专利名称：基于超声信号的塑料注射过程模腔压力检测方法
技术领域：
本发明涉及塑料注射成型领域，尤其涉及一种注射成型过程中模腔内熔体压力在线软测量方法及装置。
背景技术：
塑料是合成的高分子化合物，又称为聚合物。大多数塑料质轻，化学特性稳定，不会锈蚀，耐冲击性、绝缘性好，导热性低，可一次成型。塑料以其性能优良，易于加工成型等特点广泛应用于医疗、汽车、电子等各个行业。塑料制品的加工成型方法主要包括模压成型、挤出成型、注射成型以及中空成型等，其中注射成型为塑料的主要加工方法。在国内，注射成型装备(Injection Molding Machine)占塑料加工机械总量的40%,而在德国、日本以及美国等塑料工业发达国家这一比重达到了 50% — 80%。注射成型可以一次加工形状复杂的塑料制品，成型周期短，生产效率高并能保证较高的制品尺寸精度和表面质量，同时有较好的装配互换性。此方法还可以加工带有金属嵌件的塑料制品，大大简化了工艺过程。 注射成型过程主要包括塑化、充模和保压三个阶段，而对制品质量产生决定性影响的则是对充模和保压过程中一些关键变量的检测与控制。充模阶段完成后，模腔内将充满熔融态的塑料，这些温度高达200度的熔体在接触温度为数十度的模具内壁后温度迅速下降，同时体积不断缩小，为了避免最终制品出现收缩，此时注射喷嘴必须向模腔内的熔体输出持续的压力，这个过程称为保压补缩。保压阶段对制品质量起到至关重要的作用，将影响制品的尺寸、收缩、翘曲、飞边以及内应力等重要质量表征。由于缺乏模腔内熔体压力的有效检测方法，目前工业生产中多以注射油缸内的压力等效实际的保压压力。但上述两者之间的关系十分复杂，无法建立对应的显式数学模型，对注射油缸压力的检测与分析也难以保证获得最优的工艺参数。一些高端注塑成型机在模具上配备了嵌入式的温度/压力传感器，见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钻孔，很难确保其保持高强度，同时考虑到模具自身高昂的价格以及较长的加工时间，在安装模具中出现问题将导致巨大的经济损失，因此这种方法始终难以广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有模腔内熔体压力检测方法的不足，提供一种基于超声信号的保压过程模腔内熔体压力高斯软测量方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于超声信号的塑料注射过程模腔压力检测方法，包括以下步骤
(1)利用数据采集卡对模腔内压力传感器、模具温度传感器以及注射油缸压力传感器以相同的频率进行采集；利用超声检测卡对模腔壁与熔体界面间的回波信号进行采集；
(2)利用Matlab构建基本高斯过程软测量模型，并利用步骤I中所采集到的数据对模型进行训练与优化；
(3)将步骤2中构建的高斯软测量模型以C语言的形式写入注塑机的注射成型装备控制器；
(4)在一个控制周期内对采集到的超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力进行低通滤波，并将滤波后的信号代入高斯软测量模型进行运算，得出均值及相应的方差，其中， 均值即为实时的模腔压力预测值，从而完成对注射过程中模腔压力的高斯过程软测量。进一步地所述步骤2包括以下子步骤
(I)构建高斯软测量模型
模腔内熔体压力与超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力之间的函数为/ (X)，f (x)即为高斯过程中的随机变量，且此高斯过程的均值函数 E[/W]与协方差函数Ef/⑷/(#)]分别为
权利要求
1.一种基于超声信号的塑料注射过程模腔压力检测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)利用数据采集卡对模腔内压力传感器、模具温度传感器以及注射油缸压力传感器以相同的频率进行采集；利用超声检测卡对模腔壁与熔体界面间的回波信号进行采集；(2)利用Matlab构建基本高斯过程软测量模型，并利用步骤I中所采集到的数据对模型进行训练与优化；(3)将步骤2中构建的高斯软测量模型以C语言的形式写入注塑机的注射成型装备控制器；(4)在一个控制周期内对采集到的超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力进行低通滤波，并将滤波后的信号代入高斯软测量模型进行运算，得出均值及相应的方差，其中， 均值即为实时的模腔压力预测值，从而完成对注射过程中模腔压力的高斯过程软测量。
2.根据权利要求I所述基于超声信号的塑料注射过程模腔压力检测方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤(I)构建高斯软测量模型模腔内熔体压力与超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力之间的函数为/ (X)，f (x)即为高斯过程中的随机变量，且此高斯过程的均值函数珥/0*)]与协方差函数珥/0*)/(#)]分别为
全文摘要
本发明公开了一种基于超声信号的塑料注射过程模腔压力检测方法。该方法首先获取注射成型过程中模腔壁与熔体界面间超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力，然后构建基于贝叶斯准则的高斯过程软测量模型，将步骤1中所采集到的数据作为训练数据，模型输入为超声回波信号、模具温度以及注射油缸压力，模型输出为模腔内熔体压力，模型构建完成后利用最小化负边界似然函数对数方法对模型进行最优化，最后将经过优化的高斯过程软测量模型以C语言的形式写入注射成型装备控制器中，并实现模腔压力的实时在线软测量；本发明能够实现注塑过程中模腔内熔体压力的在线软测量，具有价格低廉、使用方便的特点。
文档编号B29C45/77GK102601951SQ201210063259
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者孙明涛, 应济, 王硕, 蔡侃 申请人:浙江大学