即时控制树脂转注成型制程的方法
【技术领域】
[0001] 本发明是设及一种树脂转注成型的方法，尤指一种藉由一预测控制模型即时控制 树脂流动的方法。
【背景技术】
[0002] 树脂转注成型巧esin Transfer Molding, RTM)业已广泛地使用于各领域，就该 制程而言，渗透系数于建模、程序控制W及仿真上扮演极其重要的角色，渗透系数即代表 纤维材料传输流体的能力，作为衡量树脂填充行为的指标，是W，倘得W精准地测量渗透系 数，对于制程仿真与程序控制将有所帮助，亦得提升纤维强化高分子（Fiber Rein化reed Polymer, FRP)复合材料的产品合格率。
[0003] 关于预织物的渗透系数估计，现今已有许多研究对其加 W探讨，例如单一或是 多种类的纤维平板的平面渗透系数作为基础，推导出基于达西定律与不可压缩流体的连续 方程式的公式，并藉由定义厚度孔隙率建立一套的预测方法，该方法最后会获得一组上与 下表面的平面渗透系数的预测方程式，藉此方程式便可不需进行多次费时的实验来进行量 测。
[0004] 过去关于预织物的渗透系数估计均是假设预织物的渗透系数或灌注压力为常数 的情况下而进行量测而得到平均渗透系数，但是对于制程控制而言，若要改善产品品质，线 上与局部渗透系数量测有其必要性。关于局部渗透系数的量测方法包括：气相辅助即时渗 透系数估算法（Gas-Assisted Real-time Assessment of 化rme 油 ility, GRASP)、模糊逻辑 模型W及模拟数据库，但是模糊逻辑模型与模拟数据库的有效性均受限于历史数据的完整 性。 W05] 于实际树脂转注成型制程中，往往会因非同质预织物（Non-homogeneous pre化rm)、操作疏失所致纤维不规则排列或是于预织物制作过程中喷胶用量差异等情形， 而发生树脂往低阻力方向移动，导致预织物的渗透系数不均匀，进而于灌注过程中发生跑 道现象或于低渗透区域内含浸量不足的缺陷，随之产生干斑。为避免此现象的发生，操作员 可透过人为控制手段来调节灌注压力等操作变数而改善流体流动W及产品品质，但是往往 运些变数的决定均是依据现场操作员的经验，其缺乏完善的理论基础与分析。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于：解决习知树脂转注成型制程中，是透过操作员的人为控 制手段来调节灌注压力等操作变数而改善树脂的流动W及产品品质，尚缺乏完善的理论基 础与分析。
[0007] 为达上述目的，本发明提供一种即时控制树脂转注成型制程的方法，用W控制一 树脂于一树脂转注成型设备中的灌注压力，该树脂转注成型设备包括一树脂供应单元W及 一与该树脂供应单元连接的模具单元，该模具单元包括一供一纤维预织物容置的模穴W及 一位于该模穴内的平面，其中，该方法包含W下步骤：
[0008] 步骤1 :设定多组训练制程条件，该训练制程条件至少包括一初始灌注压力；
[0009] 步骤2 :根据该训练制程条件进行多次训练制程，取得各个该训练制程中，多个流 动时间时该树脂所对应的一渗透系数W及一当前流动时间波前位置，与一下一流动时间波 前位置，其中，该训练制程中的该渗透系数、该当前流动时间波前位置W及该下一流动时间 波前位置的取得包括W下步骤：
[0010] 步骤2A :于该平面定义出多个侦测位置ym,。，该侦测位置共有mXn个；
[0011] 步骤2B:提供一侦测模组，该侦测模组包括一装设于该侦测位置ym,。的压力感测 单元、至少一设置于该平面的一侧的影像揃取器W及一与该压力感测单元及该影像揃取器 电性连接的处理单元，其中，该压力感测单元包括mXn个压力感测器；
[0012] 步骤2C 该初始灌注压力将该树脂灌注于该模穴内，令该树脂于该平面朝一方 向进行流动；
[0013] 步骤2D :利用该影像揃取器取得该树脂在该平面中的位置，据此于该平面定义出 多个量测位置，tw、ti及t 1 1彼此间相距一取样间隔时间，该量测位置共有i X j个X 1, ,，该 量测位置Xi,，是该波前于流动时间t 1的对应位置，其中，i代表第i个取样时刻，j为一和 η关联的整数；
[0014] 步骤沈：选定i与j分别为一预设值r与曰，是分别为大于1和大于等于1的整 数，并利用该影像揃取器取得该树脂于时间tw、tf及t f 1的量测位置X W,。、Xf,。及X f 1,。，并 由最靠近一量测位置Xf,。且该树脂已流经的该压力感测器取得该树脂位于一侦测位置y g,。 的压力值Ps,。，其中，Xf,。即该训练制程中的该当前流动时间波前位置，xw,。即该训练制程中 的该下一流动时间波前位置；
[0015] 步骤2F :利用该处理单元配合式（1)取得一位于该量测位置Xw的渗透系数Kw:
[0016]
[0017] 其中，Φ为该纤维预织物的孔隙度，μ为该树脂的粘度，Δ T = tf-tf 1，藉此得到 该训练制程中，该树脂于该平面中对应流动时间ti的一渗透系数；
[0018] 步骤2G :重复步骤2A至2F，W取得该训练制程中，多组流动时间时该树脂所对应 的该渗透系数、该当前流动时间波前位置W及该下一流动时间波前位置；
[0019] 步骤3 :将该初始灌注压力W及步骤2G得到的该渗透系数W及该当前流动时间波 前位置定义为一输入，并W该下一流动时间波前位置定义为一输出，利用一数据探勘技术 建立一关联该输入与该输出的预测控制模型，该预测控制模型W下式表示： 阳020] f (X
[0021] 其中，P。为该初始灌注压力，X 1,.,是该当前流动时间波前位置，X w,.,是该下一流动 时间波前位置，Ki, ,为该渗透系数；
[0022] 步骤4 :进行一待控制制程，利用步骤2A至2F，取得该待控制制程中，当前流动时 间时的该渗透系数W及该当前流动时间波前位置，并根据一最适化算法，挑选至少一候选 灌注压力值，再将该候选灌注压力值、当前流动时间时的该渗透系数W及该当前流动时间 波前位置代入步骤3的该预测控制模型，并得到至少一对应该候选灌注压力值的下一流动 时间波前候选位置；
[0023] 步骤5 :将步骤4得到的该下一流动时间波前候选位置与一下一流动时间的波前 预期位置进行比对，从而找出最接近该下一流动时间的波前预期位置的该下一流动时间波 前候选位置，并回推得到所对应的该候选灌注压力值；
[0024] 步骤6 :将该候选灌注压力值回传至该树脂供应单元，W作为下一流动时间的灌 注压力，使该树脂得依照该下一流动时间的波前预期位置进行流动。
[00对为达上述目的，本发明另提供一种即时控制树脂转注成型制程的方法，用W控制 一树脂于一树脂转注成型设备中的灌注压力，该树脂转注成型设备包括一树脂供应单元W 及一与该树脂供应单元连接的模具单元，该模具单元包括一供一纤维预织物容置的模穴W 及一位于该模穴内的平面，该方法包含W下步骤：
[00%] 步骤1 :预设多组模拟制程条件，该模拟制程条件至少包括一初始灌注压力W及 一渗透系数；
[0027] 步骤2 :根据该模拟制程条件进行多次模拟制程，取得各个该模拟制程中，多个流 动时间时该树脂所对应的一当前流动时间波前位置，与一下一流动时间波前位置；
[0028] 步骤3 :将该初始灌注压力、该渗透系数W及该当前流动时间波前位置定义为一 输入，并W该下一流动时间波前位置定义为一输出，利用一数据探勘技术建立一关联该输 入与该输出的预测控制模型，该预测控制模型W下式表示： 阳029]
[0030] 其中，P。为该初始灌注压力，X 1,.,是该当前流动时间波前位置，X W,.,是该下一流动 时间波前位置，Ki, ,为该渗透系数；
[0031] 步骤4 :进行一待控制制程，先利用W下步骤4A至4F，取得在该待控制制程中，当 前流动时间时的一渗透系数W及一当前流动时间波前位置，并根据一最适化算法，挑选至 少一候选灌注压力值，再将该候选灌注压力值、当前流动时间时的该渗透系数W及该当前 流动时间波前位置代入步骤3的该预测控制模型，并得到至少一对应该候选灌注压力值的 下一流动时间波前候选位置，其中，当前流动时