多頭拱架型貼片機(jī)貼片規(guī)劃優(yōu)化算法研究.pdf

1、貼片規(guī)劃中的優(yōu)化技術(shù)是研發(fā)多頭拱架型貼片機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前國內(nèi)關(guān)于這方面的深入研究是空白，國外很多研究者做了大量的工作，但是由于各個(gè)公司為了保護(hù)自己產(chǎn)品的市場，對這種類型貼片機(jī)的相應(yīng)問題研究文獻(xiàn)卻很少。為了最大限度提高貼片機(jī)的生產(chǎn)效率，本文主要針對這種復(fù)雜貼片機(jī)貼片規(guī)劃中的兩個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，即供料器位置分配問題和貼片順序問題，它們均為NP(Non-deterministicPolynomial)難問題，主要內(nèi)容如下： 1

2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：包括PCB生產(chǎn)數(shù)據(jù)提取和轉(zhuǎn)換以及吸嘴的選擇和分配。采用中間參考坐標(biāo)系和中間數(shù)據(jù)文件格式，通過指定所需要的數(shù)據(jù)范圍和定義輸出數(shù)據(jù)格式，把待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成特定機(jī)器所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)文件，存放在中間數(shù)據(jù)庫中，供各種機(jī)器直接和間接使用。在吸嘴選擇時(shí)使所選吸嘴數(shù)目最小來保證吸嘴更換次數(shù)最少，再將吸嘴分配給各個(gè)貼片頭時(shí)使各個(gè)貼片頭的負(fù)載盡可能均衡，為后面的供料器位置分配優(yōu)化和貼片順序優(yōu)化提供了良好的基礎(chǔ)。 2供料器的位置分配優(yōu)化：給

3、出了一個(gè)整數(shù)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，提出了一種基于槽位分區(qū)的權(quán)重啟發(fā)式算法。首先根據(jù)供料槽與PCB的貼片點(diǎn)之間的位置關(guān)系將供料器支架上的槽位分成4個(gè)區(qū)；然后給予每個(gè)供料器一個(gè)權(quán)重，根據(jù)供料器的權(quán)重，用一種啟發(fā)式算法確定其固定的槽位位置。同時(shí)由于該問題與設(shè)備結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，對于我們所討論的貼片機(jī)，通過對吸料過程分析和供料器位置相對PCB位置的關(guān)系分析，提出了三個(gè)優(yōu)化策略。計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明在使用相同的有效貼片順序優(yōu)化算法所獲得貼片順序的情況下，該

4、供料器位置分配算法能夠很顯著地提高生產(chǎn)效率，有效地解決該問題。 3貼片順序優(yōu)化。貼片順序問題為非對稱旅行商問題，在此不是以單個(gè)貼片位置為基本單元，而是提出一個(gè)以貼片循環(huán)為基本單元的數(shù)學(xué)模型。在此數(shù)學(xué)模型中，將一個(gè)貼片循環(huán)看成一個(gè)整體，整個(gè)問題就變成了兩個(gè)子問題：確定貼片循環(huán)及其順序。同時(shí)提出了一種基于正逆序交替組合貼片循環(huán)的啟發(fā)式算法和基于近鄰交叉算子的子鏈遺傳算法加以解決。在啟發(fā)式算法中，根據(jù)供料器的位置和貼片頭所對應(yīng)的吸嘴，

5、首先用一種正逆序交替的啟發(fā)式算法組合貼片循環(huán)獲得一個(gè)初始有效的貼片順序，然后通過貼片位置互換以及3-OPT變換貼片循環(huán)順序，迭代搜索來提高貼片順序質(zhì)量。在遺傳算法中提出了一種近鄰交叉算子和基于子鏈的編碼解碼方法，模擬計(jì)算表明傳統(tǒng)的遺傳算法對解決該問題效果不明顯，而該算法有效得多。大量的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該啟發(fā)式算法和遺傳算法均比近鄰算法有效，但啟發(fā)式算法比遺傳算法更有效得多，能大大提高貼片機(jī)的生產(chǎn)效率，是一種非常有效的解決方法。該供料器

6、位置分配算法和貼片順序最佳算法組合為最終的貼片優(yōu)化算法。對其優(yōu)化結(jié)果和JUKi-2010機(jī)器上的優(yōu)化軟件作了相應(yīng)的比較分析，更進(jìn)一步驗(yàn)證了這套算法的有效性。 總之，本文通過對多頭拱架型貼片機(jī)貼片規(guī)劃中的兩個(gè)關(guān)鍵問題的細(xì)致探討和研究，針對多頭拱架型貼片機(jī)的供料器位置分配問題給出了整數(shù)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，提出了基于槽位分區(qū)的權(quán)重啟發(fā)式算法；針對為非對稱旅行商問題的多頭拱架型貼片機(jī)的貼片順序問題提出了以貼片循環(huán)為基本單元的數(shù)學(xué)模型，提出了