DE3587732T2

DE3587732T2 - Verfahren zum Vorbereiten von numerischen Steuerungsdaten für das Einsetzen von Bauelementen.

Info

Publication number: DE3587732T2
Application number: DE3587732T
Authority: DE
Inventors: Yoshinao Arai; Hideaki Kobayashi; Eigo Oikawa; Shigeru Hitachi Hachimany Sato; Shino Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2005-10-15
Also published as: US4706187A; JPH0668696B2; EP0192822B1; DE3587732D1; EP0192822A2; EP0192822A3; JPS61194507A; KR860006725A; KR900004251B1

Description

1. BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERSTELLEN NUMERISCHER STEUERUNGSDATEN FÜR DAS EINSETZEN VON BAUELEMENTEN.

2. HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(Feld der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen numerischer Steuerungsdaten, die beispielsweise eine automatische Einsetzmaschine zum Einsetzen elektronischer Bauelemente benötigt.

(Beschreibung des Standes der Technik)

Üblicherweise wurden in den meisten Fällen Daten für die numerische Steuerung (NC), die eine automatische Einsetzmaschine zum Einsetzen elektronischer Bauelemente benötigt, manuell erstellt. Im Stand der Technik wurden bei jedem Einsetzen eines Bauteils mechanische Überschneidungen zwischen der automatischen Einsetzmaschine und bereits eingesetzten Bauelementen überprüft, während unter Verwendung der automatischen Einsetzmaschine die Bauelemente nacheinander eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren ist es somit äußerst mühsam, die Steuerungsdaten zu erstellen und zu überprüfen und insbesondere die Daten zu modifizieren, wenn Überschneidungen auftreten. Selbst dann, wenn zur Überprüfung von Überschneidungen ein Computer verwendet wird, läßt sich ein gewisses Absinken des Automatisch-Einsetz-Verhältnisses (das Verhältnis der Bauelemente, die durch die Maschine automatisch eingesetzt werden können zu allen einzusetzenden Bauelementen) nicht verhindern, da dieses System die Überschneidungen nur überprüfen kann, wenn die Bauelemente in der vorbestimmten Einsetzreihenfolge eingesetzt werden.
Die vorveröffentlichte Druckschrift EP-A-0 089 561 offenbart eine numerische Steuerung für ein Maschinenwerkzeug mit einer Funktion zur Überprüfung von Überschneidungen. Ein Mikroprozessor ist mit einer Dateneingabevorrichtung, einer Kathodenstrahlröhre-Anzeigevorrichtung und einer Datenspeicherungsvorrichtung verbunden. Auf der Grundlage von Bearbeitungsinformationen, die unter Verwendung der Dateneingabevorrichtung manuell eingegeben und in der Datenspeicherungsvorrichtung gespeichert wurden, erzeugt der Mikroprozessor ein NC-Programm für ein zu bearbeitendes Werkstück. Danach wird für das erstellte NC-Programm die Fehlersuche durchgeführt, bei der der Mikroprozessor auf der Grundlage der tatsächlichen Abmessungen des Werkstücks und Abmessungsdaten sowie der in der Datenspeicherungsvorrichtung gespeicherten Positionsdaten der Werkstücksanordnung durch Berechnung einen Werkstück-Überschneidungs-Raum ermittelt, der sich außerhalb der Außenfläche des Werkstücks befindet. Eine derartige Vorrichtung erkennt aber nicht die Änderungen der möglichen Überschneidungen, wie sie durch das fortlaufende Einsetzen elektronischer Teile und Bauelemente verursacht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erstellung numerischer Steuerungsdaten zum Einsetzen von Bauelementen anzugeben, das die Effizienz der Erstellung von NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen erhöht, das Daten hoher Zuverlässigkeit erzeugt und das das Automatisch-Einsetz- Verhältnis erhöht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst, abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden im folgenden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Computersystems, das für die Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 erfindungsgemäß verwendete Zusammenbauinformationen,
Fig. 3 Bauelementinformationen, die für die Erfindung verwendet werden,
Fig. 4 den Ablauf des erfindungsgemäßen Erstellens numerischer Steuerungsdaten,
Fig. 5 die erfindungsgemäße Überprüfung von Überschneidungen, die sich möglicherweise beim Einsetzen von Bauelementen ergeben,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Festlegung von Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zeigt,
Fig. 7 (a) und (b) Pfeilgraphiken zur Darstellung der erfindungsgemäßen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge,
Fig. 8 die erfindungsgemäße Beziehung zwischen einem Einsetzvorgang und einsetzbaren Richtungen für jedes Bauelement,
Fig. 9 ein Pfeildiagramm zur Darstellung der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge des in Fig. 8 dargestellten Beispiels,
Fig. 10 ein Flußdiagramm, das die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Festlegung der Einsetzrichtungen der Bauelemente zeigt,
Fig. 11 bis 15 die Veränderungen der Pfeildiagramme während des Vorgangs der Festlegung der Einsetzrichtungen im beschriebenen Verfahren,
Fig. 16 die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge, wie sie durch das beschriebene Verfahren erstellt werden,
Fig. 17 eine erfindungsgemäße Graphikanzeigeeinheit, die die Positionsbeziehung zwischen Bauelementen auf einer Platine und einem ein Bauelement haltenden Kopf einer Bauelementeeinsetzmaschine zeigt,
Fig. 18 eine erfindungsgemäße beispielhafte Vorgehensweise zur Festlegung der Einsetzreihenfolge der Bauelemente,
Fig. 19 erfindungsgemäße Gruppen einsetzbarer Bauelemente und Randbedingungen für jede Stufe,
Fig. 20 eine erfindungsgemäße beispielhafte Vorgehensweise zur Festlegung der Einsetzreihenfolge der Bauelemente,
Fig. 21 und 22 Einsetzfolgen, die durch verschiedene erfindungsgemäße Ansätze festgelegt wurden.
Eine erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsform verwendet ein Computersystem, in dem Zusammenbauinformationen und Bauelementinformationen gespeichert werden können, die sich auf durch eine automatische Bauteileeinsetzmaschine auf einer Platine einzusetzende Bauteile beziehen, kann auf der Grundlage der obigen Informationen die notwendigen Tätigkeiten ausführen und die Ergebnisse der Tätigkeiten anzeigen und ausgeben. Das vorliegende Verfahren umfaßt die Schritte des Überprüfens, wenn ein Bauelement eingesetzt wird, auf mögliche mechanische Überschneidungen zwischen dem Einsetzkopf und anderen Bauelementen, die schon eingesetzt sind, oder anderen Bauelementen, die durch die gleiche Maschine noch einzusetzen sind; Erstellen von Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge aus den Überprüfungsergebnissen, Bestimmen der Bauelemente, die nicht automatisch eingesetzt werden können, auf der Grundlage der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge, um die Einsetzvorgänge bzw. deren Einsetzrichtungen zu modifizieren; Festlegen der Einsetzfolge der Bauelemente auf der Grundlage der modifizierten Einsetzvorgänge bzw. Einsetzrichtungen; und dann automatisches Erstellen und Ausgeben der obigen Bauelemente.
Die obigen Schritte des vorliegenden Verfahrens werden im folgenden ausführlich beschrieben.
Zunächst überprüft das erfindungsgemäße Computersystem mögliche, beim Einsetzen eines Bauelements auftretende mechanische Überschneidungen zwischen dem Einsetzkopf einer automatischen Einsetzmaschine und anderen Bauelementen, die schon eingesetzt wurden oder die durch dieselbe Maschine noch einzusetzen sind, daraufhin erstellt es entsprechend den Ergebnissen der Überprüfung auf Überlappungen hin Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge. (Wenn beispielsweise ein Bauelement i nicht eingesetzt werden kann, weil sich das vorher eingesetzte Bauelement j mechanisch mit dem Bauelement i überschneidet, wird für die Bauelemente i und j die folgende Reihenfolgebeziehung erstellt:
Bauelement i → Bauelement j
Diese Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge bedeutet, daß das Bauelement i vor dem Bauelement j eingesetzt werden muß.) Aus den erstellten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge berechnet das Computersystem dann die Bauteilegruppen, die in keiner möglichen Einsetzreihenfolge eingesetzt werden können. Wenn beispielsweise die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge Bauelement i → Bauelement j, Bauelement j → Bauelement k, Bauelement k → Beuelement i vorliegen, bilden diese Bauelemente i, j und k eine nicht einsetzbare Bauelementegruppe. Es werden dann für einige der Bauelemente, die in der nicht einsetzbaren Bauelementegruppe enthalten sind, Versuche unternommen, den Einsetzvorgang oder die Einsetzrichtung zu ändern.
Wenn beispielsweise zwei Bauelemente i und j vorliegen, die durch die gleiche Maschine einzusetzen sind, wobei sich störende Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge wie Bauelement i → Bauelement j und Bauelement j → Bauelement i vorliegen, kann der Einsetzvorgang des Bauelements i dahingehend geändert werden, daß es manuell eingesetzt wird. Es wird dann das Bauelement i manuell eingesetzt, nachdem alle anderen Bauelemente eingesetzt worden sind, so daß die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge Bauelement j → Bauelement i erfüllt ist und die Reihenfolgebeziehung Bauelement i → Bauelement j umgangen ist, da der Einsetzvorgang für das Bauelement i manuell durchgeführt wird, so daß für einen Einsetzkopf zur Durchführung des Einsetzens kein Freiraum mehr benötigt wird. Dann ist das automatische Einsetzen des Bauelements j möglich.
Wenn außerdem ein Bauelement ohne Polarität, beispielsweise ein Widerstand, einzusetzen ist, ist es möglich, die Einsetzrichtung des Bauelements umzukehren. Indem der Einsetzkopf der automatischen Einsetzmaschine um den Winkel von 180 Grad drehbar ist, kann die mechanische Überschneidung möglicherweise durch Einsetzen des Bauelements in umgekehrter Richtung vermieden werden. Durch diese Maßnahmen werden die endgültigen Reihefolgebeziehungen der Einsetzfolge erstellt, die keine nicht einsetzbare Bauelementegruppen aufweisen, und die Einsetzreihenfolge wird entsprechend den obigen Randbedingungen festgelegt.
Durch diese Struktur und dieses Grundkonzept erhöht das beschriebene Verfahren die Effizienz bei der Erzeugung von NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen, die erstellten Daten sind sehr zuverlässig und das Automatisch-Einbau- Verhältnis der Bauelemente wird erhöht.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem zeigt, das in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Erstellung numerischer Steuerungsdaten zum Einsetzen von Bauelementen verwendet wird. In der Figur ist ein Prozessor 1 ein zentraler Bereich zum Durchführen verschiedener erfindungsgemäßer Vorgänge. Mit dem Prozessor 1 ist ein Plattenspeicher 2 zur Speicherung von Zusammenbau- und Bauelementinformationen usw. verbunden, eine Floppy Disk 3 zur Eingabe von Zusammenbauinformationen, eine Anzeige 4 zur Eingabe von Bauelementinformationen und zur Anzeige und zum Modifizieren von Verarbeitungsergebnissen, ein Lochstreifenstanzer 5 zur Ausgabe von NC-Daten für das Einsetzen von Bauelementen und ein Zeilendrucker 6 zum Drucken von Verarbeitungsergebnissen.
Zunächst werden nun entsprechend Fig. 2 und 3 Zusammenbauinformationen und Bauelementinformationen erläutert.
Fig. 2 zeigt die Zusammenbauinformation für eine bestimmte gedruckte Platine, die Information besteht aus einem Platineninformationsdatensatz 10 und so vielen Bauelementdatensätzen 20, wie Bauelemente auf der Platine einzusetzen sind. Jeder Bauelementdatensatz 20 umfaßt mehrere Datenteile, die den Namen 21 des elektronischen Bauelements angeben, die Einsetzpositionen 22 und 23, die Einsetzrichtung 25 usw. Dieser Bauelementdatensatz 20 wird im allgemeinen durch ein CAD-System (CAD = Computer Aided Design) erstellt und wird in das beschriebene Computersystem über eine Floppy Disk eingegeben. Die Teile bezüglich der Einsetzpositionen 22 und 23 geben X- und Y-Koordinaten eines Bezugspunkts, der für jedes Bauelement vorbestimmt ist, auf der Platine an. Das Teil bezüglich der Einsetzrichtung 25 gibt einen Drehwinkel an, wenn ein Bauelement um den Bezugspunkt herum aus der Bezugsrichtung, die für jedes Bauelement vorbestimmt ist, gedreht und in eine Platine eingesetzt wird. Der Bauelementdatensatz 20 umfaßt außerdem Datenteile, die einen Einsetzvorgang 26 bezeichnen und eine Einsetzreihenfolge 27. Diese zwei Datenteile 26 und 27 werden nicht mit ihrem Wert übermittelt, wenn sie durch das CAD-System erstellt werden.
Die Bauelementinformation umfaßt, wie in Fig. 3 dargestellt, Datenteile, die einen Bauelementnamen 31 angeben, eine Einsetzvorgangunterteilung 32, eine Bauelementgröße 33 und eine Bauelementpolarität 34, für alle im System zu verwendenden Bauelemente.
Diese Daten werden jeweils in einer Zusammenbauinformationsdatei und einer Bauelementinformationsdatei im Plattenspeicher 2 gespeichert.
Im beschriebenen Verfahren zur Erstellung von NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen werden die Einsetzprozesse und die Einsetzfolge der Bauelemente durch das nachfolgende Vorgehen festgelegt. "Prozeß" bezeichnet hierbei eine Gruppe von Einsetzoperationen, die durch eine einzige Maschine ausgeführt werden, beispielsweise ein IC-Bauelement-Einsetzprozeß.
Wie in Fig. 4 dargestellt, weist das beschriebene Verfahren fünf Schritte auf: (1) ein vorläufiger Entscheidungsschritt für Einsetzprozesse (Schritt 41); (2) ein Entscheidungsschritt für Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge (Überprüfung von Überschneidungen) (Schritt 42); (3) ein Modifikationsschritt für Einsetzprozesse und Einsetzrichtungen (Schritt 43); (4) ein Entscheidungsschritt für die Einsetzfolge (Schritt 44); und (5) ein Erstellungsschritt für NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen (Schritt 45).
Entsprechend Fig. 4 werden nun die Funktionen dieser Schritte beschrieben.

(1) Vorläufiger Entscheidungsschritt für Einsetzprozesse

(Schritt 41)

In diesem Schritt wird die Bauelementinformationsdatei durchsucht mit dem Bauelementnamen 21 eines jeden Bauelementdatensatzes 20 in der Zusammenbauinformation als Schlüssel, dann wird entsprechend dem Einsetzprozeßteil 32 eines jeden Bauteils vorläufig ein Einsetzprozeß festgelegt, und dieser Einsetzprozeßteil wird jeweils in ein Einsetzprozeßdatenteil 26 jedes Bauelementdatensatzes 20 in der Zusammenbauinformation geschrieben. Der Einsetzprozeßteil bedeutet eine vorbestimmte Maschine oder einen Prozeß, die bzw. der jedem Bauelement zum Einsetzen des Bauelements zugeordnet ist, wenn keine mechanischen Überschneidungen vorliegen. Wenn beispielsweise eine Platine durch vier Maschinen bzw. Prozesse in der Reihenfolge IC-Einsetzmaschine, Einsetzmaschine für koaxiale Bauelemente, Einsetzmaschine für vertikale Bauelemente und manuelles Einsetzen zusammengebaut wird, wird der Einsetzprozeßteil 1 den IC-Bauelementen zugeordnet, der Einsetzprozeßteil 2 wird den koaxialen Bauelementen zugeordnet und der Einsetzprozeßteil 3 wird den vertikalen Bauelementen zugeordnet. Der vorläufige Einsetzprozeß, der in diesem Schritt für jedes Bauteil festgesetzt wird, kann im Schritt (3) modifiziert werden (ein Modifikationsschritt der Einsetzprozesse).

(2) Entscheidungsschritt für Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge (Überprüfung von Überschneidungen)

(Schritt 42)

Überschneidung bedeutet hier mögliche mechanische Überschneidungen zwischen dem Einsetzkopf der Einsetzmaschine und anderen, bereits eingebauten Bauelementen, wenn ein Bauelement automatisch eingesetzt wird. Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge bedeutet außerdem den Zustand bezüglich der Einsetzfolge zweier Bauelemente i und j. Die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge (Bauelement i → Bauelement j) zeigt an, daß das Bauelement i vor dem Bauelement j eingesetzt werden muß, weil sich das Bauelement j mit dem Bauelement i überschneidet, wenn das Bauelement j vor dem Bauelement i eingesetzt wird.
Mechanische Überschneidungen können durch verschiedene Verfahren überprüft werden, ein einfaches Verfahren wird nachfolgend dargestellt.
Die Grundidee der erfindungsgemäßen Überprüfung von Überschneidungen ist, daß eine mögliche Überschneidung dadurch ermittelt werden kann, daß die Bereiche, die für den Einsetzkopf der automatischen Einsetzmaschine zum Einsetzen eines bestimmten Bauelements benötigt werden (Einsetzoperationsraum), und die Bereiche, die durch Bauelemente eingenommen werden (Bauelementbereiche), als einfache ebene Formen (beispielsweise Rechteck, Kreis, usw.) dargestellt werden und daß die Überschneidungen dieser Formen überprüft werden.
Fig. 5 stellt die verfahrensgemäße Überprüfung von Überschneidungen, die sich beim Einsetzen eines Bauelements ergeben können, dar. In Fig. 5 (a) ist P der Einsetzkopf zum Einsetzen eines Bauelements m in eine Platine Q, P' zeigt die Position des Einsetzkopfs P zum Zeitpunkt des Einsetzens, und k und l sind bereits eingesetzte Bauelemente. In diesem Fall überschneidet sich das Bauelement l mit dem Einsetzkopf P an der Position P', wenn der Kopf P das Bauelement m einsetzt. Fig. 5 (b) zeigt ebene Formen eines Bauelementbereichs M des Bauelements m, einen Bauelementbereich K des Bauelements k, einen Bauelementbereich L des Bauelements l und einen Einsetzoperationsbereich N des Bauelements n. Die Überlappungen werden erfaßt, indem die überlappenden Bereiche der Formen K bis N überprüft werden. Da im gezeigten Fall der Einsetzoperationsbereich N des Bauelements m und der Bauelementbereich L des Bauelements l miteinander überlappen, wird die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge (Bauelement m → Bauelement l) festgelegt. Angesichts Fig. 5 wird verständlich, daß die Abmessungen des Einsetzoperationsbereichs N entsprechend den Höhen der um den Bereich N herum angeordneten Bauelemente gewählt werden muß. Dementsprechend sind die Abmessungen des Einsetzoperationsbereichs N vorrangig unter der Voraussetzung festzulegen, daß all diejenigen Bauelemente, die um den Bereich N herum angeordnet sind, die maximale Höhe aller verwendeten Bauelemente haben, so daß Überschneidungen unter Verwendung des derart festgelegten Bereichs N überprüft werden können. Wird eine Überlappung übermittelt, sollte der Einsetzoperationsbereich N entsprechend der tatsächlichen Höhe des Bauelements, mit dem sich die Überschneidung ergibt, verkleinert werden, so daß abermals auf eine Überschneidung hin geprüft werden kann.
Obwohl die Konturen der Einsetzoperationsbereiche und der Bauelementbereiche gemäß dem oben beschriebenen Verfahren als einfache ebene Formen wie Rechteck, Kreis usw. dargestellt werden, so daß die Überschneidungen durch Erfassen der Überlappungen dieser Formen erfaßt werden können, können diese Konturen auch durch andere Formen oder durch Kombinationen von Formen ausgedrückt werden. Beispielsweise können jeweils der Einsetzoperationsbereich oder der Bauelementbereich als die Kombination eines Rechtecks mit einem Kreis ausgedrückt werden, usw. Außerdem ist es möglich, diese Bereiche jeweils als dreidimensionale massive Körper, wie beispielsweise ein rechtwinkliges Parallelepiped, eine Säule usw. und deren Kombination darzustellen. Auch mit diesen vergleichsweise komplizierten Formen können durch Überprüfung ihrer Überlappungen Überschneidungen wirkungsvoll erfaßt werden.
Gemäß einer Ausführungsform, bei der Bauelementbereiche als rechtwinklige oder kreisförmige Formen dargestellt werden, wird der oben erwähnte Algorithmus zur Überprüfung der Überlappungen der Formen beschrieben.
Zunächst wird, wenn alle Bauelementbereiche durch rechtwinklige Formen dargestellt werden, eines der Rechtecke als Bezugsrechteck ausgewählt. Dann werden ein rechtwinkliger Bereich, der durch die zwei Seiten festgelegt ist, die sich in der linken unteren Ecke des Bezugsrechtecks schneiden (was das Bezugsrechteck einschließt), und ein rechtwinkliger Bereich, der durch die zwei Seiten festgelegt ist, die sich in der oberen rechten Ecke des Bezugsrechtecks schneiden (was das Bezugsrechteck einschließt), definiert. Wenn innerhalb eines dieser rechteckigen Bereiche ein anderes Rechteck existiert, überlappt dieses Rechteck das Referenzrechteck.
Wenn zwei Bauelementbereiche je durch ein Rechteck und einen Kreis dargestellt sind, wird um das Rechteck herum ein Bereich mit der Breite des Radius des Kreises definiert. Liegt der Kreismittelpunkt innerhalb des Bereichs bzw. des Rechtecks selbst, überlappen sich Kreis und Rechteck.
Wenn die Bauelementbereiche durch Kreise dargestellt sind, überlappen sich diese Kreise, wenn der Abstand zwischen den Kreismittelpunkten kleiner als die Summe der Radien beider Kreise ist.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die verfahrensgemäße Vorgehensweise zur Festlegung von Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge (Überprüfung der Überschneidungen) darstellt. Bezugnehmend auf die Verarbeitungen, die in den einzelnen Schritten der Prozedur vorgenommen werden, wird das Diagramm beschrieben.

(Schritt 51)

Auf der Grundlage der in den Bauelementinformationen enthaltenen Bauelementgrößendaten 33 wird für alle Bauelemente, die in der Zusammenbauinformation aufgeführt sind, die Bauelementbereiche berechnet.

(Schritt 52)

Dann werden die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge für jede Maschine bzw. jeden Prozeß festgelegt, beispielsweise in der Reihenfolge IC-Einsetzmaschine, Einsetzmaschine für koaxiale Bauelemente usw. Wenn die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge für alle Prozesse festgelegt werden kann, sind alle Verarbeitungen dieser Prozedur an diesem Schritt beendet.

(Schritt 53)

Entsprechend den Inhalten der Datenteile 26 betreffend den Einsetzprozeß in den Bauelementdatensätzen 20 in der Zusammenbauinformation werden Bauelemente, die in einem Zielprozeß (Zielbauelemente) einzusetzen sind und Bauelemente, die in einen Prozeß vor dem Zielprozeß eingesetzt wurden (bereits eingesetzte Bauelemente) für jeden Zielprozeß ausgewählt.

(Schritt 54)

Für alle Zielbauelemente werden die Einsetzoperationsbereiche ermittelt.

(Schritt 55)

Aus allen Zielbauelementen wird ein Bauelement ausgewählt. Wenn in diesem Schritt alle Bauelemente ausgewählt sind, springt die Prozedur zurück zu Schritt 52.

(Schritt 56)

Überprüft werden Überlappungen zwischen dem Einsetzoperationsbereich des ausgewählten Bauelements und den Bauelementbereichen der bereits eingesetzten Bauelemente und den Bauelementbereichen aller anderen Bauelemente, die nicht ausgewählt sind und die im Zielprozeß einzusetzen sind. In diesem Schritt wird der Bereich um die Platine herum und Bereiche, die durch einen Platinenhalter und einen Platinenförderer eingenommen werden, genauso wie Bauelementbereiche bereits eingesetzter Bauelemente als Bereiche, in denen das Einsetzen unmöglich ist, behandelt.

(Schritt 57)

Die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge erhält man aus den Ergebnissen des Schritts 56, sie werden in eine Datei 48 für Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge im Plattenspeicher eingetragen. Die Verarbeitung geht dann zum Schritt 55 zurück.

(3) Modifikation der Einsetzprozesse und der Einsetzrichtungen

(Schritt 43)

Auf der Grundlage der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge, wie sie oben unter (2) (Schritt 42) erstellt wurden, werden die Bauelemente ermittelt, die sich in jeder möglichen Einsetzreihenfolge miteinander überschneiden (nicht einsetzbare Bauelemente), um deren Einsetzprozeß und deren Einsetzrichtung zu modifizieren. Diese Modifikationsvorgänge werden für jeden Prozeß durchgeführt. Bauelemente werden in den folgenden zwei Fällen als nicht einsetzbar angesehen:
(i) Der Fall, bei dem eine Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge gemäß Bauelement i → Bauelement j vorliegt, wenn der Einsetzprozeß des Bauelements j vor dem Einsetzprozeß des Bauelements i durchgeführt wird.
(ii) Für Bauelemente, die im gleichen Prozeß einzusetzen sind, der Fall, bei dem konkurrierende Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge wie etwa Bauelement i → Bauelement j und Bauelement j → Bauelement i vorliegen. Wenn mehr als drei Bauelemente betroffen sind, der Fall mit Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge wie etwa Bauelement k → Bauelement l, Bauelement l → Bauelement m und Bauelement m → Bauelement k.
Gegenmaßnahmen für diese Fälle sind:
(a) Modifikation eines Einsetzprozesses, und
(b) Modifikation einer Einsetzrichtung.
Nimmt man an, daß eine Reihenfolgebeziehung der Einsetfolge wie Bauelement i → Bauelement j vorliegt und daß der Einsetzprozeß des Bauelements j vor dem Einsetzprozeß des Bauelements i durchgeführt wird, kann diese Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge erfüllt werden, indem der Einsetzprozeß des Bauelements j nach dem Einsetzprozeß des Bauelements i durchgeführt wird. Außerdem kann die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge Bauelement i → Bauelement j eliminiert werden, indem der Einsetzprozeß des Bauelements i beispielsweise so geändert wird, daß es manuell eingebaut wird, da der manuelle Einbauvorgang weniger Platz zum Einsetzen des Bauelements benötigt.
Auch durch Modifikation der Einsetzrichtung kann eine Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge erfüllt werden. Nimmt man beispielsweise die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge Bauelement p → Bauelement q an und außerdem, daß das Bauelement p keine Polarität hat, ist es möglich, das Bauelement p um 180 Grad zu drehen. Dies bewirkt eine Veränderung des Einsetzoperationsbereichs des Bauelements p, so daß möglicherweise die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge Bauelement p → Bauelement q eliminiert ist.
Unabhängig davon, welches Modifikationsverfahren verwendet wird, werden entsprechend der Modifikation die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge des gesamten Prozesses geändert. Es ist deshalb notwendig, den Schritt 42 (Festlegen von Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge) (Überprüfung von Überschneidungen) erneut durchzuführen.
Um von allen im gleichen Prozeß entsprechend den Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge, die im Schritt (2) erstellt wurden, einzusetzenden Bauelementen die nicht einsetzbaren Bauelementgruppen, die Überschneidungen in jeder möglichen Einsetzreihenfolge verursachen, zu ermitteln, wird nachfolgend eine Lösung, die die Graphentheorie verwendet, beschrieben.
Bei dieser Lösung sind die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge durch einen gerichteten Graphen ausgedrückt, wobei jede Einsetzoperation (ein einzusetzendes Bauelement) als Knoten und die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge als Seiten (deren Richtungen durch Pfeile dargestellt sind) angegeben sind. Fig. 7 (a) und (b) sind gerichtete Graphen, die die erfindungsgemäßen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zeigen. Fig. 7 (a) zeigt die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge für neun Arten von Bauelementen 11 bis 19. In diesem Graphen bilden stark miteinander verknüpfte Bauelemente, das ist eine Gruppe von Knoten, die sich gegenseitig längs der Seiten erreichen können, eine Gruppe nicht einsetzbarer Bauelemente. Beispielsweise bilden die Bauelemente 12, 13 und 14 eine nicht einsetzbare Bauelementgruppe. Die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge dieser Bauteile können in keiner möglichen Einsetzreihenfolge erfüllt werden. Genauso bilden die Bauelemente 18 und 19 eine weitere nicht einsetzbare Bauelementgruppe. Somit ist ersichtlich, daß durch Anwendung der bekannten Graphentheorie nicht einsetzbare Bauelementgruppen vollständig ermittelt werden können.
Demgemäß können, wenn durch Modifikation des Einsetzprozesses oder Einsetzrichtung alle nicht einsetzbaren Bauelementgruppen eliminiert wurden, die endgültigen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge aufgestellt werden. Wenn in Fig. 7 (a) der Einsetzprozeß des Bauelements 12 herausgenommen wird und die Einsetzrichtung des Bauelements 19 geändert wird, entfallen die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge Bauelement 11 → Bauelement 12, Bauelement 12 → Bauelement 13, Bauelement 14 → Bauelement 12 und Bauelement 19 → Bauelement 18. Fig. 7 (b) zeigt die sich letztendlich ergebenden Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge mit zumindest einer Einsetzfolge.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren können außerdem die Einsetzprozesse und die Einsetzrichtungen der Bauelemente gleichzeitig betrachtet werden, so daß das Automatisch- Einsetz-Verhältnis weiter verbessert wird.
Als nächstes wird das obige Verfahren bezugnehmend auf ein tatsächliches Beispiel beschrieben. Im gewählten Beispiel werden eine IC-Einsetzmaschine und eine RC-Einsetzmaschine (für Widerstände, Kapazitäten usw.) in eben dieser Reihenfolge zum Einsetzen von fünfzehn Bauelementen 1 bis 15 verwendet. Fig. 8 zeigt jeweils für fünfzehn Bauelemente 61 die Einsetzprozeßteile 62 und die Einsetzrichtungen 63, die ohne Betrachtung möglicher Überschneidungen den Bauelementen ursprünglich zugewiesen wurden. Der Einsetzprozeß kann in Abhängigkeit von der Art des Bauelements, wie IC, koaxial, vertikal, usw., festgelegt werden. Außerdem werden die Bauelemente in zwei Gruppen unterteilt: eine, die nur in einer Richtung eingesetzt werden kann, und die andere, die in Abhängigkeit von der Bauelementpolarität, der Bauelementzufuhrrichtung und der Maschineneinsetzrichtung in zwei Richtungen (gewöhnliche Richtung und umgekehrte Richtung) eingesetzt werden kann. Zur Maximierung des Automatisch-Einsetz-Verhältnisses ist es somit wichtig, die Einsetzrichtungen der zuletzt genannten Bauelemente, die in zwei Richtungen eingesetzt werden können, auszuwählen.
Bei tatsächlichen Verarbeitungen ist es notwendig, alle Kombinationen der Einsetzrichtungen für die Bauelemente, die in zwei Richtungen einsetzbar sind, in Erwägung zu ziehen. Wenn beispielsweise 50 Bauelemente in zwei Richtungen eingesetzt werden können, beträgt die Gesamtzahl der Kombinationen der Einsetzrichtungen 2&sup5;&sup0; = 1,13 · 10¹&sup5;. Es ist jedoch unmöglich, diese hohe Anzahl von Kombinationen zu berechnen. Außerdem ist es notwendig, für diese Bauelemente die Einsetzreihenfolge gleichzeitig zu erwägen.
Um die Einsetzrichtungen und die Einsetzreihenfolge gleichzeitig erwägen zu können, ist es notwendig, für jede Einsetzrichtung eines jeden Bauelements die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge zu ermitteln.
Wenn eine Überschneidung bei einer bestimmten Einsetzrichtung auftritt, kann dies beispielsweise durch die folgende Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge mit der spezifischen Einsetzrichtung II auf einem Pfeil dargestellt werden: Bauelement i Bauelement j. Diese Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge bedeutet, daß das Einsetzen des Bauelements i in der Richtung II eine Überschneidung mit dem bereits eingesetzten Bauelement j verursacht, so daß das Bauelement i vor dem Bauelement j eingesetzt werden muß, wenn das Bauelement i in der Richtung II eingesetzt wird.
Wenn alle Überprüfungen von Überschneidungen beendet sind, entsteht ein gerichteter Graph, der die Bauelemente durch Knoten darstellt und die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge durch Seiten, wie in Fig. 9 dargestellt. Wenn hier Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zwischen Bauelementen, die durch verschiedene Maschinen einzusetzen sind, wie beispielsweise Bauelement 6 Bauelement 3 in Fig. 9, erstellt werden, ist es wünschenswert, daß die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge in umgekehrter Richtung Bauelement 3 → Bauelement 6 auch erzeugt wird, um eine Bedingung anzufügen, die sich auf die Reihenfolge des Einsatzes der Einsetzmaschinen bezieht.
Um das Problem möglichst gering zu halten, wird auf diesen gerichteten Graphen außerdem das Konzept der stark verbundenen Bauelemente der Graphentheorie angewendet. Stark verbundene Bauelemente bedeutet, daß eine Gruppe von Knoten sich gegenseitig längs der Seiten erreichen kann. Dem gerichteten Graphen, der auf der Grundlage der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge erstellt wurde, kann entnommen werden, daß die stark verbundenen Bauelemente eine Bauelementgruppe bilden, in der Bauelemente wechselseitig zum Auftreten von Überschneidungen beitragen. Dementsprechend können die Bauelementgruppen, die die Überschneidungen bewirken, durch Anwendung des Verfahrens zur Berechnung der stark verbundenen Bauelemente vollständig erfaßt werden. Durch Anwendung dieses Verfahrens ist es außerdem möglich, die Anzahl der zu berechnenden Kombinationen stark zu reduzieren.
Die Existenz stark verbundener Bauelemente deutet auf mögliche Überschneidungen hin. Stark verbundene Bauelemente müssen deshalb entfernt werden, um Überschneidungen zu vermeiden. Um die stark verbundenen Bauelemente zu entfernen, ist es erforderlich, entweder die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge zu entfernen oder das Bauelement, was der Auswahl der Einsetzrichtung eines in zwei Richtungen einsetzbaren Bauelements entspricht, oder den Einsetzprozeß zu modifizieren (automatisches Einsetzen → manuelles Einsetzen). Damit wird das Automatisch- Einsetz-Verhältnis maximal, wenn die Einsetzrichtung so gewählt wird, daß die Anzahl der Bauelemente, deren Einsetzprozeß modifiziert werden muß, minimal wird.
Wenn der gerichtete Graph vollständig erstellt ist, sind die Einsetzrichtungen der Bauelemente festgelegt, so daß entsprechend der in Fig. 10 dargestellten Prozedur das Automatisch-Einsetz-Verhältnis maximal wird.

1) Schritt 71

Um die Bauelementegruppen zu ermitteln, die an der Erzeugung von Überschneidungen mitwirken, werden die stark verbundenen Bauelemente berechnet.

2) Schritt 72

Für jedes Bauelement, das nicht in einer Gruppe stark verbundener Bauelemente enthalten ist, ist es möglich, aus den möglichen Einsetzrichtungen eine optimale Richtung auszuwählen. Diese Bauelemente und die diesbezüglichen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge werden aus dem Graphen entfernt (Verkleinerung des Problems).

3) Schritt 73

Für jedes Bauelement, das zusätzlich zu den Einsetzrichtungen auf der Grundlage aller aus dem Bauelement abgeleiteten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zusätzliche Einsetzrichtungen hat, wird diese zusätzliche Einsetzrichtung gewählt, um die Möglichkeit von Überschneidungen zu vermeiden. Die Bauelemente, deren Einsetzrichtungen und deren diesbezügliche Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge festgelegt wurden, werden aus dem Graphen entfernt.

4) Schritt 74

Wenn es Bauelemente gibt, deren Einsetzrichtungen im Schritt 73 festgelegt wurden, springt die Verarbeitung zurück zum Schritt 71. Gibt es keine derartigen Bauelemente, geht die Verarbeitung zum nächsten Schritt 75.

5) Schritt 75

Die Einsetzrichtungen der verbleibenden Bauelemente müssen festgelegt werden, indem deren wechselseitige Beziehungen in Betracht genommen werden. Ist die Anzahl der verbleibenden Bauelemente gering, können die Einsetzrichtungen dieser Bauelemente festgelegt werden, indem die Lösung gewählt wird, bei der für alle Kombinationen der Einsetzrichtungen der Bauelemente das Automatisch-Einsetz-Verhältnis maximal wird. Indem ein Verfahren wie etwa das "Branch- und Bound-Verfahren" für das kombinatorische Problem verwendet wird, kann diese Lösung selbst dann in kurzer Zeit ermittelt werden, wenn die Anzahl der verbleibenden Bauelemente groß ist.
Nachdem alle Einsetzrichtungen der Bauelemente so festgelegt wurden, ist es notwendig, die sich auf die für jedes Bauelement festgesetzte Einsetzrichtung beziehende Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge aufzulisten. Es ist dann die Einsetzfolge so festgelegt, daß alle aufgelisteten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge erfüllt sind.
Das obige Festlegungsverfahren für die Einsetzfolge und die Einsetzrichtungen wird nun anhand des Beispiels beschrieben. Indem die Berechnungen des Schritts 71 in Fig. 10 durchgeführt werden, ermittelt man für die in Fig. 9 dargestellten Bauelemente zwei Bauelementgruppen (Gruppen stark verbundener Bauelemente) [3, 6] und [2, 8, 12, 13, 14, 15]. Diese Bauelementgruppen bewirken Überschneidungen. Im nächsten Schritt 72 werden die Einsetzrichtungen für die Bauelemente 1, 4, 5, 7, 9 und 10, die nicht in den Gruppen stark verbundener Bauelemente enthalten sind, festgelegt. Diese Bauelemente, deren Einsetzrichtungen und zugehörigen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge festgelegt wurden, werden aus dem gerichteten Graphen der Fig. 9 entfernt. Fig. 12 zeigt den sich ergebenden gerichteten Graphen. Im Schritt 73 wird die Einsetzrichtung des Bauelements 6 zu II festgelegt, denn das Bauelement 6 kann in den beiden Richtungen II und IV eingesetzt werden, und die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge wird nur für die Richtung IV erzeugt. Genauso wird die Einsetzrichtung des Bauelements 12 zu II festgelegt. Dann werden die Bauelemente 6 und 12 und deren Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge, wie in Fig. 13 gezeigt, aus dem Graphen entfernt.
Auf der Grundlage des in Fig. 13 dargestellten entstehenden Graphen werden im Schritt 71 danach abermals die Gruppen stark verbundener Bauelemente berechnet. Die stark verbundenen Bauelemente sind nun [2, 8, 14, 15]. Dementsprechend können die Einsetzrichtungen der Bauelemente 3 und 13 frei aus deren möglichen Einsetzrichtungen gewählt werden, dann werden sie aus dem Graphen entfernt. Fig. 14 zeigt den so entstandenen gerichteten Graphen.
Nun wird abermals die Berechnung des Schritts 71 ausgeführt, wobei jedoch die stark verbundenen Bauelemente 2, 8, 14 und 15 so bleiben, wie sie sind. Im nächsten Schritt 75 müssen deshalb die Einsetzrichtungen dieser Bauelemente so festgelegt werden, daß das Automatisch- Einsetz-Verhältnis maximal wird. Da in diesem Beispiel das Bauelement 2 nur in der Richtung I und das Bauelement 15 nur in der Richtung II eingesetzt werden kann, sind die Einsetzrichtungen der Bauelemente 2 und 15 zwingend festgelegt. Da andererseits die Bauelemente 8 und 14 in zwei Richtungen I und III einsetzbar sind, sind für ihre Einsetzrichtungen vier Kombinationen möglich. Fig. 15 (a) bis (d) zeigen diese vier Kombinationen der möglichen Einsetzrichtungen der Bauelemente 8 und 14.
Es müssen jedoch in den in Fig. 15 (a), (b) und (c) dargestellten Kombinationen zumindest zwei Bauelemente manuell eingesetzt werden. In Fig. 15 (d) dagegen wird die Gruppe stark verbundener Bauelemente aufgelöst, indem lediglich für Bauelement 15 auf manuelles Einsetzen übergegangen wird. Dies ist demnach die optimale Lösung.
Fig. 16 zeigt die einzuhaltenden entstehenden Einsetzrichtungen und Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zu dem Zeitpunkt, zu dem die durch das beschriebene Verfahren ermittelte Einsetzfolge festgelegt wird.
Da das beschriebene Verfahren alle Kombinationen aller möglichen Einsetzrichtungen eines jeden Bauelements berücksichtigt, ist es entsprechend diesem Verfahren möglich, die optimale Lösung zur Erreichung des maximalen Automatisch-Einsetz-Verhältnisses zu ermitteln. Da gemäß diesem Verfahren außerdem die Größe des Problems im Laufe des Verfahrens sukzessive reduziert wird, indem die Gruppen stark verbundener Bauelemente berechnet werden, sowie durch die Reduktion des Problems kann die optimale Lösung in kurzer Zeit ermittelt werden.
Im oben beschriebenen Verfahren war es die Zielfunktion, ein maximales Automatisch-Einsetz-Verhältnis zu erhalten. Da aber die zusätzlichen Kosten, die durch den Übergang zu einem manuellen Einsetzen beim Einsetzprozeß entstehen, stark in Abhängigkeit von der Art des Bauelements variieren, ist es sinnvoll, die minimalen Gesamtkosten der Bauelemente, für die zum manuellen Einsetzen übergegangen wird, als Zielfunktion auszuwählen, indem jedem Bauelement Kosten zugeordnet werden.
Außerdem ist es möglich, den Einsetzprozeß und die Einsetzrichtungen interaktiv auf der Grundlage der Beurteilung eines Entwurfsingenieurs festzulegen. Fig. 17 zeigt die erfindungsgemäße Graphikanzeigeeinheit 4, die die Position und Form eines Bauelementträgerkopfes zum Zeitpunkt des Einsetzens eines Bauelements i sowie die Position und die Form des Bauelements i am Kopf anzeigt. Durch diese Anzeige können die sich überschneidenden Bereiche (schraffierte Bereiche) vollständig erkannt werden, so daß ein Entwurfsingenieur den Einsetzprozeß und die Einsetzrichtungen leicht festlegen kann.
Das vorliegende Verfahren ist für die nachfolgend beschriebenen Fälle äußerst effektiv.
In den Fällen, in denen vertikale Bauelemente wie Filmkondensatoren, Plattenwiderstände usw. durch eine Einsetzmaschine einzusetzen sind, erlauben es einige dieser vertikalen Bauelemente, nachdem sie an ihrem Platz eingesetzt worden sind, durch den Einsetzkopf der Einsetzmaschine deformiert zu werden. Wenn beispielsweise ein anderes Bauelement eingesetzt wird unmittelbar nachdem der Filmkondensator eingesetzt wurde, kann der Einsetzkopf der Einsetzmaschine dieses Bauelement einsetzen, indem der Filmkondensator zur Seite geschoben wird. Wenn dann die Biegung des Filmkondensators klein ist, verursacht dies keine Probleme.
Wenn demzufolge der Überschneidungsgrad (Größen, Formen, usw. der sich überschneidenden Bereiche) auf der in Fig. 17 dargestellten erfindungsgemäßen Graphikanzeigeeinheit 4 angezeigt werden kann, können Entwurfsingenieure auf der Grundlage der tatsächlichen Größen der Bauelemente auf der Anzeige beurteilen, ob das Bauelement einsetzbar ist oder nicht.
In diesem Verfahren zeigt die Graphikanzeigeeinheit 4 die Positionsbeziehungen und den Überschneidungsgrad zwischen den sich überschneidenden Bauelementen und dem Bauelementträgerkopf der Einsetzmaschine an. Indem dann die Ergebnisse der Überprüfung von Überschneidungen modifiziert werden, indem Modellierungsfehler (Modellierungen werden grundsätzlich zur sicheren Seite hin vorgenommen, d. h. größer gemacht) und Verformungen des Filmkondensators in Betracht gezogen werden, ist es somit möglich, die Anzahl der automatisch einsetzbaren Bauelemente zu erhöhen.

(4) Festlegung der Einsetzfolge

(Schritt 4)

Nachdem die letzten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge im Schritt (3) festgelegt wurden, gibt es immer zumindest eine Einsetzfolge, in der die Bauelemente im Zielprozeß eingesetzt werden können, so daß sie diese Randbedingungen erfüllen. In diesem Schritt wird aus den möglichen Einsetzfolgen eine optimale Einsetzfolge gewählt.
Die optimale Einsetzfolge ist die Einsetzfolge, bei der die endgültigen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge erfüllt sind und bei der die Gesamteinsetzzeit der Bauelemente minimal ist. Die Einsetzfolge ist für jede der Einsetzmaschinen zu wählen.
Die Einsetzzeit für Bauelemente umfaßt die Zeit, die für das Einsetzen von Bauelementen benötigt wird, die Wartezeit zwischen dem Ende des Einsetzens eines Bauelements i bis zum Anfang des nächsten Einsetzens des Bauelements j, die Zeit zum Verschieben einer Platine von ihrer gegenwärtigen Position in einer Einsetzmaschine zur Startposition und die Zeit zum Verschieben der Platine aus der Endposition, nachdem alle Bauelemente eingesetzt worden sind, und zum Entfernen aus der Maschine. Von diesen verändert lediglich die Wartezeit ihren Wert in Abhängigkeit von der Einsetzfolge. Es wird deshalb eine Kostenmatrix erstellt, die die Wartezeit für das Bauelement j unter der Annahme, daß das Bauelement j unmittelbar nach dem Bauelement i eingesetzt wird, als das (i, j)-Element hat.
Unter Betrachtung der nachfolgenden Punkte i) bis iv) werden die Kosten ermittelt.

i) Wartezeit zum Bereitstellen von Bauelementen

Außer in den Fällen, in denen einzusetzende Bauelemente entsprechend der Einsetzfolge über ein Sortiergerät oder ähnliches zugeführt werden, läßt sich das Auftreten von Wartezeiten beim Zuführen der Bauelemente im allgemeinen nicht vermeiden, wenn verschiedene Arten von Bauelementen hintereinander eingesetzt werden.

ii) Wartezeit zum Verschieben

Entsprechend den Positionsbeziehungen zwischen zwei nacheinander einzusetzenden Bauelementen entsteht notwendigerweise eine Wartezeit zum Verschieben entweder des Einsetzmaschinenkopfes oder der Platine.

iii) Wartezeit für Drehung

Wenn die Einsetzrichtungen zweier nacheinander einzusetzender Bauelemente voneinander abweichen, entsteht eine Wartezeit zum Drehen des Einsetzmaschinenkopfes oder der Platine.

iv) Wartezeit zur Änderung der Größe

Wenn die Größe (Abmessungen) von Bauelementen, die hintereinander einzusetzen sind, voneinander abweichen, entsteht Wartezeit zum Ändern der Größen.
Diese vier Arten der Wartezeit werden für jeden Bauelementsatz berechnet. Wie sich die jeweiligen Wartezeiten auf die Kosten auswirken, hängt stark von den jeweiligen Einsetzmaschinen ab. Trotzdem können im allgemeinen die Kosten über eine der folgenden Formeln ermittelt werden:
Kosten = max (Wartezeit zum Zuführen von Bauelementen, Wartezeit zum Verschieben, Wartezeit zum Drehen, Wartezeit zum Verändern der Größe)
oder
Kosten = Wartezeit für Drehung + max (Wartezeit zum Zuführen von Bauelementen, Wartezeit zum Verschieben, Wartezeit zum Ändern der Größe)
Durch das vorliegende Verfahren kann aus den obigen Informationen die Einsetzreihenfolge ermittelt werden, bei der sich keine Überschneidungen ergeben.
Nimmt man an, daß für die Bauelemente P1 bis P5 die in Fig. 18 (b) gezeigte Kostenmatrix vorliegt und daß für die Bauelemente P1 bis P5 die in Fig. 18 (c) dargestellten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge P2 → P5, P2 → P1 und P1 → P3 erstellt wurden, ist die Einsetzreihenfolge mit minimalen Gesamtkosten P4 → P1 → P2 → P3 → P5, dann ergeben sich Kosten von "58". Da aber diese Einsetzfolge nicht die Reihenfolgebeziehung der Einsetzfolge P2 → P1 erfüllt, kann diese Folge offensichtlich nicht die Lösung sein. Im gezeigten Beispiel ist die optimale Einsetzfolge durch P2 → P1 → P4 → P3 → P5 gegeben, wodurch sich Gesamtkosten von "66" ergeben und dies ist der kleinste Betrag unter all den Lösungen, die für diese Bauelemente die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge erfüllen.
Wenn wie im obigen Beispiel die Anzahl der einzusetzenden Bauelemente klein ist, ist es angebracht, ein "vollständiges Aufzählverfahren" anzuwenden, demgemäß alle möglichen Einsetzfolgen berechnet werden und das aus den Einsetzfolgen, die die gegebenen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolgen erfüllen, die optimale, die die Gesamtkosten minimiert, auswählt. Wenn jedoch die Anzahl N der Bauelemente groß ist, ist das vollständige Aufzählungsverfahren nicht anwendbar, da die Anzahl der möglichen Einsetzfolgen N! stark zunimmt.
Weiterhin ist es bekannt, daß als ein Verfahren zur Berechnung der optimalen Einsetzfolge einer hohen Anzahl von Bauelementen die Lösung des "Problems des reisenden Handelsvertreters" oft angewendet wird. In diesem Verfahren können jedoch Randbedingungen, die sich aus den Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge ergeben, nicht berücksichtigt werden, so daß es auf den vorliegenden Fall nicht anwendbar ist.
Im Verfahren entsprechend dem vorliegenden Beispiel sind die die Einsetzfolge der Bauelemente betreffenden Randbedingungen, wie in Fig. 20 gezeigt, durch einen gerichteten Graphen dargestellt, indem die Bauelemente durch Knoten im Graphen dargestellt sind und die Randbedingungen durch Seiten (→). Fig. 19 (a) zeigt für jeden Schritt die Bauelemente, die für das nächste Einsetzen wählbar sind, und Fig. 19 (b) zeigt für jeden Schritt die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge. In diesem Beispiel sind die Bauelemente P2 und P4 diejenigen, die als erstes einzusetzendes Bauelement ausgewählt werden können, und aus dieser Gruppe wird als erstes Bauelement P2 ausgewählt. Durch diese Auswahl werden die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge P2 → P1 und P2 → P5 eliminiert und die Bauelemente P1 und P5 werden der nächsten Gruppe einsetzbarer Bauelemente angefügt. Anschließend werden nacheinander die Bauelemente P1, P4, P3 und P5 ausgewählt. Im Ergebnis erfüllt die Einsetzfolge P2 → P1 → P4 → P3 → P5 die gegebenen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge und minimiert die Gesamtkosten. Obwohl sich in diesem Beispiel zufälligerweise die optimale Lösung ergeben hat, sei darauf hingewiesen, daß durch dieses Verfahren die optimale Lösung nicht notwendigerweise ermittelt wird.
Um die Genauigkeit der Lösung zu erhöhen, kann weiterhin das folgende Verfahren angewendet werden. Zunächst gibt man sich eine kleine positive Ganzzahl n vor, dann wird die Einsetzfolge von n aufeinanderfolgenden Bauelementen berechnet.
Nimmt man an, daß das i-te Bauteil P(0) bereits festgelegt ist, erhält man das nächste (i + 1)-ste Bauteil durch:
1) Auswahl des Bauteils P(1), das am nächsten an P(0) liegt (was die Kosten minimiert) aus der nächsten Gruppe einsetzbarer Bauelemente.
2) Entfernen von P(1) aus der nächsten Gruppe einsetzbarer Bauelemente und Hinzufügen derjenigen Bauelemente, deren Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge durch die Auswahl von P(1) eliminiert wurden, zur nächsten Gruppe einsetzbarer Bauelemente.
3) Auswählen des Bauelements P(2), das dem P(0) am nächsten liegt, aus der nächsten Gruppe einsetzbarer Bauelemente.
4) Ausgehend vom dem P(0) nächstliegenden Bauelement Auswählen von n Bauelementen hintereinanderfolgend in zunehmender Reihenfolge.
5) Auswählen der Einsetzfolgen, die die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge für die Bauelemente P(0) bis P(n) erfüllen, danach Auswählen der Optimalen, die unter den ausgewählten Einsetzfolgen die Kosten minimiert.
6) Unter der Annahme, daß in der im Schritt 5) ausgewählten Einsetzfolge das zweite, nach P(0) einzusetzende Bauelement P(k) ist, ist P(k) das (i + 1)-ste einzusetzende Bauelement in der optimalen Einsetzfolge.
Die optimale Einsetzfolge aller Bauelemente kann durch sukzessives Wiederholen der obigen Schritte 1) bis 6) erzeugt werden.
Konkret wird dies nun anhand des in Fig. 20 dargestellten Beispiels beschrieben. In diesem Beispiel sind neun Bauelemente P1 bis P9, wie in Fig. 20 (a) dargestellt, einzusetzen und es sind die in Fig. 20 (c) dargestellten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge P7 → P2 und P6 → P9 gegeben. P1 ist das erste einzusetzende Bauelement, und n = 4. Außerdem ist die in Fig. 20 (b) gezeigte Kostenmatrix vorgegeben.
Beginnend mit dem Bauelement, das dem P1 am nähesten liegt, werden in aufsteigender Reihenfolge vier Bauelemente ausgewählt. Die Gruppe einsetzbarer Bauelemente in diesem Schritt ist also [P3, P4, P5, P6, P7, P8] und das näheste Bauelement von P1 aus ist P7, so daß als erstes P7 gewählt wird. P7 wird dann aus der Gruppe einsetzbarer Bauelemente entfernt und P2 der Gruppe hinzugefügt. Als Ergebnis umfaßt die Gruppe [P2, P3, P4, P5, P6, P8]. Das P1 am nähesten liegende Bauelement ist nun P2, das als zweites Bauelement ausgewählt wird. Durch Wiederholung dieses Vorgangs werden vier Bauelemente P2, P3, P7 und P8 ausgewählt. Da als Anfangsbauelement P1 vorgegeben ist, gibt es für diese vier Bauelemente 24 mögliche Einsetzfolgen. Unter diesen ist die Einsetzfolge P1 → P8 → P7 → P2 → P3 optimal, das sie die gegebenen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge erfüllt und die Kosten minimiert. Dementsprechend ist P8 das zweite einzusetzende Bauelement.
Auf der Grundlage der Einsetzfolge muß nun ausgehend vom Bauelement P8 das dritte Bauelement gewählt werden. Vier in diesem Schritt ausgewählte Bauelemente sind P2, P3, P6 und P7 und die optimale Einsetzfolge mit minimalen Kosten ist P8 → P7 → P2 → P3 → P6. Deshalb ist das dritte, nach P8 einzusetzende Bauelement P7.
Wiederholtes Durchführen der obigen Vorgehensweise ergibt die endgültige Einsetzfolge P1 → P8 → P7 → P2 → P3 → P6 → P9 → P5 → P4, wie in Fig. 21 dargestellt.
Wenn auf das gleiche Beispiel zur Lösung das frühere Verfahren (in dem n = 1 ist) angewendet wird, ergibt sich die Einsetz folge zu P1 → P7 → P2 → P3 → P6 → P9 → P5 → P4 → P8. Somit wird deutlich, da-ß das zuletzt beschriebene Verfahren (in dem n = 4 ist) überlegen ist. In diesem Beispiel verringert das letztere Verfahren die Gesamtkosten um mehr als 20%.
Der Beschreibung des Schrittes 5) kann man entnehmen, daß die Anzahl der Kanäle, die die Randbedingungen erfüllen, um so größer ist, je größer die Zahl n ist. Die Zahl n sollte deshalb höchstens 8 sein.
Das Verfahren ist in dem Fall anwendbar, in dem isolierte Punkte vorliegen. Es ist auch in den Fällen effektiv einsetzbar, in denen mehr als 500 Bauelemente zu betrachten sind, die Lösung ergibt sich in kurzer Zeit.

(5) Erstellen von NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen

(Schritt 45)

Da weiter oben in (3) (Schritt 43) und (4) (Schritt 44) jeweils der Einsetzprozeß und die Einsetzfolge der Bauelemente festgelegt wurden, können diesen entsprechend durch bekannte Verfahren für jede Einsetzmaschine NC-Daten erstellt werden.
Wie weiter oben beschrieben, können durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Computersystems NC-Daten zum Einsetzen von Bauelementen in kurzer Zeit erstellt werden, wobei mögliche mechanische Überschneidungen zwischen einem Einsetzkopf einer Einsetzmaschine und bereits eingesetzten Bauelementen berücksichtigt werden. Deshalb spart die vorliegende Erfindung viel Arbeit und Zeit beim Erstellen von NC-Daten, erfordert keine Datenüberprüfung während des Betreibens einer Einsetzmaschine und vermindert Einsetzfehler.
Außerdem werden erfindungsgemäß Einsetzprozesse und Einsetzrichtungen der Bauelemente automatisch festgelegt, so daß das Automatisch-Einsetz-Verhältnis maximal wird, so daß die Anzahl von Bauelementen, für die zum manuellen Einsetzen übergegangen wird, was wesentlich mehr Zeit erfordert als das automatische Einsetzen, minimiert wird. Erfindungsgemäß wird deshalb die Gesamtoperationszeit, die zum Einsetzen aller Bauelemente in eine Platine benötigt wird, reduziert. Die Gesamtoperationszeit kann durch Optimieren der Einsetzfolge weiter reduziert werden.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung in der Lage, die sowohl für das Erstellen von NC-Daten sowie für den tatsächlichen Betrieb notwendigen Mannstunden zu reduzieren.

Claims

1. Verfahren zum Erstellen von numerischen Steuerungsdaten zum Einsetzen von Bauelementen, wobei die Daten von einer Einsetzmaschine zum Steuern des automatischen Einsetzens der Bauelemente benötigt werden, unter Verwendung eines Computersystems mit den Schritten:

vorläufiges Festlegen des Einsetzprozesses der in eine Platine einzusetzenden Bauelemente auf der Grundlage von vorher gespeicherten Zusammenbauinformationen und deren Bauelementinformationen;

Überprüfen möglicher mechanischer Überschneidungen beim Einsetzen eines Bauelements zwischen einem Einsetzkopf der Einsetzmaschine und anderen vor der gegenwärtigen Einsetzung eingesetzten Bauelementen, um entsprechend den Überprüfungsergebnissen Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge zu erstellen;

Bestimmen der Bauelemente, die nicht automatisch eingesetzt werden können, entsprechend den erstellten Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge und Modifizieren der Einsetzprozesse oder der Einsetzrichtungen dieser Bauelemente;

Festlegen der Einsetzfolge der Bauelemente; und

Erstellen numerischer Steuerungsdaten zum automatischen Einsetzen der Bauelemente entsprechend den festgelegten Einsetzprozessen und der Einsetzfolge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des vorläufigen Festlegens des Einsetzprozesses die Prozedur zum Durchsuchen einer Bauelementinformationsdatei unter Verwendung eines Bauelementnamens in jedem Bauelementdatensatz in der Zusammenbauinformation als Schlüssel, und vorläufiges Festlegen jedes Einsetzprozesses entsprechend einem dem Bauelement zugewiesenen Einsetzprozeßteil enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erstellens der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge folgende Schritte aufweist:

Berechnen eines Bereichs, der für einen Einsetzkopf der automatischen Einsetzmaschine benötigt wird, wenn das Bauelement eingesetzt wird, sowie von Bereichen, die bereits durch Bauelemente eingenommen sind, als einfache ebene Formen; und

Überprüfen der Überlappung dieser Formen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erstellens der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge folgende Schritte aufweist:

Berechnen von Bauelementbereichen für alle einzusetzenden Bauelemente, die in der Zusammenbauinformation gespeichert sind, auf der Grundlage von in der Bauelementinformation gespeicherten Bauelementgrößendaten;

Festlegen von Zielprozessen der Überprüfung von Überschneidungen;

Auswählen der im Zielprozeß einzusetzenden Bauelemente und derjenigen Bauelemente, die in Prozessen vor dem Zielprozeß eingesetzt worden sind;

Berechnen von Einsetzoperationsbereichen für alle im Zielprozeß einzusetzenden Bauelemente;

Auswählen eines Bauelements aus den im Zielprozeß einzusetzenden Bauelementen;

Überprüfen der Überlappungen zwischen dem Einsetzoperationsbereich des ausgewählten Bauelements und den Bauelementbereichen der bereits eingesetzten Bauelemente und der im Zielprozeß einzusetzenden Bauelemente, die nicht das ausgewählte Bauelement sind; und

Berechnen der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge entsprechend der Überprüfung der Überlappungen und Eintragen dieser Beziehungen in eine Datei der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens der Einsetzprozesse oder der Einsetzrichtungen folgende Schritte aufweist:

Darstellen der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge in einem gerichteten Graphen, wobei die Einsetzoperationen eines jeden Bauelements als Knoten und die Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge als Seiten dargestellt sind, und Berechnen von Gruppen stark verbundener Bauelemente, um Bauelementgruppen zu ermitteln, die zu Überlappungen beitragen; und

für diejenigen Bauelemente, die in den Gruppen stark verbundener Bauelemente enthalten sind und die in einer zusätzlichen Richtung anders als die gegenwärtig erwogene Richtung einsetzbar sind, Berechnen der Bauelementgruppen, die an der Überschneidung beteiligt sind, wenn sie in der zusätzlichen Einsetzrichtung eingesetzt sind, anschließendes Aussondern dieser Bauelementgruppen um die Möglichkeit der Erzeugung von Überschneidungen zu vermindern, und wenn trotz dieser Maßnahmen einige Bauelemente verbleiben, die zu Überschneidungen beitragen, Modifizieren der jeweiligen Einsetzprozesse, bis keine Bauelemente mehr übrig sind, die zu Überschneidungen beitragen, um das Entstehen von Überschneidungen zu vermeiden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens der Einsetzprozesse oder der Einsetzrichtungen auch den Vorgang umfaßt, auf einer graphischen Anzeigeeinheit die Position und Form des Einsetzkopfs der Einsetzmaschine sowie die Positionen und Formen der Bauelemente anzuzeigen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Modifizierens der Einsetzprozesse oder der Einsetzrichtungen folgende Schritte aufweist:

Berechnen von Randbedingungen, die sich auf die Einsetzfolge zwischen den Bauelementen beziehen, um das Auftreten von Überschneidungen zu vermeiden, indem für jedes Bauelement beim Einsetzen des Bauelements in allen möglichen Richtungen durch die automatische Einsetzmaschine mögliche Überschneidungen zwischen dem Einsetzkopf und anderen Bauelementen überprüft werden;

Berechnen von Bauelementgruppen, die zum Auftreten der Überschneidungen beitragen, auf der Grundlage dieser Randbedingungen;

Auswählen der Bauelemente, die aus den zur Entstehung von Überschneidungen beitragenden Bauelementgruppen entfernt werden können, wenn die Einsetzrichtung festgelegt ist, und abermaliges Berechnen der Bauelementgruppen, die zur Entstehung von Überschneidungen beitragen, unter Verwendung der für das ausgewählte Bauelement festgesetzten Einsetzrichtung; und

für die innerhalb der zum Entstehen von Überschneidungen beitragenden Bauelement gruppe verbleibenden Bauelemente Auswählen der Einsetzrichtungen für jedes Bauelement aus der Kombination der einsetzbaren Richtungen jedes Bauelements, so daß die Anzahl der Bauelemente, die nicht automatisch eingesetzt werden können, minimiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Festlegens der Einsetzfolge folgende Schritte aufweist:

Auswählen des ersten Bauelements aus einer Gruppe von Bauelementen, die die Randbedingungen erfüllen, auf der Grundlage der Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge der Bauelemente, und Entfernen des ersten Bauelements aus der Gruppe; und

Hinzufügen derjenigen Bauelemente zur Gruppe, deren Reihenfolgebeziehungen der Einsetzfolge durch die Auswahl des ersten Bauelements eliminiert wurden, Auswählen desjenigen Bauelements, das dem ersten Bauelement am nähesten ist, als zweites Bauelement, und Entfernen des zweiten Bauelements aus der Gruppe; und dieser Schritt legt die Einsetzfolge der Bauelemente durch Wiederholen dieser Schritte fest, wobei die Bauelemente nacheinander gewählt werden.