注塑成型中模腔压力软测量方法与实验装置研究

摘要

模腔压力是注塑成型过程中难以检测和控制的关键工艺参数，模腔压力受到制品成型过程中熔体温度、注射压力、注射速度和保压压力等参数的影响而发生变化，模腔压力检测能够提高注塑设备闭环控制系统性能，优化V-P切换点设置，模腔压力检测对于提高制品质量具有重要意义。
　　本文建立了以超声回波幅值信号、模具温度和主油缸压力为辅助变量，模腔压力为主导变量的模腔压力软测量模型方案，并搭建了实验平台。开展了基于超声信号的模腔压力软测量研究。主要研究内容如下:
　　(1)论述了模腔压力检测技术、超声检测技术、软测量技术和差分进化算法等模腔压力软测量相关技术的研究现状，分析了传统模腔压力检测技术的优缺点，以此确立了基于超声检测原理的模腔压力软测量技术的研究方案。
　　(2)分析了超声信号同熔体密度变化之间的关系，采用机理建模和经验建模相结合的方式建立了以模腔压力（P）为主导变量，模具温度(T)、主油缸压力（P）和超声信号(U)为辅助变量的模腔压力软测量数学模型，并利用差分进化算法校正软测量模型相关参数。
　　(3)设计了模腔压力软测量方案硬件控制器。采用TI公司TMS320F2812系列DSP作为控制器的核心处理器以保证检测精度和速度，根据控制器的设计原理扩展了相关外围电路。通过控制器实现超声信号、模具温度和主油缸压力的信号采集以及软测量算法的实现。
　　(4)研究了模腔压力软测量方案的软件实现方案，分析了快速傅里叶变换(FFT)和FIR滤波在DSP平台上的功能实现，通过编程在DSP硬件平台上完成了实验数据的FFT分析、低通滤波和模腔压力的软测量实现。
　　(5)采用专用设备搭建了基于超声信号的模腔压力软测量实验平台，通过对实验数据的分析，定性研究了软测量方案中各相关变量之间的关系。根据不同制品缺陷下的超声回波幅值信号变化，分析了制品质量同超声回波信号变化的关系。并通过多组实验验证了模腔压力软测量方案在相同注塑工艺条件下和不同注塑工艺条件下的可行性和可靠性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．2．1 注塑制品质量控制的研究

1．2．2 注塑过程模腔压力检测方法研究

1．2．3 超声在线检测技术研究

1．2．4 软测量研究

1．2．5 差分进化算法研究

1．3 本论文的研究概述

1．3．1 本论文来源和研究意义

1．3．2 本论文的主要研究内容

2 基于超声信号的模腔压力软测量方法研究

2．1 超声在模腔压力检测中的应用研究

2．1．1 超声检测理论介绍

2．1．2 模腔熔体变化的超声响应

2．2 模腔压力软测量建模分析

2．2．1 软测量基础理论分析

2．2．2 模腔压力的软测量建模

2．3 差分进化算法在线校正研究

2．4 本章小结

3 模腔压力软测量硬件电路设计

3．1 模腔压力软测量方案核心电路设计

3．1．1 CPU选型

3．1．2 电源电路设计

3．1．3 信号采集电路设计

3．1．4 信号输出电路设计

3．2 外围辅助电路设计

3．2．1 时钟电路设计

3．2．2 复位电路设计

3．2．3 存储电路设计

3．2．4 调试电路设计

3．3 模腔压力软测量控制器在方案中的应用

3．4 本章小结

4 模腔压力软测量方案软件设计

4．1 软测量方案软件开发简介

4．1．1 检测方案软件结构

4．1．2 软件开发平台简介

4．2．程序初始化设计及编程

4．3 数据处理模块软件开发设计

4．3．1 软测量数据的FFT分析及软件编程

4．3．2 软测量数据的FIR滤波分析及编程

4．4 模腔压力软测量方案的主程序编程

4．5 本章小结

5 模腔压力软测量实验平台搭建及结果分析

5．1 实验平台搭建及实验设备介绍

5．1．1 实验专用模具设计及其组件介绍

5．1．2 超声检测设备介绍

5．1．3 传感器设备和实验材料介绍

5．1．4 注塑设备介绍

5．1．5 实验系统构建

5．2 实验数据采集和结果分析

5．2．1 超声检测制品质量验证实验

5．2．2 软测量验证实验

5．3 本章小结

6 总结与展望

论文总结

展望

参考文献

作者简介