专利名称：注射成形工序周期自动识别方法
技术领域：
本发明属于注塑机数据采集系统领域，具体涉及一种注塑机工作过程中通过数据 采集系统来自动识别注塑机工序周期的方法。
背景技术：
注塑机是将熔融的塑料注射到成型模具中制成塑料制品的机器，它作为一种重要 的塑料成型机器，为推动塑料工业的发展做出了巨大贡献。注塑机工作时的性能参数(如 注射压力、速度、温度等)直接决定了其生产的塑料件的成型质量。准确获取注塑机运行参 数特征，在此基础上优化成形工艺提高产品质量显得尤为必要。注射工序周期的自动识别在确定和分析注塑机运行数据中起到至关重要的作用。 注塑机注射过程是一个循环的周期过程，其过程主要可以分为七个阶段合模、注射、保压、 塑化、冷却、开模、顶出制品。其中，注射阶段的时间是注射阶段最重要的参数，它能够确定 塑料熔体在型腔内的剪切速率和分子取向。注射压力和速率的大小同样能够影响塑料熔体 的成型。保压时间也是塑料注射成形过程中的一个重要参数，保压时间太短会影响制品的 尺寸精度和外观质量，而保压时间过长会延长制品的成形周期，降低生产效率。准确识别 工序周期和各个阶段的时间，有助于精确确定在各阶段的运行参数，通过分析这些参数与 成型质量的关系，可以进一步优化和改进运行参数，从而提高产品的成型质量，提高生产效 率。目前，一般是采用开发的数据采集系统来将获取的注塑机工作时的运行数据用曲 线的形式显示在界面上，工序周期的识别过程就是在注射数据曲线中搜索曲线拐点的过 程。考虑到注塑机工作时的实际情况，各个运动结构存在碰撞等动作，从传感器获得的工作 行程数据不可避免存在波动状态(噪音)。如何采用滤波方法消除这些波动状态对工序周 期判断的影响成为周期自动识别的关键。当前，有学者采用比较适合处理行程曲线的滤波算法，如递推平均滤波法，中位 值平均滤波法，一阶滞后滤波法，加权递推平均滤波法等来试图消除波动对周期识别的影 响，见刘劲凡“注射机工艺参数智能化设置系统关键技术的研究”华中科技大学，2009 [硕士 学位论文]；然而，经检验这些滤波方法在实际使用中存在精度低，处理效果差，适用性差 等缺点，使得识别的周期与实际值相差较大。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种注射成形工序周期自动识别方法，准确 识别注塑机工序周期。注射成形工序周期自动识别方法，包括以下步骤(1)采集注塑机工作时的行程数据信号，并绘制行程曲线；(2)以折线段逼近曲线确定折线点集设行程曲线上有η个数据采集点Pl，P2...，
Pn ；
(2. 1)初始化 Pj = P1, k = 3，A2 = 0 ；(2.2)计算第k个数据采集点对应的三角形叠加面积Ak = Ak-^Ak, Ak为点Pj.， Pk-!和Pk围成的三角形面积；(2.3)若六1;<面积阈值fArea，则k = k+l，若k彡n，转步骤(2.2)；否则进入步骤 (2. 4)；(2. 4)记第k-Ι个数据采集点为折线点，更新？」= Pk^k = k+Ι,Α^ = 0，若k彡n， 转步骤(2.2)；否则，进入步骤(3)；(3)以折线点角度差确定拐点集计算第i个折线点对应的角度差Aai = ai-a P1I，CIi为由第i个及第i+Ι个折线点构成的折线段与水平线的夹角，i = 2，
3......m-1，m为折线点数，若角度差Δ α , >角度差阈值fAngle，则记第i个折线点为拐占.
^ \\\ (4)对各拐点的行程值进行分析，根据注塑工艺对拐点设置属性，计算所有两两相 邻的同类别属性拐点的时间差，再对这些时间差求均值即为工序周期。本发明将工序周期中关键点的搜索分两个阶段进行，首先以面积限定值为准则对 行程曲线进行线性逼近处理，用一系列折线段来逼近和表示行程曲线，然后在线性逼近的 基础上根据相邻两折线段的方位角差的绝对值与角度限定值相比较来识别拐点。与传统的 滤波方法(如递推平均滤波法，中位值平均滤波法，一阶滞后滤波法，加权递推平均滤波法 等)相比，具有精度高，运行更加稳定，从而为后续的对注塑机采集得到的数据进行统计分 析奠定了坚实的基础。
图1为本发明的工作流程框图；图2为行程曲线围成面积示意图；图3为行程曲线方位角示意图；图4为采集注射行程数据曲线图；图5为用折线段逼近曲线处理后的效果图；图6为判断拐点后的注射行程曲线图。
具体实施例方式本发明在面积限定值准则下使用一系列折线来逼近行程曲线，在此基础上使用角 度限定值来确定行程曲线的拐点，进而确定工序周期。面积限定值fArea是用来限定折线 逼近数据曲线的程度，fArea越小，逼近程度越精确，反之，fArea越大，逼近程度越粗糙。 角度限定值fAngle用来限定前一段折线和后一段折线之间角度差的绝对值Δ α的大小。 面积限定值fArea及角度限定值fAngle的确定方式为首先多次任意初始化面积限定值 fArea和角度限定值fAngle，再采用本发明确定周期，对结果进行准确性分析，看得到的拐 点是否逼近数据曲线的转折处，统计分析得出最适合的限定值。以面积限定值为准则对行程曲线进行线性逼近预处理(即用多段相邻折线来逼 近曲线)，原理如下如图2所示，设行程曲线的点列为Pi (i = 1，2......η),则连线plPffl与折线段P1P2，P2P3......pffl_lPffl(m < η) 一起围成的区域面积A(Pl，Pm)为相邻两折线段向量叉乘的和的一
半 A(Pl, Pffl)可以作为折线P1Pm逼近曲线P1P2......Pffl的衡量标准，根据面积限定值
fArea，按照A(Pl，Pm) ≤fArea条件可循序生成一系列逼近曲线的折线段。在线性逼近的基础上根据相邻两折线的方位角与角度限定值fAngle的关系来识 别拐点步骤，两段折线的角度之差的绝对值Δ α大于fAngle，则这两段折线的交点Q即为 拐点。拐点确定后，在图形上显示后根据注塑工艺可判断拐点的实际意义，以此来对各 拐点设置相应的属性信息，属性信息包括注射起点、保压起点、保压终点、塑化起点、塑化 终点等，根据两个相邻的同类别属性的拐点的时间差绝对值的平均值即可确定工序周期。以下通过实际工作中采集的数据来详细说明，确定拐点工作流步骤见图1。(1)注塑机采用宁波海太公司生产的HTW68型注塑机，采样精度设置为19ms (毫 秒)，采样项目为注塑行程，传感器采用注射电子尺，总共采集68111ms，采集的数据在自行 开发的注塑机数据采集系统上显示如图4所示；(2)设定面积限定值fArea = 800，角度限定值fAngle = 0. 01 ；(3)注塑行程上共采集了 3482个数据点，行程曲线的点列为Pi (i = 1，
2....... 3482)，每个数据点Pi (Xi，yi)中，Xi为采集的时间值，单位为毫秒(ms)，yi为在该
采集时间采集得到的行程值，单位为毫米(mm)。采集的数据值见表1 ；表1采集注射行程的数据值
(4)初始化，设初始的起点Pj = P1，设起点与第k(3彡k彡3482)个点pk连接的 折线与折线段P1P2，P2P3......Pk-A围成的面积为Ak ；(5) ^ k = 3, A1 = A2 = 0, A1 = A2 = O;(6)计算AkiAk = Ak-^Ak,其中Δ k为初始点Pj (j彡k_2)，Plrl和pk围成的三角形面积 (7)若 Ak < 800，令 k = k+1，若 k 彡 3482，转步骤(6)；否则将点 Ph (Xlri，Yk^1) 作为折线的节点储存到折线的点列q中，更新初始的起点P」=Ph，k = k+1，Alri = 0，若 k彡3482，转步骤(6)；(8)依次计算所有的点，总共得到71个折线点q，具体数据如表2所示，根据折线 段逼近曲线的结果如图5所示；表2折线点数据 (9)计算折线qiqi+1的方位角为α = 2，3......m_l，如图3所示，采用算式Cii
=arctg (q(i+1)y-qiy) / (q(i+1)x-qix)进 计算；(10)折线Ui与折线qiqi+1的夹角为Δ α i，采用算式Aai=Ia ,-Q^1进行 计算；(11)若Δ α i > 0. 01，则将Cii存储到拐点数列中，通过计算，总共得到11个拐点， 具体数据见表3，显示拐点后的行程曲线如图6所示；表3拐点值 (12)搜索所有相邻的同类别属性的拐点即拐点(1，6)、(6，11)、(2，7)、(3，8)、(4， 9)、(5，10)，分别计算它们的时间差，再对时间差求平均值，可得到该注塑机的工序周期为 29. Os。
9
权利要求
注射成形工序周期自动识别方法，包括以下步骤(1)采集注塑机工作时的行程数据信号，并绘制行程曲线；(2)以折线段逼近曲线确定折线点集设行程曲线上有n个数据采集点p1，p2...，pn；(2.1)初始化pj＝p1，k＝3，A2＝0；(2.2)计算第k个数据采集点对应的三角形叠加面积Ak＝Ak-1+Δk，Δk为点pj，Pk-1和pk围成的三角形面积；(2.3)若Ak＜面积阈值fArea，则k＝k+1，若k≤n，转步骤(2.2)；否则进入步骤(2.4)；(2.4)记第k-1个数据采集点为折线点，更新pj＝pk-1，k＝k+1，Ak-1＝0，若k≤n，转步骤(2.2)；否则，进入步骤(3)；(3)以折线点角度差确定拐点集计算第i个折线点对应的角度差Δαi＝|αi-αi-1|，αi为由第i个及第i+1个折线点构成的折线段与水平线的夹角，i＝2，3......m-1，m为折线点数，若角度差Δαi＞角度差阈值fAngle，则记第i个折线点为拐点；(4)对各拐点的行程值进行分析，根据注塑工艺对拐点设置属性，计算所有两两相邻的同类别属性拐点的时间差，再对这些时间差求均值即为工序周期。
全文摘要
本发明公开了一种注射成形工序周期自动识别方法，将工序周期中关键点的搜索分两个阶段进行，首先以面积限定值为准则对行程曲线进行线性逼近处理，用一系列折线段来逼近行程曲线，然后在线性逼近的基础上根据相邻两折线段的方位角差与角度限定值相比较来识别拐点。最后对各拐点的行程值进行分析，依据注塑工艺确定工序周期。本发明能够准确地根据注塑机数据采集系统采集的数据确定注塑机的工序周期，与传统的滤波方法相比，具有精度高，运行更加稳定，从而为后续的对注塑机采集得到的数据进行统计分析奠定了坚实的基础。
文档编号B29C45/76GK101885230SQ201010233418
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者崔树标, 张云, 徐凯, 赵朋, 陈晓磊, 黄志高 申请人:华中科技大学