技术摘要：
一种基于禁忌搜索算法的LED贴片机拾贴路径优化方法，本发明涉及贴片机拾贴路径优化方法。本发明的目的是为了解决现有商业软件在对LED拾取路径进行优化时，通常采取固定的优化策略与随机搜索相结合的方式，使其在搜索过程中容易陷入局部最优解，导致获得的拾贴路径长，L  全部
背景技术：
随着我国经济水平的不断提升，电子工业也得到了迅速发展，追求小型化、精密化 的微电子产业逐步形成。微电子产业是支撑航空、航天、船舶、家电、仪表等多个领域发展的 基础性产业，对于高新科技的发展有着重大意义。而微电子产业中涉及印制电路板的制作， 表面贴装技术更是其中的关键性技术。表面贴装技术是一种将无引脚表面组装元器件安装 在印制电路板的表面上的电路装连技术，元器件安装的位置被称为贴装点。 LED贴片机是专门为LED行业所设计定做的表面贴装设备，用来实现大批量的LED 电路板的组装。提升LED贴片机生产制作印制电路板时表面贴装效率的生产方法同样可以 被应用到具有相同封装(如电阻、电容)贴片元器件的印制电路板的制作中。 禁忌搜索(Tabu  Search)算法是一种元启发式的搜索算法，其思路是：先确定一个 可行解，在一系列特定的搜索方向中，选择能让目标函数值变化最多的方向进行移动，并且 不以局部最优解作为搜索停止的准则。所述“特定的搜索方向”，是指模拟人类的记忆功能， 在一定的迭代次数内对已经进行的优化进行屏蔽的其它可行的搜索方向。 禁忌搜索算法是对于局部搜索算法的一种拓展，其采用全局逐步寻优的方式逼近 最优解，该方面适应性强、易于操作，被广泛地应用于求解组合优化问题，特别是NP-hard问 题。该算法通过构造领域表完成全局范围内的搜索，加入禁忌表保存历史搜索过的最优解 对应的搜索动作，搜索过程中的新解既不是在当前解的邻域中随机产生，也不是从历史最 优解中获得。由于禁忌搜索算法的记忆功能和藐视准则，其在搜索过程中接受劣解以跳出 局部最优解，解的搜索范围更大。区别于局部搜索算法，该算法在确定全局最优解时更具优 势，是一种局部搜索能力很强的全局迭代寻优算法。 1、LED贴片机组成结构 LED贴片机是单动臂并列式贴片头结构，属于动臂式贴片机的一种，以下简称为贴 片机。贴片机由运动机构、并列式贴片头、供料器及其插槽、吸嘴库和光学检测机构组成，其 示意图如图2所示。 贴片机的主体是由三个直线导轨控制带动并列式贴片头完成加工平面内X轴和Y 轴方向的水平运动。区别于旋转式贴片头，并列式贴片头的所有吸杆并排地排成一列，吸杆 可以在Z轴(垂直于PCB)电机的驱动下运动，从而完成元件的拾取和贴装任务。 吸杆内部为中空并和真空泵相连，真空泵用于在吸杆内部建立和释放真空环境。 贴片机开始工作时，利用吸嘴的延展性，真空泵将气体全部抽走，利用内外压差从供料器中 吸附元件。元件由供料器供应，供料器可以插入标准化机械接口(如图所示的供料槽)，从而 被固定在供料器架上。供料器分为带式供料器、盘式供料器和杆式供料器。LED贴片机多使 用带式供料器，占用槽位数为1。在进行贴装时，吸杆内部充气在PCB板上达到高气压的压 5 CN 111615324 A 说　明　书 2/8 页 力，利用高气压将元件贴装在预先涂有粘接剂的PCB上。 贴片机同时有辅助性组成部分提高生产精度。如止挡捎用于阻挡由传送带传入的 PCB运动至指定位置、安装在吸杆上方的光学检测元件飞行用于获取元件位置偏移值与角 度偏转值进行补偿，实现高精度拾贴。 2、贴片机的主要工作流程 贴片机工作完成印制电路板制作主要分为生产前的准备工作和生产中的运动规 划两大部分。 所述“生产前的准备工作”，是指在进行生产前，机器需要进行的必要的先期准备 工作，主要包含以下几个步骤： 步骤一：待加工PCB经传送带导入，移动至止档捎停止，PCB右下角同止档捎位置重 合； 步骤二：读取PCB数据文件，确定电路板尺寸信息、贴装点的位置信息等； 步骤三：读取数据库文件，确定机器自身参数信息(可用吸杆、槽位数等)、贴装元 件封装信息等； 步骤四：根据贴装元件，贴片头移动至吸嘴库为吸杆安装或更换吸嘴； 步骤五：手动安装供料器至供料槽。 备注：手动安装供料器时，考虑到机器吸杆间距是飞达槽间距的2倍，供料器应间 隔1个槽位进行安装，这样可以利用贴片头并列式的结构对元件同时进行拾取。为了缩短贴 片头的移动距离，供料器组X轴方向的坐标应同元件X轴方向平均坐标接近。 所述“生产中的运动规划”，是指贴片头进行PCB电路板加工的全过程，主要包含以 下几个步骤： 步骤一：贴片头从供料器中拾取元件，并通过飞行相机对元件的位置和角度偏移 进行补偿，该步骤通常被称为拾取过程； 步骤二：贴片头逐个移动至各个贴装点安放元件，该步骤通常被称为贴装过程； 步骤三：贴片头返回供料器，执行步骤一、直至所有待贴装点完成贴装。 在“生产中的运动规划”部分的步骤二中，贴装点的安放顺序以及贴装元件时所用 吸杆都会影响到贴片头的移动距离，而供料器的位置相对固定。贴片头移动用时和其移动 距离直接相关，因此，合理分配各个吸杆安放的贴装点和安放元件的先后顺序，对于提升 LED贴片机的生产效率至关重要。拾贴路径移动距离是拾贴优化的性能指标。需要指出，贴 片机的X轴与Y轴电机是相互独立进行工作的，决定移动用时的是X轴和Y轴移动距离中的较 大者，即切比雪夫距离。 3、目前的研究缺陷 目前主要的商业软件在对LED拾取路径进行优化时，通常采取固定的优化策略与 随机搜索相结合的方式，使其在搜索过程中容易陷入局部最优解，导致获得的拾贴路径长， LED贴片生产工作效率低。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有商业软件在对LED拾取路径进行优化时，通常采取 固定的优化策略与随机搜索相结合的方式，使其在搜索过程中容易陷入局部最优解，导致 6 CN 111615324 A 说　明　书 3/8 页 获得的拾贴路径长，LED贴片生产工作效率低的问题，而提出一种基于禁忌搜索算法的LED 贴片机拾贴路径优化方法。其具体步骤为： 一种基于禁忌搜索算法的LED贴片机拾贴路径优化方法的具体过程为： 步骤一：由最近邻算法生成拾贴路径作为禁忌搜索的初始解； 步骤二：对步骤一中初始解对应的信息链进行禁忌搜索，根据信息链对应拾贴路 径长度获得最优解，最优解为拾贴移动路径长度最短的拾贴路径。 本发明的有益效果为： 本发明阐述了一种基于禁忌搜索算法的LED拾贴优化方案，其具体思路是：根据最 近邻原则，确定贴装路径的初始解，初始解中应包含元件被拾贴的先后顺序、元件被拾贴时 所使用的吸杆编号、贴片头的移动路径的相关信息，并将初始解存储在一条信息链中。 在此信息链的基础上进行禁忌搜索算法，对该信息链进行所有可能的移动操作， 从中确定最优解和未被禁止的操作中的最优解。若最优解优于历史最优解，更新历史最优 解并将其对应的移动操作加入禁忌表，此最优解作为新的信息链；否则将未被禁止的操作 中最优解加入禁忌表，相应解作为新的信息链。对新的信息链重复上述搜索操作，直至一定 迭代次数后历史最优解未更新。 禁忌搜索算法相较于其它随机搜索算法的优势在于，其保留了搜索过程中的劣 解，扩大了搜索范围，得到的解接近最优解。 本发明公开了一种基于禁忌搜索算法的LED贴片机拾贴路径优化方法，该方法首 先由最近邻方法生成初始的贴装点吸杆分配与贴装顺序，进行编码生成信息链，通过采用 插入、逆转、交换三种变异算子，结合禁忌表实现拾贴路径的快速优化。实验结果表明，本发 明提供的方法可以大幅提升贴片机对LED拾贴时的生产效率，对拾贴路径的缩减达 10.94％。禁忌搜索算法更容易编码实现，在保证全局搜索空间足够大的情况下，同时避免 了搜索结果陷入局部最优解。 本发明的主要创新点在于(1)提出了一种拾贴的混合编码方法，能够将各吸杆的 贴装点分配结果与贴装顺序结果转化为一条信息链；(2)基于禁忌搜索算法，更容易编码实 现，搜索空间足够大，能够跳出局部最优解、快速逼近全局最优解。 附图说明 图1所示为本发明流程图； 图2所示为单动臂并列式贴片机的结构示意图； 图3所示为本发明的拾贴距离收敛曲线。