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微电子产业是高新技术产业发展的基础,其产业的技术水平和规模已经成为衡量一个国家综合实力的重要标志之一,微电子制造产业是微电子产业发展的基础。其中的表面贴装技术(SMT)已成为当今世界电子技术的主流。在整个SMT的工艺流程中,贴片机所具有的技术性能直接会影响生产效率及质量,因此,研究贴片机的优化问题具有重要的现实意义。
主要研究内容如下:
1、编写出SMT工艺流程,详细分析了JUKI-2010型贴片机的特点、各个重要部分及其作用、贴片过程,总结出影响贴装效率的主要因素,为把SMT顺序优化问题转化为TSP问题奠定了工艺基础。
2、分析了蚁群算法的基本原理和机制、蚁群算法与其他基于种群进化算法的比较、基本蚁群算法流程图、特征和算法模型及几种典型的改进蚁群优化算法,为贴装顺序优化问题奠定了算法基础。
3、结合贴片机贴装时间最短的优化原则,把元器件的贴放顺序问题转变为旅行商问题,在假设贴片头的运动为匀速、贴片头的任何动作都能一次成功、忽略抛料等条件下,构建相应的数学模型,并给出求解组合优化问题的蚁群算法。
4、把贴装优化问题转换为TSP问题,并从信息素的更新、最近邻域选择策略、局部优化、Max-Min Ant System中路径的构造等几个方面应用MMAS进行了贴装顺序的优化。
5、结合理论上的优化方法,进行了Matlab仿真,将路径上信息素初始化为上限值Tmax,路径信息素浓度下限Tmin设为一个小于Tmax的常数,得到了参数α、β、ρ与路径长度的关系以及元器件的最好路径示意图。然后以JUKI-2010型贴片机为平台,以工业用PCB进行了具体实验,实验结果表明:用新编软件优化时间明显少于机器自带软件,贴装效率提高2.14%。这充分验证了该算法的合理性和有效性,明显提高了生产效率。
由于该设计方案解决的是NP完全问题类的优化组合难题,可广泛用于组合优化、机器学习、规划设计、人工生命、作业调度、网络路由、故障诊断、数据挖掘、图像处理、控制决策等领域,因而具有较强的可推广价值。