高速拱架式贴片机控制系统软件设计与数据库开发

摘要

贴片机在SMT生产线上的作用是举足轻重的，提高它的工作效率对SMT生产线具有重大意义。影响贴片机工作效率主要有软、硬件设计两大因素，其中在硬件构造技术较为成熟且趋于定型的条件下，改善贴片机数据库、优化控制软件设计和贴片路径的优化对提高贴片机工作效率就显得尤其重要。本文以一种拱架式贴片机为研究对象，首先分析、改进了系统硬件结构，然后设计了贴片机控制软件并开发了相应的数据库，最后通过路径的仿真优化进行了方案验证，实现了预期目标。
　　在绪论部分，通过对SMT技术国内外研究现状的深入阐述，分析了机械结构、控制硬件、控制软件等几个主要方面的影响因素，指出了目前影响贴片机工作效率的核心技术指标，在此基础上，提出了本文的主要研究内容。本课题研究是在不改变贴片机原有机械结构的基础上，重点通过对硬件设计的分析展开相应的软件设计。因而，先依次对其硬件构造、工作流程、硬件总体控制系统、PCB传送机构、驱动轴伺服定位系统和机器视觉系统做了必要阐述并进行了部分器件的选型。进而在此基础上对贴片机展开数据库功能分析，以贴片机需要实现的功能E-R图来进行概念分析，随后在逻辑设计中确定以第三范式3NF为基本规则来设计关系型数据库，有效地减少了贴片机数据库的更新异常与数据冗余等不良现象，提高了其工作效率。接下来，将贴片机控制软件系统分为上、下位机来进行规划设计。其中，上位机软件里设计有主界面、设置端口、线上调试、获取贴装数据、贴装管理等几大模块;下位机软件则有:电气控制模块、PCB数据接收与处理模块、实际贴装检测模块与机器视觉模块。电气控制模块包括了贴片机中运动轴控制系统设计与真空气动驱动设计;PCB数据接收与处理模块主要以接收与实时处理上位机传来的数据;实际贴装检测系统模块，负责按照接受来并经过处理的贴装数据进行实际贴装工作，与此同时展开相对应的在线检测，当发现贴装工作有误时则发出报警信号。最后，在对影响贴片机的主要因素进行分析与简化后，构造贴片机实际贴片数学模型并将其转换成经典旅行商TSP组合求优化问题后，选择改进后的蚁群算法MMAS来进行优化。在MATLAB软件环境中进行仿真，仿真效果图表明该算法能够有效地优化贴片机的实际贴片路径，提高了其工作效率。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 表面贴装技术SMT概述

1．1．1 SMT基本概念

1．1．2 SMT主要设备知识

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究目的及意义

1．4 论文内容安排

第二章 贴片机硬件组成系统与分析

2．1 贴片机硬件总体结构及其工作流程

2．2 贴片机计算机控制系统

2．3 PCB板传送机构分析

2．3．1 PCB传送机构工作原理

2．3．2 PCB传送机构的控制

2．4 贴装控制系统

2．4．1 X-Y轴伺服定位系统

2．4．2 Z-R轴伺服定位系统

2．5 机器视觉系统分析

2．5．1 上视与下视摄像头

2．5．2 图像采集卡

2．6 本章小结

第三章 贴片机数据库的设计

3．1 开发环境

3．2 贴片机数据库功能分析

3．3 贴片机数据库的设计

3．3．1 数据库开发概念分析

3．3．2 基于3NF规则的数据库逻辑分析

3．4 数据库功能模块的设计

3．4．1 登录数据库界面管理

3．4．2 PCB数据导入导出功能管理

3．4．3 PCB数据编辑功能管理

3．4．4 供料器与吸嘴选择的功能管理

3．5 本章小结

第四章 贴片机控制系统软件的设计

4．1 上位机软件总体规划

4．1．1 主界面设置与线上调试模块

4．1．2 贴装数据管理

4．2 下位机软件总体规划

4．2．1 电气控制系统模块

4．2．2 PCB数据接收与处理系统模块

4．2．3 实际贴装检测系统模块

4．3 本章小结

第五章 应用优化蚁群算法求解贴片机优化问题

5．1 影响贴片机工作效率的主要因素

5．2 贴片过程数学模型的构造

5．2．1 简化优化的影响因素

5．2．2 构造贴片过程数学模型

5．2．3 旅行商TSP问题及其若干求解算法

5．3 改进后的蚁群算法

5．3．1 蚁群算法原理及其数学模型

5．3．2 蚁群算法的不足及其改进

5．4 优化算法的MATLAB仿真实现

5．4．1 算法参数设置

5．4．2 算法的仿真实现

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢

附录