Giải thuật GA dùng để tối ưu vị trí đặt cho máy lắp linh kiện

Nghiên cứu "Giải thuật GA dùng để tối ưu vị trí đặt cho máy lắp linh kiện" ứng dụng giải thuật di truyền (GA) để tìm vị trí đặt các linh kiện cấp sao cho tối ưu quá trình di chuyển của đầu hút. Sau đó tiến hành mô phỏng và đánh giá. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải thuật GA dùng để tối ưu vị trí đặt cho máy lắp linh kiện GIẢI THUẬT GA DÙNG ĐỂ TỐI ƯU VỊ TRÍ ĐẶT CHO MÁY LẮP LINH KIỆN Nguyễn Trường Huân, Lê Nhật Khang, Bùi Tá Phông* Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: Lê Tấn Sang TÓM TẮT Bài toán tối ưu quá trình di chuyển của đầu hút trong máy lắp linh kiện luôn là vấn đề cơ bản khi thiết kế, chế tạo loại máy này. Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến quá trình di chuyển này là vị trí của các linh kiện cấp. Và trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ ứng dụng giải thuật di truyền (GA) để tìm vị trí đặt các linh kiện cấp sao cho tối ưu quá trình di chuyển của đầu hút. Sau đó tiến hành mô phỏng và đánh giá. Từ khóa: điều khiển, máy lắp linh kiện, smd, smt, giải thuật di truyền. 1. GIỚI THIỆU Máy lắp linh kiện SMD là một loại máy được sử dụng để lắp đặt các linh kiện bề mặt (SMD) trên mạch điện tử. Các linh kiện này được gắn trực tiếp lên bề mặt của mạch điện tử thay vì được gắn vào các lỗ trên bảng mạch như các linh kiện thông thường khác. Máy lắp linh kiện SMD thường được sử dụng trong sản xuất các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay và các thiết bị điện tử khác, … a) Hãng SmallSMT b) Hãng QiHe Hình 1: Máy lắp linh kiện Máy gắn linh kiện gồm các bộ phận cơ bản sau: (i) Bộ phận cấp linh kiện có thể gắn một, hai hoặc nhiều đường dẫn để cung cấp linh kiện cho quá trình vận hành máy, đồng thời bộ. (ii) Tay máy thường có một hoặc nhiều đầu gắp – đặt để thực hiện việc gắp linh kiện từ bộ phận cấp và đặt chính xác vị trí lên bo mạch. Mỗi đầu gắp – đặt được gắn với một hoặc nhiều vòi hút có khả năng hút và giữ linh kiện. 176 (iii) Vòi hút có chức năng để thực hiện việc gắp – đặt linh kiện. Bởi vì có nhiều loại bao bì linh kiện khác nhau với những kích thước khác nhau nên việc máy có nhiều loại vòi hút khác nhau cũng như các hệ thông chuyển vòi hút tự động cũng ra đời để đảm bảo việc sử dụng đúng loại vòi hút phù hợp với từng bao bì linh kiện khác nhau. (iv) Đồ gá dụng cụ có chức năng để gá các loại vòi hút khác nhau nhằm phục vụ cho việc thay đổi vòi hút trong quá trình hoạt động của máy. Để đảm bảo máy sử dụng đúng vòi hút thích hợp cho từng loại linh kiện khác nhau. (v) Bàn máy đặt bo mạch làm nhiệm vụ giữ bo mạch cố định đảm bảo cho việc lắp đặt linh kiện được đúng vị trí. Các vấn đề nghiên cứu cơ bản trong máy lắp linh kiện SMD có thể kể đến như: thiết kế và chế tạo cụm thiết bị cấp và hàn dán linh kiện điện tử tự động trên dây chuyền SMT, thiết kế và điều khiển máy gắn linh kiện SMD tuần tự, nghiên cứu các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử,… Có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan máy lắp linh kiện đã được thực hiện. M. Ayob nghiên cứu việc lựa chọn đầu hút để tối ưu quá trình hút và đặt [1]. William Ho lên lịch trình cho việc di chuyển để đạt hiệu suất cao [2]. Tian He trình bày giải pháp dùng giải thuật GA để tối ưu di chuyển cho máy lắp chíp 2 đầu hút [3]. Li Yoon đưa ra mô hình tối ưu hơn cho máy lắp linh kiện tốc độ cao [4]. Cen, Y., He nghiên cứu máy lắp linh kiện sử dụng thêm thiết bị quang để kiểm tra [5]. Trong mỗi quá trình lắp, bộ phận cấp linh kiện có nhiều vị trí để đặt. Mỗi vị trí đặt khác nhau sẽ ảnh hưởng đến thời gian di chuyển của đầu hút. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ ứng dụng giải thuật di truyền (GA) để tìm vị trí đặt các linh kiện cấp sao cho tối ưu quá trình di chuyển của đầu hút. Bài tham luận được chia làm 4 phần. Phần 1 đưa ra giới thiệu về máy lắp linh kiện và vấn đề nghiên cứu. Phần 2 mô tả về mô hình máy lắp chíp và bài toán tối ưu. Phần 3 đưa ra giải thuật di truyền (GA) và thực hiện mô phỏng. Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển. 2. MÔ HÌNH MÁY LẮP LINH KIỆN Mô hình bàn máy lắp lắp linh kiện được thể hiện trong hình 2. Gồm các vị trí đặt linh kiện cấp từ f1 đến f8, các vị trí cần đặt linh kiện trên tấm PCB từ p1 đến p12. B C F PCB G p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 E H A f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 D x 177 Hình 2: Mô hình bàn máy lắp linh kiện Tọa độ các điểm như sau: f1(100;50), f2(130;50), f3(160;50), f4(190;50), f5(210;50), f6(240;50), f7(270;50), f8(300;50), p1(80;200), p2(120;200), p3(180;200), p4(220;200), p5(280;200), p6(320;200), p7(80;150), p8(120;150), p9(180;150), p10(220;150), p11(280;150), p12(320;150). Bảng 1: Vị trí đặt linh kiện Loại linh kiện Vị trí đặt Linh kiện 1 p1, p3, p5 Linh kiện 2 p4, p5, p7 Linh kiện 3 p8, p10, p12 Linh kiện 4 p6, p9, p11 Nhiệm vụ tối ưu là chọn vị trí đặt các linh kiện vào vị trí fi sao cho tối ưu quảng đường di chuyển của đầu hút. 3. GIẢI THUẬT DI TRUYỀN (GA) Giải thuật di truyền là một kỹ thuật của khoa học máy tính nhằm tìm kiếm giải pháp thích hợp cho các bài toán tối ưu tổ hợp. Ưu điểm của giải thuật này là tạo m ...