[發(fā)明專利]一種基于粒子群的PCB板貼片方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010422929.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN111385980B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈薪童;朱煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林智慧產(chǎn)業(yè)園有限公司
• 主分類號(hào): H05K3/30
• 分類號(hào): H05K3/30;G06N3/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.一種基于粒子群的PCB板貼片方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)按照電子元器件的種類，將粒子群分類成多個(gè)子種群，初始化粒子群中每個(gè)粒子的位置和速度；

2)根據(jù)PCB板的貼片要求，構(gòu)造限制函數(shù)來(lái)限制粒子的搜索方式；

3)根據(jù)步驟2)構(gòu)造的限制函數(shù)，將初始化后的粒子代替電子元器件，采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)粒子進(jìn)行優(yōu)化更新，得到最優(yōu)的電子元器件分布圖，優(yōu)化公式如下：

V_i(t+1)＝ωV_i(t)+c₁R₁(t)(pbest_i(t)-X_i(t))+c₂R₂(t)(gbest(t)-X_i(t)) (1)

X_i(t+1)＝X_i(t)+V_i(t+1) (2)

上述公式中V_i(t)為第i個(gè)粒子在第t次進(jìn)化時(shí)的速度，X_i(t)為第i個(gè)粒子在第t次進(jìn)化時(shí)的位置，pbest_i(t)為第i個(gè)粒子在前t次迭代中最優(yōu)的位置，gbest(t)是在第t次進(jìn)化中種群中所有粒子中最優(yōu)粒子的位置；ω為更新權(quán)重，用于控制粒子的速度；c₁、c₂、R₁和R₂為控制參數(shù)；

4)PCB仿真模塊利用相關(guān)軟件，根據(jù)步驟3)得到的最優(yōu)的電子元器件分布圖制作出PCB板圖，再根據(jù)PCB板圖，制作出無(wú)貼片元器件的PCB板；

5)根據(jù)先大后小的元器件貼片規(guī)則，利用CSO優(yōu)化算法得出一條最優(yōu)貼片路徑，CSO優(yōu)化器公式如下：

X_l,k(t+1)＝X_l,k(t)+V_l,k(t+1) (4)

X_l,k(t)表示第k次競(jìng)爭(zhēng)中第t次進(jìn)化中失敗粒子的位置、X_w,k(t)代表在第k次競(jìng)爭(zhēng)中第t次進(jìn)化中勝利粒子的位置，代表的是種群中所有粒子的平均位置；R_i(i＝1，2，3)為每次生成的隨機(jī)數(shù)，且R_i取值范圍為[0，1]，控制參數(shù)取值范圍為[0.05，0.2]；

6)微控制系統(tǒng)根據(jù)步驟5)得到的最優(yōu)貼片路徑，控制貼片機(jī)的機(jī)械臂根據(jù)最優(yōu)的貼片路徑拾取電子元器件在無(wú)貼片元器件的PCB板進(jìn)行貼片，得到貼片好的PCB板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群的PCB板貼片方法，其特征在于，步驟2)中，所述的搜索方式，包括如下方式：

a、遵循“先大后小，先難后易”的布置原則，先布置核心元器件；

b、總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線路短；

c、高電壓、大電流信號(hào)與低電壓、小電流信號(hào)完全分開；

d、發(fā)熱軟件平均分布在PCB版上，防止PCB某一塊區(qū)域溫度過(guò)高；

e、免直角、銳角走線；

f、需試的元器件周圍留出一些空間用于后期的測(cè)試。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群的PCB板貼片方法，其特征在于，步驟3)中，所述的粒子群優(yōu)化算法，包括如下步驟：

3-1)生成初始化后的粒子群；

3-2)按照元器件將粒子進(jìn)行聚類，將原始粒子群分成多個(gè)子群，然后采用公式(1)、(2)獨(dú)立優(yōu)化各個(gè)子群；

3-3)判斷是否達(dá)到優(yōu)化結(jié)果，若達(dá)到則進(jìn)入下一階段，否則重復(fù)步驟3-1)、3-2)將粒子群重新聚類分析并進(jìn)行優(yōu)化直到滿足要求為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群的PCB板貼片方法，其特征在于，步驟5)中，所述的最優(yōu)貼片路徑，優(yōu)化過(guò)程包括如下步驟：

5-1)初始化粒子群的位置和速度；

5-2)計(jì)算粒子群中每個(gè)粒子的適應(yīng)值，并根據(jù)所得的適應(yīng)值更新每個(gè)粒子的位置和速度；

5-3)重復(fù)步驟5-2)，直至得到設(shè)置的迭代次數(shù)；

5-4)根據(jù)最新的每個(gè)粒子的位置和速度，輸出最優(yōu)路徑的貼片方法。