CN107379463B - 一种注塑机开模终点位置控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑机开模终点位置控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。本发明在保持正常开模速度的情况下实现了精确控制机器开模终点位置，提高了注塑机的工作效率。

Description

一种注塑机开模终点位置控制方法及系统

技术领域

本发明涉及注塑开模技术领域，特别是涉及一种注塑机开模终点位置控制方法及系统。

背景技术

近年来，注塑机配合自动取出机械手实现自动化生产已越来越普遍，由于机械手的动作是由伺服电机驱动机械机构实现的，因此定位控制精度较高。在实际生产过程中，机械手控制器无法获知注塑机动模板当前位置，因此机械手每次进入注塑机取产品的位置是固定的，这样如果注塑机开模终点位置控制不稳定，就可能导致产品无法取出或机械手碰撞注塑机。

目前，大多数注塑机采用液压传动，其动作受油温影响很大，机器从开机到长时间生产后，油温因环境温度和自身发热的共同作用，必然会发生变化；其次机械部件因为自身温度的变化、模具重量的变化、润滑情况的不同，导致动作过程中受到的摩擦阻力也会发生变化。因此使用者为保证开模终点的稳定，需要不断修正开模控制过程的压力、流量、位置。某些使用者由于缺乏经验，在开模控制的最后分段使用过大的压力、流量，或开模最后分段位置区间不是足够大，将导致开模过冲严重；若使用者将开模位置分段最后区间设置过大或开模压力、流量过小，会导致开模过程过慢过长，甚至无法到达终点位置。因此，很多用户只能选择购买开模终点精度高但价格昂贵的电动注塑机，或者使用人工取出产品，限制了液压式注塑机对某些取出要求高的注塑产品的自动化生产应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种注塑机开模终点位置控制方法及系统，能在保持正常开模速度的情况下实现精确控制机器开模终点位置，提高了注塑机的工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种注塑机开模终点位置控制方法，所述方法包括以下步骤：

通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；

注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；

所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；

所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；

当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。

优选地，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

注塑机MCU将用户所配置的校准压力、需动作的电磁阀状态写入FPGA中，同时由零开始逐步加大流量输出量，直到注塑机动模板能正常动作，将此时流量输出量将作为最小开模流量输出值存入MCU中。

优选地，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

在注塑机动模板动作持续一段时间后，记录当前模缸位置S1，同时关闭所有输出，直至模板完全停止后记录当前模缸位置S2；

计算开模缓冲距离S0＝S2-S1，并将开模缓冲距离S0存入MCU中。

优选地，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

在注塑机人机操作界面上根据伺服泵特性配置开模斜率变化系数。

优选地，所述MCU根据所述电位值获得得到动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值包括：

所述MCU将该电位值转换成当前位置S3，并计算其与开模终点设置值S4、开模缓冲距离S0三者之间的差值ΔS＝S4-S0-S3。

优选地，所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值包括：

所述MCU判断ΔS的值是否足够大，若否，则所述MCU控制伺服泵线性减小流量输出量按照线性降低，并将新计算出的流量输出量写入FPGA中，直到所述流量输出量等于最小开模流量输出值。

另，本发明还提供一种注塑机开模终点位置控制系统，所述系统包括：

校准模块，用于通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；

配置模块，用于注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；

判断计算模块，用于所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；

输出控制模块，用于所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。

本发明注塑机开模终点位置控制及系统在保持正常开模速度的情况下实现了精确控制机器开模终点位置，提高了注塑机的工作效率。

附图说明

图1为本发明注塑机开模终点位置控制方法的具体流程示意图；

图2为本发明注塑机开模终点位置控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明提供一种注塑机开模终点位置控制方法，所述方法包括以下步骤：

通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。这样，通过根据当前机器模板的运动状态及机械特性，对开模动作进行控制，在保持正常开模速度的情况下实现机器开模终点位置的精确控制，提高了注塑机的工作效率。

请参阅图1，图1为本发明注塑机开模终点位置控制方法的具体流程示意图。所述方法包括以下步骤：

步骤101：在注塑机的人机操作界面上配置校准时的压力及需动作的电磁阀，点击校准开始按钮；

具体实现时，本发明利用普通编程技术(如：C、C++、VC++、VERILOG、VHDL等)，开发一套控制软件(也可以是嵌入式形式)，在客户端软件中嵌入本开模终点位置控制系统。为工业控制系统开发的开模终点精确控制功能，用户需先使用系统提供的自动校准功能，使系统能获取到当前机械的某些特性值(如：最小开模速度、开模缓冲距离、开模斜率变化系数)。

步骤102：注塑机MCU将用户所配置的校准压力、需动作的电磁阀状态写入FPGA中，同时由零开始逐步加大流量输出量，直到注塑机动模板能正常动作，将此时流量输出量将作为最小开模流量输出值存入MCU中；

具体实现时，所述流量输出量优选为每次增加1.0％。动作过程中，如果速度产生抖动，譬如速度值低于2，则认为该流量输出值无效，需继续增大。能保证动模板正常动作的最小流量值将作为最小开模流量输出值minF存入MCU中。

步骤103：在注塑机动模板动作持续一段时间后，记录当前模缸位置S1，同时关闭所有输出，直至模板完全停止后记录当前模缸位置S2；计算开模缓冲距离S0＝S2-S1，并将开模缓冲距离S0存入MCU中；

具体实现时，动作持续一段时间后，记录当前模缸位置S1，同时关闭所有输出，等待模板完全停止后再记录模缸位置S2，前后两者的差值作为缓冲距离S0(S0＝S2-S1)，并存入MCU中，此时代表校准动作完成。

步骤104：在注塑机人机操作界面上根据伺服泵特性配置开模斜率变化系数；

具体实现时，在注塑机人机操作界面上根据伺服泵特性配置开模斜率变化系数k，该开模斜率变化系数k决定注塑机伺服泵控制动模板减速到最小速度所需要的运行距离。

步骤105：注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；

步骤106：所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；

具体实现时，FPGA实时监控注塑机动模板上的位置传感器的电位值，并将该电位值上传至MCU；所述MCU将该电位值转换成当前位置S3，并计算其与开模终点设置值S4、开模缓冲距离S0三者之间的差值ΔS＝S4-S0-S3。由于S值不断变大，因此ΔS将不断减小。

步骤107：所述MCU根据输出线性表将最小开模流量输出值转换为最小输出电位值；

具体实现时，所述MCU根据之前校准得出的最小流量值minF转换成输出最小输出电位值minValue，以保证动模板到达终点位置时伺服泵的流量输出值是minValue，而伺服泵控制动模板减速到最小速度是需要一段距离的，因此必须提前进行处理。这段距离的长度是由k值决定的，它决定伺服泵能否平稳的将当前输出值逐步降低至最小输出电位值minValue，k值过大将产生振动。

步骤108：所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；

具体实现时，所述MCU一直计算ΔS的值，并判断从当前位置开始减小流量输出量，直到所述流量输出量到达输出最小输出电位值minValue，ΔS的值是否足够，若不够大，则代表将进入减速过程。此时流量输出值将按照线性降低的效果，逐步减小。所述MCU不断将新计算出的流量输出量valuel值写入FPGA中，直到＜＝minValue，则不再减低。

步骤109：当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。

具体实现时，所述MCU一直计算ΔS的值，当其等于0时，由于在这之前流量输出量已经等于minValue，此时通知FPGA所有的输出量变成0，并进行关阀操作。因为此时动模板已经进入低速状态，停止并不会造成震动或者过冲。至此，开模动作完成。

请参阅图2，本发明还提供一种注塑机开模终点位置控制系统，所述系统包括：校准模块10，用于通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；配置模块20，用于注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；判断计算模块30，用于所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；输出控制模块40，用于所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。

相比于于现有技术，本发明通过用户在人机操作界面上配置开模各段的压力、流量、位置，并进行开模动作，根据当前机器模板的运动状态及机械特性，对开模动作进行控制，在保持正常开模速度的情况下实现了精确控制机器开模终点位置，提高了注塑机的工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；

注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；

所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；

所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；

当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。

2.根据权利要求1所述的注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

注塑机MCU将用户所配置的校准压力、需动作的电磁阀状态写入FPGA中，同时由零开始逐步加大流量输出量，直到注塑机动模板能正常动作，将此时流量输出量将作为最小开模流量输出值存入MCU中。

3.根据权利要求2所述的注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

在注塑机动模板动作持续一段时间后，记录当前模缸位置S1，同时关闭所有输出，直至模板完全停止后记录当前模缸位置S2；

计算开模缓冲距离S0＝S2-S1，并将开模缓冲距离S0存入MCU中。

4.根据权利要求3所述的注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数包括：

在注塑机人机操作界面上根据伺服泵特性配置开模斜率变化系数。

5.根据权利要求1所述的注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述MCU根据所述电位值获得得到动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值包括：

所述MCU将该电位值转换成当前位置S3，并计算其与开模终点设置值S4、开模缓冲距离S0三者之间的差值ΔS＝S4-S0-S3。

6.根据权利要求1所述的注塑机开模终点位置控制方法，其特征在于，所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值包括：

所述MCU判断ΔS的值是否足够大，若否，则所述MCU控制伺服泵线性减小流量输出量按照线性降低，并将新计算出的流量输出量写入FPGA中，直到所述流量输出量等于最小开模流量输出值。

7.一种注塑机开模终点位置控制系统，其特征在于，所述系统包括：

校准模块，用于通过注塑机自动校准获取所述注塑机的最小开模流量输出值、开模缓冲距离及开模斜率变化系数；

配置模块，用于注塑机的MCU将用户配置的压力、流量、位置、需动作的电磁阀状态写入FPGA中后开始进行开模动作；

判断计算模块，用于所述FPGA实时采集注塑机动模板上的位置传感器的当前电位值，所述MCU根据所述电位值获得得到动模板的当前位置，并计算开模终点设置值减去开模缓冲距离与当前位置之和的差值；

输出控制模块，用于所述MCU根据所述差值及开模斜率变化系数控制伺服泵线性减小流量输出量，直到所述流量输出量到达最小开模流量输出值；当所述差值为零时，所述MCU检测控制FPGA关闭所有输出量，并关闭电磁阀。