[发明专利]全自动真空注型控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种新型全自动真空注型控制系统和方法，该系统采用由计算机和可编程逻辑控制器组成的两级分布式结构，特别适用于真空度和浇注材料气泡的自动检测、监视及控制，针对不同的浇注材料及客户需求提供不同的工艺参数，完成真空注型工艺过程的全自动控制。

背景技术

快速成型与快速模具技术使得企业缩短了产品的开发和制造周期，从而实现了企业应对市场变化的快速反应能力，提高了产品的市场竞争力。作为典型的间接快速模具技术之一的真空注型技术可以在真空状态下注型，从而较好地解决材料中的气泡问题，废品率较低，所以发展迅速。

真空注型技术首先在真空条件下利用母模制做出硅胶模具，然后对浇注材料进行抽真空、混合搅拌、进气消泡等操作之后，将其注入硅胶模具型腔，最后通过交联、固化等化学反应完成液体向固体的形态转变，从而得到所需的零件。真空注型技术在制造薄壁件和透明件方面具有独特优势，在汽车、家电、轻工、工艺品和儿童玩具等行业有广阔的应用前景，所以国内外一些企业和研究机构都在研制真空注型设备。

真空注型设备生产的产品质量主要依赖以下几个方面：浇注材料的混合均匀程度、浇注工艺参数(如浇注过程中模具入口压力、浇注速度、混合材料的凝固时间等)、浇注材料气泡检测和消除程度及真空度的调控准确性。因此，如何依据客户的不同需求最优化地控制浇注工艺参数，最大程度地消除浇注材料中的气泡是解决真空注型产品质量的关键问题。

现有的真空注型设备主要采用手动、电动和记忆模式自动三种控制方式。对于手动和电动控制的真空注型设备，其真空度的检测和消泡效果的判断，都是通过人为目测主观判断，容易造成生产效率低和误操作等问题，人为因素影响大不利于制品质量的稳定控制。而记忆模式的自动控制存在生产柔性差、抗干扰能力不足等缺陷，即设定的一组参数只能适应一种生产条件，无法实现根据不同的浇注材料、成型件几何特征及质量标准自动地调整工艺参数。总之，现有的真空注型控制系统对操作者的经验和熟练程度依赖性强，而且生产效率低、生产柔性差，从而导致产品的质量难以保证。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的真空注型控制系统和方法的缺陷，提供一种将软件和硬件有机集成的开放式全自动真空注型控制系统和方法，以实现对关键工艺参数的实时自动控制，提高其自动化程度和加工柔性、降低废品率。该控制系统采用由计算机和可编程逻辑控制器组成的两级分布式结构，集成了传感器、智能控制、数据库、微机接口和图像处理等技术，实现整个真空注型过程的自动化和智能化。主要体现在能够实时检测、判断、自动消除浇注材料的气泡，能够根据客户需求和成型件几何特征推荐成型材料并且提供相应的最优加工工艺参数，大大减少了设备对操作人员经验的依赖性，因此提高了真空注型设备的柔性、生产效率及产品质量的稳定性。

本发明的构思是：

本发明的全自动真空注型控制系统是：用视觉传感器取代人工目测实现气泡的自动实时检测，再通过设计图像处理算法并编制程序实现对采集到的气泡图像的客观分析与判断，从而取代主观判断消泡效果；用数字压力传感器实现真空压力的实时检测，并与计算机通过实时通讯实现数字信号的获取和处理，从而取代传统的人工观察压力表主观判断执行抽气或进气动作；用三菱可编程控制器的编程软件编写整个工艺过程的控制程序，并与上位机实现实时通讯以接收指令信号并控制执行对象；利用数据库软件建立真空注型材料库及工艺库，组态软件通过开放式数据接口对其进行访问并根据用户需求提供智能优化的工艺参数。

本全自动真空注型控制系统采用由计算机和可编程逻辑控制器组成的两级分布式结构，可以实现真空注型过程的可视化、自动化、智能化控制。为了便于维护和扩展，其硬件采用模块化结构，主要包括控制器模块、检测模块和执行模块。其中控制器模块包括主控制器(计算机PC)和从控制器(可编程逻辑控制器PLC)；检测模块用于信号采集，包括料杯位置检测、驱动电机速度检测、混合材料气泡检测和真空室压力检测；执行模块按照控制器指令进行抽真空、搅拌、倾倒和进气等动作，包括搅拌及浇注驱动电机、电磁阀和真空泵。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：