CN105082488A - 一种注塑设备自适应控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑设备自适应控制系统及方法，该系统包括注塑设备、机械手、注塑集中控制系统以及摄像头，注塑设备通过模拟量接口与注塑集中控制系统连接，机械手通过现场总线接口与注塑集中控制系统连接，摄像头通过USB接口与注塑集中控制系统连接；摄像头用于在注塑设备生产注塑产品后采集注塑产品的图像，注塑集中控制系统用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应工艺参数整定。本发明可对压力、注塑速度、保压距离等参数进行自适应在线整定，可以提高生产效率及产品质量，降低了生产成本，可广泛应用于注塑行业中。

Description

一种注塑设备自适应控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及注塑自动化控制领域，特别是一种注塑设备自适应控制系统及控制方法。

背景技术

目前，注塑工艺的发展迅速，注塑产品成为生活、工业、学习、商业等领域中重要的部件。虽然随着技术的发展，注塑生产逐渐自动化，但是目前来说，现在工厂上的注塑加工工艺基本都是由工艺师根据自己的经验调节，有多年经验的调试员要调出满足工艺要求的产品，少则要几个小时，多则几天的调试时间，针对复杂产品的工艺，更需要不断的调试，这种人工调试方法不但效率低，而且浪费资源，增加了成本。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种注塑设备自适应控制系统，本发明的另一目的是提供一种注塑设备自适应控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种注塑设备自适应控制系统，包括注塑设备、机械手、注塑集中控制系统以及安装在机械手上的摄像头，所述注塑设备通过模拟量接口与注塑集中控制系统连接，所述机械手通过现场总线接口与注塑集中控制系统连接，所述摄像头通过USB接口与注塑集中控制系统连接；

所述摄像头用于在注塑设备生产注塑产品后采集注塑产品的图像，所述注塑集中控制系统用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定。

进一步，所述摄像头安装在机械手的取件臂上，所述机械手的抓盘上安装有夹具。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种注塑设备自适应控制方法，包括：

S1、对注塑设备给定压力、注塑速度以及保压距离的初始值；

S2、注塑集中控制系统对给定的初始值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品；

S3、控制机械手按规划路径对注塑产品进行取件，同时采用摄像头对注塑产品进行图像采集，并发送到注塑集中控制系统；

S4、注塑集中控制系统对所采集图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数；

S5、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，进而分别根据长宽尺寸、光洁度以及厚度参数与标准产品参数之间的偏差值，判断是否需要进行整定，若是，则执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定；

S6、注塑集中控制系统对整定后的压力值、注塑速度值以及保压距离值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品，并返回执行步骤S3。

进一步，所述步骤S5，包括：

S51、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，判断是否存在偏差，若是，则响应于长宽尺寸参数的偏差值执行步骤S52、响应于光洁度参数的偏差值执行步骤S53和/或响应于厚度参数的偏差值执行步骤S54；

S52、根据长宽尺寸参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的压力整定；

S53、根据光洁度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的注塑速度整定；

S54、根据厚度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的保压距离整定。

进一步，所述步骤S52，包括：

S521、根据长宽尺寸参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(x\right)=1-1/(1+0.5x^2),x\∈\[4,7\]\\ u_{PM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-2\right)}^2),x\∈\[2,5\]\\ u_{PS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-1\right)}^2),x\∈\[0,3\]\\ u_{NS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+1\right)}^2),x\∈\[0,-3\]\\ u_{NM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+2\right)}^2),x\∈\[-2,-5\]\\ u_{NB}\left(x\right)=1-1/{\left(1+0.5x\right)}^2,x\∈\[-4,-7\]\end{array}\right.$

上式中，x表示长宽尺寸参数的偏差值，u_PB(x)、u_PM(x)、u_PS(x)、u_NS(x)、u_NM(x)和u_NB(x)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S522、获取预设的压力整定关系表后，获得该分类等级对应的压力整定等级，进而获取该压力整定等级对应的压力整定值对注塑设备进行压力整定。

进一步，所述步骤S522中的压力整定等级是根据分类等级设定的，不同压力整定等级对应的压力整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

进一步，所述步骤S53，包括：

S531、根据光洁度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(y\right)=1-1/(1+0.1y^2),y\∈\[5,9\]\\ u_{PM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-1\right)}^2),y\∈\[3,7\]\\ u_{PS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-0.5\right)}^2),y\∈\[0,4\]\\ u_{NS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+0.5\right)}^2),y\∈\[-4,0\]\\ u_{NM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+1\right)}^2),y\∈\[-7,-3\]\\ u_{NB}\left(y\right)=1-1/{(1+0.1y)}^2,y\∈\[-9,-5\]\end{array}\right.$

上式中，y表示光洁度参数的偏差值，u_PB(y)、u_PM(y)、u_PS(y)、u_NS(y)、u_NM(y)和u_NB(y)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S532、获取预设的注塑速度整定表后，获得该分类等级对应的注塑速度整定等级，进而获取该注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值对注塑设备进行注塑速度整定。

进一步，所述步骤S532中的注塑速度整定等级是根据分类等级设定的，不同注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

进一步，所述步骤S54，包括：

S541、根据厚度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(z\right)=0.1-0.1/(0.1+0.01z^2),z\∈\[0.3,0.6\]\\ u_{PM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z-0.1\right)}^2),z\∈\[0.1,0.4\]\\ u_{PS}\left(z\right)=0.1/0.1(0.1+{\left(z-0.05\right)}^2),z\∈\[0,0.3\]\\ u_{NS}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.05\right)}^2),z\∈\[-0.3,0\]\\ u_{NM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.1\right)}^2),z\∈\[-0.4,-0.1\]\\ u_{NB}\left(z\right)=0.1-0.1/{(0.1+0.01z)}^2,z\∈\[-0.6,-0.3\]\end{array}\right.$

上式中，z表示厚度参数的偏差值，u_PB(z)、u_PM(z)、u_PS(z)、u_NS(z)、u_NM(z)和u_NB(z)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S542、获取预设的保压距离整定表后，获得该分类等级对应的保压距离整定等级，进而获取该保压距离整定等级对应的保压距离整定值对注塑设备进行保压距离整定。

进一步，所述步骤S542中的保压距离整定等级是根据分类等级设定的，不同保压距离整定等级对应的保压距离整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

本发明的有益效果是：本发明的一种注塑设备自适应控制系统，包括注塑设备、机械手、注塑集中控制系统以及安装在机械手上的摄像头，注塑设备通过模拟量接口与注塑集中控制系统连接，机械手通过现场总线接口与注塑集中控制系统连接，摄像头通过USB接口与注塑集中控制系统连接；摄像头用于在注塑设备生产注塑产品后采集注塑产品的图像，注塑集中控制系统用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定。本系统可以对压力、注塑速度、保压距离等参数进行自适应在线整定，可以提高生产效率以及产品质量，降低了生产成本。

本发明的另一有益效果是：本发明的一种注塑设备自适应控制方法，包括：S1、对注塑设备给定压力、注塑速度以及保压距离的初始值；S2、注塑集中控制系统对给定的初始值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品；S3、控制机械手按规划路径对注塑产品进行取件，同时采用摄像头对注塑产品进行图像采集，并发送到注塑集中控制系统；S4、注塑集中控制系统对所采集图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数；S5、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，进而分别根据长宽尺寸、光洁度以及厚度参数与标准产品参数之间的偏差值，判断是否需要进行整定，若是，则执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定；S6、注塑集中控制系统对整定后的压力值、注塑速度值以及保压距离值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品，并返回执行步骤S3。本方法可以在采集注塑产品的图像后，对采集的图像进行处理，获得注塑产品的参数，从而将获得参数与标准产品参数进行比对，最后，对压力、注塑速度、保压距离等参数进行自适应在线整定，可以提高生产效率以及产品质量。而且，这种过程中，当注塑模具或材料进行更换时，可以自适应整定获得与其匹配的工艺参数，高效而且低成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种注塑设备自适应控制系统的结构示意图；

图2是本发明的一种注塑设备自适应控制方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供了一种注塑设备自适应控制系统，包括注塑设备1、机械手2、注塑集中控制系统3以及安装在机械手上的摄像头4，所述注塑设备1通过模拟量接口与注塑集中控制系统3连接，所述机械手2通过现场总线接口与注塑集中控制系统3连接，所述摄像头4通过USB接口与注塑集中控制系统3连接；

所述摄像头4用于在注塑设备1生产注塑产品后采集注塑产品的图像，所述注塑集中控制系统3用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定。

进一步作为优选的实施方式，所述摄像头4安装在机械手2的取件臂21上，所述机械手2的抓盘22上安装有夹具23。

参照图2，本发明还提供了一种注塑设备1自适应控制方法，包括：

S1、对注塑设备1给定压力、注塑速度以及保压距离的初始值；

S2、注塑集中控制系统3对给定的初始值进行跟随控制，控制注塑设备1注塑成型完成注塑产品；

S3、控制机械手2按规划路径对注塑产品进行取件，同时采用摄像头4对注塑产品进行图像采集，并发送到注塑集中控制系统3；

S4、注塑集中控制系统3对所采集图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数；

S5、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，进而分别根据长宽尺寸、光洁度以及厚度参数与标准产品参数之间的偏差值，判断是否需要进行整定，若是，则执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定；

S6、注塑集中控制系统3对整定后的压力值、注塑速度值以及保压距离值进行跟随控制，控制注塑设备1注塑成型完成注塑产品，并返回执行步骤S3。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5，包括：

S51、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，判断是否存在偏差，若是，则响应于长宽尺寸参数的偏差值执行步骤S52、响应于光洁度参数的偏差值执行步骤S53和/或响应于厚度参数的偏差值执行步骤S54；

S52、根据长宽尺寸参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的压力整定；

S53、根据光洁度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的注塑速度整定；

S54、根据厚度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的保压距离整定。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S52，包括：

S521、根据长宽尺寸参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(x\right)=1-1/(1+0.5x^2),x\∈\[4,7\]\\ u_{PM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-2\right)}^2),x\∈\[2,5\]\\ u_{PS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-1\right)}^2),x\∈\[0,3\]\\ u_{NS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+1\right)}^2),x\∈\[0,-3\]\\ u_{NM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+2\right)}^2),x\∈\[-2,-5\]\\ u_{NB}\left(x\right)=1-1/{\left(1+0.5x\right)}^2,x\∈\[-4,-7\]\end{array}\right.$

上式中，x表示长宽尺寸参数的偏差值，u_PB(x)、u_PM(x)、u_PS(x)、u_NS(x)、u_NM(x)和u_NB(x)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S522、获取预设的压力整定关系表后，获得该分类等级对应的压力整定等级，进而获取该压力整定等级对应的压力整定值对注塑设备1进行压力整定。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S522中的压力整定等级是根据分类等级设定的，不同压力整定等级对应的压力整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S53，包括：

S531、根据光洁度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(y\right)=1-1/(1+0.1y^2),y\∈\[5,9\]\\ u_{PM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-1\right)}^2),y\∈\[3,7\]\\ u_{PS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-0.5\right)}^2),y\∈\[0,4\]\\ u_{NS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+0.5\right)}^2),y\∈\[-4,0\]\\ u_{NM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+1\right)}^2),y\∈\[-7,-3\]\\ u_{NB}\left(y\right)=1-1/{(1+0.1y)}^2,y\∈\[-9,-5\]\end{array}\right.$

上式中，y表示光洁度参数的偏差值，u_PB(y)、u_PM(y)、u_PS(y)、u_NS(y)、u_NM(y)和u_NB(y)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S532、获取预设的注塑速度整定表后，获得该分类等级对应的注塑速度整定等级，进而获取该注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值对注塑设备1进行注塑速度整定。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S532中的注塑速度整定等级是根据分类等级设定的，不同注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S54，包括：

S541、根据厚度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(z\right)=0.1-0.1/(0.1+0.01z^2),z\∈\[0.3,0.6\]\\ u_{PM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z-0.1\right)}^2),z\∈\[0.1,0.4\]\\ u_{PS}\left(z\right)=0.1/0.1(0.1+{\left(z-0.05\right)}^2),z\∈\[0,0.3\]\\ u_{NS}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.05\right)}^2),z\∈\[-0.3,0\]\\ u_{NM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.1\right)}^2),z\∈\[-0.4,-0.1\]\\ u_{NB}\left(z\right)=0.1-0.1/{(0.1+0.01z)}^2,z\∈\[-0.6,-0.3\]\end{array}\right.$

上式中，z表示厚度参数的偏差值，u_PB(z)、u_PM(z)、u_PS(z)、u_NS(z)、u_NM(z)和u_NB(z)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S542、获取预设的保压距离整定表后，获得该分类等级对应的保压距离整定等级，进而获取该保压距离整定等级对应的保压距离整定值对注塑设备1进行保压距离整定。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S542中的保压距离整定等级是根据分类等级设定的，不同保压距离整定等级对应的保压距离整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

以下结合具体实施例对本发明做详细说明。

实施例一

参照图1，一种注塑设备自适应控制系统，包括注塑设备1、机械手2、注塑集中控制系统3以及安装在机械手上的摄像头4，注塑设备1通过模拟量接口与注塑集中控制系统3连接，机械手2通过现场总线接口与注塑集中控制系统3连接，摄像头4通过USB接口与注塑集中控制系统3连接；

摄像头4用于在注塑设备1生产注塑产品后采集注塑产品的图像，注塑集中控制系统3用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定。

摄像头4安装在机械手2的取件臂21上，机械手2的抓盘22上安装有夹具23。

实施例二

参照图2，一种注塑设备1自适应控制方法，包括：

S1、对注塑设备1给定压力、注塑速度以及保压距离的初始值；

S2、注塑集中控制系统3对给定的初始值进行跟随控制，控制注塑设备1注塑成型完成注塑产品；

S3、控制机械手2按规划路径对注塑产品进行取件，同时采用摄像头4对注塑产品进行图像采集，并发送到注塑集中控制系统3；

S4、注塑集中控制系统3对所采集图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数；

S5、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，进而分别根据长宽尺寸、光洁度以及厚度参数与标准产品参数之间的偏差值，判断是否需要进行整定，若是，则执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定，包括步骤S51～S54：

S51、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，判断是否存在偏差，若是，则响应于长宽尺寸参数的偏差值执行步骤S52、响应于光洁度参数的偏差值执行步骤S53和/或响应于厚度参数的偏差值执行步骤S54；

S52、根据长宽尺寸参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的压力整定；

S53、根据光洁度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的注塑速度整定；

S54、根据厚度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的保压距离整定。

具体的，步骤S52，包括步骤S521和步骤S522：

S521、根据长宽尺寸参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(x\right)=1-1/(1+0.5x^2),x\∈\[4,7\]\\ u_{PM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-2\right)}^2),x\∈\[2,5\]\\ u_{PS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-1\right)}^2),x\∈\[0,3\]\\ u_{NS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+1\right)}^2),x\∈\[0,-3\]\\ u_{NM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+2\right)}^2),x\∈\[-2,-5\]\\ u_{NB}\left(x\right)=1-1/{\left(1+0.5x\right)}^2,x\∈\[-4,-7\]\end{array}\right.$

上式中，x表示长宽尺寸参数的偏差值，u_PB(x)、u_PM(x)、u_PS(x)、u_NS(x)、u_NM(x)和u_NB(x)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

实际生产中，当偏差值x大于0时，为“飞边”尺寸，当偏差值x小于0时，为“缺陷”尺寸，根据“飞边”尺寸或“缺陷”尺寸所处的区间，计算对应的分类等级的分类概率，从而将最大的分类概率对应的分类等级作为该偏差值对应的分类等级。

一具体检测过程中，检测到长宽尺寸过长，出现“飞边”，偏差值x＝3，按照上式计算获得偏差值x对应的分类概率，x＝3落在[0,3]和[2,5]两个区间中，分布计算获得对应的分类概率为u_PM(x)＝1/2，u_PS(x)＝1/5，获得最大的分类概率u_PM(x)对应的分类等级PM作为该偏差值对应的分类等级。

S522、获取预设的压力整定关系表后，获得该分类等级对应的压力整定等级，进而获取该压力整定等级对应的压力整定值对注塑设备1进行压力整定。整定后的压力值＝给定的压力初始值+整定值的积分。

压力整定等级是根据分类等级设定的，不同压力整定等级对应的压力整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。对于偏差值较大的分类等级，其压力整定等级对应的压力整定值较大，对于偏差值较小的分类等级，其压力整定等级对应的压力整定值较小。

例如，针对上述的不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS，其在压力整定关系表中对应的整定关系等级分别为第一等级、第二等级、第三等级、第四等级、第五等级和第六等级，而根据设定，各整定等级对应的压力整定值u(p)分别如下：第一等级：u(p)＝1.5；第二等级：u(p)＝1；第三等级：u(p)＝0.3；第四等级：u(p)＝-1.5；第五等级：u(p)＝-1；第六等级：u(p)＝-0.3。那么，上述的例子中，第一次检测时，获得“飞边”偏差值x对应的压力整定值(这里称第一压力整定值)为第二等级对应的压力整定值u(p)＝1。整定后的压力值＝给定的压力初始值+第一压力整定值。依次类推，经过多次自适应整定后，获得的整定后的压力值＝给定的压力初始值+第一压力整定值+第二压力整定值+第三压力整定值+…。

具体的，步骤S53，包括步骤S531和步骤S532：

S531、根据光洁度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(y\right)=1-1/(1+0.1y^2),y\∈\[5,9\]\\ u_{PM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-1\right)}^2),y\∈\[3,7\]\\ u_{PS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-0.5\right)}^2),y\∈\[0,4\]\\ u_{NS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+0.5\right)}^2),y\∈\[-4,0\]\\ u_{NM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+1\right)}^2),y\∈\[-7,-3\]\\ u_{NB}\left(y\right)=1-1/{(1+0.1y)}^2,y\∈\[-9,-5\]\end{array}\right.$

上式中，y表示光洁度参数的偏差值，u_PB(y)、u_PM(y)、u_PS(y)、u_NS(y)、u_NM(y)和u_NB(y)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

实际生产中，当偏差值y大于0时，为“凸皱纹”尺寸，当偏差值y小于0时，为“凹皱纹”尺寸，根据“凸皱纹”尺寸或“凹皱纹”尺寸所处的区间，计算对应的分类等级的分类概率，从而将最大的分类概率对应的分类等级作为该偏差值对应的分类等级。

S532、获取预设的注塑速度整定表后，获得该分类等级对应的注塑速度整定等级，进而获取该注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值对注塑设备1进行注塑速度整定。整定后的注塑速度值＝给定的注塑速度初始值+整定值的积分。

注塑速度整定等级是根据分类等级设定的，不同注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。对于偏差值较大的分类等级，其注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值较大，对于偏差值较小的分类等级，其注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值较小。

本实施例中，针对上述的不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS，最后对应获得的注塑速度整定值分别为：5、3、1、-1、-3和-5。

具体的，步骤S54，包括步骤S541和步骤S542：

S541、根据厚度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(z\right)=0.1-0.1/(0.1+0.01z^2),z\∈\[0.3,0.6\]\\ u_{PM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z-0.1\right)}^2),z\∈\[0.1,0.4\]\\ u_{PS}\left(z\right)=0.1/0.1(0.1+{\left(z-0.05\right)}^2),z\∈\[0,0.3\]\\ u_{NS}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.05\right)}^2),z\∈\[-0.3,0\]\\ u_{NM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.1\right)}^2),z\∈\[-0.4,-0.1\]\\ u_{NB}\left(z\right)=0.1-0.1/{(0.1+0.01z)}^2,z\∈\[-0.6,-0.3\]\end{array}\right.$

上式中，z表示厚度参数的偏差值，u_PB(z)、u_PM(z)、u_PS(z)、u_NS(z)、u_NM(z)和u_NB(z)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

实际生产中，当偏差值z大于0时，为“厚”尺寸，当偏差值z小于0时，为“薄”尺寸，根据“厚”尺寸或“薄”尺寸所处的区间，计算对应的分类等级的分类概率，从而将最大的分类概率对应的分类等级作为该偏差值对应的分类等级。

S542、获取预设的保压距离整定表后，获得该分类等级对应的保压距离整定等级，进而获取该保压距离整定等级对应的保压距离整定值对注塑设备1进行保压距离整定。整定后的保压距离值＝给定的保压距离初始值+整定值的积分。

保压距离整定等级是根据分类等级设定的，不同保压距离整定等级对应的保压距离整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。对于偏差值较大的分类等级，其保压距离整定等级对应的保压距离整定值较大，对于偏差值较小的分类等级，其保压距离整定等级对应的保压距离整定值较小。

本实施例中，针对上述的不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS，最后对应获得的保压距离整定值分别为：0.5、0.3、0.1、-0.1、-0.3和-0.5。

步骤S531和S542中所采用的分类等级用于区分偏差值的等级，是根据偏差值的不同程度进行分类的，因此采用了与步骤S521中同样的代码PB、PM、PS、NB、NM和NS来表示偏差程度。PB、PM、PS、NB、NM和NS依次代表的偏差程度的含义为：过大、过中、过小、欠大、欠中和欠小。

S6、注塑集中控制系统3对整定后的压力值、注塑速度值以及保压距离值进行跟随控制，控制注塑设备1注塑成型完成注塑产品，并返回执行步骤S3。如此循环，直到产品满足要求，整定结束，保持系统参数的恒定值。一旦出现扰动或更换材料或模具，使得产品不满足要求，同样返回执行步骤S3重复上述整定步骤，再次使得系统输出满足产品要求的工艺参数并保持恒定。

本发明通过在注塑过程中，采集注塑产品的图像后，对采集的图像进行处理，获得注塑产品的参数，从而将获得参数与标准产品参数进行比对，最后，对压力、注塑速度、保压距离等参数进行自适应在线整定，可以提高生产效率以及产品质量。而且，这种过程中，当注塑模具或材料进行更换时，可以自适应整定获得与其匹配的工艺参数，高效而且低成本。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种注塑设备自适应控制系统，其特征在于，包括注塑设备、机械手、注塑集中控制系统以及安装在机械手上的摄像头，所述注塑设备通过模拟量接口与注塑集中控制系统连接，所述机械手通过现场总线接口与注塑集中控制系统连接，所述摄像头通过USB接口与注塑集中控制系统连接；

所述摄像头用于在注塑设备生产注塑产品后采集注塑产品的图像，所述注塑集中控制系统用于对所采集的图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数，进而获取注塑产品的标准产品参数并与采集获得的参数进行对比后，相应执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定。

2.根据权利要求1所述的一种注塑设备自适应控制系统，其特征在于，所述摄像头安装在机械手的取件臂上，所述机械手的抓盘上安装有夹具。

3.一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，包括：

S1、对注塑设备给定压力、注塑速度以及保压距离的初始值；

S2、注塑集中控制系统对给定的初始值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品；

S3、控制机械手按规划路径对注塑产品进行取件，同时采用摄像头对注塑产品进行图像采集，并发送到注塑集中控制系统；

S4、注塑集中控制系统对所采集图像进行图像处理后，获得注塑产品的长宽尺寸、光洁度以及厚度参数；

S5、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，进而分别根据长宽尺寸、光洁度以及厚度参数与标准产品参数之间的偏差值，判断是否需要进行整定，若是，则执行对应的压力整定、注塑速度整定或保压距离整定；

S6、注塑集中控制系统对整定后的压力值、注塑速度值以及保压距离值进行跟随控制，控制注塑设备注塑成型完成注塑产品，并返回执行步骤S3。

4.根据权利要求3所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S5，包括：

S51、获取注塑产品对应的标准产品参数，并与采集获得的参数进行对比，判断是否存在偏差，若是，则响应于长宽尺寸参数的偏差值执行步骤S52、响应于光洁度参数的偏差值执行步骤S53和/或响应于厚度参数的偏差值执行步骤S54；

S52、根据长宽尺寸参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的压力整定；

S53、根据光洁度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的注塑速度整定；

S54、根据厚度参数的偏差值，计算获得该偏差值的分类等级，进而根据获得的分类等级执行对应的保压距离整定。

5.根据权利要求4所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S52，包括：

S521、根据长宽尺寸参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(x\right)=1-1/(1+0.5x^2),x\∈\[4,7\]\\ u_{PM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-2\right)}^2),x\∈\[2,5\]\\ u_{PS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x-1\right)}^2),x\∈\[0,3\]\\ u_{NS}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+1\right)}^2),x\∈\[0,-3\]\\ u_{NM}\left(x\right)=1/(1+{\left(x+2\right)}^2),x\∈\[-2,-5\]\\ u_{NB}\left(x\right)=1-1/{\left(1+0.5x\right)}^2,x\∈\[-4,-7\]\end{array}\right.$

上式中，x表示长宽尺寸参数的偏差值，u_PB(x)、u_PM(x)、u_PS(x)、u_NS(x)、u_NM(x)和u_NB(x)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S522、获取预设的压力整定关系表后，获得该分类等级对应的压力整定等级，进而获取该压力整定等级对应的压力整定值对注塑设备进行压力整定。

6.根据权利要求5所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S522中的压力整定等级是根据分类等级设定的，不同压力整定等级对应的压力整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

7.根据权利要求4所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S53，包括：

S531、根据光洁度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(y\right)=1-1/(1+0.1y^2),y\∈\[5,9\]\\ u_{PM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-1\right)}^2),y\∈\[3,7\]\\ u_{PS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y-0.5\right)}^2),y\∈\[0,4\]\\ u_{NS}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+0.5\right)}^2),y\∈\[-4,0\]\\ u_{NM}\left(y\right)=1/(1+{\left(y+1\right)}^2),y\∈\[-7,-3\]\\ u_{NB}\left(y\right)=1-1/{(1+0.1y)}^2,y\∈\[-9,-5\]\end{array}\right.$

上式中，y表示光洁度参数的偏差值，u_PB(y)、u_PM(y)、u_PS(y)、u_NS(y)、u_NM(y)和u_NB(y)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S532、获取预设的注塑速度整定表后，获得该分类等级对应的注塑速度整定等级，进而获取该注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值对注塑设备进行注塑速度整定。

8.根据权利要求7所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S532中的注塑速度整定等级是根据分类等级设定的，不同注塑速度整定等级对应的注塑速度整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。

9.根据权利要求4所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S54，包括：

S541、根据厚度参数的偏差值，采用下式计算获得该偏差值最大的分类概率，并获得对应的分类等级：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{PB}\left(z\right)=0.1-0.1/(0.1+0.01z^2),z\∈\[0.3,0.6\]\\ u_{PM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z-0.1\right)}^2),z\∈\[0.1,0.4\]\\ u_{PS}\left(z\right)=0.1/0.1(0.1+{\left(z-0.05\right)}^2),z\∈\[0,0.3\]\\ u_{NS}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.05\right)}^2),z\∈\[-0.3,0\]\\ u_{NM}\left(z\right)=0.1/(0.1+{\left(z+0.1\right)}^2),z\∈\[-0.4,-0.1\]\\ u_{NB}\left(z\right)=0.1-0.1/{(0.1+0.01z)}^2,z\∈\[-0.6,-0.3\]\end{array}\right.$

上式中，z表示厚度参数的偏差值，u_PB(z)、u_PM(z)、u_PS(z)、u_NS(z)、u_NM(z)和u_NB(z)依次表示不同的分类等级PB、PM、PS、NB、NM和NS的分类概率；

S542、获取预设的保压距离整定表后，获得该分类等级对应的保压距离整定等级，进而获取该保压距离整定等级对应的保压距离整定值对注塑设备进行保压距离整定。

10.根据权利要求9所述的一种注塑设备自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S542中的保压距离整定等级是根据分类等级设定的，不同保压距离整定等级对应的保压距离整定值之间的大小关系，与对应的分类等级的偏差值之间的大小关系一致。