一种注塑机注射进程的智能控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种注塑机注射进程的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器和螺杆驱动器；所述的图像采集器用于采集注塑样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将注塑样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成螺杆执行策略，所述的螺杆驱动器的信号输入端与中央控制器连接，该螺杆驱动器利用螺杆执行策略控制注塑机螺杆的运行，所述的螺杆执行策略包括：螺杆在注射过程各时段中前进、后退的速度、时间点及行程的设定。利用本系统能够实现螺杆进程的精确、自动控制，并结合实际生产的不同情况来达到不同的控制目标。

An intelligent control system for injection process of injection molding machine

The invention provides an intelligent control system for injection process of an injection molding machine, including an image collector, a central controller and a screw driver; the image collector is used for collecting images of injection molding samples and sending them to the central controller, which extracts the features of the images of the injection molding samples through the central controller. After analyzing the characteristic data, the screw execution strategy is generated. The signal input of the screw driver is connected with the central controller. The screw driver controls the operation of the screw of the injection molding machine by using the screw execution strategy. The screw execution strategy includes the speed of the screw forward and backward in each period of the injection process. The setting of time points and itinerary. Using this system, the screw process can be precisely and automatically controlled, and different control objectives can be achieved according to different production conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种注塑机注射进程的智能控制系统
本专利技术涉及注塑控制设备
，具体涉及一种注塑机注射进程的智能控制系统。
技术介绍
注塑机，是将热塑性塑料或热固性塑料用成型模具制成各种形状塑料制品的主要成型设备。如图1所示，注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗3加入料筒2中，料筒2外由加热圈4加热，使物料成熔融状。在料筒2内设置的动力马达作用下驱动旋转的螺杆1，使物料在螺杆1的作用下沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐塑化、熔融和均化，当螺杆1旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推至螺杆的头部，与此同时，螺杆1在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程。然后，螺杆1在注射用油缸活塞5推力作用下，以高速、高压的状态将储料室6内的熔融料通过喷嘴注射到模具7的型腔8中，型腔8中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具7在合模机构9的作用下开启模具7，并通过顶出装置把定型好的制品从模具7顶出并落下。注塑是典型的间歇性、重复性工艺过程，每一个注射周期都包括三个独立的工艺阶段：注射阶段、保压阶段、预塑及冷却阶段。在注塑过程中有多个参数需要精确控制，比如速度、温度、压力等，每一项因素都对注塑产品的质量起到关键性作用。注塑的过程很短，因此，注射的速度就被认为是注塑工艺过程中最为关键的因素。注射速度过快，使熔体进入模具型腔时形成不规则的流动，还会导致模具中的熔体排气不良，最终使塑料制品表面出现质量问题；注射速度过慢，使熔体在模具内的浇注时间过长，从而导致塑料制品出现熔接痕、欠注、残余应力过大等缺陷。注塑行业把注射速度分为低、高、超高三个阶层，为得到密度均匀、应力小，尺寸和重量均匀，表面光滑的高精密度产品，需要精确控制注射的速度。注射时模具的运动速度遵循“慢-快-慢”的规律，目前大部分注塑机使用螺杆注射方式，模具闭合以后，喷嘴向前移动并且与模具的浇道口紧密连接，最后在给定的注射速度下，螺杆以一定的速度向前运动开始注射，在此过程中，对螺杆位置的控制将确保有效的熔体填充速度和填充量。当模具的型腔被聚合物填充到一定程度后(大约95％)，注塑螺杆将在聚合物上保持一定的压力，至此，注射过程结束。从整个注射过程可以看出，螺杆的速度控制在注射阶段起着关键性作用，目前对螺杆速度的控制方式已经从开环控制转向闭环，加强了后续的反馈控制，控制算法有各种迭代算法和模糊逻辑神经网络等，但大部分均没有得到实验的验证，结合实际的工业生产，不同种类塑化材料和成品要求，对注射阶段螺杆的速度要求不一样，大多数还是基于人工的大量经验数据不断进行调试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了克服现有的注塑机螺杆在运行过程中需要具有丰富经验的工人进行手动调试，从而降低了生产效率并带来了人为误差的问题，提供一种注塑机注射进程的智能控制系统，利用本系统能够实现螺杆进程的精确、自动控制，并结合实际生产的不同情况来达到不同的控制目标。为实现上述目的，本专利技术提供的一种注塑机注射进程的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器和螺杆驱动器；所述的图像采集器用于采集注塑样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将注塑样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成螺杆执行策略，所述的螺杆驱动器的信号输入端与中央控制器连接，该螺杆驱动器利用螺杆执行策略控制注塑机螺杆的运行，所述的螺杆执行策略包括：螺杆在注射过程各时段中前进、后退的速度、时间点及行程的设定。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器包括：信号处理模块、特征提取模块、策略匹配模块、策略存储模块和设备驱动模块；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据，所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出注塑样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略匹配模块，所述的特征数据包括注塑样品的材料成分、材料性状和样品规格，所述的策略匹配模块将特征数据与策略存储模块中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的螺杆执行策略，所述的策略存储模块用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由材料成分、材料性状和样品规格组成的特征组合及其对应的螺杆执行策略，所述的设备驱动模块的信号输入端与策略匹配模块的信号输出端连接，该设备驱动模块受螺杆执行策略控制，以驱动螺杆的运行。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器还用于采集注塑机在调试阶段制备的调试品图像；所述的中央控制器还包括策略构建模块和知识库，所述的策略构建模块接收特征提取模块输出的样品特征数据和调试品特征数据，通过比较获取两种特征数据之间的差异值，并将该差异值与知识库中存储的各经验数据进行匹配，以匹配获得的经验数据中的补偿参数对下一次调试操作进行动作补偿，直至调试操作所制备的调试品特征数据与样品特征数据之间的差异值为零时，以当前调试操作完成的所有进程作为螺杆执行策略，将该螺杆执行策略记录并存储于策略存储模块内，所述的经验数据为差异值与补偿参数之间的映射序列。作为上述技术方案的进一步改进，所述的信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器还用于采集注塑成品的图像；所述的中央控制器还包括参数调试模块，所述的参数调试模块内设置有参数调试模型，该参数调试模型接收特征提取模块输出的样品特征数据和注塑成品特征数据，并通过模型运算获得用于调节螺杆执行策略中螺杆前进、后退的速度、时间点及行程参数的调节值。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器还包括时钟模块，所述的时钟模块受策略匹配模块控制，使其按照设定的时间激发图像采集器执行注塑成品的图像采集操作。本专利技术的一种注塑机注射进程的智能控制系统结构优点在于：本专利技术的系统通过采集注塑样品的图像数据，并经过特征提取及分析，以特征数据进一步反演获得样品所需的螺杆进程参数，继而获得螺杆的执行策略，利用该执行策略能够在自动控制注塑机运行的前提下，制备出与样品无差异的注塑成品，减少了因人工调控所带来的误差以及大量的调试时间，提高了工作效率，降低了运行成本；从而大大地降低了注塑过程中设备调试的难度，使制备获得的注塑成品易于控制。附图说明图1为现有技术中的注塑机内部剖视图；图2为本专利技术实施例中的一种注塑机注射进程的智能控制系统结构示意图；图3为本专利技术实施例中提供的中央控制器结构示意图；图4为本专利技术实施例中提供的策略构建模块及知识库连接关系示意图；图5为利用本专利技术实施例中的策略构建模块生成螺杆执行策略的操作流程图；图6为本专利技术实施例中提供的信号处理模块结构示意图。附图标记1、螺杆2、料筒3、料斗4、加热圈5、油缸活塞6、储料室7、模具8、型腔9、合模机构具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术所述的一种注塑机注射进程的智能控制系统进行详细说明。如图2所示，本专利技术提供的一种注塑机注射进程的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器和螺杆驱动器；所述的图像采集器用于采集注塑样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注塑机注射进程的智能控制系统，其特征在于，包括：图像采集器、中央控制器和螺杆驱动器；所述的图像采集器用于采集注塑样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将注塑样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成螺杆执行策略，所述的螺杆驱动器的信号输入端与中央控制器连接，该螺杆驱动器利用螺杆执行策略控制注塑机螺杆的运行，所述的螺杆执行策略包括：螺杆在注射过程各时段中前进、后退的速度、时间点及行程的设定。

【技术特征摘要】
1.一种注塑机注射进程的智能控制系统，其特征在于，包括：图像采集器、中央控制器和螺杆驱动器；所述的图像采集器用于采集注塑样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将注塑样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成螺杆执行策略，所述的螺杆驱动器的信号输入端与中央控制器连接，该螺杆驱动器利用螺杆执行策略控制注塑机螺杆的运行，所述的螺杆执行策略包括：螺杆在注射过程各时段中前进、后退的速度、时间点及行程的设定。2.根据权利要求1所述的注塑机注射进程的智能控制系统，其特征在于，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。3.根据权利要求1所述的注塑机注射进程的智能控制系统，其特征在于，所述的中央控制器包括：信号处理模块、特征提取模块、策略匹配模块、策略存储模块和设备驱动模块；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据，所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出注塑样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略匹配模块，所述的特征数据包括注塑样品的材料成分、材料性状和样品规格，所述的策略匹配模块将特征数据与策略存储模块中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的螺杆执行策略，所述的策略存储模块用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由材料成分、材料性状和样品规格组成的特征组合及其对应的螺杆执行策略，所述的设备驱动模块的信号输入端与策略匹配模块的信号输出端连接，该设备驱动模块受螺杆执行策略控制，以驱动螺杆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：池春燕，刘清华，王颖平，赵伟华，李小银，苏恒荣，吴春新，张攀峰，
申请(专利权)人：池春燕，刘清华，王颖平，赵伟华，李小银，苏恒荣，吴春新，张攀峰，
类型：发明
国别省市：河北,13