输载具上安装的吸杆个数有限，并且通常少于贴装点个数。因此，完成一整块电路板的贴装任务，一般需要分多个拾取与贴装周期(拾贴周期)。一个拾贴周期内的拾贴过程可被概述如下：贴片运输载具按照该周期拾取任务首先移动到供料器基座处；按照拾取顺序由各吸杆依次移动到对应元件拾取点处进行拾取；将本拾贴周期的拾取任务全部完成后，贴片运输载具移动到电路板处；按照本周期规划的贴装任务序列，各吸杆依次运动到对应贴装点处进行元件贴装。待本周期内所有贴装任务均被完成后，开始下一个拾贴周期的拾贴过程。

4、对贴片机拾贴过程进行优化，可明显缩短表面贴装耗时，该优化问题包括两个主要子问题：“元件分配问题”与“拾贴选址路径优化问题”。“元件分配”需要确定各拾贴周期内的各吸杆所贴装的元件类型。在此基础上，“拾贴选址路径优化”需要确定贴片载具在整个拾贴过程中的运动路径。本专利基于专利号为201810829630.8的专利所给出的元件分配方法，以及专利号为202010387811.7的专利所给出的贴装路径优化方法，进而给出了对元件与吸杆匹配度进行打分的方法，通过将该打分结果引入元件分配过程，将两个问题紧密联系起来，能够有效地缩短贴装路径长度。元件与吸杆匹配度的打分主要依据是每个元件所对应的贴装点在电路板空间布局上的相对位置。将这些贴装点在电路板上的相对位置参考吸杆间隔等参数进行分割形成一个个网格，将网格对应的元件贴装点和吸杆的“同时贴装”关系进行评价打分。其中“同时贴装”为名义上的同时贴装，在此我们认为的同时贴装是指同时存在多个吸杆，每个吸杆按照顺序对应一个行列网格，在搜索中促成最大同时贴装的目的是尽可能的保证吸杆的空间排列顺序和元件在电路板上的空间排布顺序的一致性，进而避免贴装过程中出现的非必要折返路径；最终，将该打分情况作为元件分配算法中某一元件对应当前吸杆价值高低的重要依据。

5、目前研究的主要缺陷是：现有商业软件未能综合考虑不同元件类型的贴装点在电路板布局中的相对位置关系，从而无法在进行元件分配时有效引入贴装路径长度最小化的目标，从而导致所优化的贴装路径出现非必要的折返路径，导致贴装路径过长，贴装生产工作效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有商业软件未能综合考虑不同元件类型的贴装点在电路板布局中的相对位置关系，从而无法在进行元件分配时有效引入贴装路径长度最小化的目标，从而导致所优化的贴装路径出现非必要的折返路径，导致贴装路径过长，贴装生产工作效率低的问题，而提出了一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法。

2、商业软件为专利号201810829630.8的一种单动臂并列式贴片头贴片机的吸杆任务分配方法。

3、一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度打分方法具体过程为：

4、步骤一、获取贴片机参数、电路板生产数据；

5、步骤二、根据电路板上贴装点的分布，进行元件吸杆打分参数初始化，得到电路板x方向和y方向分割间隔库；更新x方向和y方向分割间隔，更新电路板能够被分割的列、行数，更新剩余贴装点数；基于元件类型计数变量，确定元件吸杆打分数组；

6、步骤三、根据电路板x方向和y方向分割间隔库，以贴装点落在分割区域的数量情况生成行列网格，以在行列网格中构成“同时贴装”数量最大为目标，得到各元件在各吸杆上分配的打分数组；

7、步骤四、基于各元件在各吸杆上的打分数组进行元件分配与拾贴路径优化。

8、本发明的有益效果为：

9、本发明公开了一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，该方法通过对电路板进行网格化划分与扫描，得到属于不同元件类型的贴装点在电路板布局中的相对位置关系，进而以此得到元件与吸杆匹配度的打分结果，并基于该打分进行元件分配，以避免优化贴装路径时出现非必要的折返路径，从而显著缩短贴装路径长度，提升贴装生产工作效率。实验表明，本发明提供的方法可以大幅提升贴片机生产效率，与商业软件相比，最大效率提升达78.35％。

10、具体来说，本发明具备如下2个创新点：

11、(1)提出了一种根据贴装点在电路板上的空间位置分布，进行元件吸杆打分的方法，能够实现贴装点在电路板上的相对位置与吸杆的空间位置相关联，并量化吸杆与元件之间的位置价值关系，生成元件吸杆的打分网格；

12、(2)在元件分配中给出了根据元件吸杆打分网格指导元件分配的操作，在对吸杆上的元件进行分配时，优先分配评分较高的元件，即可从全局上尽量避免吸杆贴装的折返运动。

技术特征：

1.一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

2.根据权利要求1所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤一获取贴片机参数、电路板生产数据；具体过程为：

3.根据权利要求2所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤二中根据电路板上贴装点的分布，进行元件吸杆打分参数初始化，得到电路板x方向和y方向分割间隔库；更新x方向和y方向分割间隔，更新电路板能够被分割的列、行数，更新剩余贴装点数；基于元件类型计数变量，确定元件吸杆打分数组；具体过程为：

4.根据权利要求3所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三根据划分的电路板x方向和y方向分割间隔库，以贴装点落在分割区域的数量情况生成行列网格，并以使行列网格能构成最多的“同时贴装”为目标，得到各元件在各吸杆上分配的打分数组；具体过程为：

5.根据权利要求4所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三二中循环遍历电路板被分割的行和列，更新行列网格中的贴装点信息；具体过程为：

6.根据权利要求5所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三四中扫描行列网格；具体过程为：

7.根据权利要求6所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三五中获取最大化同时贴装组信息；具体过程为：

8.根据权利要求7所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三六中遍历所有最大同时贴装组次数，清除已分配的贴装点；具体过程为：

9.根据权利要求8所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤三七中根据stmax存在与否，对元件吸杆打分数组进行更新；具体过程为：

10.根据权利要求9所述的一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，其特征在于：所述步骤四基于各元件在吸杆上的打分数组进行元件分配与拾贴路径优化；具体过程为：

技术总结一种基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法，本发明涉及基于电路板网格化扫描的元件与吸杆匹配度评价方法。过程为：本发明的目的是解决现有商业软件优化的贴装路径出现非必要的折返路径，导致贴装路径过长，贴装生产工作效率低的问题。过程为：一、获取贴片机参数、电路板生产数据；二、进行元件吸杆打分参数初始化，得到电路板X方向和Y方向分割间隔库；更新X方向和Y方向分割间隔，更新电路板能够被分割的列、行数，更新剩余贴装点数；基于元件类型计数变量，确定元件吸杆打分数组；三、得到各元件在各吸杆上分配的打分数组；四、基于各元件在各吸杆上的打分数组进行元件分配与拾贴路径优化。本发明属于电器技术及电气工程领域。技术研发人员：于兴虎,李政锴,尹宝青,孙昊,邱剑彬,孙维超,高会军受保护的技术使用者：宁波亦唐智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15