[發明專利]全自動真空注型控制系統和方法

無效

• 申請號: 201010290779.7
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102009445A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 張海光;劉媛媛;黃杰;胡慶夕;王超;陳維燈
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B29C39/44
• 分類號: B29C39/44
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及的是一種新型全自動真空注型控制系統和方法，該系統采用由計算機和可編程邏輯控制器組成的兩級分布式結構，特別適用于真空度和澆注材料氣泡的自動檢測、監視及控制，針對不同的澆注材料及客戶需求提供不同的工藝參數，完成真空注型工藝過程的全自動控制。

背景技術

快速成型與快速模具技術使得企業縮短了產品的開發和制造周期，從而實現了企業應對市場變化的快速反應能力，提高了產品的市場競爭力。作為典型的間接快速模具技術之一的真空注型技術可以在真空狀態下注型，從而較好地解決材料中的氣泡問題，廢品率較低，所以發展迅速。

真空注型技術首先在真空條件下利用母模制做出硅膠模具，然后對澆注材料進行抽真空、混合攪拌、進氣消泡等操作之后，將其注入硅膠模具型腔，最后通過交聯、固化等化學反應完成液體向固體的形態轉變，從而得到所需的零件。真空注型技術在制造薄壁件和透明件方面具有獨特優勢，在汽車、家電、輕工、工藝品和兒童玩具等行業有廣闊的應用前景，所以國內外一些企業和研究機構都在研制真空注型設備。

真空注型設備生產的產品質量主要依賴以下幾個方面：澆注材料的混合均勻程度、澆注工藝參數(如澆注過程中模具入口壓力、澆注速度、混合材料的凝固時間等)、澆注材料氣泡檢測和消除程度及真空度的調控準確性。因此，如何依據客戶的不同需求最優化地控制澆注工藝參數，最大程度地消除澆注材料中的氣泡是解決真空注型產品質量的關鍵問題。

現有的真空注型設備主要采用手動、電動和記憶模式自動三種控制方式。對于手動和電動控制的真空注型設備，其真空度的檢測和消泡效果的判斷，都是通過人為目測主觀判斷，容易造成生產效率低和誤操作等問題，人為因素影響大不利于制品質量的穩定控制。而記憶模式的自動控制存在生產柔性差、抗干擾能力不足等缺陷，即設定的一組參數只能適應一種生產條件，無法實現根據不同的澆注材料、成型件幾何特征及質量標準自動地調整工藝參數。總之，現有的真空注型控制系統對操作者的經驗和熟練程度依賴性強，而且生產效率低、生產柔性差，從而導致產品的質量難以保證。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的真空注型控制系統和方法的缺陷，提供一種將軟件和硬件有機集成的開放式全自動真空注型控制系統和方法，以實現對關鍵工藝參數的實時自動控制，提高其自動化程度和加工柔性、降低廢品率。該控制系統采用由計算機和可編程邏輯控制器組成的兩級分布式結構，集成了傳感器、智能控制、數據庫、微機接口和圖像處理等技術，實現整個真空注型過程的自動化和智能化。主要體現在能夠實時檢測、判斷、自動消除澆注材料的氣泡，能夠根據客戶需求和成型件幾何特征推薦成型材料并且提供相應的最優加工工藝參數，大大減少了設備對操作人員經驗的依賴性，因此提高了真空注型設備的柔性、生產效率及產品質量的穩定性。

本發明的構思是：

本發明的全自動真空注型控制系統是：用視覺傳感器取代人工目測實現氣泡的自動實時檢測，再通過設計圖像處理算法并編制程序實現對采集到的氣泡圖像的客觀分析與判斷，從而取代主觀判斷消泡效果；用數字壓力傳感器實現真空壓力的實時檢測，并與計算機通過實時通訊實現數字信號的獲取和處理，從而取代傳統的人工觀察壓力表主觀判斷執行抽氣或進氣動作；用三菱可編程控制器的編程軟件編寫整個工藝過程的控制程序，并與上位機實現實時通訊以接收指令信號并控制執行對象；利用數據庫軟件建立真空注型材料庫及工藝庫，組態軟件通過開放式數據接口對其進行訪問并根據用戶需求提供智能優化的工藝參數。

本全自動真空注型控制系統采用由計算機和可編程邏輯控制器組成的兩級分布式結構，可以實現真空注型過程的可視化、自動化、智能化控制。為了便于維護和擴展，其硬件采用模塊化結構，主要包括控制器模塊、檢測模塊和執行模塊。其中控制器模塊包括主控制器(計算機PC)和從控制器(可編程邏輯控制器PLC)；檢測模塊用于信號采集，包括料杯位置檢測、驅動電機速度檢測、混合材料氣泡檢測和真空室壓力檢測；執行模塊按照控制器指令進行抽真空、攪拌、傾倒和進氣等動作，包括攪拌及澆注驅動電機、電磁閥和真空泵。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：