模具工作中折弯处恒温控制系统、控制方法、终端、介质

摘要

本发明公开模具工作中折弯处恒温控制系统、控制方法、终端、介质，涉及模具温度控制技术领域。将传感器采集数据同步传输到红外热成像仪的温度数据监控器中；红外热成像仪的温度数据监控器完成整个控制过程，在红外热成像仪触摸屏设置目标温度值，红外热成像仪控制器把采集到的温度信号与目标温度值进行实时比对，得到偏差信号；然后控制器对偏差进行PID控制等，实现模具工作恒温的控制。本发明通过在模具四周架设红外热成像仪，实时监控模具折弯处温度，当温度到达高温阈值时，通过传感器给模具降温装置信号，实现模具工作恒温的目的。实现了阈值为1摄氏度地智能控制。

说明书

技术领域

本发明涉及模具温度控制技术领域，尤其涉及模具工作中折弯处恒温控制系统、控制方法、终端、介质。

背景技术

目前，随着机床行业的高速发展，市场对于高速高精的机床需求越来越大，做好高端机床，对其精度稳定性要求非常严格；从传统的铸件床身到天然大理石床身的应用，再到矿物铸件床身的应用，无非就是机床行业一直在找寻一种更稳定的床身材料；现有的矿物铸件床身其阻尼特性为传统铸铁的10倍，使其精度更稳定；矿物铸件的最大特点还在于其床身产品的设计可塑性强，集成能力好。在冲压过程中，由于热障冷缩的物理特性，模具经过N次冲压后，对料片折弯处产生强烈的摩擦，积累大量的热，使得料片高温下膨胀变薄，引起缩颈现象，严重时产生开裂的现象。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中，对模具折弯处温度实时监控效果差，不能实现模具工作恒温。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种模具工作中折弯处恒温控制系统、控制方法、终端、介质。所述技术方案如下：

一种模具工作中折弯处恒温控制方法，该模具工作中折弯处恒温控制方法包括：

通过在模具四周架设红外热成像仪，实时监控模具折弯处温度，其中模具折弯处温度中心值为设定温度+25摄氏度；所述阈值为±7摄氏度；

当温度到达高温阈值时，通过传感器给模具降温装置信号，实现模具工作恒温的控制，

步骤一、将传感器采集数据同步传输到红外热成像仪的温度数据监控器中；红外热成像仪的温度数据监控器完成整个控制过程，在红外热成像仪触摸屏设置目标温度值，红外热成像仪控制器把采集到的温度信号与目标温度值进行实时比对，得到偏差信号e；

步骤二、然后所述控制器对偏差进行PID控制，在触摸屏上根据实时数据比对以及PID参数调节经验来实时设置PID参数，P为比例控制，与偏差大小成比例，调节P使程序对电压和电流调节速度加快；I为积分控制，是对偏差的积分，调整I来消除稳态误差；D为微分控制，是偏差的微分，微分用来预测偏差的变化趋势，调整D来减小超调量，进而提高温度调整稳定性；

步骤三、经过PID控制后将偏差信号传送至模具降温装置的电源，电源提供稳定的电压输出，进而按照PC的控制要求模具加热，直至稳定到目标温度值；所述的控制偏差e是指设定好的目标温度值r与实际测量到的温度值y的差值，即e(t)＝r(t)-y(t),输出的控制信号为

步骤四、对所述控制偏差e的上限最高温度阈值以及下限最低温度阈值进行控制；

步骤五、根据步骤四控制结果建立模具工作中折弯处的实时温度监控程序；

步骤六、在步骤五的温度监控程序中加入最优注入信号策略；实现模具工作恒温的控制。

优选的，在步骤三中，对所述控制偏差e的上限最高温度阈值以及下限最低温度阈值进行控制中，若实际工作环境温度低于或等于下限温度，则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU为εU2、电流校正误差εI为εI2、功率校正误差εP为εP2、相位校正误差

若实际工作环境温度高于或等于上限温度，则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU为εU1、电流校正误差εI为εI1、功率校正误差εP为εP1、相位校正误差

若实际工作环境温度低于上限温度且高于下限温度，则通过以下公式计算出则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU、电流校正误差εI、功率校正误差εP、相位校正误差

εU＝εU1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εU2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

εI＝εI1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εI2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

εP＝εP1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εP2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

根据实际工作环境温度对应的电压校正误差εU、电流校正误差εI、功率校正误差εP、相位校正误差进行实际工作环境温度下模具降温装置测量的电压、电流、功率和相位的校正；

模具降温装置监测工作环境温度的变化超过了预先设定的温度门限值T，则重复上述过程；

所述校正方法如下公式：

U

I

P

优选的，所述步骤四，对所述控制偏差e的上限最高温度阈值进行控制包括：

利用标准源分别输出设定电压、设定被测电流、设定被测功率和设定相位，标准表和模具降温装置同时分别对输出的设定电压、设定电流、设定功率和设定相位进行测量，通过标准表监测得到U设定1、I设定1、P设定1、

计算模具降温装置在上限温度下的电压误差εU1、电流误差εI1、功率误差εP1、相位误差

εU1＝((U测量1÷U设定1)-1)×100％；

εI1＝((I测量1÷I设定1)-1)×100％；

εP1＝((P测量1÷P设定1)-1)×100％；

对所述控制偏差e的下限最高温度阈值进行控制包括：

利用标准源分别输出设定电压、设定电流、设定功率和设定相位，标准表和模具降温装置同时分别对设定电压、设定电流、设定功率和设定相位进行测量，通过标准表监测得到U设定2、I设定2、P设定2、

计算模具降温装置在下限温度下的电压误差εU2、电流误差εI2、功率误差εP2、相位误差εP2，

εU2＝((U测量2÷U设定2)-1)×100％；

εI2＝((I测量2÷I设定2)-1)×100％；

εP2＝((P测量2÷P设定2)-1)×100％；

优选的，步骤五的建立过程包括：

1)在现有的信号注入法的基础上加入矢量控制，形成新的信号注入法；

2)在步骤一新的信号注入法中进行直流分量的提取；

3)计算定子电阻和估计温度；

4)得出实时温度观测的数据。

优选的，步骤六的最优注入信号策略过程包括：

1)分析模具参数、负载和模具的物理特性对温度估计精度和输出转矩脉动的影响；

2)根据模具的负载机模具参数，确定注入信号的大小，即UDC；

3)根据模具参数设计滤波器，并确定信号注入时长，即Δt；

4)结合模具参数和模具物理特性的热时间常数，确定信号注入周期，即ΔT。

优选的，步骤3)中，计算定子电阻和估计温度的方法包括：

假定Xit为t时刻第i个粒子的位置，Vit为t时刻第i个粒子的速度，Sit为t时刻第i个粒子的最优位置，Stg为t时刻的全局位置，则

则粒子i在t+1时刻的位置描述为

式中：

所述计算定子电阻和估计温度的方法进一步包括：

通过迭代搜寻每个粒子的当前最优解，采用适应度函数评价解的优劣程度；粒子的适应度函数为

式中：Zi，j为第i个样本的第j个理想输出值；zi，j为第i个样本的第j个实际输出值；n为样本数；m＝1，2，…，r，r为粒子数；粒子的个体极值点和全局最优极值点以及PID温度控制模型中P、I、D系数值和温度偏差值的优化终止条件由粒子的适应度确定；

将粒子群优化算法的误差作为PID控制算法阈值和权值的优化终止条件，当迭代l次时的误差为

步骤4)中，得出实时温度观测的数据的方法包括：

a)以Sobel算子或基于颜色空间聚类方法计算目标轮廓的预测值：

b)将目标轮廓视为由N个单元线段构成的集{dli}1，2，…，N，对于i＝1，2，…，N；

c)在C0中找到与dli对应的位置，依据C0中对应位置的切线作为dli的采样基准值，生成初始粒子集；

d)按照状态转移模型引导粒子不断的向已知的最佳解方向聚集，避免标准粒子滤波过程中退化的方法实现粒子状态转移，并计算每个粒子对应的轮廓点集合；

e)按照建立的观测模型计算粒子权重；

f)以粒子集的加权平均计算本次迭代得到的参数dlj(i)＝(kj(i)，bj(i))。

本发明的另一目的在于提供一种模具工作中折弯处恒温控制系统，所述模具工作中折弯处恒温控制系统包括：

红外热成像仪，搭载在在模具四周架上，用于实时监控模具折弯处温度，当温度到达高温阈值时，通过传感器给模具降温装置信号，实现模具工作恒温的控制。

本发明的另一目的在于提供一种模具，所述模具搭载所述的模具工作中折弯处恒温控制系统，并实施所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过在模具四周架设红外热成像仪，实时监控模具折弯处温度，当温度到达高温阈值时，通过传感器给模具降温装置信号，实现模具工作恒温的目的。

实现了阈值为±7摄氏度地智能控制。

本发明实验表明，实验数据如下：

从实验数据可以看出温度误差小于7℃，满足测试要求。在此温控系统控制下，实际精度可以控制在1℃以内。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的模具工作中折弯处恒温控制系统示意图。

其中，1、红外热成像仪；2、传感器；3、模具降温装置。

图2是本发明实施例提供的模具工作中折弯处恒温控制方法流程图。

图3是本发明实施例提供的经过PID控制后将偏差信号传送至模具降温装置的电源，电源提供稳定的电压输出，进而按照PC的控制要求模具加热，直至稳定到目标温度值流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明公开实施例所提供的模具工作中折弯处恒温控制方法，包括：

通过在模具四周架设红外热成像仪1，实时监控模具折弯处温度，当温度到达高温阈值时，通过传感器2给模具降温装置3信号，实现模具工作恒温的目的。

所述模具折弯处温度中心值为设定温度+25摄氏度；所述阈值为±7摄氏度。

如图1所示，本发明公开一种模具工作中折弯处恒温控制系统，包括：

红外热成像仪1，搭载在在模具四周架上，用于实时监控模具折弯处温度，当温度到达高温阈值时，通过传感器2给模具降温装置3信号，实现模具工作恒温的控制。

下面结合具体实施例对本发明地技术方案作进一步描述。

实施例1

如图2所示，模具工作中折弯处恒温控制方法具体包括：

S101，将传感器2采集数据同步传输到红外热成像仪1的温度数据监控器中；红外热成像仪1的温度数据监控器完成整个控制过程，在红外热成像仪1触摸屏设置目标温度值，红外热成像仪1控制器把采集到的温度信号与目标温度值进行实时比对，得到偏差信号e；

S102，然后所述控制器对偏差进行PID控制，在触摸屏上根据实时数据比对以及PID参数调节经验来实时设置PID参数，P为比例控制，与偏差大小成比例，调节P使程序对电压和电流调节速度加快；I为积分控制，是对偏差的积分，调整I来消除稳态误差；D为微分控制，是偏差的微分，微分用来预测偏差的变化趋势，调整D来减小超调量，进而提高温度调整稳定性；

S103，经过PID控制后将偏差信号传送至模具降温装置3的电源，电源提供稳定的电压输出，进而按照PC的控制要求模具加热，直至稳定到目标温度值；所述的控制偏差e是指设定好的目标温度值r与实际测量到的温度值y的差值，即e(t)＝r(t)-y(t),输出的控制信号为

S104，对所述控制偏差e的上限最高温度阈值以及下限最低温度阈值进行控制；

S105，根据步骤S104控制结果建立模具工作中折弯处的实时温度监控程序；

S106，在步骤S105的温度监控程序中加入最优注入信号策略；实现模具工作恒温的控制。

实施例2

本发明对所述控制偏差e的上限最高温度阈值进行控制包括：

利用标准源分别输出设定电压、设定被测电流、设定被测功率和设定相位，标准表和模具降温装置3同时分别对输出的设定电压、设定电流、设定功率和设定相位进行测量，通过标准表监测得到U设定1、I设定1、P设定1、

计算模具降温装置3在上限温度下的电压误差εU1、电流误差εI1、功率误差εP1、相位误差

εU1＝((U测量1÷U设定1)-1)×100％；

εI1＝((I测量1÷I设定1)-1)×100％；

εP1＝((P测量1÷P设定1)-1)×100％；

对所述控制偏差e的下限最高温度阈值进行控制包括：

利用标准源分别输出设定电压、设定电流、设定功率和设定相位，标准表和模具降温装置3同时分别对设定电压、设定电流、设定功率和设定相位进行测量，通过标准表监测得到U设定2、I设定2、P设定2、

计算模具降温装置3在下限温度下的电压误差εU2、电流误差εI2、功率误差εP2、相位误差εP2，

εU2＝((U测量2÷U设定2)-1)×100％；

εI2＝((I测量2÷I设定2)-1)×100％；

εP2＝((P测量2÷P设定2)-1)×100％；

实施例3

本发明对所述控制偏差e的上限最高温度阈值以及下限最低温度阈值进行控制中，若实际工作环境温度低于或等于下限温度，则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU为εU2、电流校正误差εI为εI2、功率校正误差εP为εP2、相位校正误差

若实际工作环境温度高于或等于上限温度，则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU为εU1、电流校正误差εI为εI1、功率校正误差εP为εP1、相位校正误差

若实际工作环境温度低于上限温度且高于下限温度，则通过以下公式计算出则取实际工作环境温度对应的电压校正误差εU、电流校正误差εI、功率校正误差εP、相位校正误差

εU＝εU1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εU2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

εI＝εI1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εI2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

εP＝εP1×(实际工作环境温度-下限温度)/(上限温度-下限温度)+εP2×(上限温度-实际工作环境温度)/(上限温度-下限温度)；

根据实际工作环境温度对应的电压校正误差εU、电流校正误差εI、功率校正误差εP、相位校正误差进行实际工作环境温度下模具降温装置3测量的电压、电流、功率和相位的校正；

模具降温装置3监测工作环境温度的变化超过了预先设定的温度门限值T，则重复上述过程；

所述校正方法如下公式：

U

I

P

实施例4

本发明地建立过程包括：

1)在现有的信号注入法的基础上加入矢量控制，形成新的信号注入法；

2)在步骤一新的信号注入法中进行直流分量的提取；

3)计算定子电阻和估计温度；

4)得出实时温度观测的数据；

所述步骤六的最优注入信号策略过程包括：

1)分析模具参数、负载和模具的物理特性对温度估计精度和输出转矩脉动的影响；

2)根据模具的负载机模具参数，确定注入信号的大小，即UDC；

3)根据模具参数设计滤波器，并确定信号注入时长，即Δt；

4)结合模具参数和模具物理特性的热时间常数，确定信号注入周期，即ΔT；

步骤3)中，计算定子电阻和估计温度的方法包括：

假定Xit为t时刻第i个粒子的位置，Vit为t时刻第i个粒子的速度，Sit为t时刻第i个粒子的最优位置，Stg为t时刻的全局位置，则

则粒子i在t+1时刻的位置描述为

式中：

所述计算定子电阻和估计温度的方法进一步包括：

通过迭代搜寻每个粒子的当前最优解，采用适应度函数评价解的优劣程度；粒子的适应度函数为

式中：Zi，j为第i个样本的第j个理想输出值；zi，j为第i个样本的第j个实际输出值；n为样本数；m＝1，2，…，r，r为粒子数；粒子的个体极值点和全局最优极值点以及PID温度控制模型中P、I、D系数值和温度偏差值的优化终止条件由粒子的适应度确定；

将粒子群优化算法的误差作为PID控制算法阈值和权值的优化终止条件，当迭代l次时的误差为

步骤4)中，得出实时温度观测的数据的方法包括：

a)以Sobel算子或基于颜色空间聚类方法计算目标轮廓的预测值：

b)将目标轮廓视为由N个单元线段构成的集{dli}1，2，…，N，对于i＝1，2，…，N；

c)在C0中找到与dli对应的位置，依据C0中对应位置的切线作为dli的采样基准值，生成初始粒子集；

d)按照状态转移模型引导粒子不断的向已知的最佳解方向聚集，避免标准粒子滤波过程中退化的方法实现粒子状态转移，并计算每个粒子对应的轮廓点集合；

e)按照建立的观测模型计算粒子权重；

f)以粒子集的加权平均计算本次迭代得到的参数dlj(i)＝(kj(i)，bj(i))。

本发明的另一目的在于提供一种模具，所述模具搭载所述的模具工作中折弯处恒温控制系统，并实施所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的模具工作中折弯处恒温控制方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。