单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法

1.本发明涉及单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，属于表面贴装的供料技术领域。


背景技术：

2.表面贴装技术是一种利用贴片机将片式元件贴装到印刷电路板并通过回流焊等技术将其焊接在电路板上的制造技术。
3.贴片机中的供料器是贴片机元件供应的机械机构，分为带式供料器、杆式供料器、盘式供料器。由于杆式供料器和盘式供料器通常由操作员根据实际情况人工安排，贴装优化中的供料器分配问题特指带式供料器。贴片机在实际贴装作业中有许多因素影响实际的拾取效果，例如气压不稳会造成吸嘴拾取物料位置姿态偏差过大导致拍照检测无法通过，带式供料器料带卡住造成元件表面覆盖一层料带导致无法成功拾取、带式供料器所有物料均拾取完毕但生产仍在继续等情况均会影响实际拾取贴装效果。当发生所述元件偏差较大、卡住料带、物料用尽等情况，经过相机拍照检测后会执行废料动作，影响贴片效率，因此研究如何根据实际供料器工作情况对贴装点动态分配供料器十分有必要。


技术实现要素：

4.针对现有不能根据实际工作情况对贴装点动态分配供料器，影响贴片效率的问题，本发明提供一种单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法。
5.本发明的一种单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，包括，
6.步骤一：建立待贴装电路板的贴装点数据集及确定待贴装电路板尺寸坐标，每个贴装点数据包括元件类型、元件名称和对应的贴装头吸杆编号；
7.确定机械参数，包括供料器总槽位数、贴装头吸杆总个数、止档块机械坐标、供料器标准槽位坐标以及相邻供料器槽位间距；
8.获取已注册供料器列表；
9.步骤二：由已注册供料器列表中根据每个供料器的当前废料数量、连接状态和工作状态确定可用供料器列表；
10.步骤三：对未分配供料器的贴装点，在当前贴装拾取周期遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器进行供料器的分配，对每一次供料器分配结果进行评价指数的计算，根据评价指数计算结果确定当前贴装拾取周期贴装头的供料器拾取策略；
11.步骤四：根据供料器拾取策略拾取元件，并在拍照检测合格后贴装元件；
12.步骤五：更新可用供料器列表，返回步骤三，直到完成贴装作业。
13.根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤二中确定可用供料器列表的过程包括：
14.读取已注册供料器列表feederinfor，其中第i个已注册供料器为fii，,＝1,
…
,，
其中n为已注册供料器最大槽位数；
15.fi对应的数据包括供料器对应元件类型索引fc(fi)，供料器槽位号信息fs(fi)，供料器工作状态信息fw(fi)，供料器连接状态信息f
l
(fi)，供料器当前废料数量fd(fi)；其中供料器工作状态信息fw(fi)包括正常状态normal和废弃状态dump，供料器连接状态信息f
l
(fi)包括未连接状态off和连接状态on；
16.按照供料器槽位号信息fs(fi)的升序排列已注册供料器；
17.设定可用供料器列表为availablefeederlist(fc(fi),fi)，用于存储元件类型索引fc(fi)包含的所有可用供料器；
18.对升序排列后的已注册供料器依次进行判断，若当前已注册供料器fi的供料器工作状态信息fw(fi)为正常状态normal，进一步判断当前废料数量fd(fi)和供料器连接状态信息f
l
(fi)，若当前废料数量fd(fi)未超过废料数量上限feederdumpmaxnum，并且供料器连接状态信息f
l
(fi)满足f
l
(fi)＝＝on，则将当前已注册供料器fi存入可用供料器列表为availablefeederlist(fc(fi),fi)，直到完成全部已注册供料器的判断，获得最终可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)。
19.根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤三中确定当前贴装拾取周期贴装头的供料器拾取策略的方法包括：
20.计算待贴装电路板中心位置centerpos：
[0021][0022]
其中stopperpos.x为止档块在x方向上的机械坐标，boardsize.x为待贴装电路板在x方向上的长度；
[0023]
计算待贴装电路板中心位置centerpos对应的槽位号centerslot：
[0024][0025]
式中slot21pos.x为供料器标准槽位在x方向上的机械坐标，twofeederinter为相邻供料器槽位间距，21为供料器标准槽位序号；
[0026]
设定当前贴装拾取周期供料器拾取数量为g
max
，当前拾取计数为g；定义同时拾取组首个拾取供料器槽位号为pickslotindex、拾取吸杆编号组pickheadnum，吸杆分配供料器槽位号为allocationslot；
[0027]
首先，遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器，按吸杆与供料器的类型匹配数进行供料器的分配，保留评价指数计算结果更小的分配方案作为贴装头的供料器拾取策略，更新最优评价指数best_value，确定最优供料器拾取策略；将最优供料器拾取策略存入吸杆分配供料器槽位号allocationslot。
[0028]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，遍历可用供料器列表中前基座可用供料器的过程包括：
[0029]
步骤三一：初始化前基座可用供料器索引slotnum1＝1，前基座最优评价指数best_value1＝∞；
[0030]
步骤三二：基于机械位置极限，定义前基座可用供料器索引slotnum1为：
[0031]
[0032]
式中headnummax为吸杆总个数；
[0033]
步骤三三：若前基座可用供料器索引slotnum1存在可用供料器并未分配，并且吸杆与所述前基座可用供料器元件类型有匹配项，则将当前匹配数记为同时拾取数picknum1，设定需检测匹配性的供料器槽位号为currentslot1：
[0034]
currentslot1＝slotnum1 2*headnumi，
[0035]
式中headnumi为当前贴装拾取周期贴装点对应的吸杆编号；
[0036]
步骤三四：计算评价指数value1：
[0037]
value1＝picknum1-|centerslot-currentslot1|*0.1，
[0038]
若计算的评价指数value1小于当前评价指数value1，则更新最优评价指数best_value1，并且更新pickslotindex、pickheadnum；
[0039]
步骤三五：若则使slotnum1＝slotnum1 1，返回执行步骤三二，直到完成可用供料器列表中前基座可用供料器的遍历。
[0040]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，遍历可用供料器列表中后基座可用供料器的过程包括：
[0041]
步骤三六：初始化后基座可用供料器索引后基座评价指数best_value2＝∞；
[0042]
步骤三七：基于机械位置极限，定义后基座可用供料器索引slotnum2为：
[0043]
slotnum2＝n-headnummax；
[0044]
步骤三八：若后基座可用供料器索引slotnum2存在可用供料器并未分配，并且吸杆与所述后基座可用供料器元件类型有匹配项，则将当前匹配数记为同时拾取数picknum2，设定需检测匹配性的供料器槽位号为currentslot2：
[0045]
currentslot2＝slotnum2 2*headnumi；
[0046]
步骤三九：计算评价指数value2：
[0047]
value2＝picknum2-|n-centerslot-currentslot2|*0.1，
[0048]
若计算的评价指数value2小于当前评价指数value2，则更新最优评价指数best_value2，并且更新pickslotindex、pickheadnum；
[0049]
步骤三十：若slotnum2≤n-headnummax，则使slotnum2＝slotnum2 1，返回执行步骤三七，直到完成可用供料器列表中后基座可用供料器的遍历。
[0050]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，将遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器确定的最优供料器拾取策略存入吸杆分配供料器槽位号allocationslot，allocationslot中非零数目σ为有效结果数目，令g＝g σ，直到满足g＝＝g
max
，步骤三结束。
[0051]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤四中贴装元件的过程包括：
[0052]
根据供料器位置对拾取的元件进行拍照检测，对于拍照检测不合格的元件确定为元件废料，并使fd(fi)＝fd(fi) 1，若fd(fi)小于对应元件类型索引的废料数量上限feederdumpmaxnum(c)，则进行下一个拾取元件的拍照检测；对于拍照检测合格的元件进行贴装。
[0053]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤五中更新可用供料器列表的过程包括：
[0054]
在每一次贴装拾取周期结束下一次贴装拾取周期开始前进行供料器状态检查：
[0055]
定义当前贴装拾取周期内贴装点索引为index；初始化index＝1，获取当前贴装点供料器信息f
index
；
[0056]
若f
l
(f
index
)＝＝on，则进一步判断当前供料器废料数目fd(f
index
)；否则更新可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)；
[0057]
若fd(f
index
)≥feederdumpmaxnum(c)，即fw(f
index
)＝＝dump，继续更新可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)；否则：
[0058]
继续判断若index≤cyclesize，令index＝index 1，进行下一个供料器状态检查；否则结束供料器状态检查；式中cyclesize为当前贴装拾取周期的贴装点数目。
[0059]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤五中，更新可用供料器列表的过程中，遍历可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)，若fw(f
index
)＝＝dump，则移除该可用供料器，并对可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)进行更新。
[0060]
根据本发明的单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，步骤五中完成贴装作业为：
[0061]
直到完成全部贴装点的贴装或者没有可用供料器，判定完成贴装作业。
[0062]
本发明的有益效果：本发明方法在每一次拾取-贴装周期开始前进行供料器状态检查；根据供料器状态调整可用供料器列表，进而对当前拾取-贴装周期内供料器数据进行重新分配；应用于单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配过程中，动态调整供料器的分配决策，可提高多功能贴片机实际贴装作业的效率。
[0063]
本发明方法可自动调整可用供料器列表，对当前周期供料器分配结果进行优化，提高了最终贴装效率。
附图说明
[0064]
图1是本发明所述单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法的流程图；
[0065]
图2是本发明方法的供料器分配优化示意图。
具体实施方式
[0066]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0068]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0069]
具体实施方式一、结合图1和图2所示，本发明提供了一种单动臂拱架型多功能贴片机供料器分配优化方法，包括，
[0070]
步骤一：根据实际贴装电路板导入贴装点数据、机械参数信息：建立待贴装电路板的贴装点数据集及确定待贴装电路板尺寸坐标，每个贴装点数据包括元件类型、元件名称和对应的贴装头吸杆编号；
[0071]
确定机械参数，包括供料器总槽位数、贴装头吸杆总个数、止档块机械坐标、供料器标准槽位坐标以及相邻供料器槽位间距；
[0072]
获取已注册供料器列表；
[0073]
步骤二：由已注册供料器列表中根据每个供料器的当前废料数量、连接状态和工作状态确定可用供料器列表；
[0074]
步骤三：对未分配供料器的贴装点，在当前贴装拾取周期遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器进行供料器的分配，对每一次供料器分配结果进行评价指数的计算，根据评价指数计算结果确定当前贴装拾取周期贴装头的供料器拾取策略；
[0075]
步骤四：根据供料器拾取策略拾取元件，并在拍照检测合格后贴装元件；依次执行拾取元件、拍照检测、贴装元件，检查生产数据是否均贴装完毕，若仍有未贴装元件则继续执行步骤三，若生产数据没有剩余或者当前已注册供料器中没有可用供料器则完成贴装作业。
[0076]
步骤五：更新可用供料器列表，返回步骤三，直到完成贴装作业。在每一周期结束后根据供料器状态调整可用供料器列表，可对当前拾取-贴装周期内供料器数据进行重新分配。
[0077]
进一步，步骤二中确定可用供料器列表的过程包括：
[0078]
读取已注册供料器列表feederinfor，其中第i个已注册供料器为fi，,i＝1,
…
,n，其中n为已注册供料器最大槽位数；
[0079]fi
是一个多元组，对应的数据包括供料器对应元件类型索引feedercomponent，简记为fc(fi)，供料器槽位号信息feederslotnum，简记为fs(fi)，供料器工作状态信息feederworkstate，简记为fw(fi)，供料器连接状态信息feederlinkstate，简记为f
l
(fi)，供料器当前废料数量feederdumpcnt，简记为fd(fi)；其中供料器工作状态信息fw(fi)包括正常状态normal和废弃状态dump，供料器连接状态信息f
l
(fi)包括未连接状态off和连接状态on；
[0080]
按照供料器槽位号信息fs(fi)的升序排列已注册供料器；
[0081]
设定可用供料器列表为availablefeederlist(fc(fi),fi)，用于存储元件类型索引fc(fi)包含的所有可用供料器；
[0082]
对升序排列后的已注册供料器依次进行判断，若当前已注册供料器fi的供料器工作状态信息fw(fi)为正常状态normal，进一步判断当前废料数量fd(fi)和供料器连接状态信息f
l
(fi)，若当前废料数量fd(fi)未超过废料数量上限feederdumpmaxnum，并且供料器连接状态信息f
l
(fi)满足f
l
(fi)＝＝on，则将当前已注册供料器fi存入可用供料器列表为availablefeederlist(fc(fi),fi)，直到完成全部已注册供料器的判断，获得最终可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)。
[0083]
具体为：
[0084]
一)：判断当前已注册带式供料器fi元件废料数量fd(fi)是否超过供料器废弃判断
上限feederdumpmaxnum(fc(fi))，若超过上限则执行步骤四)，否则执行步骤二)；
[0085]
二)：判断当前已注册带式供料器连接状态是否满足f
l
(fi)＝＝on，若不满足则执行步骤四)，否则执行步骤三)；所述符号“＝＝”表示其左右两边公式代表值相等；
[0086]
三)：将当前已注册带式供料器信息fi存入可用供料器列表availablefeederlist；
[0087]
四)：判断当前已注册供料器信息是否满足fi＝＝fn，若不满足则令i＝i 1并执行步骤一)，若满足则执行步骤五)；
[0088]
五)：检查贴装点信息是否全部分配供料器数据，若存在未分配信息则执行步骤六)，否则执行步骤七)；
[0089]
六)：重新优化带式供料器拾取策略，确保所有贴装点信息均已分配供料器；
[0090]
七)：完成所有供料器初始分配，开始贴装作业；
[0091]
步骤三中确定当前贴装拾取周期贴装头的供料器拾取策略的方法包括：
[0092]
计算待贴装电路板中心位置centerpos：
[0093][0094]
其中stopperpos.x为止档块在x方向上的机械坐标，boardsize.x为待贴装电路板在x方向上的长度；
[0095]
计算待贴装电路板中心位置centerpos对应的槽位号centerslot：
[0096][0097]
式中slot21pos.x为供料器标准槽位在x方向上的机械坐标，twofeederinter为相邻供料器槽位间距，21为供料器标准槽位序号；本实施方式中选择21号槽作为供料器标准槽位；
[0098]
设定当前贴装拾取周期供料器拾取数量为g
max
，当前拾取计数为g；定义同时拾取组首个拾取供料器槽位号为pickslotindex、拾取吸杆编号组pickheadnum，吸杆分配供料器槽位号为allocationslot；以上定义数据初始化为零；
[0099]
首先，遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器，按吸杆与供料器的类型匹配数进行供料器的分配，保留评价指数计算结果更小的分配方案作为贴装头的供料器拾取策略，更新最优评价指数best_value，确定最优供料器拾取策略；将最优供料器拾取策略存入吸杆分配供料器槽位号allocationslot。
[0100]
遍历可用供料器列表中前基座可用供料器的过程包括：
[0101]
步骤三一：初始化前基座可用供料器索引slotnum1＝1，前基座最优评价指数best_value1＝∞；
[0102]
步骤三二：基于机械位置极限，定义前基座可用供料器索引slotnum1为：
[0103][0104]
式中headnummax为吸杆总个数；
[0105]
步骤三三：若前基座可用供料器索引slotnum1存在可用供料器并未分配，并且吸杆与所述前基座可用供料器元件类型有匹配项，则将当前匹配数记为同时拾取数picknum1，设定需检测匹配性的供料器槽位号为currentslot1：
[0106]
currentslot1＝slotnum1 2*headnumi，
[0107]
式中headnumi为当前贴装拾取周期贴装点对应的吸杆编号；
[0108]
hheadnumi,i＝1,
…
,cyclesize，初始化i＝1，cyclesize≤headnummax。
[0109]
步骤三四：计算评价指数value1：
[0110]
value1＝picknum1-|centerslot-currentslot1|*0.1，
[0111]
若计算的评价指数value1小于当前评价指数value1，则更新最优评价指数best_value1，并且更新pickslotindex、pickheadnum；
[0112]
步骤三五：若则使slotnum1＝slotnum1 1，返回执行步骤三二，直到完成可用供料器列表中前基座可用供料器的遍历。
[0113]
遍历可用供料器列表中后基座可用供料器的过程包括：
[0114]
步骤三六：初始化后基座可用供料器索引后基座评价指数best_value2＝∞；
[0115]
步骤三七：基于机械位置极限，定义后基座可用供料器索引slotnum2为：
[0116]
slotnum2＝n-headnummax；
[0117]
步骤三八：若后基座可用供料器索引slotnum2存在可用供料器并未分配，并且吸杆与所述后基座可用供料器元件类型有匹配项，则将当前匹配数记为同时拾取数picknum2，设定需检测匹配性的供料器槽位号为currentslot2：
[0118]
currentslot2＝slotnum2 2*hheadnumi；
[0119]
步骤三九：计算评价指数value2：
[0120]
value2＝picknum2-|n-centerslot-currentslot2|*0.1，
[0121]
若计算的评价指数value2小于当前评价指数value2，则更新最优评价指数best_value2，并且更新pickslotindex、pickheadnum；
[0122]
步骤三十：若slotnum2≤n-headnummax，则使slotnum2＝slotnum2 1，返回执行步骤三七，直到完成可用供料器列表中后基座可用供料器的遍历。
[0123]
将遍历可用供料器列表中前基座可用供料器或后基座可用供料器确定的最优供料器拾取策略存入吸杆分配供料器槽位号allocationslot，allocationslot中非零数目σ为有效结果数目，令g＝g σ，直到满足g＝＝g
max
，步骤三结束。
[0124]
再进一步，步骤四中贴装元件的过程包括：
[0125]
根据供料器位置对拾取的元件进行拍照检测，对于拍照检测不合格的元件确定为元件废料，并使fd(fi)＝fd(fi) 1，若fd(fi)小于对应元件类型索引的废料数量上限feederdumpmaxnum(c)，则进行下一个拾取元件的拍照检测；对于拍照检测合格的元件进行贴装。
[0126]
步骤五中更新可用供料器列表的过程包括：
[0127]
在每一次贴装拾取周期结束下一次贴装拾取周期开始前进行供料器状态检查：
[0128]
定义当前贴装拾取周期内贴装点索引为index；初始化index＝1，获取当前贴装点供料器信息f
index
；
[0129]
若f
l
(f
index
)＝＝on，则进一步判断当前供料器废料数目fd(f
index
)；否则更新可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)；
[0130]
若fd(f
index
)≥feederdumpmaxnum(c)，即fw(f
index
)＝＝dump，继续更新可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)；否则：
[0131]
继续判断若index≤cyclesize，令index＝index 1，进行下一个供料器状态检查；否则结束供料器状态检查；式中cyclesize为当前贴装拾取周期的贴装点数目。
[0132]
步骤五中，更新可用供料器列表的过程中，遍历可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)，若fw(f
index
)＝＝dump，则移除该可用供料器，并对可用供料器列表availablefeederlist(fc(fi),fi)进行更新。
[0133]
步骤五中完成贴装作业为：
[0134]
直到完成全部贴装点的贴装或者没有可用供料器，判定完成贴装作业。
[0135]
在每一周期结束时检查生产数据是否有剩余，若有剩余则继续执行步骤三，若生产数据没有剩余或者当前已注册供料器中没有可用供料器，则贴装作业完成。
[0136]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。