[发明专利]射出成型机的智能型控制的方法

说明书

本发明关于射出成型机的智能型控制的方法，特别是关于应用类神经网路控制及预测射出成型机的射出成型的方法。

传统上，射出成型品品质控制可分为两个阶段，第一阶段为射出成型机参数设定(选定射出机输入值)。由此设定可以得到合乎品质要求的成型品。第二阶段为生产时的成型品品质监测和控制。就这两阶段分别有不同的方法进行射出机参数设定及监控成型品质。

射出成型机参数设定，如：融胶温度、模具温度、射出压力和射出速度等是射出参数设定的主要工作。理想的情况，射出成型机的输入值一经确定后可生产合乎品质要求的成型品。但是，因为射出成型机的制造过程是动态的复杂的而且经常变化，选择适当的输入值是非常困难的。其所使用的塑胶原料熔融流动时为具有非牛顿流体、非均热特性而且在射出成型过程中熔融原料受高压及高温等复杂因素影响。此外，射出成型机的动态特性也甚为复杂，因此射出成型机参数设定需要进一步探讨。以前常用试误法作射出成型机参数设定，工程人员使用他们在制造过程上的知识来设定射出机参数，经不断的试误修正直到产品合乎品质要求为此。试误法最大的缺点为效率不高。工程人员在参数设定时仅能依靠射出机成型参数与品质为线性关系及一次一参数来设定，因此无法大幅度的调整。更有甚者，工程人员常将不同的机器参数设定与产品品质变数特性的关系视为独立的而忽略了他们之间的关连性。因此参数设定本来已非常繁杂，再加上机器、环境、及物料的变化因素使机器参数设定更为困难。而且试误法设定的参数极可能在产品的成型参数上下限的边缘，在生产过程中产品品质会不甚稳定。

最近这几年专家系统吸引了极大的注意力，工程人员采用专家系统建议来作射出机参数设定，其原理是将专家知识以如果一那么(if-then)提供除错法则来解决问题。但专家系统有其限制性，如成型参数与品质变数间，并无明确的定性关系，而且其无法提供超出其法则外的信息。

比较有系统的射出机参数成型法是运用田口方法或实验计画法来获得足够的信息并建立一个经验模式，在依此模式作射出机参数成型的过程中，至少有25个射出机成型参数会影响成型品的品质，而成型射出机成型参数之间亦会互相影响。因此实验及分析过程中需耗费相当多的时间与物力，且其结果也仅能适合某特定机台和某些特定成型参数与品质之间相互的关系。

因为输入的射出机成型参数与产品品质之间并非线性关系，而且射出制造过程复杂及经常变化造成射出机的产品品质监测和控制变得非常重要。在早期，工程人员仅能依经验与目测，不定期的检查产品并据以调整射出机参数来达到控制产品的目的。此方法有几个大缺点。首先，操作员要有足够的训练才可以精确的判定成型品品质。而且，目视法仅能大略的判定成型品的一些外观及严重缺陷。因此一些非目视可以判定的缺陷，如：翘曲、尺寸变异和残留应力…等等，这些常在射出成型品组装时才发现的问题常被忽略了。

统计程序模式控制方法是量测制造过程信号与产品品质，并依此建立一个射出参数设定与产品品质间的统计模式，例如：以射出成型时的射嘴压力推论产品尺寸或重量。而统计制造过程模式的缺点是在建立统计模式过程中需耗费相当多的时间与物力且成型品的成型参数与品质变数之间，无法归纳出明确的定性关系。

与射出成型有关的全世界的专利近十年每年大致超过千篇，并且逐年上升，显示射出成型技术正蓬勃发展。关于射出成型制造过程控制的全世界的专利，由公元1970年到2000年篇数共有一百七十三篇(资料来源ep.espacenet.com)。和本发明较有关的专利为美国专利第5997778号，其内容是输入已知射出速度曲线并求得射出机的动态响应，以比例积分微分回馈控制(PID)设定参数并持续控制射出成型。美国专利第5246645号，美国专利第5514311号及第4820464号，其内容为控制射出成型的充填保压切换方法。美国专利第5997778号，第48502178号及第48116197号，使用PVT关系来控制成型品的品质。美国专利第4311446号，使用螺杆位置、速度、融胶温度和已知或期望值比较来达成射出成型控制。美国专利第4060362号，美国专利第3893792号及专利号WO9943487使用料管压力或模穴压力回馈控制射出成型参数。日本专利第61118223号及日本专利第63125322号以控制螺杆速度来达成射出成型控制。上述的专利皆仅能完成部分成型参数与成型品品质的监测与控制。而本发明能解决成型参数设定及成型品品质监测和控制等问题。