基于LabVIEW平台的SMT贴片机路径优化的说研究.pdf - 第25页
湖北工业大学硕士学位论文 由于ＳＭＴ贴装的产品愈来愈复杂，每种电子产品需贴装的元件也愈来愈多， 因此要求贴片机能装载更多的供料器，通常以能装载８姗送料器的数量作为贴片 供料器的装载数。大部分贴片机是将供料器直接安装在机架上，为了能提高贴片 能力，减少换料时间，特别是产品更新时往往需要重新组织供料器，因此大型高 速的贴片机采取双组合送料器，真正做到不停机换料，最多可放置１２０×２个供料 器。 在一些中速机中，则采取推车一体式料架，换料时可…
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服电机驱动的。
此外还有气动式供料器，其同步棘轮的运行依靠微型电磁阀转换来控制。目
前供料器以机械式与电动式为多见。
（２）管装供料器
①管状包装
许多ＳＭＤ采用管状包装，它具有轻便、价廉的优点，通常分为两大类：ＰＬＣＣ，
ＳＯＪ采用Ａ型管包装：ＳＯＰ采用Ｂ型管包装。
②Ｓｔｉｃｋ供料器
管状供料器的功能是把管子内的器件按顺序送到吸片位置供贴片头吸取。管
状供料器的结构形式多种多样，它由电动振动台、定位板等组成。早期仅安装一
根管，现在则可以将相同的几个管叠加在一起，以减少换料的时间，也可以将几
种不同的Ｓｔｉｃｋ并列在一道，实现同时供料，使用时只要调节料架振幅即可以方
便地工作。
（３）盘装供料器
盘装又称华夫盘包装，它主要用于ＱＦＰ等器件。通常这类器件引脚精细，极
易碰伤，故采用上下托盘将器件的本体夹紧，并保证左右不能移动，便于运输和
贴装。盘状供料器的结构形式有单盘式和多盘式。单盘式供料器仅是一个矩形不
锈钢盘，只要把它放在料位上，用磁条就可以方便地定位。
对于多种ＱＦＰ器件的供料，则可以通过多盘专用供料器，它又称为ｔｒａｙ
ｆｅｅｄｅｒ，现已广泛采用，通常安装在贴片机的后料位上，约占２０个８咖料位。但
它却可以为４０种不同的ＱＦＰ同时供料。
较先进的多盘供料器可将托盘分上下两部分，各容２０盘，并能分别控制，更
换元器件时，可实现不停机换料。
（４）散装仓储式供料器
散装仓储式供料器是近几年出现的新型供料器。ＳＭＣ放在专用塑料盒内，每
盒装有ｌ万只元件。不仅可以减少停机时间，而且节约了大量的编带纸。这也意
味着节约木柴，故具有“环保概念＂。散装供料器的供料原理是由于它带有一套线
性振动轨道，随着导轨的振动，元器件在轨道上排队向前。这种供料器适合于矩
形和圆形片式元件，但不适用于极性器件。目前最小元件尺寸已做到１．Ｏｍｍ×０．５姗，
散装仓储式供料器所占料位与８唧带状包装供料器相同。
目前己开发出带双仓、双道轨的散装仓储式供料器，即一只供料器相当于两
只供料器的功能，这意味着在不增加空间的情况下，装料能力提高了一倍。
（５）供料器的安装系统
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由于ＳＭＴ贴装的产品愈来愈复杂，每种电子产品需贴装的元件也愈来愈多，
因此要求贴片机能装载更多的供料器，通常以能装载８姗送料器的数量作为贴片
供料器的装载数。大部分贴片机是将供料器直接安装在机架上，为了能提高贴片
能力，减少换料时间，特别是产品更新时往往需要重新组织供料器，因此大型高
速的贴片机采取双组合送料器，真正做到不停机换料，最多可放置１２０×２个供料
器。
在一些中速机中，则采取推车一体式料架，换料时可以方便地将整个供料器
与主机脱离，实现供料器整体更换，大大缩短装卸料架的时间。
２．６本章小结
本章主要介绍了表面贴装技术原理以及贴片机的结构组成，重点说明了贴片
头的分类和定位系统的原理及特性，为下一步进行表面贴装优化设计做了必要的
技术说明。
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第３章贴片机路径优化的数学模型
对于印制板组装厂商来讲，要想在激烈的竞争中取胜，最重要的是使生产线
发挥最大的效率，提高合格产品的产量。然而，要达到这一目标，必然会受到诸
多因素的影响。所以必须对ＳＭＴ生产线进行优化，才可以实现高效生产。
一条ＳＭＴ生产线由多台设备组成，但实际上生产线的速度是由贴片机来决定
的，所以贴片机路径优化是ＳＭＴ系统优化的最主要方面。
由于贴片机贴装路径优化问题具有高维数、离散和非线性的特点ｎ引，用传统
的优化方法往往是计算量按指数方式急剧增大，例如使用穷举法在理论上可以求
出贴片机最优路径，但实际上随贴装元件数量的增加计算量呈几何级数增大ｎ¨，
或是容易陷入局部最优点，很难求得全局最优解。本章将在仔细分析贴片机贴装
工艺的基础上，归纳影响贴装效率的主要因素，对贴片机贴装路径优化问题建立
集成的数学模型，并指出合适的求解方法。
３．１贴片机贴装工艺流程
贴片机在进行元件装配时，最重要的性能参数是ＰＣＢ上元件的装配效率和装
配精度。元件的装配精度主要取决于贴片机控制系统、传动系统、视觉系统的精
度，而装配效率主要取决于贴片工艺流程的优化。即对特定的贴片机，其硬件机
构，如驱动电机、机械结构等保持不变，贴片机的工艺优化问题的目的就是在保
证ＰＣＢ上元件装配精度的条件下，尽量缩短装配时间，以提高装配效率。
贴片机从结构上主要分为拱架型、复合型、转塔型和大规模并行型。这几种
类型的贴片机在结构上差别很大，但路径的优化所采用的思想、算法等都是通用
的，本文针对拱架型贴片机路径优化的研究成果对其它类型的贴片机的贴装路径
优化也有一定的借鉴意义。如图３．１所示，拱架型贴片机的主要组成部分为：工
作台（用来固定和携带贴片头运动的拱架）、供料槽，以及用来固定装载元件的供
料器。装载元件的供料器固定在两边的供料槽上，每个供料器占据一个或多个供
料槽，每个供料器上只能装载同一种元件，小的元件装在带式供料器上，大的元
件由盘式供料器供应。贴片头固定安装在拱架上，贴片头的移动是通过拱架的移
动来实现的。元件的吸取、贴装等动作都是由装在贴片头上的吸嘴来完成。由于
本贴片机项目处于起步阶段，我们只考虑一个贴片头的情况，所以一次只可以吸
取一个元件。随着项目的深入，我们将会考虑多个贴片头的情况。