基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法
2023-12-03 07:15:36 1
專利名稱：基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法
技術領域：
本發明涉及塑料注射成型領域，尤其涉及一種注射成型過程中模腔內熔體壓力在線軟測量方法及裝置。
背景技術：
塑料是合成的高分子化合物，又稱為聚合物。大多數塑料質輕，化學特性穩定，不會鏽蝕，耐衝擊性、絕緣性好，導熱性低，可一次成型。塑料以其性能優良，易於加工成型等特點廣泛應用於醫療、汽車、電子等各個行業。塑料製品的加工成型方法主要包括模壓成型、擠出成型、注射成型以及中空成型等，其中注射成型為塑料的主要加工方法。在國內，注射成型裝備(Injection Molding Machine)佔塑料加工機械總量的40%,而在德國、日本以及美國等塑料工業發達國家這一比重達到了 50% — 80%。注射成型可以一次加工形狀複雜的塑料製品，成型周期短，生產效率高並能保證較高的製品尺寸精度和表面質量，同時有較好的裝配互換性。此方法還可以加工帶有金屬嵌件的塑料製品，大大簡化了工藝過程。 注射成型過程主要包括塑化、充模和保壓三個階段，而對製品質量產生決定性影響的則是對充模和保壓過程中一些關鍵變量的檢測與控制。充模階段完成後，模腔內將充滿熔融態的塑料，這些溫度高達200度的熔體在接觸溫度為數十度的模具內壁後溫度迅速下降，同時體積不斷縮小，為了避免最終製品出現收縮，此時注射噴嘴必須向模腔內的熔體輸出持續的壓力，這個過程稱為保壓補縮。保壓階段對製品質量起到至關重要的作用，將影響製品的尺寸、收縮、翹曲、飛邊以及內應力等重要質量表徵。由於缺乏模腔內熔體壓力的有效檢測方法，目前工業生產中多以注射油缸內的壓力等效實際的保壓壓力。但上述兩者之間的關係十分複雜，無法建立對應的顯式數學模型，對注射油缸壓力的檢測與分析也難以保證獲得最優的工藝參數。一些高端注塑成型機在模具上配備了嵌入式的溫度/壓力傳感器，見Zhang, J. Fault diagnosis in thermoplastic injection molding via mold cavity pressure signal analysis. Louisville, Kentucky, University of Louisville, 2006。但此方法需要在模具上鑽孔，很難確保其保持高強度，同時考慮到模具自身高昂的價格以及較長的加工時間，在安裝模具中出現問題將導致巨大的經濟損失，因此這種方法始終難以廣泛的應用。
發明內容
本發明的目的在於針對現有模腔內熔體壓力檢測方法的不足，提供一種基於超聲信號的保壓過程模腔內熔體壓力高斯軟測量方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法，包括以下步驟
(1)利用數據採集卡對模腔內壓力傳感器、模具溫度傳感器以及注射油缸壓力傳感器以相同的頻率進行採集；利用超聲檢測卡對模腔壁與熔體界面間的回波信號進行採集；
(2)利用Matlab構建基本高斯過程軟測量模型，並利用步驟I中所採集到的數據對模型進行訓練與優化；
(3)將步驟2中構建的高斯軟測量模型以C語言的形式寫入注塑機的注射成型裝備控制器；
(4)在一個控制周期內對採集到的超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力進行低通濾波，並將濾波後的信號代入高斯軟測量模型進行運算，得出均值及相應的方差，其中， 均值即為實時的模腔壓力預測值，從而完成對注射過程中模腔壓力的高斯過程軟測量。進一步地所述步驟2包括以下子步驟
(I)構建高斯軟測量模型
模腔內熔體壓力與超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力之間的函數為/ (X)，f (x)即為高斯過程中的隨機變量，且此高斯過程的均值函數 E[/W]與協方差函數Ef/⑷/(#)]分別為
權利要求
1.一種基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)利用數據採集卡對模腔內壓力傳感器、模具溫度傳感器以及注射油缸壓力傳感器以相同的頻率進行採集；利用超聲檢測卡對模腔壁與熔體界面間的回波信號進行採集；(2)利用Matlab構建基本高斯過程軟測量模型，並利用步驟I中所採集到的數據對模型進行訓練與優化；(3)將步驟2中構建的高斯軟測量模型以C語言的形式寫入注塑機的注射成型裝備控制器；(4)在一個控制周期內對採集到的超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力進行低通濾波，並將濾波後的信號代入高斯軟測量模型進行運算，得出均值及相應的方差，其中， 均值即為實時的模腔壓力預測值，從而完成對注射過程中模腔壓力的高斯過程軟測量。
2.根據權利要求I所述基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法，其特徵在於，所述步驟2包括以下子步驟(I)構建高斯軟測量模型模腔內熔體壓力與超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力之間的函數為/ (X)，f (x)即為高斯過程中的隨機變量，且此高斯過程的均值函數珥/0*)]與協方差函數珥/0*)/(#)]分別為
全文摘要
本發明公開了一種基於超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法。該方法首先獲取注射成型過程中模腔壁與熔體界面間超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力，然後構建基於貝葉斯準則的高斯過程軟測量模型，將步驟1中所採集到的數據作為訓練數據，模型輸入為超聲回波信號、模具溫度以及注射油缸壓力，模型輸出為模腔內熔體壓力，模型構建完成後利用最小化負邊界似然函數對數方法對模型進行最優化，最後將經過優化的高斯過程軟測量模型以C語言的形式寫入注射成型裝備控制器中，並實現模腔壓力的實時在線軟測量；本發明能夠實現注塑過程中模腔內熔體壓力的在線軟測量，具有價格低廉、使用方便的特點。
文檔編號B29C45/77GK102601951SQ201210063259
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者孫明濤, 應濟, 王碩, 蔡侃 申請人:浙江大學