基于高斯過程的注塑成形工藝穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，首先采用基于高斯過程的自適應(yīng)典型相關(guān)分析方法獲得工藝參數(shù)與質(zhì)量目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性，依據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小把這些參數(shù)分類為主要參數(shù)和次要參數(shù)；然后建立主要參數(shù)的穩(wěn)健優(yōu)化模型，對目標(biāo)函數(shù)和約束條件加入波動量，通過同時(shí)優(yōu)化均值和方差兩個(gè)目標(biāo)得到穩(wěn)健的工藝參數(shù)組合，合理降低多參數(shù)模型計(jì)算的復(fù)雜性；進(jìn)而分析工藝參數(shù)波動容差范圍與成本的關(guān)系，建立質(zhì)量總體損失的數(shù)學(xué)期望模型，為各個(gè)工藝參數(shù)設(shè)置合理的容差范圍。本發(fā)明在設(shè)計(jì)過程中大大減少了人為經(jīng)驗(yàn)及試湊實(shí)驗(yàn)的影響，設(shè)計(jì)周期短，產(chǎn)品合格率高，系統(tǒng)成本低，便于智能控制工程實(shí)現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于各類材料成型過程。
【專利說明】基于高斯過程的注塑成形工藝穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種注塑成形工藝的穩(wěn)健設(shè)計(jì)及容差設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及一種高斯過程典型相關(guān)分析模型結(jié)合優(yōu)化算法的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)及容差設(shè)計(jì)方法，屬于注塑成型技術(shù)工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，市場對產(chǎn)品的要求也越來越趨向于高精度、高合格率、低成本，生產(chǎn)技術(shù)也逐步向智能化轉(zhuǎn)型。在注塑成型技術(shù)工程領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)大量的應(yīng)用于成形質(zhì)量的預(yù)測和最優(yōu)工藝參數(shù)組合的獲取。然而，在實(shí)際生產(chǎn)制造過程當(dāng)中，制品的質(zhì)量還受到很多噪聲因素的影響，如工藝參數(shù)的波動和人員操作等。因而通過穩(wěn)健設(shè)計(jì)減少這些因素的影響提高產(chǎn)品合格率也就顯得越來越重要。另一方面，產(chǎn)品的成本也是企業(yè)所需要考量的一個(gè)重要因素，工藝參數(shù)的容差不僅對產(chǎn)品質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用，而且也直接影響著系統(tǒng)成本。現(xiàn)有的穩(wěn)健設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)方法中，有以下幾種:
[0003](I)在穩(wěn)健工藝參數(shù)優(yōu)化方面，如 Huang 在:‘Research on Robust Design ofCraft Parameters in Plastic Injection Based on Relation Degree’(基于關(guān)聯(lián)度的注塑工藝參數(shù)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)研究)(China Academic Journal Electronic PublishingHouse.1004-132X (2009) 21-2627-05)(中國學(xué)術(shù)期刊電子出版社，2009 年，2627-2631 頁)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，利用關(guān)聯(lián)度篩選設(shè)計(jì)變量和噪聲因素，并以翹曲為質(zhì)量指標(biāo)對注塑過程進(jìn)行了分析，但是對于工藝參數(shù)波動引起的噪聲因素缺少一定的計(jì)算方法。
[0004](2)在穩(wěn)健工藝的成本控制方面，Wei 在:‘Robust Optimization and ToleranceAnalysis of Autobody Panel Stamping’(汽車覆蓋件成形工藝的穩(wěn)健優(yōu)化與容差分析)(Department of Plasticity Technology Shanghai Jiao Tong University, 2009)(上海交通大學(xué)塑性成型工程系，2009年)通過簡約配點(diǎn)的響應(yīng)面模型分析了容差對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，驗(yàn)證了通過合理設(shè)計(jì)工藝參數(shù)的容差可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，為穩(wěn)健優(yōu)化的容差設(shè)計(jì)提供了一定的方法指導(dǎo)，卻沒有做到為工藝參數(shù)分配容差。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的穩(wěn)健設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)方法中，不足主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1、由于對代理模型的應(yīng)用較少，其計(jì)算時(shí)間往往過長；2、由于實(shí)際工程中各工藝參數(shù)對目標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般都是針對所有工藝參數(shù)，這樣就帶來了大量的工作量，設(shè)計(jì)周期成本大大增加；3、對容差設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用做的研究較少，尤其是在基于穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在保證合格率符合要求的基礎(chǔ)上如何進(jìn)一步系統(tǒng)地減少成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種高斯過程結(jié)合優(yōu)化算法的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)及容差設(shè)計(jì)方法，憑借高斯典型相關(guān)分析篩選出主要參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)，解決傳統(tǒng)優(yōu)化方法計(jì)算時(shí)間過長，設(shè)計(jì)周期及成本過高的問題。[0007]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是:一種基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法抽樣，基于高斯過程的關(guān)聯(lián)性分析，穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)，具體按照以下步驟進(jìn)行:
[0008]步驟1，根據(jù)用戶給定的初始條件，通過增強(qiáng)型平移傳播拉丁超立方ETPHLD抽樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)變量組合X = [X1, χ2), χΝ]τ,并對設(shè)計(jì)變量組合分別進(jìn)行高精度分析求解，得到相應(yīng)的響應(yīng)值Y = Ly1, y2,..., yN]T，與設(shè)計(jì)變量組合一并組成模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集(X，y)；
[0009]步驟2，以步驟I所得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，建立基于高斯過程的典型相關(guān)分析模型，確定基于高斯過程的典型相關(guān)分析模型中的協(xié)方差函數(shù)，得到工藝參數(shù)與質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，該協(xié)方差函數(shù)的計(jì)算公式如下公式(I):
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法抽樣，基于高斯過程的關(guān)聯(lián)性分析和穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)，其特征在于，具體按照如下步驟進(jìn)行: 步驟1，根據(jù)用戶給定的初始條件，通過增強(qiáng)型平移傳播拉丁超立方ETPHLD抽樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)變量組合X = [X1, x2), xN]T，并對設(shè)計(jì)變量組合分別進(jìn)行高精度分析求解，得到相應(yīng)的響應(yīng)值Y = Ly1, y2,..., yN]T，與設(shè)計(jì)變量組合一并組成模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集(X，y)； 步驟2，以步驟I所得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，建立基于高斯過程的典型相關(guān)分析模型，確定基于高斯過程的典型相關(guān)分析模型中的協(xié)方差函數(shù)，得到工藝參數(shù)與質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，該協(xié)方差函數(shù)的計(jì)算公式如下公式(I):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟2所述的基于高斯過程的典型相關(guān)分析模型所得到的工藝參數(shù)與質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性的計(jì)算方法是:首先通過轉(zhuǎn)化典型相關(guān)主軸求得典型相關(guān)變量，最后利用求得的典型相關(guān)變量來計(jì)算出參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)就是變量之間關(guān)聯(lián)度的大小指標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟3所述的主要參數(shù)穩(wěn)健設(shè)計(jì)模型中同時(shí)加入約束函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)的波動影響，其模型的建立過程步驟為: 步驟A，在約束條件中加入波動量考慮，如公式(6):
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高斯過程的注塑成形工藝控制穩(wěn)健設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟5所述的工藝參數(shù)容差范圍與成本的數(shù)學(xué)期望模型的建立具體分為三部分: 工藝參數(shù)與質(zhì)量損失的關(guān)系如公式(9):
【文檔編號】G06F17/50GK104008248SQ201410244199
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】夏薇, 潘冰, 廖小平, 曾建民 申請人:廣西大學(xué)