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高速高效LED专用贴片机控制系统关键技术研究

汤雄  
【摘要】:贴片机作为SMT生产线中最重要的电子组装制造设备,充分结合了现代精密机械、机电一体化、光电技术,以及计算机控制技术等高技术成果,使电子组装行业朝着高速度、高精度、智能化方向发展。 本文针对课题组研发的高速高效LED专用贴片机的控制系统关键技术展开研究,重点探讨了贴片机的控制算法和贴装路径的优化方法,开发了一套高速高效LED贴片机控制系统。具体的研究内容包括: 1、对贴片机控制及贴装路径优化常用到的几种典型优化算法进行研究,提出了适合贴片机控制应用的新算法。详细介绍了遗传算法和禁忌算法的基本工作原理、流程,对比分析了三种算法的优缺点和适用范围,根据分析结果,结合贴片机控制要求,提出了遗传算法和禁忌算法复合的新算法,作为解决贴片机PID参数整定及路径优化等问题的算法,并探讨了遗传禁忌复合算法的改进思路。 2、介绍了高速高效LED专用贴片机组成、分类及其控制要求、PID算法及其控制原理,提出了遗传禁忌复合算法的PID控制器,并进行Matlab仿真。结果表明基于遗传禁忌复合算法的PID控制器具有较好的稳定性、较快的响应速度和较高的动态特性,能够满足贴片机高速、高精度和稳定性的要求。 3、分析了高速高效贴片机样机的贴装工艺流程及提高贴片机效率的工艺方法,建立了贴装路径优化问题模型,在Glover理论的基础上,采用遗传与禁忌复合算法,实现贴片机贴装路径的优化。 4、根据高速高效LED专用贴片机的结构特点以及贴片头多吸嘴同步吸贴的使用要求,采用工控机+GT系列控制卡控制模式,利用前述方法对PID控制器参数进行了整定和贴装路径优化,设计了高速高效LED专用贴片机的控制系统。 本文的主要结论有: 针对LED专用贴片机的对控制算法高速、高效的要求,在Glover理论的基础上,创新性的提出了遗传禁忌复合算法,采用该复合算法的PID控制器可提高系统的精度和稳定性、加快系统的响应速度,具备较强的抗干扰能力。 针对贴片机贴装路径优化的问题,同样采用本文提出的遗传禁忌复合算法,不仅能保证PCB元件贴装精度,而且还提高了系统的生产效率 将遗传禁忌复合算法应用于LED专用贴片机开发的控制系统,经过初步调试证明,本项目所研制的双梁多头同步吸贴高速高效贴片机控制系统具有精度高、速度快的特点,贴装速度达到了36000CPH,贴装精度达到0.05mmm,实现了高速高效的控制,满足了LED行业的使用要求。


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