CN113997536B - 一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法 - Google Patents

一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，包括如下步骤：(1)对冷却系统的每一个水阀进行标号，分别是水阀1号到水阀N号；(2)建立第一数据；(3)建立第二数据库；(4)设定冷却系统的目标函数:对目标函数进行求解；(6)设定目标函数的执行条件：按照步骤(6)的执行条件对输入图像X′执行冷却方案，对每一阀门进行调节。本发明是一种自适应的控制方法；相比于经验控制的冷却系统来说，更加严谨、科学、可靠。可以有效的提高产品质量，延长模具使用寿命。

Description

一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法
技术领域
本发明涉及智能处理系统，具体涉及一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法。
背景技术
注塑模具是一种生产塑胶制品的工具，也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型具体是将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。注塑成型方法的优点是速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以有简到繁，而且制品尺寸精确，产品易更新迭代。
但是，对于注塑产品来说，整个零件的厚薄程度不同，因此需要的冷却情况也应该不同，而自动液冷控制系统的冷却效果由进水口速度、进水温度以及通水时间三方面因素决定，在传统的冷却系统中，为达到理想的冷却效果，大多采用经验法，根据在每一次实际生产过程中的冷却效果，逐步改变进水口速度、进水温度以及通水时间。这种经验法往往无法定量的分析出科学的进水口速度、进水温度以及通水时间，无法快速均匀冷却注塑模具，并且在采用试验过程中，易对模具造成伤害，影响产品加工。而目前大部分注塑模具无法快速均匀的进行冷却，会造成工件不同位置凝固不均匀，从而使得工件变形，无法适应要求越来越精细的制作工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，包括如下步骤：
(1)对冷却系统的每一个水阀进行标号，分别是水阀1号到水阀N号；
(2)建立第一数据；
预设每一个水阀的进水口速度v1…vs，每一个水阀的进水温度T1…Tu，每一个水阀的通水时长t1…tw,将液冷系统的控制变量的形成数种不同的输入方案，建立每一个水阀的控制方案备用库；
(3)建立第二数据库；
(31)调用第一数据库、将注塑模具随机运行K次以获得冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y；
(32)建立第二数据库；
将步骤(31)中获得的冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y、以及第一数据库的数据做一一对应，建立第二数据库；
(4)设定冷却系统的目标函数；
目标函数为：
其中，K是注塑模具的运行次数；yijk表示第k次运行时输出图像上的位置为(i,j)，xijk表示第k次运行时输入图像上的位置为(i,j)，Tk表示第k次运行时的温度矩阵，vijk表示第k次运行时的速度矩阵，tijk表示第k次运行时的时间矩阵，aijk、bijk、dijk为待求常数参数；Cijk为求解矩阵参数，Cijk的大小为1×N；
(5)对目标函数进行求解
采用步骤(3)中所建立的第二数据库数据对目标函数进行数据拟合，获得常数参数aijk、bijk、dijk、以及矩阵参数Cijk的具体值；
(6)设定目标函数的执行条件
(61)将待冷却的输入图像X′代入到步骤(4)中的目标函数中，获得预测输出图像Ytest；
(62)对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的高温值取平均值对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的低温值取平均值/>
(63)设定执行条件：其中/>和/>是从步骤(62)中的同一幅预测输出图上所获得；
(64)对每一幅预测输出图像Ytest求取Z值，最小Z值为目标函数的执行条件；
(7)按照步骤(6)的执行条件对输入图像X′执行冷却方案，对每一阀门进行调节。
进一步的：步骤(31)中的输入图像X和输出图像Y分别通过热成像仪获得。
进一步的：步骤(32)中的输入图像和输出图像需要预处理，预处理过程是将包含的模具表面温度分布信息以像素来表示。
进一步的：具体的像素大小是224×224。
进一步的：步骤(62)中高温值和低温值的选取是将所有点多温度值从高到低排列，高温值从上到下取30个点，低温值从下向上取30个点。
本发明的技术效果是：
本发明中引入函数拟合的方式，对塑胶液体凝固形成产品后模具表面的热成像图、进水口速度、进水温度以及通水时间进行深度学习，输出是从冷却系统工作结束后模具表面的热成像图，使得建立有效的关联模型，实现输入图像与输出图像建立联系，最后，用合理温度衡量值对输出图像进行评估，从而确定每一个水阀的最终进水口速度、进水温度以及通水时间方案。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明图像采集过程示意图。
图2是本发明的总体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1、图2所示，一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，包括如下步骤：
(1)对冷却系统的每一个水阀进行标号，分别是水阀1号到水阀N号；
(2)建立第一数据；
预设每一个水阀的进水口速度v1…vs，每一个水阀的进水温度T1…Tu，每一个水阀的通水时长t1…tw,将液冷系统的控制变量的形成数种不同的输入方案，建立每一个水阀的控制方案备用库；
(3)建立第二数据库；
(31)调用第一数据库、将注塑模具随机运行K次以获得冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y；步骤(31)中的输入图像X和输出图像Y分别通过热成像仪获得。
(32)建立第二数据库；
将步骤(31)中获得的冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y、以及第一数据库的数据做一一对应，建立第二数据库；其中步骤(32)中的输入图像X和输出图像Y需要预处理，预处理过程是将包含的模具表面温度分布信息以像素来表示。进一步的：具体的像素大小是224×224。
(4)设定冷却系统的目标函数；
目标函数为：
其中，K是注塑模具的运行次数；yijk表示第k次运行时输出图像上的位置为(i,j)，xijk表示第k次运行时输入图像上的位置为(i,j)，在这里输入图像和输出图像的大小均是224*224，所以总计有224*224＝50176个像素点；所以(i,j)表示，在图像上的某个像素点的坐标位置。
Tk表示第k次运行时的温度矩阵，vijk表示第k次运行时的速度矩阵，tijk表示第k次运行时的时间矩阵，aijk、bijk、dijk为待求常数参数；Cijk为求解矩阵参数，Cijk的大小为1×N；
(5)对目标函数进行求解
采用步骤(3)中所建立的第二数据库数据对目标函数进行数据拟合，获得常数参数aijk、bijk、dijk、以及矩阵参数Cijk的具体值；
(6)设定目标函数的执行条件
(61)将待冷却的输入图像X′代入到步骤(4)中的目标函数中，获得预测输出图像Ytest；
(62)对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的高温值取平均值对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的低温值取平均值/>步骤(62)中高温值和低温值的选取是将所有点多温度值从高到低排列，高温值从上到下取30个点，低温值从下向上取30个点。
(63)设定执行条件：其中/>和/>是从步骤(62)中的同一幅预测输出图上所获得；对每一幅预测输出图像Ytest求取Z值，最小Z值为目标函数的执行条件；
(7)按照步骤(6)的执行条件对输入图像X′执行冷却方案，对每一阀门进行调节。
在本发明中首先对每一个水阀建立以进水口速度、进水温度以及通水时间为参数的第一数据库(控制方案备用库)，使用作用前的传感器的数据+进水口速度、进水温度以及通水时间作为函数的输入，使用作用后的热成像图作为函数的输出，并通过设定输出图像的评估标准优选出方案，是函数拟合方法在该应用的创新应用。
本发明采用热成像图+函数拟合的方法实现对每一个水阀的进水口速度、进水温度以及通水时间的控制，可以根据每一次产品加工的不同工况得到不同的控制方法，是一种自适应的控制方法；相比于经验控制的冷却系统来说，更加严谨、科学、可靠。可以有效的提高产品质量，延长模具使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对冷却系统的每一个水阀进行标号，分别是水阀1号到水阀N号；
(2)建立第一数据；
预设每一个水阀的进水口速度v1…vs，每一个水阀的进水温度T1…Tu，每一个水阀的通水时长t1…tw,将液冷系统的控制变量的形成数种不同的输入方案，建立每一个水阀的控制方案备用库；
(3)建立第二数据库；
(31)调用第一数据库、将注塑模具随机运行K次以获得冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y；
(32)建立第二数据库；
将步骤(31)中获得的冷却前的输入图像X、以及冷却后的输出图像Y、以及第一数据库的数据做一一对应，建立第二数据库；
(4)设定冷却系统的目标函数；
目标函数为：
其中，K是注塑模具的运行次数；yijk表示第k次运行时输出图像上的位置为(i,j)，xijk表示第k次运行时输入图像上的位置为(i,j)，Tk表示第k次运行时的温度矩阵，vijk表示第k次运行时的速度矩阵，tijk表示第k次运行时的时间矩阵，aijk、bijk、dijk为待求常数参数；Cijk为求解矩阵参数，Cijk的大小为1×N；
(5)对目标函数进行求解
采用步骤(3)中所建立的第二数据库数据对目标函数进行数据拟合，获得常数参数aijk、bijk、dijk、以及矩阵参数Cijk的具体值；
(6)设定目标函数的执行条件
(61)将待冷却的输入图像X′代入到步骤(4)中的目标函数中，获得预测输出图像Ytest；
(62)对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的高温值取平均值对每一幅预测输出图像Ytest上的一定数量的低温值取平均值/>
(63)设定执行条件：其中，/>和/>是从步骤(62)中的同一幅预测输出图上所获得；
(64)对每一幅预测输出图像Ytest求取Z值，最小Z值为目标函数的执行条件；
(7)按照步骤(6)的执行条件对输入图像X′执行冷却方案，对每一阀门进行调节。
2.根据权利要求1所述的基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，其特征在于：步骤(31)中的输入图像X和输出图像Y分别通过热成像仪获得。
3.根据权利要求1所述的基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，其特征在于：步骤(32)中的输入图像X和输出图像Y需要预处理，预处理过程是将包含的模具表面温度分布信息以像素来表示。
4.根据权利要求3所述的基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，其特征在于：具体的像素大小是224×224。
5.根据权利要求1所述的基于函数拟合的注塑模具液冷控制方法，其特征在于：步骤(62)中高温值和低温值的选取是将所有点多温度值从高到低排列，高温值从上到下取30个点，低温值从下向上取30个点。
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