[發明專利]一種注塑成型塑料鏡片焦距無模型控制方法

有效

• 申請號: 201010599452.8
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102079125A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 陳曦;孔祥松;邵之江;王喆
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C45/76
• 分類號: B29C45/76;B29L11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及注塑成型塑料鏡片焦距控制領域，特別地，涉及一種注塑成型塑料鏡片焦距無模型控制方法。

背景技術

鏡片的焦距與其屈光度線性相關，是塑料光學鏡片的一個重要質量指標，?其大小、穩定性反映了鏡片的質量特性。焦距控制對于鏡片的質量控制具有重要意義，對于通過注塑成型生產的塑料光學鏡片而言尤為如此。因為注塑成型是一個復雜的、多階段和非線性的間歇生產過程，且影響注塑鏡片焦距的工藝參數眾多，造成過程模型建立困難，而在實際注塑成型過程中往往又存在噪聲等不確定因素，這些都造成鏡片焦距控制難以高效實現。

從產品質量控制的角度，目前在注塑成型鏡片焦距控制領域，常用的方法包括：第一，試湊法，該方法通過操作人員根據經驗反復調節工藝參數來獲得一個較優的控制工作點，這種方法雖然簡單易行，但是非常費時、低效，且嚴重依賴于操作人員的個人經驗；第二，試驗設計法，該方法通過實驗設計來確定試驗方案，實施試驗并采集各個試驗點的焦距信息，再對數據進行分析或擬合，通過近似的擬合模型來預測最優工作點實現鏡片焦距控制；該方法的優點在于通過精心設計的試驗可以減少試驗次數，并且可以盡可能地發掘過程特性；其缺陷在于，試驗設計法仍然需要較多的經驗輔助、在線實施困難，也只能找到近似的局部最優工作點，因此該方法的控制精度不高；第三，基于模型的焦距控制方法；該方法需要有一個先驗模型作為基礎，根據其依賴的模型不同可以分為機理模型和基于試驗數據的辨識回歸模型兩大類。該方法在已有模型的基礎上雖然具備實施簡單，可以離線進行等優點；但是由于注塑成型過程的復雜性，塑料鏡片的焦距表征難以實現，焦距與各工藝參數之間的機理模型無法準確建立。而基于數據的回歸模型一般都需要通過大量的實驗獲得，往往工作量大，并且模型的外推性也不理想；因此模型是該方法的一大瓶頸。與此同時，注塑成型過程具有工作點變化頻繁的特點，在工業生產過程中經常需要改變材料、模具和一些工藝條件。在這些要素發生改變的情況下，原模型精度根本無法適用于新的生產過程。因此，基于模型的焦距控制方法往往需要耗費大量的時間、精力和試驗來建立過程模型且其控制精度也必然受限于相應的模型精度，這導致該方法在實際實施過程中效率低下、控制精度不能有效保證。

綜上所述，目前常用的焦距控制方法往往要求操作人員有很充足的經驗并且需要大量的試驗和時間投入，控制成本高，實施效率低下，不利于節能減排和環境保護。

考慮到注塑成型過程具有單位生產成本低、快速、易重復的特點，即使在最初的幾個甚至于幾十個批次生產的制品焦距不能滿足要求，只要焦距能夠不斷逼近控制指標并且在一定批次后達到要求，其消耗的資金成本和時間成本相對于傳統的控制方法可忽略不計。因此，我們根據注塑成型塑料鏡片生產過程的低成本和批次可重復性，提出了一種基于并行攝動方法的焦距無模型控制方法。

并行攝動方法（Simultaneous?Perturbation?Stochastic?Approximation,?SPSA）是一種非線性隨機逼近方法，由J.C.Spall在1992年左右提出。（J.C.Spall.?Multivariate?Stochastic?Approximation?Using?a?Simultaneous?Perturbation?Gradient?Approximation.?IEEE?Transactions?on?Automatic?Control,?vol.?37,?pp.?332-341.）該方法是一種基于梯度的優化方法，但是其梯度信息通過函數值來近似逼近；其優點在于搜索過程只需要函數值信息；同時因為其采用并行攝動策略，可以大大減少梯度估計所需要的信息量，尤其適合于多維參數優化問題，因此實施方便，效率較高。但是在實際工業生產過程中，該方法對過程噪聲敏感，在噪聲等不確定因素存在條件下，梯度估計的準確性差，方法工作效率較低。因此在本發明中考慮到焦距控制過程中不確定性的存在，在并行攝動方法的基礎上進行改進，提出了一種注塑成型塑料鏡片焦距無模型控制方法。該方法具備較好的魯棒性和抗噪聲性。

本發明利用注塑成型塑料鏡片生產過程的低成本和批次可重復的特性實現鏡片焦距的無模型控制，減少控制開銷、縮短控制時間；這對于提高注塑鏡片的焦距控制效率和在工業生產過程中具體落實節能減排有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有注塑成型塑料鏡片焦距控制方法的缺陷和不足，提供一種無模型的、高效的焦距控制方法。

本發明為實現上述發明目的采用了如下的技術方案：一種注塑成型塑料鏡片焦距無模型控制方法，該方法由以下步驟組成：