专利名称：优化元件安装顺序的方法、使用该方法的装置以及安装器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及确定最优顺序的方法，其中安装器将电子器件安装到板上，例如安装到印制电路板上。具体地讲，本发明涉及配备有线组(linegang)拾取头的安装器的元件安装顺序的优化，所述线组拾取头拾取多个元件并将它们安装到板上。
背景技术：
通常优化安装器在诸如印制电路板的板上安装电子元件的顺序，以便使节拍时间减到最小，也就是说，使安装所花费的时间减到最小。最近，随着电子器件类型的多样化，对于配备有线组拾取头的多功能安装器的需求增加，其中所述线组拾取头是以拾取多个元件并安装在板上的称为“组拾取(gang pickup)”的方法为基础，从而提出了针对这种安装器优化元件安装顺序的各种方法(例如，在日本待审公开专利申请No.2002-50900和No.2002-171097中)。
上述参考公开了优化元件安装顺序的方法，所述元件安装顺序有利于线组拾取头进行元件安装，即，优先考虑线组拾取头在每个任务中同时拾取的元件数量的最大化。这里，重复序列过程的一次重复，以及在这种重复中处理的元件组都称为“任务”，在所述过程中线组拾取头拾取、传送和安装元件。由于这种优化使安装全部元件所需的任务数量减小到最小，因此，可以用更短的节拍时间完成元件的安装。
然而，以上常规的最优化方法在同时确定优化的各种条件的过程中花费大量时间作为设置在安装器上的元件送料器阵列的Z轴布置；在管嘴站的管嘴布置；管嘴式样；以及安装顺序(即，考虑到板上的安装点的安装元件的顺序)。更具体地讲，它是通过在每次以上用于优化的条件改变时检查节拍以及各种约束而在总体上搜索最优条件的方法，因此，必须计算管嘴式样每次改变时的节拍，由此优化花费时间。这里，管嘴式样是拾取管嘴列，其中在根据安装顺序布置的每个任务中针对每个线组拾取头确定用于拾取元件的管嘴类型。
因为使用随机数确定要互换的线组拾取头的头位置和任务等，以便改变优化条件，所以也存在不能一直找到最优解的问题。
发明的公开本发明涉及针对配备有安装头的安装器的元件安装顺序的优化方法，所述安装头用于拾取多个元件并将这些元件安装在板上，并且试图提供一种元件安装顺序的优化方法，根据该方法在更短的时间内能搜索更优的安装顺序。
为了实现上述目的，发明人分析了在总节拍时间内安装器操作的构成，发现大多数时间用于互换管嘴和执行任务。因此，他们考虑不仅减少任务的数量，而且减少互换管嘴的次数，从而开发确定元件安装顺序的算法。
即，根据第一发明的元件安装顺序的优化方法是使用计算机优化元件安装顺序的优化方法，其中配备有安装头的安装器从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，L不小于2，并将元件安装在板上，其中安装头最多具有用于拾取元件的L个拾取管嘴，L不小于2，并且要优化的多个元件包括使用不同类型的不少于2个的拾取管嘴拾取的多个类型的元件，并且优化方法包括确定管嘴设置的管嘴设置确定步骤，用于以最少的任务数安装全部多个元件，其中管嘴设置是要附着于安装头的拾取管嘴的组合，任务是要通过重复序列过程的一次重复安装的一组元件，在所述过程中线组拾取头拾取、传送和安装元件；以及安装顺序确定步骤，在保持确定的管嘴设置的同时确定元件送料器的阵列顺序和元件安装顺序。
这里，在管嘴设置确定步骤中，i)至少指定一种管嘴设置，所述管嘴设置对应于互换拾取管嘴的次数，ii)使用指定的管嘴设置计算安装多个元件的任务数，iii)估计互换拾取管嘴的次数与计算出的任务数的组合，以及iv)作为估计的结果确定管嘴设置。例如，在管嘴设置确定步骤中，确定计算最小估计值S的管嘴设置作为减少安装时间的管嘴设置，使用S＝X+h·N计算所述最小估计值S，其中N表示互换拾取管嘴的次数，X表示总任务数，以及h表示将每次互换拾取管嘴花费的时间转换为任务数的系数。
这样进行优化不仅如常规情况那样考虑任务数，而且还考虑管嘴互换次数。减少互换管嘴次数和执行任务所需的时间，其占用整个节拍的大部分时间，从而在总体上缩短了安装时间。此外，在优化的初始阶段确定任务数和管嘴互换次数这两个参数，从而缩短搜索最优安装顺序所需的时间。
管嘴设置确定步骤可以包括任务数计算步骤，重复计算安装多个元件的任务数的过程，其中使用“n”种管嘴设置来安装多个元件，“n”不小于1，同时“n”加1；以及管嘴设置数指定步骤，根据预定的评估函数计算对应于安装时间的估计值S，指定对应于估计值S最小的组合的“n”种管嘴设置，并且确定所指定的“n”种管嘴设置作为管嘴设置。更详细地，任务数计算步骤包括以下步骤计算针对使用安装头将多个元件安装在板上的情况的任务数，作为最少任务数，在所述安装头上尽可能地拾取L个元件；以及判断每个任务数是否能够通过使计算出的最小任务数加1来安装全部多个元件，并且得到判断是可能的最小任务数作为安装全部多个元件的任务数。
由此，以任务数的升序搜索可行解，从而可以减少优化所需要的时间。
在任务数计算步骤中，管嘴设置的任务数增加，在之前确定的多个管嘴设置中的所述管嘴设置的任务数具有较少的“空头”，当进行元件小于数量L的任务时所述空头处于安装头是空的状态。同时，任务数计算步骤还包括通过使计算出的最小任务数减1来计算任务数，并且将任务数减小，在此之前确定的多个管嘴设置中的所述管嘴设置的任务数具有更多的“空头”，当进行元件少于数量L的任务时所述空头处于安装头是空的状态。
由此，首先搜索具有高可能性成为可行解的任务数的组合，并且还进行任务数减少的搜索，从而在更短的时间内找到更优解(安装顺序)。
根据拾取管嘴的类型限制可使用的拾取管嘴的数量，并且在管嘴设置确定步骤中，当分别确定“n”种管嘴设置时，在限定范围内针对数量L或更小的数量指定拾取管嘴和使用所述拾取管嘴安装的元件数量的组合。由此，即使当存在对管嘴资源的限制时，也能在任务数和管嘴互换次数方面实现优化。
在任务数计算步骤中，提取使用相应“n”种管嘴设置计算出的任务数的可能组合，依次判断所有提取的组合是否能够安装全部多个元件，并且得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置安装多个元件的任务数。这里，在任务数计算步骤中，从由最小和最大任务数指定的限定范围中提取组合，所述最小任务数是使用安装头将多个元件安装在板上的任务数，通过所述安装头尽可能地拾取L个元件，所述最大任务数是在根据拾取管嘴的类型分类的元件中具有最大数量的元件数量。
由此，根据循环搜索法反复地检验任务数的可能组合是否是可行解。因此，尽管或多或少需要较长的搜索时间，但还是能够肯定地找到可行解，而不会错过更优解。
当然可以组合使用如上所述的循环搜索法和根据最小任务数的搜索法。例如，任务数计算步骤可以包括第一计算步骤计算针对使用安装头将多个元件安装在板上的情况的任务数作为最少任务数，通过所述安装头尽可能地拾取L个元件；判断通过使计算出的最小任务数加1，针对每个任务数是否能够安装所有的多个元件；以及得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置安装多个元件的任务数；第二计算步骤提取使用相应“n”种管嘴设置计算出的任务数的可能组合；依次判断所有提取的组合是否能够安装所有的多个元件；以及得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置计算出的任务数；以及有选择地执行第一计算步骤或第二计算步骤的选择步骤。
由此，在优化中可以选择时间或精度而进行优先考虑。
为了实现上述目的，发明人进一步关注组成整个节拍大部分的管嘴互换。这导致不互换管嘴安装所有元件的算法的发明。换句话说，开发了确定一种管嘴设置的算法，这种管嘴设置允许安装器以较少的任务数安装所有元件。结果，尽管由于不进行管嘴互换任务数或多或少地增加，但是可以设想，因为完全省略了以前互换管嘴所花费的时间，所以安装时间在总体上没有很大地增加。在确定针对最佳元件安装顺序的一种最优管嘴设置之后，不再需要考虑管嘴互换，从而减去一个优化参数，并且在总体上减少了优化过程所需要的时间。此外，在安装器中不需要并入用于管嘴互换的元件或控制单元，也就是，简化了在安装头上的元件和线，并且极大地减少了生产安装器所花费的一段时间。由此实现具有非常高的价值-性能比的安装器。
即，根据第二发明的元件安装顺序的优化方法是使用计算机优化元件安装顺序的优化方法，其中配备有安装头的安装器从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，L不小于2，并将元件安装在板上，其中安装头最多具有用于拾取元件的L个拾取管嘴，L不小于2，并且要优化的多个元件包括使用不同类型的不少于2个的拾取管嘴拾取的多个类型的元件，优化方法包括确定以最少的任务数安装所有多个元件的管嘴设置的管嘴设置确定步骤，其中管嘴设置是要附着于安装头的拾取管嘴的组合，并且任务是通过重复序列过程的一次重复安装的一组元件，在所述过程中安装头拾取、传送和安装元件，以及不互换附着于安装头的拾取管嘴确定管嘴设置和任务数，所述管嘴设置以最少的任务数安装所有多个元件。
这里，管嘴设置确定步骤可以包括初始管嘴设置计算步骤，根据由不同类型的拾取管嘴分别拾取的元件数量计算每个类型的拾取管嘴数量作为初始管嘴设置；初始任务数计算步骤，根据对应于计算出的初始管嘴设置的元件数量计算安装所有多个元件的总任务数；任务数计算步骤，当对于每种类型的初始管嘴设置将拾取管嘴数量增加或减少1时，计算总任务数；以及判断步骤，判断在任务数计算步骤中计算出的总任务数是否小于在初始任务数计算步骤中计算出的总任务数，并且当前者小于后者时，判断在增加或减少的管嘴设置已经更新为最后的管嘴设置之后减少或增加的总任务数是否变得更小，以及当前者不小于后者时，确定所述管嘴设置的先前的管嘴设置和总任务数作为初始管嘴设置和任务数。这样，由于通过针对每个类型将拾取管嘴数量增加或减少一个来估计任务数，所以找出最佳管嘴设置。
相应多个元件属于根据元件高度分类的多个元件组中的一个，并且任务数计算步骤可以包括元件组任务数计算步骤，计算安装属于每个所述元件组的所有元件的任务数；以及总任务数计算步骤，通过总计以元件组为单元计算出的每个任务数来计算总任务数。由此，即使当需要以元件组为单元依次安装元件时，也能确定可以安装所有元件的管嘴设置。
在元件组任务数计算步骤中，当元件组包括要使用多个拾取管嘴拾取的多个类型的元件时，在分别对应于多个拾取管嘴的任务数当中得到最大任务数作为元件组的任务数。由此，确定与将不同类型的拾取管嘴设置在安装头上以便安装元件的情况相对应的有效的管嘴设置。
不仅可以实现本发明作为如上所述的元件安装顺序优化方法，而且可以作为元件安装装置，其包括在该方法中包含的特征步骤，用于根据这样优化的顺序安装元件的安装器，作为使个人电脑执行这些步骤的程序，以及甚至作为存储介质，例如在其上记录程序的CD-ROM。
针对该申请的技术背景的进一步信息，在此引入在2003年1月23日提交的日本专利申请No.2003-015278和在2003年9月22日提交的No.2003-330523作为参考。
附图简介
图1示出根据本发明的元件安装系统的整个结构；图2示出在本元件安装系统中使用的安装器的整个结构的顶视图；图3A是根据本发明的安装器的线组拾取头与元件送料器之间的位置关系图；图3B示出在线组拾取头上的拾取管嘴的例子；图4示出各种类型的拾取管嘴；图5A到5D示出要安装的各种片状电子元件；图5E示出装载元件的输送带和供带盘的例子；图6是示出优化装置的硬件结构的框图；图7示出图6所示的安装点数据的例子；图8示出图6所示的元件库的例子；图9示出图6所示的安装器信息的例子；图10是示出由图6所示的管嘴设置确定单元执行的确定管嘴设置过程的流程图；图11是说明在图10所示的步骤S105(指定最佳管嘴设置)中使用的过程的图；图12是示出在图10所示的步骤S102(指定管嘴设置和任务数XN)中使用的详细过程的流程图；图13是示出在图12所示的步骤S111(检验是否是可行解)中使用的详细过程的流程图；图14A到14E是示出当管嘴互换次数N是0时指定任务数XN的具体例子的图；图15是示出当管嘴互换次数N是1时在指定任务数XN中使用的详细过程的流程图；图16是示出当管嘴互换次数N是1时指定任务数XN的例子的先决条件的图；图17A-D是示出当管嘴互换次数N是1时指定任务数XN的例子的图；图18是说明从图17所示例子中的搜索出的管嘴互换次数N和任务数XN的组合中选择最优组合的过程的图；图19是示出为考虑管嘴资源限制的例子而设置的先决条件的图；图20A到20G示出当考虑到管嘴资源限制时的例子；
图21A到21D示出在使用IP解算器(solver)得到的管嘴设置表(在右边表示为“精确解”的部分)与使用本实施例的算法得到的管嘴设置表(在右边表示为“实施例”的部分)之间进行比较的例子；图22A到22D示出在使用IP解算器得到的管嘴设置表(在右边表示为“精确解”的部分)与使用本实施例的算法得到的管嘴设置表(在右边表示为“实施例”的部分)之间进行比较的例子；图23是示出使用循环搜索法确定任务数的过程的流程图；图24是示出循环搜索法的例子的图；图25A到25D示出由图6所示的管嘴式样确定单元进行的确定管嘴式样的过程的例子；图26A到26D示出由图6所示的管嘴式样确定单元进行的确定在管嘴站的管嘴布置的过程的例子；图27示出根据削减(cut down)过程产生拾取式样的所有元件的元件直方图；图28示出如何从图27所示的元件直方图中一次除去(即，“削减”)十个连续的元件；图29示出在图28所示的削减过程之后留下的元件的元件直方图；图30示出如何根据任务组产生方法由图29所示的元件直方图产生图；图31示出通过削减过程已经确定了其在Z轴上的位置的元件类型的拾取形式；图32示出对应于图31所示的拾取形式的元件直方图(不改变Z轴重建)；图33A是示出当普通元件优化单元优化普通元件的安装顺序时使用的过程的流程图；图33B示出在状态与节拍时间之间的关系，说明了该优化用来找到最优解的方法；图34是示出当根据图33A所示的爬坡(hill-climbing)方法(步骤S551、S553)进行优化时使用的详细过程的流程图；图35是示出当根据图33A所示的多规范(multi-canonical)方法(步骤S552)进行优化时使用的详细过程的流程图；图36是示出指定任务数N的过程的另一个例子的流程图；图37是示出优化装置的硬件结构的框图；图38是示出分类元件组的例子的表；图39是示出操作任务数确定单元的过程的流程图；图40是用于说明图39所示的每个步骤的例子的元件结构表；图41是示出图39所示每个步骤的例子的图；图42是用于说明图39所示的每个步骤的元件结构表的另一个例子；。
图43是示出图39所示的每个步骤的另一个例子的图；图44是示出通过元件组分配单元和元件分配单元操作的过程的流程图；图45是说明图44所示的流程图中每个步骤的图；图46A和46B是说明图45所示的每个步骤的例子的元件结构表等；图47是示出图45所示的每个步骤的例子的图；图48是示出由管嘴分配单元操作的过程的流程图；图49A和49B是说明图48所示的每个步骤的元件结构表等；图50是示出图48所示的每个步骤的例子的图。
实施本发明的最佳方式以下参考附图详细说明本发明的实施例。
图1示出根据本发明的元件安装系统10的整个结构。如图所示，安装系统10由多个(这里，两个)安装器100和200以及优化装置300组成。安装器100和200形成生产线，其中将电子元件安装到向下游传送的电路板20上。优化装置300在开始生产时，例如，根据各种数据库中的信息，优化所需电子元件的安装顺序，并且设置和控制安装器100和200，已经给它们提供有通过优化产生的NC数据。
安装器100具有同时操作并彼此独立，或协调，或甚至交替的两级(前级110和后级120)。这些级110和120中的每一个是垂直自动机械安装级，并且包括两个元件供应单元115a和115b、线组拾取头112、XY自动机械113、元件识别照相机116和托盘供应单元117。元件供应单元115a和115b各自由多达48个元件送料器114的阵列组成，所述元件送料器114储备元件带。线组拾取头112具有10个拾取管嘴(下文简称为“管嘴”)，所述拾取管嘴可以从元件送料器114中最多拾取10个元件并将它们安装到电路板20上。XY自动机械113移动线组拾取头112。元件识别照相机116在二或三维中审查已经由线组拾取头112拾取的元件的拾取状态。托盘供应单元117提供托盘元件(traycomponents)。
在本说明书中，措词“元件带”是指已经布置许多相同类型的元件的带子(输送带)，通过盘(供带盘)等提供这种带，带子已经缠绕在盘上。元件带通常用来为安装器供应称为“片元件”的相对小的元件。然而，在优化过程期间，“元件带”是指指定一组相同类型元件的数据(假定已经布置在虚拟带上)。在称作“元件分割”的过程中，一组相同类型的元件(可能布置在单个元件带上)分为多个元件带。这里应当指出，由元件带供应的元件有时称作“扎带元件”。
简而言之，设计安装器100，以便能够安装从0.6mm乘0.3mm的片状电阻器到200mm连接器的几乎所有类型的电子元件，通过在一行中布置所需数量的安装器100形成生产线。
图2是示出图1所示安装器100的整个结构的顶视图。穿梭输送器118是活动工作台(集合传送器)，在该活动工作台上放置取自托盘供应单元117的元件并且将其移动到线组拾取头112可以从穿梭输送器118拾取元件的预定位置。管嘴站119是工作台，在该工作台上确定对应于各种尺寸元件的可换喷管的位置。
在元件识别照相机116的左边和右边提供包括在每级110和120中的元件供应单元115a和115b。线组拾取头112从元件供应单元115a或115b中拾取元件，经过元件识别照相机116，然后重复操作，由此线组拾取头112移动到电路板20上的安装点，并安装所有拾取的元件。
处于左边面对每个子级的元件供应单元115a被称作“左块”，而处于右边的元件供应单元115b被称作“右块”。在本说明书中，重复序列过程的一次重复以及在这种重复中处理的元件组都称为“任务”，在所述过程中线组拾取头112拾取、传送和安装元件。作为一个例子，当线组拾取头112具有十个管嘴时，单个任务可以安装的元件的最大数量是十个。还应当注意，“拾取操作”是指从头开始拾取元件时到线组拾取头112传送元件时所进行的所有操作。在本说明书中，拾取操作不仅涉及当由线组拾取头112用单个管嘴动作(线组拾取头112的上升和下降)拾取十个元件的时候，而且涉及当用几个管嘴动作拾取十个元件的时候。
图3A是线组拾取头112与元件送料器114之间的位置关系图。线组拾取头112使用称为“组拾取”的方法，并且可以装备有最多十个拾取管嘴112a～112b。当这样配备时，在单个管嘴动作(线组拾取头112的一个上升和下降)中可以从元件送料器114中同时拾取最多十个元件。即，线组拾取头112移动到元件供应单元115a和115b并拾取元件。这里，当线组拾取头112在单个动作中不能同时拾取十个元件时，可以通过重复管嘴动作多次同时移动位置拾取元件来拾取最多十个元件。
当从元件供应单元115a和115b看时，要安装在线组拾取头112上的十个管嘴112a到112b的位置(头位置)从线组拾取头112的左边开始分别称作头号1(H1)、头号2(H2)、…、头号10(H10)。根据本发明优化安装顺序的方法不局限于管嘴以单排布置的单排线组拾取头，如图3A所示，并且可以采用管嘴以两排布置的双排线组拾取头，如图3B所示。
应当注意，只有一个元件带装载在“单盒”元件送料器114中，而具有相同输送孔距(2mm或4mm)的两个元件带装载在“双盒”元件送料器114中。使用在Z轴中的值或在Z轴上的位置表示每个元件送料器114(或元件带)在元件供应单元115a或115b中的位置，将连续值分配给从元件供应单元115a中作为位置“1”的最左边的位置开始的各个位置。结果，扎带元件安装顺序的确定等于元件(或元件带，或已经贮存元件带的元件送料器114)顺序(即，在Z轴上的位置)的确定。
图4示出要安装在线组拾取头112上的管嘴112a～112b的例子。如图所示，根据要安装元件的尺寸和重量提供多种类型(S、M、L等)。当缺少拾取元件所需的管嘴时，线组拾取头112移动到放置管嘴的管嘴站119，进行管嘴互换，然后回到元件盒114并拾取元件。
图5A到5D示出各种扎带元件423a到423d。在图中所示的各种片状电子元件423a-423d放入存储空间424中，在图5E所示的输送带424中连续形成所述存储空间424，并通过将覆盖带425施加在输送带424上来密闭所述存储空间424。预定长度的该输送带424缠绕在供带盘426上，向用户提供得到的元件带。
第一实施例图6是示出图1所示的优化装置300a的硬件结构的框图。为了使在板上安装元件的生产线节拍时间(形成生产线的各级节拍时间中的最大节拍时间)最小，优化装置300a根据由元件安装CAD(计算机辅助设计)装置等提供的所有元件信息，确定由每一级安装的元件和每一级安装元件的顺序。通过这样做，优化装置300a产生最佳NC数据。优化装置300a包括计算控制单元301、显示单元302、输入单元303、存储单元304、优化程序存储单元305、通信接口单元306和数据库单元307。
通过使诸如个人电脑的标准计算机系统执行体现本发明的优化程序来实现优化装置300a。当不连接到实际安装器100时，优化装置300a还可以起独立模拟器的作用(元件安装顺序的优化工具)。
计算控制单元301是CPU(中央处理器)、数值处理器等。根据来自用户的指令，计算控制单元301将所要求的程序从优化程序存储单元305装载到存储单元304中，并执行它们。根据执行结果，计算控制单元301控制编号302到307的元件。
显示单元302是CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)等，而输入单元303是输入设备，例如，键盘或鼠标。这些元件由计算控制单元301控制，并用来允许用户与优化装置300交互。
通信接口单元306是LAN(局域网)适配器等，并且用来允许优化装置300与安装器100和200通讯。存储单元304是为计算控制单元301提供工作区的RAM(随机存取存储器)等。
数据库单元307是硬盘驱动器等，存储在优化装置300a执行优化过程中使用的输入数据(安装点数据307a、元件库307b和安装器信息307c)和安装点数据以及优化过程产生的其它数据。
图7到9分别示出安装点数据307a、元件库307b和安装器信息307c的例子。
安装点数据307a是表示要安装的所有元件的安装点的信息集合。如图7所示，一个安装点pi由元件类型ci、X坐标xi、Y坐标yi和控制数据i组成。在目前的情况下，措词“元件类型”是指图8所示的元件库307b中的元件的名称，“X坐标”和“Y坐标”是安装点的坐标(在板上表示特定位置的坐标)，“控制数据”是与元件安装有关的控制信息(例如，可以使用的拾取管嘴类型和线组拾取头112应该移动的最大速度)。应当注意，最终产生的“NC数据”是导致最短的流水线节拍时间的安装点的顺序表。
元件库307b是收集在一起的可以由安装器100和200处理的各种元件类型的特定信息的库。如图8所示，元件库307b的每个条目包括元件尺寸、节拍时间(一定条件下的每一元件类型的节拍时间)和其它约束信息(例如，可以使用的拾取管嘴类型、元件识别照相机116使用的识别方法、以及线组拾取头112应该移动的最大速度)。应当注意，在图8中，为了参考的目的还显示了各种类型元件的外形。
安装器信息307c是显示形成生产线的每一级的结构和这些级受到的约束的信息。如图9所示，安装器信息307c由诸如与线组拾取头的类型有关的头信息、与可以附着于线组拾取头的管嘴类型有关的管嘴信息、与元件送料器114的最大数量有关的送料器信息、以及与在托盘供应单元117中储备的托盘层数有关的托盘信息等信息组成。如上所述的信息分类如下使用的种类是设备选项数据(用于每一级)、资源数据(可以安装在每一级中的送料器的数量和在每一级中管嘴的数量)、管嘴站布置数据(用于配备有管嘴站的每个站)、初始管嘴式样数据(用于每一级)以及Z轴布置数据(用于每一级)。
优化程序存储单元305是存储实现本优化装置300a的功能的各种优化程序的硬盘驱动器等。优化程序是优化元件安装顺序的程序，并且在功能上(作为当计算控制单元301执行程序时起作用的处理单元)包括管嘴设置确定单元305a、管嘴式样确定单元305b和Z轴布置/安装顺序优化单元305c。
管嘴设置确定单元305a是用于确定要用于安装所有元件的一个以上的最佳管嘴设置的处理单元。这里，管嘴设置是要安装在用于安装元件的线组拾取头112上的拾取管嘴的组合。在十个拾取管嘴的情况下，根据十个或更少的拾取管嘴的类型和数量确定组合。例如，组合可以由两个S型拾取管嘴和八个M型拾取管嘴构成。这里，不限制在其上安装每个拾取管嘴的线组拾取头112的头位置。管嘴设置确定单元305a指定在关于由线组拾取头112操作的互换拾取管嘴的次数和安装所有元件所需的任务数量(任务数)的更短时间内完成所有元件安装的管嘴设置。
管嘴式样确定单元305b根据由管嘴设置确定单元305a确定的管嘴设置，在管嘴站119确定最佳管嘴式样和拾取管嘴的布置(管嘴布置)。管嘴式样确定单元305b通过确定组成每个管嘴设置的每个拾取管嘴的位置(线组拾取头112的头位置)，所述每个管嘴设置由管嘴设置确定单元305a(与拾取管嘴的类型以及线组拾取头112的头位置相关)来确定，以及通过确定每个管嘴设置的布置确定管嘴式样。根据确定的管嘴式样确定在管嘴站119的管嘴布置。
Z轴布置/安装顺序优化单元305c根据由管嘴式样确定单元305b确定的管嘴式样和在管嘴站119的管嘴布置(同时保持管嘴式样和管嘴布置)优化Z轴布置和安装顺序，并产生NC数据作为最终结果。这里，安装顺序的优化是为了给出在板上每个安装点的最优顺序，该板具有固定的管嘴式样、管嘴布置和Z轴布置。
这样，在优化程序中，在管嘴设置确定单元305a和管嘴式样确定单元305b确定管嘴式样以及管嘴布置之后，Z轴布置/安装顺序优化单元305c优化在过程中剩下的Z轴布置和安装顺序。相应地，正是在优先考虑构成安装元件的全部时间的大部分时间的管嘴互换的有效优化之后，优化剩余的Z轴布置和安装顺序，从而可以在更短的处理时间内搜索更加优化的安装顺序。
接着，说明这样构成的优化装置300a的操作。
图10是示出由管嘴设置确定单元305a执行的确定管嘴设置的过程的流程图。管嘴设置确定单元305a首先根据要安装的元件总数和在线组拾取头112上的头的数量(安装在线组拾取头112上的拾取管嘴的数量，即，在使用图3所示的线组拾取头的情况下为10)计算理想的最小任务数Xmin(S100)。例如，假定要安装的元件数量是217，包括要使用S型拾取管嘴安装的50个元件(称为“S型元件”)和要使用M型拾取管嘴安装的167个元件(称为“M型元件”)，并且在线组拾取头上的头数量是5，当上舍入小数点后面的小数时，由以下计算(50+167)/5＝43.4可以得到Xmin＝44。这意味着即使当使用满载元件的线组拾取头112安装元件时，安装所有元件也需要至少44个任务。
然后管嘴设置确定单元305a通过将最初为“0”的管嘴互换次数N加1，确定在每个管嘴互换次数N安装所有元件所需的管嘴设置和任务数XN(S101～S104)。
更具体地，首先，确定管嘴互换次数N为0(管嘴设置数量为1)(S101)并确定该情况下的管嘴设置和任务数XN(S102)。应当注意，管嘴互换次数N与管嘴设置数量(管嘴设置类型)n之间的关系可以表示为n＝N+1。例如，当管嘴设置数量为1时，因为使用首先安装在线组拾取头112上的管嘴设置安装所有元件，所以管嘴互换次数N为0。当管嘴设置数量为2时，在安装过程期间管嘴设置必须变为第二管嘴设置，因此，管嘴互换次数N为1。
至于管嘴设置与任务数XN的确定(S102)，如稍后提到的那样，通过依次将最小任务数Xmin加1检验是否可能安装所有元件(即，检验可行解)，从而首先确定能够以较少的任务数安装所有元件的管嘴设置和任务数。
然后，判断是否满足稍后提及的预定终止条件(S103)。当不满足时(在S103中为否)，管嘴互换次数N加1(S104)，这时，针对管嘴互换次数N为1(管嘴设置数量为2)的情况确定安装所有元件所需的管嘴设置和任务数XN(S102)。
由此，重复将管嘴互换次数N加1(N＝0、1、…)确定任务数XN的过程(S102～S104)。当满足终止条件时(在S103中为是)，终止该搜索并最终在使用预定评估函数的搜索中已经指定的管嘴互换次数N和任务数XN的组合中确定在最短时间内完成元件安装的组合，并且确定已经确定的组合的管嘴设置为最佳管嘴设置(S105)。
应当注意，在步骤S103中的终止条件是当确定的任务数XN对应于最小任务数Xmin时，即使当管嘴互换次数N增加时，任务数XN也不减少的情况。也就是说，尽管管嘴互换次数N增加，稍后提及的估计值变得更小的可能性为零。
图11是示出在图10的步骤S105(确定最佳管嘴设置)中使用的过程的图。这里，示出获得管嘴互换次数N和任务数XN(N＝0、1、2)的组合的三个设置的情况。管嘴设置确定单元305a通过在图中所示的评估函数中替换管嘴互换次数N和任务数XN来计算估计值S0、S1和S2，在值S0、S1和S2中指定最小估计值，并确定对应于管嘴互换次数N的管嘴设置为最佳管嘴设置。
应当注意，图中所示的评估函数是计算管嘴互换所需要的时间和执行任务需要的时间的总值的函数。评估函数中的“h”是将管嘴互换动作所需要的时间转换为任务数的系数，并且是不变的，例如，2。
这样，可以确定管嘴互换所需时间和任务执行所需时间的总和最小的管嘴设置。
图12是示出在图10的步骤S102(确定管嘴设置和任务数XN)中使用的详细过程的流程图，即，用于确定安装所有元件所需的任务数XN的过程。管嘴设置确定单元305a首先假定任务数XN等于最小任务数Xmin作为初始设置(S110)，并检验任务数是否是可行解(S111)。即，在给定管嘴互换次数N的条件下，管嘴设置确定单元305a检验通过任务数Xmin是否能安装所有元件。
因此，当任务数XN不是可行解时(在S111中为否)，将任务数XN加1(S114)并再次重复是否是可行解的检验(S111)。另一方面，当是可行解时，确定当时的任务数XN作为对应于给定管嘴互换次数N的任务数XN(S113)，并终止过程。
由此，管嘴设置确定单元305a在给定管嘴互换次数N的条件下通过将最小任务数Xmin加1确定安装所有元件所要求的任务数XN。
图13是示出在图12的步骤S111(检验的是否是可行解)中使用的详细过程的流程图。即，当给定管嘴互换次数N和任务数XN时，它是判断是否能够满足该条件进行安装的过程。管嘴设置确定单元305a首先根据拾取管嘴的类型将要安装的所有元件分组(例如，当安装50个S型元件和167个M型元件时，两组50个S型元件为一组，M型元件为另一组)，并产生管嘴设置表，其中每个组以初始状态布置(S120)。这里，管嘴设置表，如稍后提及的那样，是在存储器中的表，其中在列中显示头位置(头号)同时在行中显示管嘴设置数量(管嘴设置数)。
然后，通过给定任务数XN划分每个组(S121)同时在管嘴设置表中从左上开始以元件数量递减的顺序依次布置通过划分计算出的元件组(S122)。
结果，判断是否所有元件组布置在给定管嘴设置数n的行内(S123)。当所有元件组布置在管嘴设置表中时(在S123中为是)，判定任务数XN是给定管嘴互换次数N的可行解(S124)，否则(在S123中为否)，判定任务数XN不是给定管嘴互换次数N的可行解(S125)。
图14是示出当管嘴互换次数N是“0”时确定任务数XN的具体例子的图。如图14所示，假定要安装的元件总数为217(包括50个S型元件和167个M型元件)，并且在线组拾取头上的头数为5。在该条件下，确定管嘴互换次数N＝0(图10中的步骤S101)的任务数XN(图10中的步骤S102)的操作如下。
如图14B所示，管嘴设置确定单元305a首先产生管嘴设置表的初始状态(图13中的步骤S120)。应当注意，左边的列表示管嘴设置数量，而五列(“1”～“5”)对应于头数。在表中的“S(50)”和“M(167)”分别表示50个S型元件和167个M型元件。相应地，图14B所示的管嘴设置表意味着使用装载S型和M型拾取管嘴的线组拾取头在由头数1和2表示的位置上安装50个S型元件和167个M型元件。顺便，这里预先假定通过同时拾取元件尽可能多地安装元件。因此，根据该管嘴设置表用167个任务完成所有元件的安装。
然后，管嘴设置确定单元305a用最小任务数Xmin“44”对在初始状态下产生的组S(50)和M(167)进行划分(图13中的步骤S121)，并且以元件数量递减的顺序(当数量相同时，S()优先于M())向下和向右布置元件组，如图14C所示(图13中的步骤S122)。
然后，管嘴设置确定单元305a判断是否所有元件组布置在等于给定管嘴设置数n(这里，1)的行内(图13中的步骤S123)。在图14C中，判定针对管嘴设置数“1”通过任务数“44”安装是不可能的(图13中的步骤S125和图12中的步骤S112)。然后，将任务数加1(图12中的步骤S114)以便使任务数为“45”，并进行相同的检验(图12中的步骤S111，图13中的步骤S120～S125)。即，如图14D中所示的管嘴设置表所示，重新布置元件组。在这种情况下，产生不能在单行中布置的元件S(5)，从而判定用任务数“45”安装是不可能的。
将任务数加1，并由此以同样的方式重复在管嘴设置表中的元件布置。最终，当用任务数“50”布置元件时，如图14E所示，所有元件布置在管嘴设置表的第一行中。因此，判定任务数“50”为最小可行解(图13中的S124)，由此确定管嘴互换次数0的任务数为“50”(图12中的S113)。
管嘴设置确定单元305a将管嘴互换次数加1(图10中的S104)，并确定管嘴互换次数N为“1”的任务数X2(图10中的步骤S102)。
图15是示出在管嘴互换次数N是1或更多的情况下在确定任务数XN中使用的详细过程的流程图(图10中的S102)。基本流程与图12和13中所示的管嘴互换次数N为0的情况下使用的过程相同。然而，差别在于增加了通过不仅增加而且减少任务数来搜索具有更少任务数的可行解的过程。
管嘴设置确定单元305a首先确定初始任务数和初始状态(S130)。这里，通过将最小任务数Xmin分为给定的相应多个管嘴设置计算初始任务数。(Xmin-N)任务数分配给第一管嘴设置，同时单个任务分配给包括第二管嘴设置的剩余管嘴设置。
然后，管嘴设置确定单元305a检验初始任务数是否是可行解(S131)。也就是说，在给定的管嘴互换次数N下，管嘴设置确定单元305a通过指定对应于每个给定的管嘴互换次数N的管嘴设置，检验用初始任务数是否能安装所有元件。
当是可行解时(在S132中为是)，管嘴设置确定单元305a确定指定的两个或更多的管嘴设置以及初始任务数作为管嘴互换次数N的解，并终止过程。
当初始任务数不是可行解时(在S132中为否)，将总任务数XN加1(S133)并再次检验是否是可行解(S134)。重复该过程，直到得到可行解(S135)为止。这里，当将总任务数加1时，在两个或更多的管嘴设置中将具有更少“空头”(当执行任务时具有在其上不安装元件的拾取管嘴的头)的管嘴设置任务加1，然后更新管嘴设置。这是因为尽可能多地安装元件的可能性更高，也就是说，当具有更少“空头”的管嘴设置的任务数增加时，非常可能分配在给定管嘴设置数内不能分配的所有元件组。
在这样通过增加任务数找到可行解之后，管嘴设置确定单元305a与以前的操作相反将总任务数XN减1(S136)，并再次检验是否是可行解(S137)。这里，在总任务数减1中，管嘴设置确定单元305a在两个或更多的管嘴设置中优先考虑具有许多″空头″的管嘴设置的任务数，然后更新管嘴设置。这是因为在相同的管嘴设置内平均每头的元件数量的可能性更高，即，当具有许多″空头″的管嘴设置的任务数减少时，非常可能不增加管嘴设置数而减少任务数。
当不是可行解时(在S138中为否)，管嘴设置确定单元305a判定难以进一步减少任务数，并且确定在减少任务之前状态下的多个管嘴设置和根据这种管嘴设置计算出的总任务数XN作为管嘴设置数n的解，并终止过程。
当是可行解时(在S138中为是)，管嘴设置确定单元305a判断总任务数是否是最小任务数Xmin(S139)。当情况正是如此时(在S139中为是)，管嘴设置确定单元305a确定在该状态下的多个管嘴设置和根据这种管嘴设置计算出的总任务数XN作为管嘴互换次数N的解，并终止过程。当总任务数不是最小任务数Xmin时(在S139中为否)，管嘴设置确定单元305a重复以下过程将总任务数再次减1(S136)；并且检验是否是可行解(S137)。
由此，当管嘴互换次数N是1或更大时，通过将总任务数加1搜索可行解。当得到可行解时，通过将总任务数减1搜索可行解，以便最终确定给定管嘴互换次数N的最小任务数Xmin。
图16和17是示出当管嘴互换次数N是1时确定任务数XN的例子的图。现在，假定要安装的元件总数为217(包括50个S型元件和167个M型元件)，并且线组拾取头的头数为5，如图16所示。因为最小任务数Xmin是“44”，所以管嘴设置确定单元305a分别将“43”和“1”分配给两个管嘴设置(第一和第二管嘴设置)，作为初始任务数(图15中的步骤S130)。即，假定对于管嘴互换次数N，分配给第j个管嘴设置的任务数是XNj，则对于管嘴互换次数N为“1”，分配给第一管嘴设置的初始任务数X11是“43”，计算如下＝Xmin-N(j＝1)＝44-1＝43分配给第二管嘴设置的初始任务数X12是“1”，计算如下X12＝1(j≥2)然后，管嘴设置确定单元305a首先产生管嘴设置表，其中布置图17A所示的两个元件组S(50)和M(167)作为初始状态，(图15中的步骤S130)。
然后，管嘴设置确定单元305a通过如图17B中的管嘴设置表所示的初始任务数X11和X12重新布置这两个元件组(图15中的步骤S131)。更详细地，首先通过第一管嘴设置X11(“43”)的初始任务数划分两个元件组，并且以元件组数量递减的顺序(这里，按照S(43)，M(43)，M(43)，M(43)，M(38)的顺序)布置在管嘴设置表的第一行中，然后，通过第二管嘴设置X12(“1”)的初始任务数以元件组数量递减的顺序(这里，按照S(1)，S(1)，S(1)，S(1)，S(1)的顺序)在管嘴设置表的第二行中划分剩余的元件S(7)，最终，在管嘴设置表的第三行中布置剩余的元件S(2)。
管嘴设置确定单元305a根据不能在管嘴设置表的两行中布置所有元件组的事实判定任务数(X11＝43，X12＝1)不是可行解(在图15中的步骤S132中为否)，增加任务数(图15中的步骤S133)并检验可行性(图15中的步骤S134)。即，管嘴设置确定单元305a将具有较少的“空头”的管嘴设置的任务数X12加1，从而成为“2”，并在管嘴设置表的第二行中重新布置它们。更详细地，如图17C所示，用任务数“2”划分在管嘴设置表的第一行中布置之后剩下的元件S(7)，并且在管嘴设置表的第二行中以元件组数量递减的顺序布置(这里，按照S(2)，S(2)，S(2)，S(1)的顺序)。
因为所有元件布置在管嘴设置表的两行中，所以管嘴设置确定单元305a判定任务数(X11＝43，X12＝2)是可行解(在图15中的步骤S135中为是)，减少任务(图15中的步骤S136)并检验可行性(图15中的步骤S137)。即，将具有更多“空头”的管嘴设置的任务数加1得到“42”，并且在管嘴设置表的第一和第二行中重新布置它们。更确切地说，通过新任务数X11(“42”)划分处于初始状态下的两个元件组，如图17D所示，并在管嘴设置表的第一行中以元件数量递减的顺序(这里，按照S(42)，M(42)，M(42)，M(42)，M(41)的顺序)布置它们，通过任务数X12(“2”)划分剩余的元件S(8)，并且在管嘴设置表的第二行中布置它们。
因为在管嘴设置表的两行中布置了所有元件，所以管嘴设置确定单元305a判定任务数是可行解(在图15中的步骤S138中为是)，然后判断总任务数XN(＝X11+X12＝42+2＝44)是否等于最小任务数Xmin(44)(图15中的步骤S139)。因为总任务数XN等于最小任务数Xmin，所以终止搜索任务数的过程。也就是说，确定图17D所示的任务设置(总任务数×2＝44)作为管嘴设置数“2”的解。
应当注意，在上述例子中，即，在安装元件S(50)和M(167)的情况下，当管嘴互换次数N是1时，搜索出的任务数XN等于最小任务数Xmin“44”，因此，满足搜索管嘴设置的终止条件(图10中的步骤S103)。然后，管嘴设置确定单元305a从迄今搜索的组合中选择分别由管嘴互换次数N和任务数XN构成的最优组合(图10中的步骤S105)。更具体地，搜索出两个组合，如图18所示，即，(N＝0，XN＝50)和(N＝1，XN＝44)。因此，管嘴设置确定单元305a通过在评估函数(这里，h＝2)中替换这些值N和XN计算估计值S(“50”和“46”)，并且确定最小值作为在管嘴互换次数N为1的情况下的最佳管嘴设置。相应地，管嘴设置确定单元305a确定使用图17D所示的两个类型的管嘴设置安装元件S(50)和M(167)是最佳的。
应当注意，在如上所述确定管嘴设置的过程中，搜索是在各种拾取管嘴的数量(管嘴资源)没有限制的假设下进行的。然而，实际上管嘴资源受到这种限制。在这种情况下，可能产生在过程中判断为可行解的管嘴设置证明不再是可行解的情况。例如，在图14E中所示的管嘴设置S，M，M，M，M表现为预先假定可以同时使用单个S型拾取管嘴和四个M型拾取管嘴的管嘴资源。如果管嘴资源被限制为单个S型拾取管嘴和三个M型拾取管嘴，则在这种情况下的管嘴设置不再是可行解。相应地，如上所述的过程不能应用于管嘴资源受限制的情况。
当管嘴资源受到限制时，可以在如上所述没有任何管嘴资源限制的情况下使用的过程中加入以下过程。
(1)用于通过用任务数划分元件计算元件组的表达式是A(B，C)，而不是A(B)。
这里，“A”是拾取管嘴的类型，例如，“S”、“M”或其它特性，而“B”是元件数量，“C”是表示是否满足管嘴资源条件的标志(1OK，0NG)。
应当注意，从在头部的元件组开始，“C”将“1”赋值给在管嘴资源范围内的元件组，将“0”赋值给在表中向下和向右的其余元件组。如此附加的标志允许检测是否满足管嘴资源的限制。
(2)当在管嘴设置表的行中发现“C”的值为“0”的元件组A(B，0)作为过程(1)的结果时，元件组移动到下面的一个。即，为下一个管嘴设置检验不符合限制的元件组，目的在于满足在管嘴资源上的限制。
以下参考图19和20说明确定考虑到对管嘴资源限制的管嘴设置的过程。图19和20是示出当管嘴互换次数N为1时用于搜索任务数XN的过程的具体例子。
假定要安装的元件由100个S型元件和120个M型元件组成，而管嘴资源定义为2个S型拾取管嘴和2个M型拾取管嘴，并且线组拾取头的头数为5。根据这些假定，最小任务数Xmin可以计算如下Xmin＝(100+120)/5
＝44因此，管嘴设置确定单元305a分别分配X11(＝43)和X12(＝1)作为两个管嘴设置(第一和第二管嘴设置)的初始任务数，如在图16中所示的情况。
管嘴设置确定单元305a首先产生管嘴设置表，其中布置图20A中所示的两个元件组S(100，1)和M(20，1)作为初始状态。
然后，管嘴设置确定单元305a通过用上述初始任务数X11划分它们来重新布置这两个元件组，如图20B中的管嘴设置表所示。更确切地说，通过第一管嘴设置的初始任务数X11(＝43)划分两个元件组，并且在管嘴设置表中的第一和第二行中以每个管嘴类型的元件组数量递减的顺序(这里，按照S(43，1)，S(43，1)，S(14，0)，M(43，1)，M(43，1)，M(34，0)的顺序)重新布置。这里应当指出，表示管嘴资源条件的标志C在S型拾取管嘴和M型拾取管嘴的数量被限制在2个的条件下分别定义如下对于前两个元件组S(43，C)和S(43，C)以及M(43，C)和M(43，C)，标志C为“1”，对于剩余的元件组，例如S(14，C)和M(34，C)，标志C为“0”。
如图20C所示，给予注意的不符合管嘴资源限制的元件组，即，在第一行中标志C为“0”的元件组M(34，0)和S(14，0)，移动到第二行并重新布置，没有任何间隔。
然后，管嘴设置确定单元305a通过初始任务数X12划分布置在第二行中的两个元件组M(34，0)和S(14，0)，根据管嘴资源的限制以与上述相同的方式附加标志C，并重新布置元件组，从而标志C为“0”的元件组位于第三行，如图20D中的管嘴设置表所示。更具体地，首先通过第二管嘴设置的初始任务数X12(“1”)划分两个元件组M(34，0)和S(14，0)，并且元件组布置在第二行中，然后以M(1，1)，M(1，1)，S(1，1)，S(1，1)，M(32，0)和S(12，0)的顺序布置在第三行中。对于S和M两个类型，在以元件组数量递减的顺序布置它们之后，这通过将前两个元件组的标志C设置为“1”，并且将其余元件组的标志C设置为“0”来操作。
管嘴设置确定单元305a根据不能在管嘴设置表中的两行中布置所有元件组的事实判定任务数(X11＝43，X12＝1)不是可行解，并且重复增加任务数和检验可行性。即，重复以下过程，直到找出可行解将具有较少“空头”的管嘴设置(这里，第一和第二管嘴设置具有相同的“空头”数，因此，第一管嘴设置具有更少的数量)的任务数X11加1；并且以同样方式(图20B～20D)检验任务数(X11＝44，X12＝1)。
这里假定重复任务数X11的增加，并且达到任务数(X11＝59，X12＝1)的检验。管嘴设置确定单元305a通过任务数X11划分两个元件组S(100，1)和M(120，1)，并重新布置它们，如图20E中的管嘴设置表所示。更确切地说，通过第一管嘴设置的任务数X11(＝59)划分两个元件组，并且以每个管嘴类型的元件组数量递减的顺序(这里，以S(59，1)，S(41，1)，M(59，1)，M(59，1)，M(2，0)的顺序)布置在管嘴设置表中第一行中。
如图20F所示，给予注意的不符合管嘴资源限制的元件组，即，在第一行中标志C为″0″的元件组M(2，0)，移动到第二行。
然后，管嘴设置确定单元305a通过初始任务数X12划分布置在第二行中的元件组M(2，0)，以与上述相同的方式根据管嘴资源限制附加标志C，并且布置元件组，如图20G中的管嘴设置表所示。更具体地，在已经以元件组数量递减的顺序布置它们之后，通过将类型M的前两个元件组的标志C设置为“1”，用第二管嘴设置的任务数X12(“1”)划分元件组M(2，0)，并且按M(1，1)和M(1，1)的顺序布置在第二行中。
因为在管嘴设置表中的两行中可以布置所有元件，所以管嘴设置确定单元305a判定任务数(X11＝59，X12＝1)是可行解。随后，采用与用于增加任务数相同的基本程序进行任务数的减少和可行性的检验。即，通过在不考虑限制的情况下所使用的过程中增加上述过程(1)和(2)，能够确定考虑管嘴资源限制的管嘴设置。
由此，当管嘴互换次数N是1时，能够确定考虑管嘴资源约束的管嘴设置以及总任务数。应当注意，在存在管嘴资源限制的情况下，确定管嘴互换次数与总任务数的组合，并从指定的组合中确定具有根据评估函数计算出的最小估计值的组合为最佳管嘴设置，如在不存在管嘴资源限制的情况下。
以下显示检验由管嘴设置确定单元305a执行的确定各种板(各种元件设置)的管嘴设置的算法的结果。
图21和22是示出对于各种板(各种元件设置)通过使用IP解算器得到的管嘴设置表(在右边表示为“精确解”的部分)和通过使用根据本实施例的算法得到的管嘴设置表(在右边表示为“实施例”的部分)。应当注意，IP解算器是花费时间用于解决以整体规划问题(integerplanning issues)的方式制订(formulate)的优化问题的通用程序。
图21A～21D是示出找出各种板的最优解的图。在图21A中，板具有224个类型1的元件和2个类型2的元件，而在图21B中，板具有101个类型1的元件、32个类型2的元件、4个类型3的元件、18个类型4的元件和2个类型5的元件。在图21C中，板具有50个类型1的元件和167个类型2的元件，而在图21D中，板具有5个类型1的元件、34个类型2的元件、2个类型3的元件和2个类型4的元件。图21A～21D分别示出当管嘴设置数n是“1”时找出的解。
图22A～22D是示出对于具有50个类型1的元件、10个类型2的元件、650个类型3的元件、50个类型4的元件、50个类型5的元件、200个类型6的元件、20个类型7的元件、215个类型8的元件和15个类型9的元件的板找出的解。图21A～21D示出对于管嘴设置数n分别是1、2、3和4的情况的解。
如由图21和22看到的那样，根据在本实施例中使用的算法，找出了对应于或几乎对应于精确解的解。至于使用通用个人电脑的计算时间(虽然未在图中示出)，在使用IP解算器的情况下对于某些板花费超过10分钟的时间，而在使用在本实施例中使用的算法的情况下对于任何板计算在一秒内进行。据此，显然可以使用根据本实施例的算法以非常高的速度得到最优解，即，精确解，或几乎是精确解。
这里应该注意的是，在上述实施例中，当管嘴互换次数N是1或更多时，考虑到“空头”的频率，引入通过将最小任务数Xmin加1或减1来搜索任务数的方法。然而，本发明不局限于这种搜索法。例如，可以找出任务数量的所有可能的组合，并且可以采用确定产生最少总任务数的组合作为它们中的最优解的循环搜索法。然而，可以从搜索中排除以下组合显然不需要搜索的组合；以及因为发现可行解证明搜索是没有必要的组合。
图23是示出使用这种循环搜索法确定任务数的过程的流程图。图24是示出具体例子的图。图24示出当管嘴互换次数N是1时任务数(X12、X11)的所有可能的组合，预先假定元件数量是60(包括11个类型1的元件、11个类型2的元件、11个类型3的元件、10个类型4的元件以及9个类型5的元件和8个类型6的元件)并且线组拾取头上的头数量是10。例如，组合(1，2)意谓着使用第一管嘴设置执行两个任务，以及使用第二管嘴设置执行单个任务。
循环搜索法限制每个组合的搜索范围(S150)。更确切地说，根据任务数的对称性设置限制。例如，对于组合(1，2)和(2，1)，需要搜索它们中的一个。因此，例如，搜索范围可以限于满足X12≤X11(条件1)的组合(X12，X11)。
然后，根据最小任务数进一步限制上述搜索范围。在该例子中，最小任务数是60/10＝6，即，搜索范围可以限于满足X11+X12≥6(条件2)的组合(X12，X11)。
此外，根据最大任务数进一步限制上述搜索范围。在该例子中，最大任务数(当使用管嘴设置类型1～6时的任务数)是11，因此，搜索范围限于满足X11+X12≤11(条件3)的组合(X12，X11)。图24示出以实线区域表示的满足上述三个条件1～3的搜索范围。
然后，在整个表中向下和向右，依次检验在上述步骤限制的搜索范围中找出的每个组合是否是可行解(S151)。更确切地说，首先针对图24中的组合(1，5)，尝试如图17C所示的元件分割和元件组的布置。当在管嘴设置表的两行内不能布置所有元件时，判定为不可行，然后，以同样的方式检验下一个组合(1，6)。
这里，当完成在上述搜索范围内搜索所有组合时(在S152中为否)，确定最后找出的可行解为最终结果(得到的管嘴设置)，并终止过程(S156)。
当找到可行解同时要检验的搜索范围仍然保持时(在S153中为是)，在包括总任务数更小的组合的搜索范围保持的情况下(在S154中为是)，搜索范围限于这样的范围(S155)，并重复搜索(S151)。当包括总任务数更小的组合的这种搜索范围不再保持时(在S154中为否)，确定最终找出的可行解为最终结果(得到的管嘴设置)，并终止过程(S156)。
例如，当判定组合(1，8)是可行解时，搜索范围限于总任务数是9或更小的组合。因此，下一个搜索目标不是组合(1，9)，而是(2，4)，(2，5)，…。同样，当证明组合(2，6)是可行解时，只有总任务数小于或等于8的组合，例如，(3，3)和(3，4)是搜索的目标。这里，当组合(3，4)证明是可行解时，因为彻底检验了搜索范围，所以确定为最后的最优解，即，当管嘴互换次数N是1时的最佳管嘴设置(总任务数是7)。
由此，与图15中所述的方法相比，在肯定可以得到最优解(管嘴设置和总任务数)方面，循环搜索法是有利的，因为虽然随着搜索目标数量的增加搜索时间增加，但是必定检验所有可能的组合。
应当注意，以上说明的图24示出管嘴互换次数N是1的情况，也就是说，任务数是二维的。然而，即使当管嘴互换次数N是2或更大时，也可以以相同的方式进行搜索。即，只有任务数和搜索区域的维数增加，而搜索范围的限制和搜索方法与使用二维的情况相同。
管嘴设置确定单元305a不仅可以使用这种循环搜索法或根据最小任务数的搜索方法，而且可以通过有选择地执行这两个搜索方法的一个确定最佳管嘴设置。例如，可以应用当优先考虑搜索时间时使用根据最小任务数的搜索方法和当优先考虑优化准确度时使用循环搜索法的混合方法。
以下说明图6所示的优化程序存储单元305中的管嘴式样确定单元305b的详细操作。
管嘴式样确定单元305b对于由管嘴设置确定单元305a确定的至少一个管嘴设置确定构成每个管嘴设置的各种拾取管嘴的头位置，从而当安装元件时减少互换拾取管嘴的频率(即，要互换的拾取管嘴的数量)，并且还通过确定每个管嘴设置的安装顺序来确定管嘴式样。更详细地，例如，在以下规则下确定管嘴式样。
(1)对属于相同管嘴设置的任务依次进行操作。即，在操作期间对属于其它管嘴设置的任务不执行操作。
(2)对于2个或更多的管嘴设置，使用下面说明的过程针对由这些管嘴设置组成的所有排列确定管嘴式样(除具有对称编号顺序的排列之外)。例如，在三个类型的管嘴设置1、2和3的情况下，仅针对三个类型的排列(1，2，3)，(1，3，2)和(2，1，3)确定管嘴式样，从而排除数字具有对称顺序的其它排列，例如，(2，3，1)，(3，1，2)和(3，2，1)。这是因为在安装元件时，这种排列具有相同的管嘴互换次数数量。因此，对于搜索最优解检验一对就够了。
(2-i)当布置管嘴设置时，确定组成管嘴设置的拾取管嘴的头位置，从而相同类型的拾取管嘴尽可能多地位于与之前布置的管嘴设置所在位置相同的头位置。这是因为当在安装元件时互换管嘴设置时，在相同类型的拾取管嘴位于相同的头位置的情况下，不必互换拾取管嘴位于相同头位置的管嘴设置，由此，可以减少管嘴互换所花费的时间。
(2-ii)确定在安装元件时互换拾取管嘴的数量最少的排列为管嘴设置的所有排列中的最佳管嘴式样。
图25是示出说明由管嘴式样确定单元305b确定管嘴式样的过程的具体例子的图。这里假定管嘴设置确定单元305a确定图25A所示的管嘴设置1～3，相应地管嘴式样确定单元305b确定最佳管嘴式样。
除具有对称顺序的排列之外，管嘴式样确定单元305b首先指定三个排列(如图25B～D所示的排列)，作为三个类型的管嘴设置1～3的排列。然后，管嘴式样确定单元305b确定拾取管嘴的头位置，从而对于三个相应的排列，在安装元件时要互换的拾取管嘴的数量较少。
例如，在图25B所示的排列的情况下(管嘴设置1、2和3)，管嘴式样确定单元305b首先布置管嘴设置1(S，S，S，S)，然后布置管嘴设置2(S，S，M，M)。当布置管嘴设置2时，确定拾取管嘴的头位置，从而相同类型的拾取管嘴尽可能多地位于与管嘴设置1布置的位置相同的头位置。然而，不论布置拾取管嘴在哪个头位置，(对于在图中用虚线围绕的两个M型拾取管嘴，管嘴互换在互换管嘴设置时是必须的)要产生的互换管嘴的数量是2，从而将管嘴布置在图25A所示的管嘴设置2的头位置。
同样，布置管嘴设置3(M，M，M，L)。在这种情况下，拾取管嘴的头位置布置为(M，L，M，M)，从而相同类型的拾取管嘴尽可能多的位于与之前布置的管嘴设置2(S，S，M，M)相同的头位置。由此，当管嘴从管嘴设置2互换到管嘴设置3互换时，要互换的管嘴数量是2，最小的(虚线所示)。这样，确定在安装元件时的管嘴式样。图25B中所示的第一排列的管嘴式样，即，对于前6个任务，使用(S，S，S，S)的管嘴式样；管嘴式样(S，S，M，M)用于下一个任务；并且管嘴式样(M，L，M，M)用于最后一个任务。在这种情况下，互换管嘴的总数是4。
同样，通过确定拾取管嘴的头位置确定其它两个排列置(图25C和25D)的管嘴式样和管嘴互换次数。管嘴式样确定单元305b最后确定具有较少互换次数的管嘴式样(这里，图25B)作为三个类型的排列中的最佳管嘴式样。由此，确定在安装元件时管嘴互换次数最少的管嘴式样，这样找出允许在更短的时间内安装元件的任务(管嘴式样)设置。
应当注意，当在确定拾取管嘴的头位置过程中，排列的管嘴互换次数超过已经计算出的最小的管嘴互换次数时，当时可以终止过程。例如，在布置图25C所示的管嘴设置3时，排列的互换次数是4，等于已经确定的图25B所示的管嘴式样的互换次数，从而当时可以终止图25C的过程。
然后，已经确定这种管嘴式样的管嘴式样确定单元305b根据所确定的管嘴式样确定在管嘴站119的管嘴布置。这里应当指出(1)管嘴站119是具有用于在行“n”和列“m”的位置布置拾取管嘴空间的工作台；(2)能够在n×m数量的任何位置布置任何类型的拾取管嘴；(3)可以互换在任何n×m数量的位置中的每个线组拾取头112的头；(4)当以与线组拾取头112的头间距相同的间距布置在管嘴站119的拾取管嘴时，可以同时互换线组拾取头112的多个拾取管嘴；以及(5)拾取管嘴回到原始位置。
更确切地说，管嘴式样确定单元305b使用以下过程确定管嘴在管嘴站的布置。
(1)确定与在上述过程中确定的管嘴式样(不考虑任务数的管嘴式样)中使用的相同的管嘴布置。更具体地，当确定管嘴式样是图26A中所示的管嘴式样时，确定管嘴布置是图26B中所示的管嘴布置。即，确定与图26A所示的不考虑管嘴式样任务数的管嘴布置相同的管嘴布置(忽略在表中的“任务数”表示的值，注意管嘴设置的类型)。
(2)这里，当限制拾取管嘴的数量时，排除在相同的头位置中布置的相同类型的拾取管嘴，如图26C所示。
(3)此外，当对管嘴站119的空间有限制时，通过移动布置的位置填满在上述步骤(2)中产生的空档，如图26D所示。
由此，管嘴式样确定单元305b确定在管嘴站119的管嘴布置尽可能地类似于之前决定的管嘴式样，因此，减少管嘴互换花费的时间。
接着，说明Z轴布置/安装顺序优化单元305c的详细操作。
Z轴布置/安装顺序优化单元305c是确定Z轴布置和安装顺序的处理单元，在所述Z轴布置和安装顺序中总安装时间最少同时保持由管嘴式样确定单元305b确定的管嘴式样和在管嘴站的管嘴布置。Z轴布置/安装顺序优化单元305c通过粗略地将要安装的元件分类为“小元件”和“普通元件”和分别应用不同的最优化算法来确定安装顺序。
应当注意，小元件是尺寸3.3mm以下的片元件，例如电阻和电容，并且其带的每个宽度是8mm，而且可以安装在线组拾取头112上(例如，同时拾取十个元件)。在最近产生的很多板中，它们中的大多数是小元件(例如，超过90％)。普通元件是在排除上述小元件之后剩下的，即，大的变形元件，例如连接器、IC等。可以在托盘上提供，或者需要特殊的管嘴，从而在优化期间要考虑许多参数。
Z轴布置/安装顺序优化单元305c考虑上述小元件和普通元件的特性。对于小元件，使用可以产生在线组拾取头112上安装元件的任务的算法，即，可以产生尽可能多地同时拾取十个元件的任务从而高速进行优化过程(称为稍后提及的“削减过程”)的算法，确定安装顺序。对于普通元件，使用当改变任务状态(可能的安装顺序之一)时通过重复评估灵活搜索最佳状态的算法确定安装顺序。
图27～32是示出说明根据由Z轴布置/安装顺序优化单元305c执行的“削减过程”对小元件进行优化的过程的具体例子的图。
该过程使用元件直方图，其中沿Z轴以要安装的元件数量递减的顺序布置元件，并且只利用上述拾取式样产生方法，其中线组拾取头不可能同时拾取最大(L个)元件数。该方法还由两个主要步骤组成，第一步骤和第二步骤。这里注意，元件直方图是用横轴(Z轴)上的元件送料器114(元件带)和纵轴上的要安装的元件数量产生的直方图。拾取形式是示出当纵轴表示线组拾取头112拾取元件的顺序，横轴表示元件送料器(带)114的布置(Z轴)时，要由线组拾取头112同时拾取的一个以上的任务组的图。要拾取(安装点)的每个元件用矩形(正方形或矩形)单元表示。
在削减过程的第一步中，Z轴布置/安装顺序优化单元305c反复从元件直方图中除去(“削减”)由L个连续的元件构成的任务。
图27和28示出在本削减过程的第一步中进行的操作。图27示出元件直方图450，其中已经以要安装的元件数量递减的顺序布置了所有要安装的元件的元件带。图28示出如何从图27中的元件直方图450中一次除去(即，“削减”)L个(在示出的例子中为十个)连续的元件。通过从元件直方图的右边开始除去L个连续的元件(在图28中用十个连续的圆形、三角形或十字组表示)，从而首先除去具有少数要安装元件的元件带。重复该过程，直到不再可能除去L个连续的元件。
在削减过程的第二步中，Z轴布置/安装顺序优化单元305c从由在第一步中已经进行削减之后剩余的元件组成的元件直方图产生图。
图29和30示出削减过程的第二步如何工作。图29示出通过以要安装的元件数量递减的顺序布置在进行削减过程的第一步之后剩下的元件带产生的重建元件直方图451。图30示出如何根据上述任务组产生方法由重建的元件直方图451产生图。应当注意，由于在削减过程第一步中的过程，重建的元件直方图451的宽度(即，元件带的数量)一定是(L-1)或以下。
更详细地，在第二步中的过程由以下子步骤组成。
(i)为在第一步中削减之后留下的元件产生图29所示的元件直方图451，并计算要安装元件的总数(在示出的例子中为100)。
(ii)计算出的元件总数除以L(在示出的例子中10)，并且以设置任务数量等于除法(在示出的例子中为10)的结果为目的产生拾取形式。
(iii)如下实现上述目的。如图30所示，识别要安装的元件数量超过计算出的任务数(10)的元件带，并拿掉多余的元件数451a(或该多余数量的被除部分)且用来补充元件直方图451的左边。
图31示出元件带的拾取形式452，通过上述削减过程的第一和第二步已经确定所述元件带在Z轴上的位置。如图31所示，所有元件形成包含元件的最大数量(10)的任务，从而以最大可能的拾取效率进行安装。
图32示出对应于图31所示的拾取形式452的元件直方图453。重建元件直方图453而不改变在Z轴的位置。如从元件直方图453看到的那样，削减过程保持具有大量要布置的元件的元件带向左的趋势。这意味着削减过程确定元件的布置，该布置已经考虑了线组拾取头112采用的移动路径。这些移动路径是这样的在从右块115b拾取元件之后，线组拾取头112一定经过布置在右块115b左侧的2D照相机的前面。通过使线组拾取头112移动的总距离最小，削减过程产生减少总节拍时间的元件布置。应当注意，对于左块115a可以进行在Z轴中对称的过程。换句话说，可以以要安装的元件的递增顺序布置元件带，然后使用上述过程削减任务。
由此，Z轴布置/安装顺序优化单元305c确定以元件带布置(Z轴)为单位的安装顺序和任务，从而最大化线组拾取头112拾取小元件的效率。
图33～35示出Z轴布置/安装顺序优化单元305c进行普通元件优化的过程。图33A是示出当Z轴布置/安装顺序优化单元305c优化普通元件的安装顺序时使用的过程的流程图。图33B用来显示该过程所用的找到最优解的方法，并且示出可以使用的各种状态的节拍时间。这里应当注意，状态是安装要安装的元件时的可能顺序中的一种，并且由Z轴上的元件送料器的阵列和参数化的任务成分表示。
如图33A所示，Z轴布置/安装顺序优化单元305c首先为所有普通元件产生初始状态X(S550)。此后，Z轴布置/安装顺序优化单元305c根据爬山法对初始状态X进行优化，产生优化状态Xopt的计算(S551)。接着，Z轴布置/安装顺序优化单元305c根据多规范方法对初始状态X进行优化，以更新在步骤S551中计算出的优化状态Xopt(S552)。最终，Z轴布置/安装顺序优化单元305c根据爬山法对更新的优化状态Xopt进行优化，以进一步更新在步骤S552中计算出的优化状态Xopt(S553)。
这样，在根据一定找到局部最优解的爬山法执行优化的中点(S551，S553)根据从全局观点搜索最优解的多规范方法进行优化(S552)。结果，可以避免搜索最佳状态在找到局部最佳而在全局上仅仅是亚最佳的状态下结束的情况(例如，图33B所示的状态①)，允许找到全局水平的最佳状态(图33B所示的状态⑤)。
图34是示出当根据图33A所示的爬坡方法(S551、S553)进行优化时使用的详细过程的流程图。在产生该初始状态X之后(S560)，Z轴布置/安装顺序优化单元305c反复地执行内循环(S562到S568)，直到满足外循环终止条件(S561)。这里，措词“外循环终止条件”是指保证最优解的确是最佳的条件，这些条件改变影响状态的每个类型的参数。措词“内循环终止条件”是指在预定范围内改变(即，搜索)一个类型的参数的条件。
在内循环期间，Z轴布置/安装顺序优化单元305c首先使用从九个类型的状态变化中选择的状态变化产生候选状态Xtmp(S563，S564)。当该候选状态Xtmp具有可行性(即，可能使用)(S565)并且节拍时间比前一个状态更短(S566，S567)时，Z轴布置/安装顺序优化单元305c使用该候选状态Xtmp和其节拍时间更新状态和节拍时间(S568)。这样，内循环一定找到局部最佳状态。
图35是示出当根据图33A所示的多规范方法(步骤S552)进行优化时使用的详细过程的流程图。在图35中，“格数(bin number)”是表示将图33B所示的横轴(所有可能的状态)平均划分为N段所产生的段(“格”)数。同时，直方图H[i]是存储候选状态Xtmp的总次数的变量，所述候选状态Xtmp属于已经选择的格数为[i]的格(S576，S577)，并且已经判定候选状态Xtmp是可行的(S578)并减少熵(S579到S581)。
如通过比较图35中的流程图与图34所示的爬坡方法的流程图可以了解，两种方法在重复一系列过程上是相似的，在所述过程中由初始状态X产生候选状态Xtmp，然后判断是否应该接受该候选状态Xtmp。方法之间的差别在于用来判断是否应该接受候选状态Xtmp的方法。在图34所示的爬坡方法中，如果其节拍时间低于状态X的节拍时间，则明确判定接受候选状态Xtmp。然而，在图35所示的多规范方法中，检验由节拍时间显示出的熵，并基于概率判断是否接受候选状态Xtmp(S580到S582)。
这里应当注意，Z轴布置/安装顺序优化单元305c要选择的多个状态变化(图34中的S564和图35中的S577)如下(1)互换在不同任务中的两个安装点；(2)互换在同一任务中的两个安装点的安装顺序；以及(3)互换两个元件带等。由Z轴布置/安装顺序优化单元305c执行的可行性检查(图34中的S565、图35中的S578)确定在每个任务中当线组拾取头112拾取元件时，元件之间不存在相互影响等。
由此，Z轴布置/安装顺序优化单元305c不仅局部优化普通元件，而且优化基于概率的搜索，从而可以避免计算局部极小值作为最优解的问题。
由此，根据用在本实施例中使用的优化装置300a，首先，管嘴设置确定单元305a确定管嘴设置，然后，管嘴式样确定单元305b确定管嘴式样，最后，Z轴布置/安装顺序优化单元305c确定安装点的Z轴布置和安装顺序(任务顺序)，以便找到安装元件的最优顺序。相应地，确定安装顺序，以便首先缩短构成总安装时间大部分的管嘴互换次数，因此，总体上可以极大地减少安装时间。
这里应当注意，本实施例示出由构成线组拾取头的每个头拾取单个元件(拾取管嘴拾取的元件数量是1)。然而，本发明不局限于这种情况，并且可以应用于拾取管嘴拾取的元件数量大于2个的情况。即，当线组拾取头拾取大尺寸的元件时，元件占据相邻头的空间区域，从而相近的头不能拾取元件。因此，可以根据元件类型考虑拾取管嘴拾取的元件数量。更详细地，可以通过设置不能布置到相邻头的标志来搜索管嘴设置，如在存在管嘴资源限制的情况下。
在本实施例中，当管嘴互换次数N是1或更多时，管嘴设置确定单元305a在图15所示的过程中定义任务数XN。然而，本发明不局限于这种简单的过程。即，当在初始状态其不是可行解时增加任务数，并且当它是可行解时，检验是否可以减少任务数。当不能减少任务数时，过程终止。然而，本发明不局限于该过程，新的过程S160～S163可以加入图15所示的过程，如图36所示。根据图36所示的过程，即使当作为减少任务数的结果而没有得到可行解时，当还有可以做出修改的管嘴设置(即，改变任务数)时，过程回到再次增加任务数的过程(S162，S163)。即，流程不是如下单一的增加任务数→减少任务数。流程可以重复，例如，增加任务数→减少任务数减少或增加任务数。因此，在任务数增加之后马上检验是否可以更改任务数(S160，S161)。这里，措词“不可更改的”是满足以下条件的情况。
(1)当在更新先前的任务数时减少了管嘴设置的任务数时(即，减少)，则在更新下一个任务数时增加管嘴设置的任务数(即，增加)，或反过来。即，当它应用于无限循环时，其中同一管嘴设置的任务数增加、减少然后增加，将其确定为“不可更改的”。
(2)当搜索每个可能范围时，即，对于以下情况将管嘴设置确定为“不可更改的”，并且从修改目标中排除管嘴设置。
(2-1)当管嘴设置n与任务数X11，X12之间的大小关系相反，即，X11≥X12≥X13…≥X1n的关系不再成立，同时重复增加和减少任务数时，在确定管嘴设置时不考虑管嘴设置的顺序，因此，使用(X11，X12)＝(X，Y)或(X11，X12)＝(Y，X)可以得到相同的结果。
(2-2)当任务数是1或以下时。当任务数更新为“0”时，不能更改管嘴设置。这是因为任务数＝0意味着将管嘴设置减少了1，从而不适合针对当前管嘴设置数量计算任务数的概念。
当满足上述条件(1)时，因为它超过所使用的搜索方法的界限所以确定为“不可更改的”。(2-1)和(2-2)是避免不必要的搜索的限制。当所有管嘴设置满足这些条件时，因为已经搜索了每个可能的范围，所以将其确定为“不可更改的”。通过进行这种搜索，提高了发现更优解的可能性。
由上述说明可见，根据在本实施例中使用的元件安装顺序优化方法，根据同时减少总任务数和管嘴互换次数的算法确定管嘴设置和任务数，同时根据确定的管嘴设置和任务数确定元件安装顺序和元件送料器的阵列。减少了构成总节拍时间的大部分的互换次数以及任务所需要的时间，导致在总体上缩短安装时间。此外，在优化的初始阶段确定任务数和管嘴互换次数这两个参数，并且在更短的时间内终止优化。
当对管嘴资源有限制时，考虑限制来确定管嘴设置。因此，即使在没有为所有类型的拾取管嘴准备足够数量的拾取头的条件下，也可以从两个方面，管嘴互换次数和任务数，来优化安装顺序。
至于为每个管嘴设置分配任务，通过使用循环搜索法检验任务数对于所有可能的组合是否是可行解，肯定可以找到真正的最优解。
由此，使用组拾取方法的本发明的安装器以更高的优化水平和更高的速度实现元件安装顺序的优化。因此，在要求各种板很快交付的今天，本发明具有非常高的实际价值。
第二实施例接着，说明根据本发明第二实施例的优化装置。根据本实施例的优化装置不同于第一实施例中使用的优化装置，该优化装置预先假定可以互换拾取管嘴而确定最佳管嘴设置，而本实施例的优化装置以最小任务数确定安装元件的最佳管嘴设置和随后使用的任务数而不互换拾取管嘴互换。
图37是示出根据本发明第二实施例的优化装置300b的框图，即，图1所示优化装置构造的例子。优化装置300b是计算机装置，为由元件安装CAD装置等提供的所有元件确定在每个子级要安装的元件的安装顺序和每个子级的元件，以便根据组成流水线的每一级的规格在各种限制下最小化在目标板上安装元件时的流水线节拍(即，在组成流水线的每个子级的节拍中的最大节拍)，并产生最佳NC数据。优化装置300b包括计算单元301、显示单元302、输入单元303、存储单元304、优化程序存储单元1305、通信I/F(接口)单元306和数据库单元307等。
这里应当注意，除优化程序存储单元1305之外，优化装置300b包括与在第一实施例中使用的优化装置300a相同的元件。以下关注优化装置300a与300b之间的差别。相同的标记表示与在第一实施例中所用的相同元件，并且省略说明。
组成流水线的每个独立安装器(即，在流水线过程或子级中负责每个过程的安装器)简单地称作“级”。即，“级”在配备两个安装自动机械的安装器100以及配备单个安装自动机械的安装器中包括前子级110和后子级120。
优化程序存储单元1305是硬盘等，其中记录用于实现本优化装置300b功能的各种优化程序的。优化程序，用于优化元件安装顺序的程序，包括管嘴设置确定单元1305a、元件组分配单元1305b、元件分配单元1305c、管嘴分配单元1305d和Z轴布置/安装顺序优化单元305c，作为与本发明有关的功能块(即，当计算控制单元301执行时起作用的处理单元)。
管嘴设置确定单元1305a是处理单元，用于根据诸如分配给单级的所有元件的类型和数量以及拾取这些元件和其它元件的拾取管嘴类型等信息，以最小任务数确定互换安装所有元件的最佳管嘴设置而不互换拾取管嘴，以及随后使用的任务数。当流水线由2个或更多级组成时，在作为子程序从元件组分配单元1305b和元件分配单元1305c中调出时，激活管嘴设置确定单元1305a，用于确定单级的最佳管嘴设置以及随后使用的任务数的处理单元。这里应当注意，管嘴设置是要安装在线组拾取头112上的拾取管嘴的组合。当管嘴头的数量是十个时，根据十个或更少的拾取管嘴的类型和数量确定管嘴设置。例如，两个S型拾取管嘴和8个M尺寸拾取管嘴的组合是用于这种管嘴设置的例子中的一个。在这种情况下，不限制在其上安装每个拾取管嘴的线组拾取头112的头位置。
元件组分配单元1305b是处理单元，用于根据元件的高度将要安装的所有元件分类为如图38所示的小组，并以分类的元件组为单位作为要安装的元件将它们分配到组成流水线的多个级中的每一个。
应当注意，根据元件的高度对元件组进行分类，以便通过首先安装较低的元件允许根据细距(fine pitch)安装的非常密集的安装。即，在安装属于某个元件组的所有元件之后，只允许安装属于高于前面的元件组的元件组的元件。当以元件组为单位将元件分配到每一级时，元件组分配单元1305b分配元件组，从而平均(即，最大值变得更小)在每一级所使用的总任务数(安装分配给该级的所有元件所需的任务数)。
在元件组分配单元1305b以元件组为单位进行分配之后，元件分配单元1305c通过以元件为单位将元件移动(即，改变分配)到相邻级来使流水线平衡。在这种情况下，移动元件，从而平均在每一级所使用的总任务数。然而，在不进行管嘴互换同时在每一级安装所有元件的前提下尝试进行平均。
当对管嘴资源有限制(限制可使用的拾取管嘴的数量)时，管嘴分配单元1305d是可以以最小任务数安装所有元件而不进行管嘴互换的处理单元，并且将平衡流水线的拾取管嘴分配到多个级。
Z轴布置/安装顺序优化单元305c优化Z轴布置和安装顺序，同时保持由各个优化过程单元1305a～1305d确定的管嘴设置和任务数，并且产生NC数据作为最终结果，如在第一实施例中说明的那样。
以下说明如上构成的优化装置300b的操作。
首先，确定用于安装分配给单级的元件的最佳管嘴设置而不互换管嘴以及随后的使用任务数的过程，即，由管嘴设置确定单元1305a进行的过程。图39是示出过程的流程图，而图40和41是示出图39所示各个步骤的例子的图。
管嘴设置确定单元1305a首先根据每个类型分配给该级的元件数量和相应的每种类型的拾取管嘴的组合确定初始管嘴设置(图39中的S10)。这里，确定初始管嘴设置，从而元件数量的比值等于拾取管嘴数量的比值，并且拾取管嘴的总数等于可安装在线组拾取头112上的拾取管嘴的数量(这里，十个)。
例如，假定将元件“0603”和“1005”分配给单级，如在图40所示的表中。也就是说，将总共64个元件分配给单级，这64个元件包括属于元件组“PG1”的19个元件0603(要使用的拾取管嘴的类型是“SX”)和属于元件组“PG2”的45个元件“1005”(要使用的拾取管嘴的类型是“SA”)。在这种情况下，管嘴设置确定单元1305a确定各个拾取管嘴的数量，从而各个元件数量的比值等于拾取管嘴数量的比值，如图41中的“1.计算初始管嘴设置”中的等式所示。这里，确定初始管嘴设置为3个拾取管嘴类型SX和7个拾取管嘴类型SA。
然后，管嘴设置确定单元1305a使用确定的初始管嘴设置，即，初始任务数，计算安装所有元件每个拾取管嘴所需的任务数(图39中的S11)。更具体地，得到使用3个拾取管嘴SX安装所有19个元件“0603”所需的任务数为7，同时得到使用7个拾取管嘴SA安装所有45个元件“1005”所需的任务数为7。
然后，管嘴设置确定单元1305a使用计算出的每个拾取管嘴的任务数计算每个元件组的任务数(即，安装属于每个元件组的所有元件所需的任务数)(图39中的S12)。更详细地，当属于同一元件组的拾取管嘴的类型超过两个时，将这些拾取管嘴的任务数中的最大值确定为每个元件组的任务数。这是因为即使当由不同类型的拾取管嘴拾取元件时，当拾取管嘴(即，元件类型)属于同一元件组时，也能够用相同的任务安装。因此，能够将元件安装在使用各种拾取管嘴的线组拾取头上，在这种情况下，确定更大的任务数为安装属于元件组的所有元件所需的任务数。由图40中的元件的例子可以看出，只有属于元件组“PG1”的拾取管嘴是“SX”(元件“0603”)，只有属于元件组“PG2”的拾取管嘴是“SA”(元件“1005”)。因此，在该例子中，管嘴设置确定单元1305a计算与每个拾取管嘴的任务数相同的值作为每个元件组的任务数，即，元件组“PG1”为7，元件组“PG2”为7。
管嘴设置确定单元1305a计算总任务数，即，使用计算出的每个元件组的任务数安装所有元件所需的任务数(图39中的S13)。更详细地，通过计算每个元件组的任务数的总和计算总任务数。这是因为禁止在安装所有在较低元件组中的元件以前安装属于较高元件组的元件，从而总任务数是每个元件组的任务数的总和。在图40所示的元件的例子中，使用在图41中的“3.计算任务数&管嘴数”中所示的公式计算元件组“PG1”的任务数“7”和元件组“PG2”的任务数“7”的总和，即，总任务数“14”，T(SX):7+T(SA):7＝14。
然后管嘴设置确定单元1305a根据管嘴类型将管嘴数量增加/减少1(即，调整管嘴数量)(图39中的S14)，从而判断总任务数是否减少(图39中的S15)，以便搜索更小的总任务数(图39中的S14)。当总任务数减少时(在图39中的S15为是)，重复调整管嘴数量。当总任务数不减少时(在图39中的S15为否)，终止搜索，并且确定当时使用的管嘴设置和总任务数作为最终解。即，如此确定以最小任务数安装分配给该级的所有元件而不互换管嘴的最佳管嘴设置和随后使用的任务数。
采用图40所示的元件的例子，使用3个拾取管嘴SX的当前任务数是7，然而，当将拾取管嘴减少1时，19/2→10，因此，任务数是“10”。当将拾取管嘴加1时，19/4→5，因此，任务数是“5”，如图41中的“3.计算任务数&管嘴数”所示(″→″是指上舍入以便得到整数)。
另一方面，使用7个拾取管嘴SA的当前任务数是7，然而，当将拾取管嘴减少1时，45/6→8，因此，任务数是“8”，当加1时，45/8→6，因此，任务数是“6”。
相应地，如在图41的圆形中所表示的值的组合所示，当将拾取管嘴SX的数量增加(结果使用拾取管嘴SX的任务数是“5”)时，并且当将拾取管嘴SA的数量减1(结果使用拾取管嘴SA的任务数是“8”)时，公式T(SX):5+T(SA):8＝13，因此，总任务数减少到“13”。也就是说，任务数从T(SX):7+T(SA):7变为(减少)T(SX):5+T(SA):8，同时管嘴设置从SX:3，SA:7变为SX:4，SA:6，由此优化任务数和管嘴设置。
同样，对于新的管嘴设置(SX:4，SA:6)再次检验作为调整管嘴数量的结果总任务数是否减少。在这种情况下，如图41中的“3.计算任务数&管嘴数”所示，在调整管嘴数量之后总任务数不增加或减少，从而判定进一步优化是不可能的，而终止优化管嘴数量的过程。因此，确定4个拾取管嘴SX和6个拾取管嘴SA的组合的管嘴设置以及总任务数“13”作为最优解。
图42和43是示出说明图39所示每个步骤的另一个例子的图。这里，示出将包括两个不同拾取管嘴(即，元件类型)的元件组分配给单级的情况，与图40和41所示的将两个元件组分配给单级的情况不同。如图42中的表所示，这里假定将属于元件组“PG3”的两个元件“1CAP”和“3CAP”分配给某个单级。
在这种情况下，管嘴设置确定1305a根据元件数量确定4个拾取管嘴M、6个拾取管嘴S作为初始管嘴设置(图39中的S10)。如图43中的“2.计算初始任务数”中的公式所示，可以计算每个拾取管嘴使用确定的初始管嘴设置安装所有元件所需的任务数，即，初始任务数。计算使用6个拾取管嘴S安装43个元件“1CAP”所需的任务数为“8”，同时计算安装19个元件“3CAP”所需的任务数为“5”(图39中的S11)。
然后，管嘴设置确定单元1305a使用确定的每个拾取管嘴的任务数计算每个元件组的任务数(图39中的S12)。这里，因为属于同一个元件组“PG3”的拾取管嘴的类型超过两个，所以在对应于这些拾取管嘴的任务数(8，5)中确定最大值“8”作为元件组“PG3”的任务数。
然后，管嘴设置确定单元1305a确定总任务数，即，使用计算出的每个元件组的任务数安装所有元件所需的任务数。然而，因为这里只使用了一个元件组，所以确定元件组“PG3”的任务数“8”作为总任务数(图39中的S13)。
然后，管嘴设置确定1305a搜索更小的任务数(图39中的S14&S15)。如图43中的“3.计算任务数&管嘴数”所示，当前使用6个拾取管嘴S的任务数是“8”。然而，当将拾取管嘴减1时，43/5→9，因此，任务数是“9”，当将拾取管嘴加1时，45/7→7，因此，任务数是“7”。然而，当前使用4个拾取管嘴M的任务数是“5”，当将拾取管嘴的数量减1时，19/3→7，因此，任务数是“7”，当将拾取管嘴的数量加1时，19/5→4，因此，任务数是“4”。相应地，如在图43的圆形中表示的组合中所示，总任务数减少到“7”。通过将管嘴S的数量加1(结果使用拾取管嘴S的任务数是“7”)并且将管嘴M的数量减1(结果使用拾取管嘴M的任务数是“7”)，可以由公式Max[T(S):7，T(M):7]＝7计算最大值。即，如图43中的“3.计算任务数&管嘴数”所示，任务数从Max[T(S):8，T(M):5]变为(减少)Max[T(S):7，T(M):7]，同时管嘴设置从S:6，M:4变为S:7，M:3，由此优化任务数和管嘴设置。
同样，对于新的管嘴设置(S:7，M:3)再次检验作为调整管嘴数量的结果，总任务数是否减少。然而，在这种情况下，在管嘴数量增加/减少之后，总任务数不减少(“8”或“10”)，如图43中的“3.计算任务数&管嘴数”所示。因此，判定不能进行进一步优化，终止优化管嘴数量的过程。因此，确定7个拾取管嘴S和3个拾取管嘴M的组合的管嘴设置以及总任务数“7”作为最优解。
由此，当将多种元件分配给单级时，管嘴设置确定单元1305a根据元件数量、管嘴类型和元件组的信息等确定以最小任务数安装所有元件的最佳管嘴设置和任务数，而不互换管嘴。
在以上两个例子中示出了将各自仅包括一种类型的拾取管嘴的多个元件组分配给单级的情况(图40)，以及将只有一个包括多种类型管嘴的元件组分配给单级的情况(图41)。即使对于混合上述两种情况的情况，管嘴设置确定单元1305a也可以肯定地确定最佳管嘴设置和任务数。分配包括多种类型管嘴的元件组和包括一种或多种类型管嘴的元件组的情况可以是它的例子。即使在这种情况下，因为在根据属于元件组的每个拾取管嘴的任务数计算出最大值之后(图39中的S12)可以通过总计各个元件组的任务数计算在该级的总任务数(图39中的S13)，所以可以确定最佳管嘴设置和任务数。
以下说明确定安装分配给多级的元件而不互换管嘴的最佳管嘴设置以及随后使用的任务数的过程，也就是说，通过元件组分配单元1305b和元件分配单元1305c在多个级之间平均节拍的过程(即，进行节拍平衡)。图44是示出过程的流程图，而图45是示出图44所示各个步骤的过程的图。
这里应当注意，为了简单起见，级数是2(级R和级L)。在图45中的“先决条件”中示出了当前优化的先决条件。即，(1)必须以元件高度递增的顺序安装元件(这里，PG1→PG2→PG3)；(2)板从级R传送到级L；(3)节拍时间水平表示为节拍时间水平＝元件数/N·T其中N表示要安装在线组拾取头112上的拾取管嘴的数量，T表示计算出的每个元件的节拍。这里，表示每个元件组的三角形对应于通过针对每个类型(横轴)以元件数量(纵轴)递减的顺序在元件组中布置所有元件所得到的直方图。
元件组分配单元1305b将所有元件布置到作为上一级的级R中(图44中的S20)。当不能安装所有元件时(在图44中的S21为否)，元件组分配单元1305b将其余的元件布置到作为下一级的级L中(图44中的S22)。在图45中的“1.初始布置”示出当将元件这样安装在两级上时如何布置元件，优先考虑级R(在前面移动)。
应当注意，对于布置在级R上的元件组，将具有大量元件的元件类型布置在左边，而对于布置在级L上的元件组，将具有大量元件的元件类型布置在右边，以便缩短线组拾取头112移动所需的总时间。即，在其上拾取元件的线组拾取头112总是在元件识别照相机116附近经过，该元件识别照相机116位于两级之间的区域上。因此，假定将具有大量元件的元件类型放置在元件识别照相机116附近，以便缩短线组拾取头112的移动距离。
的确，在单级布置元件的这种方法仅仅是不考虑本发明特征的例子，并且该方法依赖于级数和元件识别照相机以及它们之间的位置关系。因此，在安装器具有两个独立的级的情况下，其中的每一个由一组元件供应单元和元件识别照相机组成，不必改变在级R与级L之间布置元件的方法。
作为如上所述初始布置的结果，当不能布置所有元件时，判定不可能使用这两级安装所有元件(在图44中的S23为否)，并终止优化过程。要么当所有元件已经安装在级R时(在图44中的S21为是)要么当所有元件已经安装在级R和L时(在图44中的S23为是)，元件组分配单元1305b通过以级之间的元件组为单位移动元件平均每一级的任务数(安装分配给每一级的所有元件所需的任务数)，如图45中的“2.移动元件”所示(图44中的S24-26)。即，计算每一级的任务数(图44中的S24)，通过以组元件为单位移动元件，监督任务数之间的大小关系是否改变(即，翻转)(图44中的S25)。当大小关系没有改变时(在图44中的S25为否)，重复元件组的移动(图44中的S26)，当它改变时(在图44中的S25为是)，保持分配先前元件组的状态，并进入下一个过程。应当注意，管嘴设置确定单元1305a根据在图39所示流程图中的过程，在步骤S24中计算每一级的任务数。
元件分配单元1305c进行流水线平衡，即，通过以级之间的元件为单位移动元件平均每一级的任务数(图44中的S27～S30)。也就是说，元件分配单元1305c根据级之间任务数的差别确定要移动的元件(图44中的S27)，并且移动确定的元件(图44中的S28)。然后，在移动之后元件分配单元1305c计算每一级的任务数(图44中的S29)，并判断是否改善了流水线平衡(即，最大任务数被减少)(S30)。当流水线平衡改善时(在S30中为是)，元件分配单元1305c重复移动下一个元件(图44中的S27～S29)。当流水线平衡没有改善时(在S30中为否)，之前移动的元件放回原始位置(S31)并终止优化过程。
更详细地，如图45中的“3.移动元件”所示，当级R的任务数大于级L的任务数时，属于在分配给级R的元件组中分配最高元件的元件组的元件一个接一个地移动到级L。当流水线平衡不再改善时(即，级L的任务数大于级R的任务数)，终止优化过程，确定之前的状态作为分配元件的最佳状态。应当注意，相反，当元件从级L移动到级R时，由于元件的高度，与上述情况相反，一个接一个地移动属于在分配给级L的元件组中分配低元件的元件组的元件。如在上述的步骤S24中，管嘴设置确定单元1305a根据在图39所示流程图中的过程，在步骤S29中计算每一级的任务数。
图46和47是示出元件分配单元1305c以元件为单位进行分配的过程，即，图44所示流程图中步骤S27～S31的例子。
这里假定元件结构如图46A中的表所示，并且分配状态如图46B所示，作为元件组分配单元1305b以元件组为单位进行优化的结果(在图44中的流程图中的S20～S25)。也就是说，属于元件组“PG1”的元件“0603”和属于元件组“PG2”的元件“1005”分配给级R，而属于元件组“PG3”的元件“1CAP”和元件“3CAP”分配给级L。应当注意，该分配状态对应于图40和42中所示的元件结构，其中级L的管嘴设置是(S:7，M:3)，任务数是″7″，而级R的管嘴设置是(SX:4，SA:6)，任务数是“13”。
在这种情况下，元件分配单元1305c首先计算每一级的任务数(即，级L的任务数TL和级R的任务数TR)，如图47中的上一级所示，并且通过平均每一级的任务数设置由(TL+TR)/2＝(7+13)/2＝10产生的目标任务数“10”。
如图46B所示，关注级L，需要新拾取管嘴的元件“1005”必须从级R移动到级L。为此，元件分配单元1305c确定在级L可安装到线组拾取头的新拾取管嘴(即，空间管嘴(space nozzle))的数量与可移动的元件数量之间的关系。这是因为预先假定当在每一级安装所有元件时不进行管嘴互换。更详细地，元件分配单元1305c确定通过逐一减少拾取管嘴而构成的空间管嘴数量和任务数的所有组合，从而任务数量增加最小，直到实现目标任务数，如图47中的中间级所示。
这里，初始管嘴设置(S:7，M:3)的任务数“7”如何改变。通过将拾取管嘴S减1(空间管嘴1)将任务数增加到“8”，然后通过将拾取管嘴减1(空间管嘴2)将任务数增加到“9”，然后通过将拾取管嘴M减1(空间管嘴3)增加到“10”。相应地，当空间管嘴数量是1时，通过8+(要移动的元件数)/i可以计算级L的任务数，当空间管嘴数量是2时，9+(要移动的元件数)/2，然后当空间管嘴数量是3时，10+(要移动的元件数)/3。
关注级R，因为要移动到级L的元件是高度最高的元件“1005”，元件数量是45，管嘴数量是6，要移动的元件与任务之间的关系如图47中的下一级中的表所示。即，通过将3～8个元件“1005”移动到级L，任务数减1(结果级R的任务数是12)，同时通过将9～14个元件“1005”移动到级L，任务数进一步减1(结果级R的任务数是11)。
因此，要从级R移动到级L的元件“1005”的数量、级R的任务数、级L的任务数和流水线任务数(每一任务数中的最大值)如图47中的下一级中的表所示。因此，元件分配单元1305c判定使用移动方法是最佳的，通过该方法可以得到最小的流水线任务数，即，将3～6个元件“1005”从级R移动到级L是最佳的，并相应地改变分配。
由此，元件组分配单元1305b和元件分配单元1305c确定安装分配给2级或多级的所有元件而不互换管嘴的最佳管嘴设置，以及随后使用的任务数。
以下说明在对管嘴资源有限制(限制可使用的管嘴数量)的情况下将管嘴分配到每一级，以确定安装分配给多级的元件而不互换管嘴的最佳管嘴设置以及随后使用的任务数的过程，即，管嘴分配单元1305d使用的过程。图48是示出过程的流程图，而图49和50是示出图48所示各个步骤的例子。
管嘴分配单元1305d首先将拾取管嘴分配给每一级(48中的S40)。也就是说，当将使用相同类型管嘴拾取的元件分配给多级时，管嘴分配单元1305d将管嘴分配给每一级，从而分配给每一级的元件数量的比值等于拾取管嘴数量的比值，并且拾取管嘴的总数等于管嘴资源的数量。
例如，如图49中的表所示，这里假设将10个元件“0603R”、12个元件“0603c”、12个元件“1005”、11个元件“1005C”和50个“其它”元件分配给级R，同时管嘴数资源定义如下可使用5个拾取管嘴SX、5个拾取管嘴SA、3个拾取管嘴S和2个拾取管嘴M。在这种情况下，管嘴分配单元1305d分配在两级使用的拾取管嘴SA，从而相应的元件数量的比值等于相应的拾取管嘴数量的比值，如在图50中的“1.分配管嘴”中所述的公式所示。这里，确定分配给级L的拾取管嘴SA的数量为2，而分配给级R的拾取管嘴SA的数量为3。
管嘴分配单元1305d考虑到管嘴资源计算每一级要使用的任务数和管嘴数量(图48中的S41)。更详细地，管嘴分配单元1305d计算相应拾取管嘴的数量，即，不考虑管嘴资源的初始管嘴设置，然后，计算每个拾取管嘴的任务数，即，考虑到管嘴资源的初始任务数。
例如，如图50所示的针对级R和L的“2.计算每一级的任务数和管嘴数”中的“2.1计算初始管嘴设置”中的公式所示，要分配的拾取管嘴数量确定如下将5个拾取管嘴SA和5个拾取管嘴SX分配给级R；将2个拾取管嘴SA、3个拾取管嘴M和5个拾取管嘴S分配给级L。考虑到限定的管嘴数资源，如图50中的针对级R和L的“2.2.管嘴资源限制”所示，通过相应元件的数量除以初始管嘴数量计算初始任务数(当数量超过限定的管嘴数资源时，使用在限制中定义的数量)，如图50所示的针对级R和L的“2.3.计算初始任务数”所示。这里，为每个管嘴分别定义初始任务数如下对于级R，5个拾取管嘴SX和7个拾取管嘴SA，而对于级L，6个拾取管嘴SA、11个拾取管嘴S和9个拾取管嘴M。
最后，管嘴分配单元1305d移动拾取管嘴，从而缩小级之间节拍数的差别，以便使流水线平衡(图48中的S42)。更详细地，如图39中在S14的过程中，当将每个拾取管嘴类型的管嘴数量增加/减少1个时，通过估计任务数搜索缩小级之间任务数差别的方法。这里，选择使两级拾取管嘴增加/减少的总和变为“0”的增加/减少方法的组合。搜索从一级到另一级移动拾取管嘴的方法。
例如，如图50中的“3.调整任务数&管嘴数”所示，通过将级R的拾取管嘴SA的数量从3个减少到2个计算出任务数“15”，通过将级L的拾取管嘴SA的数量从2个增加到3个计算出任务数“15”。由此，级之间任务数的差别变为“0”，并且较好地使流水线平衡。
由此，当对管嘴资源有限制(限制数量)时，管嘴分配单元1305d可以以最小任务数安装所有元件而不进行管嘴互换，以及以持良好的流水线平衡分配拾取管嘴。
应当注意，在本实施例中，说明了配备有管嘴互换功能的安装器，然而，根据本发明的元件安装顺序优化方法不局限于这种安装器，并且可以安全地应用于没有管嘴互换功能的安装器。这是因为根据本实施例的元件安装顺序优化方法是与安装所有元件而不互换管嘴的安装顺序的优化有关的技术。
由上述说明可见，根据在本实施例中使用的元件安装顺序优化方法，确定在板上以较少的任务数安装所有元件而不互换管嘴的最佳管嘴设置，缩短优化元件安装顺序所需要的时间，并且可以实现具有高性价比的安装器的优化，但是没有这种管嘴互换功能。
即，本发明允许提供其成本显著降低而性能不会受到很大影响的安装器。本发明的实际价值在要求以更短的交付时间低成本地制造诸如移动电话、便携式个人计算机等各种板的今天是非常高的。
工业实用性根据本发明的元件安装顺序优化方法作为元件安装顺序优化装置、或者作为配备有控制器的安装器或元件安装系统、甚至作为独立模拟器(优化元件安装顺序的工具)等是有用的，其中所述元件安装顺序优化装置确定安装器的安装元件的最优顺序，该安装器将电子元件安装在诸如印制电路板等板上，所述控制器用于确定元件安装顺序，所述独立模拟器用于确定处于没有连接到安装器的状态下的元件的安装顺序。
权利要求
1.一种使用计算机优化元件安装顺序的优化方法，其中配备有安装头的安装器从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，并且将元件安装在板上，L不小于2，其中所述安装头最多具有L个用于拾取所述元件的拾取管嘴，L不小于2，以及要优化的多个元件包括使用不少于2个不同类型的拾取管嘴拾取的多个类型的元件，并且该优化方法包括确定管嘴设置的管嘴设置确定步骤，以最小任务数安装全部多个元件，其中管嘴设置是要附着到所述安装头的拾取管嘴的组合，并且一个任务是通过重复序列过程的一次重复而安装的一组元件，在所述过程中所述安装头拾取、传送和安装元件；以及安装顺序确定步骤，在保持确定的管嘴设置的同时确定所述元件送料器的阵列顺序和元件安装顺序。
2.根据权利要求1所述的优化方法，其中附着于所述安装头的所述拾取管嘴是可互换的，以及在所述管嘴设置确定步骤中，确定管嘴设置，考虑到用于安装元件的所述拾取管嘴的互换次数和总任务数，所述管嘴设置减少安装时间。
3.根据权利要求2所述的优化方法，其中在所述管嘴设置确定步骤中，i)指定至少一种管嘴设置，所述管嘴设置对应于互换所述拾取管嘴的次数，ii)使用所指定的管嘴设置计算安装所述多个元件的任务数，iii)估计互换所述拾取管嘴的次数与计算出的任务数的组合，以及iv)作为估计的结果确定所述管嘴设置。
4.根据权利要求3所述的优化方法，其中所述管嘴设置确定步骤包括任务数计算步骤，重复计算使用“n”种管嘴设置安装所述多个元件的任务数的处理，“n”不小于1，同时将“n”加1；以及管嘴设置数指定步骤，根据预定的评估函数计算对应于安装时间的估计值S，指定对应于估计值S最小的组合的“n”种管嘴设置，并且确定所指定的“n”种管嘴设置作为所述管嘴设置。
5.根据权利要求4所述的优化方法，其中所述任务数计算步骤包括以下步骤计算在使用所述安装头将多个元件安装在板上的情况下的任务数，作为最少任务数，其中在所述安装头上尽可能多地拾取L个元件；以及判断每个任务数是否能够通过将计算出的最小任务数加1而安装所述全部多个元件，并且得到被判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置安装所述全部多个元件的任务数。
6.根据权利要求5所述的优化方法，其中在所述任务数计算步骤中，增加管嘴设置的任务数，在之前确定的多个管嘴设置中，所述管嘴设置的任务数具有较少的“空头”，所述“空头”是一种状态，其中当进行元件少于数量L的任务时一个安装头是空的。
7.根据权利要求5所述的优化方法，其中所述任务数计算步骤还包括通过将计算出的最小任务数减1来计算任务数。
8.根据权利要求7所述的优化方法，其中在所述任务数计算步骤中，减少任务数，在之前确定的多个管嘴设置中，所述管嘴设置的任务数具有更多的“空头”，所述“空头”是一种状态，其中当进行元件少于数量L的任务时一个安装头是空的。
9.根据权利要求4所述的优化方法，其中根据拾取管嘴的类型限制可使用的拾取管嘴的数量，以及在所述管嘴设置确定步骤中，当分别确定“n”种管嘴设置时，针对数量L或在限定范围内更少的数量指定拾取管嘴和使用所述拾取管嘴安装的元件数量的组合。
10.根据权利要求4所述的优化方法，其中在所述任务数计算步骤中，提取使用相应的“n”种管嘴设置计算出的任务数的可能组合，依次判断所有提取的组合是否能够安装全部多个元件，并且得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置安装多个元件的任务数。
11.根据权利要求10所述的优化方法，其中在所述任务数计算步骤中，从由最小和最大任务数指定的限定范围中提取该组合，所述最小任务数是尽可能多地使用拾取L个元件的安装头将多个元件安装在板上的任务数，而所述最大任务数是在根据拾取管嘴的类型分类的元件中具有最大数量的元件数量。
12.根据权利要求4所述的优化方法，其中所述任务数计算步骤包括第一计算步骤计算在尽可能多地使用拾取L个元件的安装头将多个元件安装在板上的情况下的任务数，以该任务数作为最少任务数；判断通过将计算出的最小任务数加1，每个任务数是否能够安装所述全部多个元件；以及得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置安装所述多个元件的任务数；第二计算步骤提取通过使用相应的“n”种管嘴设置计算出的任务数的可能组合；依次判断所有提取的组合是否能够安装所述全部多个元件；以及得到判断是可能的最小任务数作为使用“n”种管嘴设置计算出的任务数；以及选择步骤，有选择地执行第一计算步骤或第二计算步骤。
13.根据权利要求2所述的优化方法，其中在所述管嘴设置确定步骤中，确定得到最小估计值S的管嘴设置作为减少安装时间的管嘴设置，使用S＝X+h·N计算所述最小估计值S，其中N表示互换拾取管嘴的次数，X表示总任务数，以及h表示将互换拾取管嘴所花费的时间转换为任务数的系数。
14.根据权利要求2所述的优化方法，还包括确定管嘴式样的管嘴式样确定步骤，其中针对安装元件的所有任务将一种拾取管嘴分配给组成所述安装头的多个头中的每一个，同时保持在所述管嘴设置确定步骤中确定的管嘴设置。
15.根据权利要求2所述的优化方法，其中安装器包括管嘴站，在该管嘴站布置拾取管嘴，以及该优化方法还包括管嘴站布置确定步骤，根据在所述管嘴设置确定步骤中确定的管嘴设置来确定要布置在管嘴站的管嘴的类型和布置位置的组合。
16.根据权利要求2所述的优化方法，其中在所述安装顺序确定步骤中，根据元件的高度将元件区分为小元件和普通元件，为小元件确定元件送料器的阵列顺序和元件安装顺序，从而增加所述安装头在每个任务中拾取的元件数量，同时在安装顺序的搜索中确定针对普通元件的元件送料器阵列顺序和元件安装顺序，所述安装顺序在切换元件安装顺序的同时减少安装时间。
17.根据权利要求1所述的优化方法，其中在所述管嘴设置确定步骤中，确定管嘴设置和任务数，所述管嘴设置用于以最小任务数安装所述全部多个元件，而不互换附着到所述安装头上的拾取管嘴。
18.根据权利要求17所述的优化方法，其中所述管嘴设置确定步骤包括初始管嘴设置计算步骤，根据分别由不同类型的拾取管嘴拾取的元件数量计算每个类型的拾取管嘴的数量作为初始管嘴设置；初始任务数计算步骤，根据对应于计算出的初始管嘴设置的元件数量计算安装所述全部多个元件的总任务数；任务数计算步骤，当针对每种初始管嘴设置将拾取管嘴的数量增加1或减少1时，计算总任务数；以及判断步骤，判断在所述任务数计算步骤中计算出的总任务数是否小于在所述初始任务数计算步骤中计算出的总任务数，并且当前者小于后者时，判断在已经将增加或减少的管嘴设置更新为最后的管嘴设置之后减少或增加的总任务数是否变得更小，以及当前者不小于后者时，确定以前的管嘴设置和所述管嘴设置的总任务数作为初始管嘴设置和任务数。
19.根据权利要求18所述的优化方法，其中所述多个元件分别属于根据元件高度分类的多个元件组的一个，以及所述任务数计算步骤包括元件组任务数计算步骤，计算安装属于每个所述元件组的所有元件的任务数；以及总任务数计算步骤，通过计算以元件组为单位而计算出的每个任务数的总数来计算总任务数。
20.根据权利要求19所述的优化方法，其中在所述元件组任务数计算步骤中，当元件组包括使用多个拾取管嘴拾取的多个类型的元件时，在分别对应于多个拾取管嘴的任务数中得到最大任务数作为该元件组的任务数。
21.根据权利要求1所述的优化方法还包括元件组分配步骤，当一个任务是通过重复序列过程的一次重复安装的一组元件时，在所述过程中所述安装头拾取、传送和安装元件，以元件组为单位将多个元件分配给两个或多个安装器，从而平均两个或多个安装器的任务数；以及元件移动步骤，通过将分配给具有较大任务数的安装器的一部分元件移动到具有较小任务数的安装器来更改分配，从而安装所有被分配的元件而不互换附着到所述安装头的拾取管嘴，并且平均所述两个或多个安装器的任务数。
22.根据权利要求21所述的优化方法，其中在所述元件组分配步骤中，重复更改所述分配的过程，直到所述两个安装器的任务数之间的大小关系反转，所述更改分配过程是通过在已经将所有元件组分配给该两个或多个安装器之后将分配给具有较大任务数的安装器的元件组依次移动到与所述安装器相邻连接的别一个安装器，从而将较低元件的元件组分配给在生产线中处于上游位置的安装器来进行的，并且当该大小关系反转时，元件组分配的前一个状态被确定作为最终状态。
23.根据权利要求21所述的优化方法，其中在所述元件移动步骤中，根据相应两个或多个的安装器的任务数之间的差别确定要移动的元件，并移动该确定的元件，所述两个或多个安装器用于安装在元件组分配步骤中分配的元件。
24.根据权利要求23所述的优化方法，其中在所述元件移动步骤中，当需要新拾取管嘴的元件从第二安装器移动到第一安装器时，通过在分配给第一安装器的多个拾取管嘴中确定任务数变得最小的拾取管嘴来为新拾取管嘴保留空间，通过将拾取管嘴的数量减1来增加所述任务数。
25.根据权利要求1所述的优化方法还包括管嘴分配步骤，根据分配给相应的两个或多个安装器的元件类型和数量确定该相应的两个或多个安装器的拾取管嘴的类型和数量；任务数计算步骤，根据对管嘴资源数量的限制，更改在所述管嘴分配步骤中确定的拾取管嘴的数量，所述管嘴资源数量是可用拾取管嘴的数量，并且根据修改之后拾取管嘴的数量和相应的元件数，计算每个安装器的任务数、拾取管嘴的类型和数量，所述拾取管嘴用于安装分配给每个安装器的所有元件而不互换拾取管嘴；以及管嘴数量调整步骤，增加或减少分配给每个安装器的拾取管嘴的数量，从而减少在所述任务数计算步骤中计算出的各安装器任务数之间的差别。
26.根据权利要求25所述的优化方法，其中在所述管嘴数调整步骤中，当相同类型的拾取管嘴分配给第一和第二安装器时，通过将分配给具有较大任务数的第一安装器的拾取管嘴数量增加“n”，并且将分配给具有较小任务数的第二安装器的拾取管嘴减少“n”，来减小第一和第二安装器之间的任务数差别。
27.一种使用计算机优化元件安装顺序的优化装置，其中配备有安装头的安装器从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，并且将元件安装在板上，L不小于2，其中该安装头最多具有L个拾取元件的拾取管嘴，L不小于2，以及要优化的多个元件包括使用不少于2个不同类型的拾取管嘴拾取的多个类型的元件，并且该优化装置包括管嘴设置确定单元，可操作用来确定以最小任务数安装全部多个元件的管嘴设置，其中管嘴设置是附着到所述安装头的拾取管嘴的组合，一个任务是通过重复序列过程的一次重复安装的一组元件，其中所述安装头拾取、传送和安装元件；以及安装顺序确定单元，可操作用来在保持确定的管嘴设置的同时确定元件送料器的阵列顺序和元件安装顺序。
28.一种配备有安装头的安装器，所述安装头从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，并且将元件安装在板上，L不小于2，其中以根据权利要求1所述的优化方法优化的元件安装顺序安装元件。
29.一种用于优化装置的程序，所述优化装置使用计算机优化元件安装顺序，其中配备有安装头的安装器从固定元件的元件送料器阵列中最多拾取L个元件，并且将元件安装在板上，L不小于2，该程序使计算机执行包含在根据权利要求1所述的优化方法中的步骤。
30.一种计算机可读存储介质，在该存储介质上记录根据权利要求29所述的程序。
全文摘要
一种优化装置(300a)，用于配备有拾取多个元件并将它们安装在板上的线组拾取头的安装器，包括管嘴设置确定单元(305a)，用于确定管嘴设置，该管嘴设置考虑到拾取管嘴互换次数和安装多个元件所需的总任务数，减少安装时间；管嘴式样确定单元(305b)，用于根据管嘴设置确定单元(305a)确定的管嘴设置，确定最佳管嘴式样以及在管嘴站(119)的拾取管嘴的布置(管嘴布置)；以及Z轴布置/安装顺序优化单元(305c)，用于确定元件送料器的阵列顺序和元件的安装顺序，同时保持确定的管嘴设置和管嘴式样。
文档编号H05K13/04GK1742529SQ20048000282
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月21日 优先权日2003年1月23日
发明者山崎琢也, 前西康宏, 吉田几生, 山崎映人, 西田裕吉, 小西亲, 松本昌也 申请人:松下电器产业株式会社