CN105108986A - 一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法。本发明属于非金属加工领域，涉及到塑料成型加工，尤其涉及到注塑件的加工技术。本发明要解决的技术问题是：塑料件在线品质分拣的问题；热流道阀浇口模具的浇口开合点控制不稳定,导致工艺不稳定的问题；注塑机VtoP的切换点不稳定,导致工艺不稳定的问题，提高注塑工艺稳定性，实现塑料件实时监测及在线品质分拣，100%品质保证。本发明公开了一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，硬件包括：监控器主机，多个通过CAN总线相连的传感器、多功能模块；监控软件包括：系统启动初始化及硬件检测、作业初始化模块、多功能模块初始化模块、传感器初始化模块、工艺曲线周期图模块、工艺变量的变化趋势模块、生产数据统计表模块、当前周期工艺变量表模块、VtoP切换控制模块、阀浇口控制模块、品质分拣模块。

Description

一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法
技术领域
本发明属于非金属加工领域，涉及到塑料成型加工，尤其涉及到注塑件的加工技术。
背景技术
原申请《一种注塑工艺监控装置》；申请号：201320604316.2；因含方法，申请实用新型被驳回。
现有技术下对塑料件进行注塑成型时，一般都是通过监控注塑机上的工艺参数来保证塑料件的品质，由于注塑机和模具本身及周边环境的一些变化，导致工艺不稳定，良品率低；同时，往往会在注塑机上的工艺参数没有变化的情况下，生产出不合格品；需要大量人工进行挑选不合格品；某些质量缺陷（如，强度，内应力等），很难用肉眼识别；面对当前自动化生产线，无法保证100%的合格品送到下游，这不利于下游生产线的品质控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：塑料件在线品质分拣的问题；热流道阀浇口模具的浇口开合点控制不稳定,导致工艺不稳定的问题；注塑机VtoP的切换点不稳定,导致工艺不稳定的问题，提高注塑工艺稳定性，实现塑料件实时监测及在线品质分拣，100%品质保证。
本发明采用的技术方案：
本发明公开了一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，硬件包括：监控器主机，多个通过CAN总线相连的传感器、多功能模块；监控软件包括：系统启动初始化及硬件检测、作业初始化模块、多功能模块初始化模块、传感器初始化模块、工艺曲线周期图模块、工艺变量的变化趋势模块、生产数据统计表模块、当前周期工艺变量表模块、VtoP切换控制模块、阀浇口控制模块、品质分拣模块。
其中，系统启动初始化及硬件检测，智能侦测并识别连接到本系统的传感器及多功能模块，并根所据连接的传感器初始化系统参数。
其中，作业初始化模块，记录当前作业相关的模具/产品/注塑机信息，并初始化保存生产过程中传感器数据的目录及数据文件。
其中，多功能模块初始化模块，设定多功能模块各个输入/输出端口与注塑机及周边设备的连接信息。
其中，传感器初始化模块，对接入本系统的所有传感器模块进行智能识别，并初始化。
其中，工艺曲线周期图模块，定时读取传感器及多功能模块数据，比较当前值与相应控制模块的设定值，如果符合控制输出条件，就触发相应控制输出，并绘制各个传感器对应的曲线图输出到监控器屏幕。根据多功能模块传来的注塑机状态信号，判断注塑周期是否结束。如果注塑周期结束(模具打开)，那么，就计算当前周期各个周期变量，并保存当前周期数据。
其中，工艺变量的变化趋势模块，绘制各个传感器对应的各个周期工艺变量曲线图输出到监控器屏幕。反应生产过程各个周期工艺变量的趋势变化。
其中，生产数据统计表模块，计算指定时间段内各个周期工艺变量的标准偏差，CPK，PPK。
其中，当前周期工艺变量表模块，显示当前周期各个工艺变量的实际值，用于工艺分析，实验数据采集。
其中，VtoP切换控制模块，根据设定控制点传感器的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多功能模块的指定端口输出控制信号给注塑机，使注塑机执行VtoP切换动作。
其中，阀浇口控制模块，根据设定控制点传感器的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多路输出模块的指定端口输出控制信号给阀浇口控制器，使阀浇口控制器执行阀浇口开合
动作。
其中，品质分拣模块，根据设定工艺变量的当前值与对应设定公差上下限比较，从多功能模块的指定端口输出控制信号给机械手，使机械手执行产品分拣动作。
本发明的有益效果：本发明包括监控器和通过通讯线与所述监控器连接的分线盒，所述分线盒分别连接有用于测量注塑机的射胶压力的压力传感器、用于测量模具的型腔压力的型腔压力传感器、用于连接注塑机和品质分拣设备机械手的多功能模块。将传感器收集到的数据传送给监控器，通过VtoP切换控制模块和阀浇口控制模块更加精准地控制工艺，使工艺更稳定，良品率更高，然后通过监控器的软件分析，及时判断当前生产的塑料制品是否为合格品，并发出控制信号给品质分拣设备机械手，使机械手分开放置合格品和不合格品，实现100%的品质保证。
附图说明
图1是本发明的系统布局/连线示意图:
1、机械手控制器:控制机械手的动作；
2、机械手:从模具中取出产品，根据控制器指令把产品放到指定位置；
3、型腔压力传感器:测量模具型腔内塑料的压力；
4、传感器A/D转换及通讯模块:把型腔压力传感器的模拟信号转换成数字信号并发送到控制器；
5、模具:塑料件成型的地方；
6、注塑机注射单元:把塑料注射的模具的设备；
7、通讯线:传输信号；
8、压力传感器:测量射胶压力；
9、监控器:采集并处理传感器数据；
10、注塑成型的塑料件；
11、阀针机构:驱动阀针的开合动作；
12、阀针控制器:控制阀浇口的开合；
13、多路输出模块:接收监控器的指令，发送信号给阀针控制器；
14、多功能模块:分别连接注塑机控制器和机械手控制器,输入注塑机动作信号，输出VtoP和品质分拣控制信号；
15、注塑机控制器:控制注塑机各个机械动作，输出动作信号，接受外部控制信号；
16、分线盒:连接多个传感器模块及输入输出模块。
图2是本发明的系统软件架构图，包含如下主要模块：
系统启动初始化及硬件检测；
作业初始化模块；
多功能模块初始化模块；
传感器初始化模块；
工艺曲线周期图模块；
工艺变量的变化趋势模块；
生产数据统计表模块；
当前周期工艺变量表模块；
VtoP切换控制模块；
阀浇口控制模块；
品质分拣模块；
图3是本发明系统软件工作流程图。
图4是本发明的周期图模块流程图。
图5是本发明的品质分拣模块流程图。
图6是本发明的VtoP切换控制模块流程图。
图7是本发明的阀浇口控制模块流程图。
图8是本发明的品质分拣方法所述的型腔压力曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明图1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，包括监控器（9）和通过通讯线（7）与所述监控器（9）相连接的分线盒（16），所述分线盒分别连接有用于测量注塑机注射单元（6）的射胶压力的压力传感器（8）用于测量模具（5）的型腔压力的型腔压力传感器模块（3）、用于控制针阀控制器(12)的多路输出模块(13)、用于连接注塑机控制器(15)与产品分拣设备机械手控制器（1）的多功能模块（14）。
本发明图2所述系统架构包含：系统启动初始化及硬件检测，作业初始化模块，多功能模块初始化模块，传感器初始化模块，工艺曲线周期图模块，工艺变量的变化趋势模块，生产数据统计表模块，当前周期工艺变量表模块，VtoP切换控制模块，阀浇口控制模块，品质分拣模块。
本发明图3所述,系统上电按图示流程启动。
本发明图4所述周期图模块流程图,系统启动后周期图模块持续工作，实时监测模具型腔内的压力变化，显示并记录工艺数据。
本发明图5所述品质分拣模块，通过型腔压力传感器(4)采集到的数据，结合软件品质分拣模块设定的相应工艺变量的上下公差，判断当前生产的塑料件(10)是否为合格品，并通过多功能模块(14)发出控制信号给产品分拣设备机械手控制器(1)，使机械手(2)把合格塑料件(10)与不合格塑料件(10)分开放置，实现100%品质在线识别及分拣。
判断当前生产的塑料件是否合格的方法：
如图8所示，型腔压力随时间变化的曲线（23），反应塑料在模具型腔内成形过程的动态压力变化，这条曲线的形状与以下因素有关：a.塑料在型腔内的温度分布，b.塑料在型腔内的流动过程，c.塑料在型
腔内的压力分布，d.塑料在型腔内的冷却速率。
在指定的工艺方法下，首先通过实验找出合格品的型腔压力随时间变化的曲线（23）形状，然后，可以确定这条（23）型腔压力随时间变化的曲线唯一的型腔压力随时间变化的曲线积分（22）值和型腔压力峰值点（21）数值。
根据塑料制品的上下公差，通过实验办法分别确定型腔压力随时间变化的曲线积分（22）值和型腔压力峰值点（21）数值的上下公差；在软件品质分拣模块设定上下限。
通过判断这型腔压力随时间变化的曲线积分（22）值和型腔压力峰值点（21）的数值是否同时在软件品质分拣模块设定的公差范围内来判断塑料制品是否是合格品。
本发明图7所述的阀浇口控制模块，该模块会根据设定控制点传感器(4)的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多路输出模块(13)的指定端口输出控制信号给阀针控制器(12)，使阀针(11)执行阀浇口开合动作，实现复杂的工艺控制，保证产品的质量，使工艺更加稳定，提高良品率。
本发明图6所述的VtoP切换控制模块，该模块会根据设定控制点传感器（4）的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多功能模块（14）的指定端口输出控制信号给注塑机控制器(15)，使注塑机注射单元(6)执行VtoP切换动作，使工艺更加稳定，提高生产良品率，实现100%品质保证。

Claims (12)

1.一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征是硬件包括：监控器主机，多个通过CAN总线相连的传感器、多功能模块,监控软件包括：系统启动初始化及硬件检测、作业初始化模块、多功能模块初始化模块、传感器初始化模块、工艺曲线周期图模块、工艺变量的变化趋势模块、生产数据统计表模块、当前周期工艺变量表模块、VtoP切换控制模块、阀浇口控制模块、品质分拣模块。
2.据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，系统启动初始化及硬件检测，智能侦测并识别连接到本系统的传感器及多功能模块，并根所据连接的传感器初始化系统参数。
3.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，作业初始化模块，记录当前作业相关的模具/产品/注塑机信息，并初始化保存生产过程中传感器数据的目录及数据文件。
4.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，多功能模块初始化模块，设定多功能模块各个输入/输出端口与注塑机及周边设备的连接信息。
5.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，传感器初始化模块，对接入本系统的所有传感器模块进行智能识别，并初始化。
6.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，工艺曲线周期图模块，定时读取传感器及多功能模块数据，比较当前值与相应控制模块的设定值，如果符合控制输出条件，就触发相应控制输出，并绘制各个传感器对应的曲线图输出到监控器屏幕:
根据多功能模块传来的注塑机状态信号，判断注塑周期是否结束。
如果注塑周期结束(模具打开)，那么，就计算当前周期各个周期变量，并保存当前周期数据。
7.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，工艺变量的变化趋势模块，绘制各个传感器对应的各个周期工艺变量曲线图输出到监控器屏幕,反应生产过程各个周期工艺变量的趋势变化。
8.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，生产数据统计表模块，计算指定时间段内各个周期工艺变量的标准偏差，CPK，PPK。
9.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，当前周期工艺变量表模块，显示当前周期各个工艺变量的实际值，用于工艺分析，实验数据采集。
10.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，VtoP切换控制模块，根据设定控制点传感器的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多功能模块的指定端口输出控制信号给注塑机，使注塑机执行VtoP切换动作。
11.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，阀浇口控制模块，根据设定控制点传感器的当前数据与对应设定值比较，如果满足控制输出条件，那么，就从多路输出模块的指定端口输出控制信号给阀浇口控制器，使阀浇口控制器执行阀浇口开合动作。
12.根据权利要求1所述的一种注塑工艺监控及塑料件在线品质分拣的系统及方法，其特征在于，品质分拣模块，根据设定工艺变量的当前值与对应设定公差上下限比较，从多功能模块的指定端口输出控制信号给机械手，使机械手执行产品分拣动作。
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