[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，特别适用于真空度的自动检测、控制和浇注材料气泡的监视及控制，针对不同的产品几何特征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，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。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。主要体现在能够根据客户需求和成型件几何特征推荐成型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：用视频监视器实现实时在线监视混合材料的混合情况、气泡情况以及浇注时混合材料液面下降情况；用压力传感器实现真空压力的实时检测，并与计算机及可编程逻辑控制器通过实时通讯实现压力信号的获取和处理，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，主要包括控制模块、监测模块和执行模块。其中控制模块包括主控制器（计算机PC）和从控制器（可编程逻辑控制器PLC）；监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、混合材料的气泡及浇注液面的监视和真空室压力检测；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、电磁阀和真空泵及照明灯。 

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案： 

一种全自动真空注型控制系统，由一个控制模块、一个监测模块和一个执行模块组成，所述控制模块连接所述检测模块和执行模块，其特征在于：所述控制模块由一个主控制器联接一个从控制器构成；所述监测模块由一个视频监视器、两个压力传感器和四个限位开关构成；所述执行模块是由一个抽真空电机联接一个真空泵、搅拌电机联接一个搅拌棒、两个倾倒电机分别联接一个固化剂料杯和混合料杯、以及五个电磁阀、一个照明灯构成；

所述控制模块中，主控制器为计算机，从控制器为可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与计算机通过SC-09编程电缆连接；