專利名稱：基于超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料注射成型領(lǐng)域，尤其涉及一種注射成型過程中模腔內(nèi)熔體壓力在線軟測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
塑料是合成的高分子化合物，又稱為聚合物。大多數(shù)塑料質(zhì)輕，化學(xué)特性穩(wěn)定，不會銹蝕，耐沖擊性、絕緣性好，導(dǎo)熱性低，可一次成型。塑料以其性能優(yōu)良，易于加工成型等特點廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車、電子等各個行業(yè)。塑料制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(nèi)，注射成型裝備(Injection Molding Machine)占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(yè)發(fā)達國家這一比重達到了 50% — 80%。注射成型可以一次加工形狀復(fù)雜的塑料制品，成型周期短，生產(chǎn)效率高并能保證較高的制品尺寸精度和表面質(zhì)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制品，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，而對制品質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響的則是對充模和保壓過程中一些關(guān)鍵變量的檢測與控制。充模階段完成后，模腔內(nèi)將充滿熔融態(tài)的塑料，這些溫度高達200度的熔體在接觸溫度為數(shù)十度的模具內(nèi)壁后溫度迅速下降，同時體積不斷縮小，為了避免最終制品出現(xiàn)收縮，此時注射噴嘴必須向模腔內(nèi)的熔體輸出持續(xù)的壓力，這個過程稱為保壓補縮。保壓階段對制品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，將影響制品的尺寸、收縮、翹曲、飛邊以及內(nèi)應(yīng)力等重要質(zhì)量表征。由于缺乏模腔內(nèi)熔體壓力的有效檢測方法，目前工業(yè)生產(chǎn)中多以注射油缸內(nèi)的壓力等效實際的保壓壓力。但上述兩者之間的關(guān)系十分復(fù)雜，無法建立對應(yīng)的顯式數(shù)學(xué)模型，對注射油缸壓力的檢測與分析也難以保證獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)。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鉆孔，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(xiàn)問題將導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，因此這種方法始終難以廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有模腔內(nèi)熔體壓力檢測方法的不足，提供一種基于超聲信號的保壓過程模腔內(nèi)熔體壓力高斯軟測量方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種基于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(shù)據(jù)采集卡對模腔內(nèi)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采集；利用超聲檢測卡對模腔壁與熔體界面間的回波信號進行采集；
(2)利用Matlab構(gòu)建基本高斯過程軟測量模型，并利用步驟I中所采集到的數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練與優(yōu)化；
(3)將步驟2中構(gòu)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(nèi)對采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，并將濾波后的信號代入高斯軟測量模型進行運算，得出均值及相應(yīng)的方差，其中， 均值即為實時的模腔壓力預(yù)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(gòu)建高斯軟測量模型
模腔內(nèi)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(shù)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(shù) E[/W]與協(xié)方差函數(shù)Ef/⑷/(#)]分別為
權(quán)利要求
1.一種基于超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法，其特征在于，包括以下步驟(1)利用數(shù)據(jù)采集卡對模腔內(nèi)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采集；利用超聲檢測卡對模腔壁與熔體界面間的回波信號進行采集；(2)利用Matlab構(gòu)建基本高斯過程軟測量模型，并利用步驟I中所采集到的數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練與優(yōu)化；(3)將步驟2中構(gòu)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(nèi)對采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，并將濾波后的信號代入高斯軟測量模型進行運算，得出均值及相應(yīng)的方差，其中， 均值即為實時的模腔壓力預(yù)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(jù)權(quán)利要求I所述基于超聲信號的塑料注射過程模腔壓力檢測方法，其特征在于，所述步驟2包括以下子步驟(I)構(gòu)建高斯軟測量模型模腔內(nèi)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(shù)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(shù)珥/0*)]與協(xié)方差函數(shù)珥/0*)/(#)]分別為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于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，然后構(gòu)建基于貝葉斯準(zhǔn)則的高斯過程軟測量模型，將步驟1中所采集到的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，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(nèi)熔體壓力，模型構(gòu)建完成后利用最小化負邊界似然函數(shù)對數(shù)方法對模型進行最優(yōu)化，最后將經(jīng)過優(yōu)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，并實現(xiàn)模腔壓力的實時在線軟測量；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)注塑過程中模腔內(nèi)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(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者孫明濤, 應(yīng)濟, 王碩, 蔡侃 申請人:浙江大學(xué)