一种注塑过程在线质量检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及注塑技术领域，尤其是一种注塑过程在线质量检测方法。
【背景技术】
[0002]注塑成型过程是一个复杂的工业制造过程，注塑产品的质量取决于材料参数、机器参数、过程参数以及这些参数的交互作用。维持良好而稳定的成型过程是获得高质量制品的必须条件，而要达到这一条件必须以精准的注塑过程质量控制为基础。但是，由于缺乏有效的在线质量检测手段，当前的注塑过程质量控制仅能够通过控制温度、压力、位移等过程变量来间接实现。而间接质量控制方法在实际生产过程中并不能有效地保证产品质量。随着人民需求的不断提升，注塑工业的发展日趋于精密化，迫切需要加快直接质量控制技术的研究进程。而直接质量控制的前提是有效的质量检测手段，因此如何设计行之有效的在线质量检测方法成为首要问题。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种有效、全面和准确的注塑过程在线质量检测方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种注塑过程在线质量检测方法，包括:
A、构建注塑过程在线质量检测的三维时间模型，所述三维时间模型的三维坐标包括周期、时间和工况；
B、根据构建的模型进行多时段传感器检测，获取注塑过程各阶段的传感器信号；
C、沿周期方向对获取的传感器信号进行数字信号处理，得到初步的在线质量检测数据；
D、根据改变后的工况对初步的在线质量检测数据进行校正，得到最终的在线质量检测数据。
[0005]进一步，所述步骤B，其包括:
B1、采用点电极传感器采集注塑过程各阶段的电容信号，所述点电极传感器安装在注塑模具的关键点处；
B2、采用放大滤波预处理电路对采集的电容信号依次进行容压转换、放大和滤波处理，得到电压信号；
B3、将电压信号进行模数转换，得到注塑过程各阶段的传感器数字信号。
[0006]进一步，所述点电极电容传感器的两个电极分别位于模具动模和静模的两侧，所述电极电容传感器的两个电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0007]进一步，所述点电极电容传感器的一极为设置在模具静模内的点电极，所述点电极电容传感器的另一极为设置在模具动模上的金属电极，所述点电极和金属电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0008]进一步，所述电极电容器传感器还包括嵌套和螺线栓，所述点电极中轴肩的上部与模具的定位孔配合实现向上方向的定位，所述点电极中轴肩的下部通过嵌套与螺线栓的配合，实现向下方向的定位。
[0009]进一步，所述点电极中轴肩的下部还设置有与电容测量单元连接的接线孔。
[0010]进一步，在所述点电极与嵌套之间还设置有绝缘层。
[0011]进一步，所述点电极电容传感器的一极为设置在模具动模顶针上的点电极，所述点电极电容传感器的另一极为设置在模具静模上的金属电极，所述点电极和金属电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0012]进一步，所述在线质量检测数据包括注塑阶段熔体在模具内的位置及速度、保压阶段塑料产品的重量、冷却阶段塑料制品的固化速率及收缩率。
[0013]进一步，所述步骤C，其具体为:
根据当前批次在当前周期的前一个或前几个周期内获取的传感器信号进行零相移滤波，从而得到初步的在线质量检测数据。
[0014]本发明的有益效果是:综合考虑了注塑过程的多时段性、重复性和工况多变性，采用了基于批次过程的时间、周期和工况条件的三维时间模型进行检测，首次将工况引入到注塑过程模型中去，实现了注塑过程的在线质量检测，也解决了现有二维时间过程模型无法满足工况多变条件下在线质量检测要求的问题，更加有效、全面和准确。进一步，只需将点电极电容传感器安装在注塑模具内的关键点处，并配合放大滤波预处理电路就能获取各阶段的传感器信号，降低了模具表面结构对模具状态检测过程的影响，从而可以将点电极电容器传感器安装在表面结构复杂的模具内，灵活度较高且适应性较广。进一步，点电极电容器传感器包括点电极、嵌套和螺线栓，点电极通过轴肩与嵌套、螺线栓之间的互相配合来实现点电极的定位，使得点电极在承受模腔内塑料的压力同时保证极板未进入模腔，更加可靠。进一步，直接利用顶针作为点电极，不需要对模具结构进行改动，更加方便和普遍适用。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0016]图1为本发明一种注塑过程在线质量检测方法的步骤流程图；
图2为本发明步骤B的流程图；
图3为与本发明一种注塑过程在线质量检测方法相对应的功能模块框图；
图4为本发明点电极电容传感器的结构示意图；
图5为本发明实施例一点电极电容器的结构示图；
图6为本发明实施例二三维过程系统模型的示意图。
[0017]附图标记:1、点电极；2、绝缘层；3、嵌套；4、螺线栓；5、接线孔；6、轴肩；7、静模；8、模腔；9、测量物体；10、接地电极。
【具体实施方式】
[0018]参照图1，一种注塑过程在线质量检测方法，包括:
A、构建注塑过程在线质量检测的三维时间模型，所述三维时间模型的三维坐标包括周期、时间和工况；
B、根据构建的模型进行多时段传感器检测，获取注塑过程各阶段的传感器信号；
C、沿周期方向对获取的传感器信号进行数字信号处理，得到初步的在线质量检测数据；
D、根据改变后的工况对初步的在线质量检测数据进行校正，得到最终的在线质量检测数据。
[0019]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述步骤B，其包括:
B1、采用点电极传感器采集注塑过程各阶段的电容信号，所述点电极传感器安装在注塑模具的关键点处；
B2、采用放大滤波预处理电路对采集的电容信号依次进行容压转换、放大和滤波处理，得到电压信号；
B3、将电压信号进行模数转换，得到注塑过程各阶段的传感器数字信号。
[0020]其中，注塑模具的关键点为注塑过程的进胶口、最后填充位置或最后冷却位置。
[0021]参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述点电极电容传感器的两个电极分别位于模具动模和静模的两侧，所述电极电容传感器的两个电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0022]参照图3和图4，进一步作为优选的实施方式，所述点电极电容传感器的一极为设置在模具静模7内的点电极1，所述点电极电容传感器的另一极为设置在模具动模上的金属电极，所述点电极1和金属电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0023]本发明可以将点电极安装于模具的静模上，使点电极引出的信号线不需要随模具动模的变动而变动，以令得到的信号更加稳定。
[0024]参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述电极电容器传感器还包括嵌套3和螺线栓4，所述点电极1中轴肩6的上部与模具的定位孔配合实现向上方向的定位，所述点电极1中轴肩6的下部通过嵌套3与螺线栓4的配合，实现向下方向的定位。
[0025]参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述点电极1中轴肩6的下部还设置有与电容测量单元连接的接线孔5。
[0026]参照图4，进一步作为优选的实施方式，在所述点电极1与嵌套3之间还设置有绝缘层2。
[0027]进一步作为优选的实施方式，所述点电极电容传感器的一极为设置在模具动模顶针上的点电极，所述点电极电容传感器的另一极为设置在模具静模上的金属电极，所述点电极和金属电极均与放大滤波预处理电路连接。
[0028]本发明也可以通过将顶针进行特殊设计后(例如加绝缘层)，直接利用顶针作为点电极。这种情况下，点电极就是在模具的动模上(因为顶针一般都是在动模上)，此时与点电极对应的金属电极直接就是模具对应的金属表面，即与点电极绝缘层内部分对应的面积。这种设计的好处是不需要对模具进行改动(因为每个模具都一定有顶针)，十分方便且易于实现。
[0029]进一步作为优选的实施方式，所述在线质量检测数据包括注塑阶段熔体在模具内的位置及速度、保压阶段塑料产品的重量、冷却阶段塑料制品的固化速率及收缩率。
[0030]进一步作为优选的实施方式，所述步骤C，其具体为: 根据当前批次在当前周期的前一个或前几个周期内获取的传感器信号进行零相移滤波，从而得到初步的在线质量检测数据。
[0031]下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032]实施例一
参照图4和5，本发明的第一实施例:
本实施例主要对点电极电容传感器进行介绍。
[0033]为了解决以平板形状为主的产品(例如手机外壳)的在线测量的需求，目前已经有人设计加工出了平板型电容传感器，但是平板型电容器无法安装在模腔表面结构复杂的塑料产品模具内。基于这种需求，本发明设计了一种新型的点电极电容传感器来解决复杂表面塑料产品的在线测量问题。
[0034]本发明的点电极电容传感器既可以通过阵列的形式起到平板型电容传感器的作用，也可以合理布局在非平面表面结构的模具中，适用性更广。本发明的点电极电容传感器的极板设计为单点形状(一般为3~6_圆形)，可被分别布局在进胶口、最后填充位置、最后冷却位置等注塑过程的关键点处。
[0035]如图5所示，点电极电容传感器的点电极与接地电极板之间构成电容器。当被测塑料熔体置于上述两电极之间时，熔体作为介质取代空气介质引起电容值升高，此外熔体的材料状态、厚度、模具温度等因素也会影响注塑过程中电容值的变化。因此，将此构型应用在模具中就可以通过实时监测电容值而监测实时的过程信息。点电极电容传感器的两个电极分别装在模具的两半(一半是静模，一半是动模，如图5所示。在模具闭合的过程中，静模不动，动模向静模方向闭合，同时这两金属板是相互隔离的)，从而形成电容器的两个电极。
[0036]此外，因为平板电极与模具都为金属材料，为了减少设计的复杂度，本发明只设计了点电极，而点电极电容传感器的另一个电极则由接入放大滤波预处理电路的动模代替。如图5所不，一块不锈钢板安装在动模中，形成点电极电容传感器的一极，同时包含点电极的静模部分不需要进行任何修改即可形成点电极电容传感器的另外一极。