【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面贴装工艺参数的自动优化方法，属于电器技术及电气工程领域。
技术介绍
1、在现代生活和生产中，各种电气设备广泛应用于日常生活和工业生产中。这些设备的功能实现依赖于电路板，它装有多种电子元器件和芯片，并通过电气连接实现各部件的协调工作。为了高效组装完整功能的电路板，表面贴装技术得到了广泛应用，其中关键设备是贴片机。这些贴片机能够迅速、准确地拾取各种元件，并将它们快速贴装到电路板表面的目标位置。为简化描述，后续文本将统称电子元件、电子器件和芯片为"元件"，将拾取和贴装的过程简称为"拾贴"。
2、图2中的贴片机采用双驱龙门运动平台，其中的x轴和y轴电机驱动贴片载具沿着x轴和y轴导轨移动。供料器基座固定有供料器，能够自动供应元件，并等待吸杆进行拾取。同时，传送带将电路板传送到指定位置，以便进行贴装。
3、在图3中的贴片载具内部，真空吸杆由z轴驱动电机控制，实现垂直运动，使其末端能够准确接触元件表面。吸杆末端配备了吸嘴，通过产生吸力和吹气，可可靠地拾取和放置元件。为了将所拾取元件精确旋转到所需的贴装角度，θ轴电机安装在z轴电机后面，便于围绕中心轴旋转。为适应于各种类型的元件，需选用相匹配的吸嘴，对吸嘴的更换通过自动吸嘴更换器实现。
4、图4中的自动光学检测设备采用双驱龙门运动平台。该平台的x轴电机和y轴电机驱动着高分辨率的自动光学检测相机，用于检查电路板上各元件的贴装结果。此设备基于模板匹配方法评估实际贴装结果与标准贴装结果之间的差异，得到贴装的偏移量，基于深度学习的分类方法检测各种类型
5、在传统的表面贴装生产中，根据自动光学检测设备的检测结果，技术员可以运用专业知识调整贴片机的表面贴装工艺参数。对于每个贴装点，其表面贴装工艺参数包括：x轴偏移补偿值、y轴偏移补偿值、θ轴偏转补偿值、贴装高度补偿值和贴装吹气延时。这些参数对元件的贴装良率、贴装精度和贴装效率有显著影响。
6、为了分析各种贴装缺陷的原因，首先必须理解机械结构中固有的偏差。机器本身存在机械加工和装配误差，因此有必要进行对贴装点的x轴贴装坐标、y轴贴装坐标和θ轴旋转角度进行偏移量补偿。随着贴片机长时间连续运行，会发生热变形等动态变化，因而有必要进行实时在线补偿，而这是目前的人工补偿无法实现的。
7、在微米级尺度上，任何装配偏差都会显著影响电路板表面与吸杆端点的接触。图5展示了吸杆的装配偏差角度，其中α和β分别代表z轴和θ轴电机在三维空间中的偏差角度。这些角度偏差导致当θ轴电机旋转360度时，吸杆端点不再保持静止，而是在非水平平面内形成近似椭圆形的轨迹。这不仅表明存在线性和角度偏差，还意味着吸杆在其最高点和最低点之间存在高度差δz。因此，针对不同的贴装角度，需要进行不同的贴装高度补偿。以往的贴装高度调节依赖于人工大量试错。此外，不同元件的高度与电路板的厚度存在差异，且电路板可能因翘曲而导致高低起伏，传统的调节方法难以自适应这些变化。
8、当吸杆末端到达指定的贴装位置和高度时，吹气过程开始。这一动作停止了真空吸嘴的吸力，使元件落下从而完成贴装。吹气过程的持续时间直接影响贴装的可靠性。虽然延长吹气时间可以改善贴装结果，但过长则会降低整体的电路板贴装效率。反之，如果吹气时间过短，已经贴装到位的元件可能会因为残留的真空吸力而被再次吸起，从而导致贴装偏差甚至贴装缺陷。随着吹气延时接近临界阈值，增加延迟时间可以提高贴装的准确性，这可以作为调整吹气延时的指标。通常先设置一个较长的吹气时间，再逐步缩短吹气时间。以往都是通过人工设置吹气延时，该方法调节效果粗糙，难以找到保证贴装效果的最短吹气延时。
9、通过利用工业物联网技术，贴片机和自动光学检测设备可以作为统一系统无缝运行，从而显著提升贴装质量和效率。用于控制自动化技术的以太网(ethercat)专为自动化领域的实时控制应用而设计，被用来集成这两台机器。这种集成能够直接将贴片机中元件的注册信息传入自动光学检测设备，简化并加速了数据准备过程。通过将每个贴装点的贴装精度和缺陷类型与其对应的工艺参数相关联并存储，有望对各个贴装点的参数进行独立调整，实现各种生产因素下的个性化调节，从而提高贴装精度和贴装良率。
10、目前研究的主要缺陷在于：现有的表面贴装工艺参数优化方法依赖于人工调节，无法有效动态自适应地调控各参数，并且不能保证调控效果，从而导致贴装精度和效率降低，贴装缺陷和人工修补工作增多。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有的表面贴装工艺参数优化方法依赖于人工调节，无法有效动态自适应地调控各参数，并且不能保证调控效果，从而导致贴装精度和效率降低，贴装缺陷和人工修补工作增多的问题，而提出了基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法。
2、基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法具体过程为：
3、步骤一、获取待贴装电路板数据，初始化表面贴装工艺参数及表面贴装工艺参数的搜索范围，初始化基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法参数，基于移动平均法的贴装对准自适应优化方法参数，初始化基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法参数；具体过程为：
4、步骤一一、获取待贴装电路板数据文件，待贴装电路板数据文件包括各贴装点的序号、x轴坐标、y轴坐标、θ轴角度；
5、步骤一二、设定待贴装电路板的总数k；
6、步骤一三、初始化表面贴装工艺参数；
7、所述表面贴装工艺参数包括各贴装点的x轴偏移补偿值δx、y轴偏移补偿值δy、θ轴偏转补偿值δθ、贴装高度补偿值δz、贴装吹气延时tb；
8、步骤一四、初始化表面贴装工艺参数的搜索范围，δx的搜索范围为ssδx＝[-100,100]、δy的搜索范围为ssδy＝[-100,100]、δθ的搜索范围为ssδθ＝[-1,1]、δz的搜索范围为ssδz＝[-500,500]、tb的搜索范围为sstb＝[5,50]；
9、ssδx的单位为μm，ssδy的单位为μm，ssδθ的单位为°，ssδz的单位为μm、sstb的单位为ms；
10、步骤一五、针对基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法，初始化探索-利用参数ξ＝3，初始贴装高度补偿值δz＝0；初始化贴装高度观测点个数ob＝30：sz＝linspace(ssδz,ob)；
11、所述ob为贝叶斯优化算法中贴装高度观测点总数，sz为观测点数组，linspace(ssδz,ob)是指在ssδz范围内，等间隔地生成ob个元素的数组；
12、步骤一六、针对基于移动平均法的贴装对准自适应优化方法，初始化移动平均窗口的大小w＝20；x轴偏移累加值εx＝0、y轴偏移累加值εy＝0、θ轴偏移累加值εθ＝0；
13、步骤一七、针对基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法，初始化粒子数量n＝5，随机选择n个进行吹气延时测试的贴装点，粒子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤二中基于初始化的表面贴装工艺参数，完成首块电路板的贴装，对贴装后的电路板进行自动光学检测，并根据自动光学检测结果更新基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法，更新基于移动平均法的贴装对准自适应优化方法参数，更新X轴偏移补偿值、Y轴偏移补偿值与θ轴偏转补偿值，更新基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法参数；具体过程为：
3.根据权利要求2所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤三中判断电路板计数变量k是否小于等于电路板的总数K；
4.根据权利要求3所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤四中执行基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法，更新贴装高度补偿值；具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述
6.根据权利要求5所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤六中基于步骤四和步骤五更新后的表面贴装工艺参数，进行下一块电路板的贴装，对贴装后的电路板进行自动光学检测；具体过程为：
7.根据权利要求6所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤七中根据步骤六自动光学检测结果更新基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法的参数；具体过程为：
8.根据权利要求7所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤八中根据步骤六自动光学检测结果更新基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法的参数；具体过程为：
9.根据权利要求8所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤八九中缩小吹气延时Tb的搜索范围SSTb；具体过程为：
10.根据权利要求9所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤九中根据步骤六自动光学检测出的各贴装点偏移量，执行基于移动平均法的贴装对准自适应优化方法，更新X轴偏移补偿值、Y轴偏移补偿值与θ轴偏转补偿值；具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤二中基于初始化的表面贴装工艺参数，完成首块电路板的贴装，对贴装后的电路板进行自动光学检测，并根据自动光学检测结果更新基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法，更新基于移动平均法的贴装对准自适应优化方法参数，更新x轴偏移补偿值、y轴偏移补偿值与θ轴偏转补偿值，更新基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法参数；具体过程为：
3.根据权利要求2所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤三中判断电路板计数变量k是否小于等于电路板的总数k；
4.根据权利要求3所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤四中执行基于贝叶斯优化算法的贴装高度自适应优化方法，更新贴装高度补偿值；具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于自动光学检测反馈的表面贴装工艺参数自适应优化方法，其特征在于：所述步骤五中执行基于粒子群优化算法的吹气延时自适应优化方法，更新贴装吹气延时；具体过程为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：高会军，李政锴，孙昊，赵志红，于兴虎，龚见素，陈兆楠，孟欣博，邱剑彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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