CN114179320A - 一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其包括在注塑机上配套安装一视觉检测装置和若干温湿度传感器，开模后对注塑制成品进行多项视觉检测，获得检测数据，发送至中央计算云平台；在数据库中查找原材料配比所对应的参数调节数据库，该参数调节数据库是通过温湿度传感器实时反馈的注塑机环境参数所获得的大数据；通过将所述检测数据与所述参数调节数据库中对应数值进行比较，按照设定的参数调节原则输出调整工艺参数，并实时反馈回注塑机进行相应的调整，重复上述步骤直至获得符合成品规格要求的注塑件即完成注塑机的自动调参。本发明实现了注塑工艺过程中参数的自动调整修正，大大提高了注塑产品的质量稳定性和生产效率。
Description
【技术领域】
本发明属于注塑技术领域，特别是涉及一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法。
【背景技术】
注塑成型产品一般都是依据规格/标准和客户的要求来制造的，在实际注塑生产过程中，会产生缩水、缺胶、披峰、夹水纹、水波纹、气纹、流纹、银纹、料花、开裂、拉丝、粘模、顶白、拖花、漏胶、内应力、气泡、色差、盲孔、断柱、翘曲变形、裂痕、黑点等数十种不良缺陷。在注塑时，需要有十几年经验的专业技术人员从注塑制成品所产生的缺陷，来准确分析/判断问题点，这是一种要求极高的专业性技术和经验的积累。
一般来说，专业技术人员需要对成品件进行测量、检测，同时结合原材料的特性、注塑机的工艺、注塑模具、生产环境条件等来综合分析，并在注塑机上进行工艺参数的调整，，虽然国内外的高端注塑机已经内置了一些工艺参数调整的方案，仍然需要技术人员在多种方案中反复切换试验并进行微调。在数十次甚至上百次的调整后，才能正常投产。而一旦其中一些参数有变化，则再次需要专业技术人员重复上述调试工作，严重影响产品的稳定性以及正常生产。
因此，有必要提供一种新的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，实现了注塑工艺过程中参数的自动调整修正，大大提高了注塑产品的质量稳定性和生产效率。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其包括在注塑机上配套安装一视觉检测装置，并在注塑机上安装若干温湿度传感器，在开模后对注塑制成品实时进行多项视觉检测，获得设定项数的检测数据，发送至中央计算云平台；在数据库中查找与该注塑制成品对应的原材料配比所对应的参数调节数据库，该参数调节数据库是通过温湿度传感器实时反馈的注塑机环境参数所获得的大数据；通过将所述检测数据与所述参数调节数据库中对应数值进行比较，按照设定的参数调节原则输出调整工艺参数，并实时反馈回注塑机进行相应的调整，重复上述步骤直至获得符合成品规格要求的注塑件即完成注塑机的自动调参。
进一步的，在第一个注塑程序循环完之后，注塑机模具打开由机械手臂取出注塑制成品后，传送至视觉检测工位，通过所述视觉检测装置进行多项视觉检测获得产品设定位置的所述检测数据；所述检测数据包括尺寸、缺陷特征属性、颜色。
进一步的，所述中央云计算平台包括所述数据库、中央处理器、网络设备、存储设备、显示设备、与注塑机设备相连接的数据接口。
进一步的，所述数据库中存储有注塑机型号、该类型注塑机的工艺参数、可加工的原材料配比、注塑制成品的规格要求、多项视觉检测的数据，所述注塑制成品的规格要求包括注塑制成品的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围。
进一步的，在所述中央云计算平台中，调出标准公差数据库中预制的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围，与所述检测数据进行比较，如所述检测数据在允许范围内，则反馈给注塑机，继续进行下一次注塑程序循环，并持续自动完成每一次的数值对比；如实际测量值超出范围，则反馈给机械手臂，将本次注塑制成品投入缺陷品收集箱，并发送信息至人工检测台，同时将本次有缺陷的检测数据的详细报告存入缺陷记录数据库；调出参数调节数据库，与之进行对比，获得调整方案，并将该调整方案反馈给注塑机，作为注塑机中自带的调参程序的参数输入进行相应的自动调整，进行注塑程序循环，同时自动完成数值对比，直至自动调整为所述检测数据在标准公差范围内。
进一步的，所述多项视觉检测包括三维立体视觉测量、光学透视缺陷检测、色差检测、水口尺寸检测。
进一步的，所述参数调节数据库包括注塑机螺杆的转速、注塑机机筒的温度、模具的加压压力、模具的保压时长即加压持续时间、锁模力、注塑速率曲线、注入模具前的模具预热温度、脱模时模具的冷却温度、开模行程、射胶时间、射胶压力、射胶量、模温。
进一步的，所述原材料配比中的成分包括高分子主材料、润滑剂、色粉、水口料回用量占比、稳定剂、增塑/增强改性调整配料、离型剂。
进一步的，所述原材料配比中包含的参数包括配料百分比、混料时长、干燥时长。
进一步的，所述温湿度传感器分布的位置包括混料斗的入料位置及离开料斗的位置、投料斗、输料管道、模具内、注塑机入料段、注塑机螺杆起始位置、注塑机螺杆前部加热段、注塑机螺杆异形剪切增强段、注塑机螺杆混合段、注塑机螺杆增压段、注塑机注塑口。
与现有技术相比，本发明一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法的有益效果在于：利用大数据和视觉检测相结合的技术，替代专业技术人员介入的调试工作，实现注塑机注塑工艺中各个相关工艺参数的自动反馈与智能调节，大大提高了产品的质量稳定性和生产效率；在精密注塑行业，尽可能地减少环境、原材料、注塑机、模具变化所导致的生产中断，也弥补了调试人员专业技术不足导致的生产损失。
【具体实施方式】
实施例一：
本实施例一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其包括：在注塑机上配套安装一视觉检测装置，在开模后对注塑制成品实时进行多项视觉检测，获得各种检测数据；将所述检测数据发送至中央计算云平台；在数据库中查找与该注塑制成品对应的原材料配比所对应的参数调节数据库，该参数调节数据库是通过温湿度传感器实时反馈的注塑机环境参数所获得的大数据；通过将所述检测数据与所述参数调节数据库中对应数值进行比较，按照设定的参数调节原则输出调整工艺参数，并实时反馈回注塑机进行相应的调整；在完成设定数量周期的注塑过程后，取该数量注塑过程的注塑数据的均值，对注塑机进行相应的工艺参数调整，此过程称为一个自动调参循环；在进行多组自动调参循环之后，注塑过程可在无人干预的条件下自动完成符合成品规格要求的注塑件。
其中，所述多项视觉检测包括三维立体视觉测量、光学透视缺陷检测、色差检测、水口尺寸检测。
所述中央云计算平台包括数据库、中央处理器、网络设备、存储设备、显示设备、与注塑机设备相连接的数据接口。所述数据库内存储有注塑机型号、对应类型注塑机的工艺参数、可加工的原材料配比、注塑制成品的规格要求、多项视觉检测的数据。所述注塑制成品的规格要求包括注塑制成品的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围。目前注塑机设备厂商出厂时都会预置多套综合调参程序，对外有数据接口。
所述原材料配比中的成分包括高分子主材料、润滑剂、色粉、水口料回用量占比、稳定剂、增塑/增强或其他改性调整配料、离型剂，所述原材料配比中包含的参数包括配料百分比、混料时长、干燥时长。
所述温湿度传感器分布的位置包括混料斗的入料位置及离开料斗的位置、投料斗、输料管道、模具内、注塑机入料段、注塑机螺杆起始位置、注塑机螺杆前部加热段、注塑机螺杆异形剪切增强段、注塑机螺杆混合段、注塑机螺杆增压段、注塑机注塑口。
所述参数调节数据库注塑机工艺参数，所述注塑机工艺参数包括转速注塑机螺杆的转速、注塑机机筒的温度、模具的加压压力、模具的保压时长即加压持续时间、锁模力、注塑速率曲线、注入模具前的模具预热温度、脱模时模具的冷却温度、开模行程、射胶时间、射胶压力、射胶量、模温。等。
具体的，包括以下步骤：
步骤一，在第一个注塑循环之后，注塑机模具打开由机械手臂取出注塑制成品后，传送至视觉检测工位，通过视觉检测装置获得产品设定位置的检测数据；其中，由基于Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Laplacian 算子、Canny算子的像素检测算法，或亚像素边缘检测算法获得指定位置的测量数据；同时由基于卷积神经网络进行的目标检测算法获取拍摄图像中的缺陷特征并进行分类标记；同时针对被测物全体或前述目标检测获得的特征图像区域内，进行网格分割及RGB三原色色值计算识别，并在网格内标记 RGB颜色均值以及最高值和最低值及其分布数据，该网格尺寸及形状根据被测物体的实际需要可预先设定；
步骤二：所述检测数据包括尺寸、缺陷特征属性、颜色等标记信息，并通过网络设备传输至中央处理器；
步骤三：在中央处理器中，调出标准公差数据库中预制的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围，与步骤一中视觉检测装置测量的所述检测数据进行比较；如实际测量值在允许范围内，则反馈给注塑机及相关的设备(如与该注塑机相联动的上料系统、温度控制系统、湿度控制系统、机械手等传送系统)，继续进行第二次注塑循环，并持续自动完成每一次的数值对比；如实际测量值超出范围，则反馈给机械手臂，将本次注塑制成品投入缺陷品收集箱，并通过网络模块发送信息至人工检测台，同时将本次缺陷差值详细报告存入缺陷记录数据库；同时，调出参数调节数据库，与之进行对比，寻找调整方案，并反馈给注塑机及相关的设备(如与该注塑机相联动的上料系统、温度控制系统、湿度控制系统、机械手等传送系统)，进行相应的自动调整，进行第二次注塑循环，同时自动完成第二次的数值对比，直至自动调整为测量值在标准公差范围内。
目前市面上大多数注塑机已具备类似的自动调节程序，仅需与这些注塑机的控制系统进行数据对接，发送与该注塑机自带的控制程序相匹配的控制指令即可。具体的参数调节原则包括：
1)当被检测物中检测得到不良缺陷为“充填不足”时，优先对比模具传感器获得的温度，如模具温度偏低，则相应提高模具的温度；再在数据库中对比传感器获得的注塑机各分段料温，如料温低则提高相应段的温度；如上述传感器所测温度都符合设定要求，则提高注射压力、增加计量行程，该调节由注塑机预置的调参程序处理；
2)当被检测物中检测得到不良缺陷为“银纹”时，优先对比物料入料斗处的温湿度，提高入料斗前的烘干效率以清除物料中残存的水气/油剂；再在数据库中对比后，适当调低熔胶桶温度，以防止塑料受热分解产生气体；在数据库中对比背压，适当调高有利于排出气体；
3)当被检测物中检测得到不良缺陷为“披锋(毛边)”时，对比数据库后采取如下措施：适当调低入料斗温度以及模具温度；适当降低注射压力或注射速度；降低保压压力；加大锁模力等；
4)当被检测物中检测得到不良缺陷为“烧焦(困气)”时，对比数据库后采用如下措施：降低最后一级注射速度；降低注射压力；降低熔料温度；降低锁模力等；
5)当被检测物中检测得到不良缺陷为“缩孔(真空泡)”时，对比数据库后采用如下措施：提高模具温度；提高注射压力或速度；提高保压压力或延长保压时间；提高熔料温度；提高背压等；
6)当被检测物中检测得到不良缺陷为“喷射纹(蛇纹)”时，对比数据库后采用如下措施：提高熔料温度；提高模具温度；降低注射速度等；
7)当被检测物中检测得到不良缺陷为“裂纹(龟裂)”时，对比数据库后采用如下措施：降低注射压力；降低注射速度；减小保压压力；缩短保压时间；提高熔料温度；提高模具温度；降低模具顶出速度等；
8)当被检测物中检测得到不良缺陷为“顶白或顶爆”时，对比数据库后采用如下措施：提高模具温度；减慢模具顶出速度等；
9)当被检测物中检测得到不良缺陷为“黑条”时，对比数据库后采用如下措施：降低料筒温度；降低螺杆转速；降低背压等；
10)当被检测物中检测得到不良缺陷为“混色”时，对比数据库后采用如下措施：提高熔料温度；提高背压；提高螺杆转速；远程报警提示研磨色粉或更换色粉等。
本实施例一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，利用大数据和视觉检测相结合的技术，替代专业技术人员介入的调试工作，实现注塑机注塑工艺中各个相关工艺参数的自动反馈与智能调节，大大提高了产品的质量稳定性和生产效率；在精密注塑行业，尽可能地减少环境、原材料、注塑机、模具变化所导致的生产中断，也弥补了调试人员专业技术不足导致的生产损失。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：其包括在注塑机上配套安装一视觉检测装置，并在注塑机上安装若干温湿度传感器，在开模后对注塑制成品实时进行多项视觉检测，获得设定项数的检测数据，发送至中央计算云平台；在数据库中查找与该注塑制成品对应的原材料配比所对应的参数调节数据库，该参数调节数据库是通过温湿度传感器实时反馈的注塑机环境参数所获得的大数据；通过将所述检测数据与所述参数调节数据库中对应数值进行比较，按照设定的参数调节原则输出调整工艺参数，并实时反馈回注塑机进行相应的调整，重复上述步骤直至获得符合成品规格要求的注塑件即完成注塑机的自动调参。
2.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：在第一个注塑程序循环完之后，注塑机模具打开由机械手臂取出注塑制成品后，传送至视觉检测工位，通过所述视觉检测装置进行多项视觉检测获得产品设定位置的所述检测数据；所述检测数据包括尺寸、缺陷特征属性、颜色。
3.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述中央云计算平台包括所述数据库、中央处理器、网络设备、存储设备、显示设备、与注塑机设备相连接的数据接口。
4.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述数据库中存储有注塑机型号、该类型注塑机的工艺参数、可加工的原材料配比、注塑制成品的规格要求、多项视觉检测的数据，所述注塑制成品的规格要求包括注塑制成品的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围。
5.如权利要求4所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：在所述中央云计算平台中，调出标准公差数据库中预制的尺寸、缺陷特征属性、颜色的标准值及其允许公差范围，与所述检测数据进行比较，如所述检测数据在允许范围内，则反馈给注塑机，继续进行下一次注塑程序循环，并持续自动完成每一次的数值对比；如实际测量值超出范围，则反馈给机械手臂，将本次注塑制成品投入缺陷品收集箱，并发送信息至人工检测台，同时将本次有缺陷的检测数据的详细报告存入缺陷记录数据库；调出参数调节数据库，与之进行对比，获得调整方案，并将该调整方案反馈给注塑机，作为注塑机中自带的调参程序的参数输入进行相应的自动调整，进行注塑程序循环，同时自动完成数值对比，直至自动调整为所述检测数据在标准公差范围内。
6.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述多项视觉检测包括三维立体视觉测量、光学透视缺陷检测、色差检测、水口尺寸检测。
7.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述参数调节数据库包括注塑机螺杆的转速、注塑机机筒的温度、模具的加压压力、模具的保压时长即加压持续时间、锁模力、注塑速率曲线、注入模具前的模具预热温度、脱模时模具的冷却温度、开模行程、射胶时间、射胶压力、射胶量、模温。
8.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述原材料配比中的成分包括高分子主材料、润滑剂、色粉、水口料回用量占比、稳定剂、增塑/增强改性调整配料、离型剂。
9.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述原材料配比中包含的参数包括配料百分比、混料时长、干燥时长。
10.如权利要求1所述的结合视觉检测的注塑机工艺参数自动调节方法，其特征在于：所述温湿度传感器分布的位置包括混料斗的入料位置及离开料斗的位置、投料斗、输料管道、模具内、注塑机入料段、注塑机螺杆起始位置、注塑机螺杆前部加热段、注塑机螺杆异形剪切增强段、注塑机螺杆混合段、注塑机螺杆增压段、注塑机注塑口。
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