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多头垂直旋转式贴片机贴装工艺优化研究

作　者: 张坤
导　师: 姜建国
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 表面贴装技术贴片机蚁群算法路径优化
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

贴片机是影响表面贴装生产线工作效率的最关键的设备。贴装工艺优化属于NP-Hard问题,用传统的优化方法很难求得全局最优解,且目前的研究大多针对拱架式和转塔式贴片机。因此,随着优化算法的发展和新机型的出现,该问题还有待进一步研究。本文详细研究了多头垂直旋转式贴片机的结构特点和工作过程,分析归纳了影响贴片机效率的因素,建立了具有实用性的贴片机贴装工艺优化的数学模型；采用中间文件作为贴片机优化的数据来源,使贴片机的优化独立于各种异构的电子设计环境；针对元器件特性影响贴片机效率的问题,提出了基于元器件层次、类型、数量的贴装头负荷均衡和供料器排列优化的方法；结合贴装过程,建立了针对贴片机路径优化的旅行商模型；在基本蚁群算法的基础上,通过引入两种功能的蚂蚁,改进了算法。理论分析和仿真实验证明,本文所提出的改进算法不仅符合贴片机的实际工作情况,提高了贴片机的贴装效率,而且有效地克服了以往算法中约束条件多,而简化后的模型又与实际相脱离的缺点。本文所采用的优化思想和设计的算法,对于将来发展的具有更多贴装头和吸嘴的贴片机具有一定的借鉴意义。本文只考虑了生产线上有一台贴片机的情况,多台贴片机的优化和算法的参数选择是下一阶段的研究重点。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景及研究意义  7-8
  1.2 SMT概述  8-9
  1.3 元器件贴装设备分类  9-10
  1.4 贴片机优化研究现状  10-11
  1.5 本文工作  11-13
第二章贴片机的结构特点及优化问题建模  13-23
  2.1 贴片机的关键部件  13-16
  2.2 垂直旋转式贴片机的结构特点  16
  2.3 垂直旋转式贴片机的贴装过程分析  16-18
  2.4 影响贴片机效率的因素及优化目标  18-20
  2.5 贴片机贴装工艺优化的数学建模  20-22
  2.6 小结  22-23
第三章蚁群算法研究与分析  23-33
  3.1 蚁群算法的基本原理  23-26
    3.1.1 蚁群算法的思想起源  23-24
    3.1.2 蚁群算法的数学模型  24-26
  3.2 蚁群算法的发展  26-28
  3.3 蚁群算法与遗传、模拟退火算法的比较  28-32
    3.3.1 遗传算法  28-29
    3.3.2 模拟退火算法  29-30
    3.3.3 三种算法的特点及比较  30-32
  3.4 小结  32-33
第四章元器件特性及分配问题研究  33-43
  4.1 元器件信息的提取  33-34
    4.1.1 元器件信息的来源  33-34
    4.1.2 元器件的合理性检查  34
  4.2 元器件的特性及其分类  34-36
    4.2.2 元器件分层  35
    4.2.3 元器件分类  35
    4.2.4 元器件分组  35-36
  4.3 贴装头之间的元器件分配  36-38
  4.4 元器件的供料器位置优化  38-40
    4.4.1 基于元器件分组的供料器区域划分  38-39
    4.4.2 基于元器件分类的供料器位置优化  39-40
  4.5 基于分类的元器件收集方法  40
  4.6 基于分组的吸嘴更换策略  40-41
  4.7 小结  41-43
第五章适用于贴片机路径优化的蚁群算法  43-53
  5.1 优化问题的数学描述  43-45
    5.1.1 优化问题的分解  43-44
    5.1.2 优化问题中的坐标系转换  44-45
  5.2 基本蚁群算法的改进  45-47
    5.2.1 改进的蚁群算法  45-46
    5.2.2 改进算法的概要流程  46-47
  5.3 改进算法的关键步骤  47-50
    5.3.1 循环内部的路径优化及基站的建立  47-49
    5.3.2 基于基站的循环连接顺序优化  49-50
    5.3.3 全局信息素的更新  50
  5.4 改进算法的特点  50-51
  5.5 小结  51-53
第六章算法仿真  53-63
  6.1 算法实现  53-54
  6.2 关键模块的算法实现与仿真计算  54-61
    6.2.1 元器件特性分析  54-56
    6.2.2 元器件供料器位置优化  56-58
    6.2.3 贴片机路径优化  58-61
  6.3 小结  61-63
第七章结束语  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-71
研究成果  71

多头垂直旋转式贴片机贴装工艺优化研究

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