专利名称：压铸件品质在线检测方法
技术领域：
本发明涉及一种压铸件品质的检测方法。
技术背景传统压铸机的工艺参数是通过对压铸件试样的实际质量进行分析，根据分 析结果反复调整而确定。现有技术中，在压铸一个新产品的前期，工艺员通过 不断调整压射工艺参数对压铸件进行试样并检测压铸件质量的好坏，直至将工 艺参数调整至压铸件的各项性能指标均满足客户要求。记录下此状态时的压射 工艺参数，作为标准压射工艺参数。生产过程中一旦压铸机的工作性能发生改 变，如果不能及时发现并纠正，就会产生大批量的次品，造成经济损失。为了 能够方便的监视压铸机的工作性能，较为先进的压铸机配备了曲线显示系统， 该系统在一次压射动作结束后，将该次压射的工艺曲线(包括压射位置、压射 速度、压射压力)显示在屏幕上，操作者通过观察曲线来监视压铸机工艺参数 是否发生变化。这种方法的缺点是不能直接显示压射工艺参数，需要通过对 曲线的测量获取，效率低，受人为干扰大且无法做定量分析；压铸过程中很难 及时发现次品，不易控制产品质量。 发明内容本发明的目的是提出一种可直接显示压射工艺参数并通过检测压射工艺参 数产生品质报警的压铸件品质在线检测方法。压射工艺参数是影响压铸件品质的最关键的因素之一，本发明提出一种压 铸件的品质检测方法，该方法通过对压射工艺参数的在线检测间接实现对压铸 件的品质检测，能有效避免因压射工艺参数的变化导致大批量次品产生。本发明提出两种对压射工艺参数的在线检测方法，第一种是基于压射工艺 参数历史数据统计规律的智能检测模式，第二种是基于压射工艺参数的偏差检 测模式。在第一种检测方法下，首先设定标准压射工艺参数和期望抽检率，系 统建立并在线更新该压铸件的压射工艺参数数据库，同时对压射工艺参数数据 库进行统计分析，得出压射工艺参数的允许偏差与落在允许偏差内的产品概率 之间的统计关系，进而根据设定的期望抽检率，自动设定压射工艺参数的允许3偏差，当实际压射工艺参数超过该允许偏差时，系统产生品质报警信号，提示 用户对当次压铸的产品进行品质检查。采用这种方法使品质报警的概率与预先 设定的抽检率基本一致，且产生品质报警信号的产品所对应的压射参数必定是 与标准压射工艺参数偏差最大的一部分，从而大大提高了抽检的次品命中率， 使产品抽检更加科学和高效。在第二种检测方法下，首先设定标准压射工艺参 数和允许偏差，当实际压射工艺参数与标准压射工艺参数之间的偏差超过设定 的允许偏差时，产生品质报警信号，提示用户对当次压铸的产品进行品质检査。 该模式适用于小批量生产且对压射工艺参数有严格要求的压铸生产。为实现本发明的目的，本发明所采用的第一种技术方案是该压铸件品质 检测方法主要包括以下步骤(1) 通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和样品抽检率；(2) 由与压射缸相连的压力传感器采集压射压力数据，由与锤头相连的位 移传感器采集压射位置数据；(3) 根据压射位置数据得到压射速度数据；(4) 从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数 并显示；(5) 根据所提取的压射工艺参数得到压射工艺参数数据库，由压射工艺参 数数据库得到压射工艺参数的概率分布数据；(6) 根据压射工艺参数的概率分布数据、样品抽检率和标准压射工艺参数， 得到报警阈值；(7) 判断当前压铸的压射工艺参数是否超出报警阈值；如果超出报警阈值， 则产生品质报警信号；如果不超出报警阈值，则从步骤(2)开始重复以上步骤。进一步地，本发明可根据所述压射压力数据、压射位置数据和压射速度数 据对应得到压射压力曲线、压射位置曲线和压射速度曲线。并且，本发明可根据所述压射工艺参数的概率分布数据得到压射工艺参数 的概率分布曲线。本发明的第二种压铸件品质在线检测方法主要包括以下步骤(1) 通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和报警阈值；(2) 由与压射缸相连的压力传感器釆集压射压力数据，由与锤头相连的位 移传感器采集压射位置数据；(3) 根据压射位置数据得到压射速度数据；(4) 从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数并显示；(5) 判断当前压铸的压射工艺参数是否超出报警阈值；如果超出报警阈值， 则产生品质报警信号；如果不超出报警阈值，则从步骤(2)开始重复以上步骤。进一步地，本发明可根据所述压射压力数据、压射位置数据和压射速度数 据对应得到压射压力曲线、压射位置曲线和压射速度曲线。 与现有技术相比，本发明的有益效果是能够自动提取压射工艺参数并显示，能够显示压射压力曲线，压射位置曲 线和压射速度曲线，方便现场查看产品质量。提出两种对压射工艺参数的现场 检测基于压射工艺参数历史数据统计规律的智能检测模式和基于压射工艺参数的偏差检测模式。在基于压射工艺参数历史数据统计规律的智能检测模式下， 品质报警的概率与预先设定的抽检率基本一致，且产生品质报警信号的产品所 对应的压射参数必定是与标准压射工艺参数偏差最大的一部分，从而大大提高 了抽检的次品命中率，使产品抽检更加科学和高效。在基于压射工艺参数的偏 差检测模式下，当实际压射工艺参数与标准压射工艺参数之间的偏差超过设定 的允许偏差时，产生品质报警信号，提示用户对当次压铸的产品进行品质检查。 该模式适用于小批量生产且对压射工艺参数有严格要求的压铸生产。品质报警 的引入使操作者不必经常关心压射工艺参数的变化和产品质量而更关注与生 产，提高了生产效率和产品质量，使压铸生产更加准确和高效。
图1是本发明第一种实施方式的工作流程图；图2是本发明第二种实施方式的工作流程图；图3是用于本发明检测方法的一种检测装置的连接示意框图；图4是压射压力、压射速度和压射位置的典型曲线图；图4中，Sl为快压射起始位置，S2为压射终止位置，Vl为慢压射速度， V2为快压射速度，Pl为系统压力，P2为增压压力；曲线l为压射压力曲线， 曲线2为压射位置曲线，曲线3为压射速度曲线； 图5是压射工艺参数的概率分布曲线；图5中，坐标系的横坐标为压射参数的允许偏差，纵坐标为落在允许偏差范 围内的产品概率。
具体实施方式
5图3示出了一种用于本发明检测方法的检测装置的结构示意框图。该装置 包括位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、数据采集模块和计算机。 其中，位移传感器与压铸机的锤头相连用以检测锤头的位置；该位移传感器还 与数据采集模块相连。第一压力传感器与压铸机压射缸的有杆腔相连，用于检 测有杆腔的压力，该第一压力传感器还与数据釆集模块相连。第二压力传感器 与压铸机压射缸的无杆腔相连，用以检测无杆腔的压力，该第二第压力传感器 还与数据采集模块相连。数据采集模块可以是数据采集卡或其它具有数据采集 功能的模块。数据采集模块还与计算机相连。计算机可以是工控机或人机界面 (HMI),接收来自数据采集模块的信号。 第一种实施方式.-如图l所示，本发明的第一种压铸件品质在线检测方法主要包括以下步骤 (1)通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和样品抽检率。 压射工艺参数包括如下各参数，如图4所示① 慢压射速度V1，是指从压射开始到快压射超始位置Sl的平均速度；② 快压射速度V2，是指从快压射开始位置Sl到压射终止位置S2的平均速度；③ 快压射起始位置Sl，是指压射位置曲线上慢压射到快压射转换的临界位置；④ 压射终止位置S2，是指因压铸机型腔填满冲头负载增加导致快压射速度 降至0. 01m/s时所对应的压射位置；⑤ 增压压力P2，是指在到达压射终止位置S2后，压力上升所达到的最高稳 态压力； 建压时间Tl，是指从压射终止位置S2到入口压力上升到的其最高稳态压 力P2的90y。所花费的时间。压射工艺参数是影响压铸件品质的最关键的因素之一，参数调整的合适与 否将直接影响压铸件品质的好坏。在压铸一个新产品的前期，工艺员通过不断 调整压射工艺参数对压铸件进行试样并检测压铸件质量的好坏，直至将工艺参 数调整至压铸件的各项性能指标均满足客户要求。记录下此状态时的压射工艺 参数，作为标准压射工艺参数。根据压铸件试样时得到的次品率，结合压铸机 性能和对压铸件的质量要求设置压铸件样品抽检率。根据单个压铸件加工时间 的长短，设置采样时间。(2) 由与压射缸相连的压力传感器采集压射压力数据，由与锤头相连的位 移传感器采集压射位置数据。使用数据采集模块，通过相应的传感器从压铸机采集所需数据并将采集到 的数据传输至计算机。其中位移传感器与压铸机的锤头相连，用以采集压射位 置数据。位移传感器可以是旋转编码器。如果使用的是出口节流的压铸机，则与压射缸相连的压力传感器有两个， 分别为第一压力传感器和第二压力传感器。第一压力传感器与压铸机压射缸的 有杆腔相连，用于检测有杆腔的压力；第二压力传感器与压铸机压射缸的无杆 腔相连，用以检测无杆腔压力，有杆腔的压力和无杆腔压力的差值即为压射压 力。如果使用的是进口节流的压铸机，因压射缸有杆腔直接接回油，所以可以 只需一个压力传感器与压射缸无杆腔相连，压铸过程中压射缸无杆腔的压力即 为压射压力。由数据采集模块将以上得到的压射位置数据和压射压力数据传输到计算 机。计算机可以是工控机或是人机界面(HMI)。工控机数据处理能力强，但是与 人机界面(HM湘比价格昂贵，且可靠性低；人机界面(HMI)价格便宜，且具有 极高的可靠性。计算机对压射位置数据进行分析，当锤头位置发生变化时，认 为压射开始，计算机开始对压射位置数据和压射压力数据进行第二种实施方式 记录，当记录时间与采样时间相等时，记录自动停止，由此完成一次数据采样。(3) 完成一次数据采样后，计算机将所记录的压射位置数据对时间进行求 导，得到压射速度数据，并保存该数据。(4) 从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数 并显示。提取压射工艺参数的方法如下慢压射速度V1:是指从压射开始到快压射开始位置Sl的平均速度。压射过 程一开始，压铸就进入慢压射状态，所以计算机只需从压射位置数据中搜索与 标准压射工艺参数中的快压射起始位置对应的时间值，然后将标准压射工艺参 数中的快压射起始位置值与所述时间值相除就得到慢压射速度，即 K=^-o)/(rto。rt-o)。式中，F;为慢压射速度，S,为快压射起始位置，？L,。,为与快 压射起始位置对应的时间值。快压射起始位置Sl:是指压射位置曲线上慢压射到快压射转换的临界位置。 计算机从压射速度数据中搜索，当找到压射速度值为慢压射速度的1. 1倍时，即认为快压射开始，此刻^所对应的压射位置值即为快压射起始位置Sl。压射终止位置S2:是指是指因压铸机型腔填满，冲头负载增加，导致快压射速度降至0.01m/s时所对应的压射位置。从压射速度数据中搜索，当压射速 度值为0.01m/s时，即认为压射终止。此时刻4所对应的压射位置值即为压射 终止位置S2;快压射速度V2:是指从快压射开始位置Sl到压射终止位置S2的平均速度， 所以快压射速度为^ =-S) /(4 。建压时间Tl:是指从压射终止位置S2到压力上升到的其最高压力P2的90% 所花费的时间。遍历压射压力数据，求出压射压力的最大值。搜索压射压力数 据，当压射压力达到最大压力的90%时，认为增压开始。此时刻；与乙的差即为建压时间r,，即7;=7;,-:^。增压压力T2:是指在到达压射终止位置S2后，入口压力上升所达到的最高 稳态压力。搜索压射压力数据中压力大于最高稳态压力90%的结束时刻为增压结 束时刻，增压压力即为增压开始到增压结束这一时间段中压力的平均值。按以上方法得到的压射工艺参数以数据的形式显示在计算机屏幕上。由此， 与现有技术相比，工艺人员可以非常方便地得知当前压射过程的工艺参数，并 可以和标准压射工艺参数比较确定此次压射过程的优劣。压射工艺参数的自动 提取可以有效地提高产品生产效率，方便地检测压铸件的产品质量。(5)根据所提取的压射工艺参数得到压射工艺参数数据库，由压射工艺参 数数据库得到压射工艺参数的概率分布数据。通过对多次大量压射工艺参数的分析得到压射工艺参数服从正态分布规 律。在新产品开始压铸时，建立压射工艺参数数据库，用于保存所提取的压射 工艺参数，包括慢压射速度V1、快压射速度V2、快压射起始位置S1、压射终止 位置S2、建压时间T1、增压压力T2。之后每一次自动提取压射工艺参数后该组 参数值将会被添加到压射工艺参数数据库中，以用于后续的步骤。每一次压射完成后按照正态分布的方法对压射工艺参数数据库中所有压射 工艺参数进行统计分析，得到平均值、对平均值的标准差和对平均值的最大偏 差。从对平均值的标准差可以看出压铸机所有压铸过程的一致 ，间接反映压 铸机性能的优劣，而从最大偏差可以看出所有压铸中与平均值偏差最大的值； 所有工艺参数对标准压射工艺参数的标准差和对标准压射工艺参数的最大偏差 也被分析。对标准压射工艺参数的标准差可看出一系列压射过程与标准压射工艺参数的偏离程度，而对标准压射工艺参数的最大偏差可看出与标准压射工艺 参数的最大偏差值。所得到的值以数据的形式显示在计算机屏幕上供用户查看。 根据对客户对压铸件的品质要求将对标准压射工艺参数的最大偏差值划分 区间。划分区间越多，则品质报警的概率接近用户所设定的希望抽检率。然后 由计算机对压射工艺参数数据库中所有压射工艺参数落在这几个区间里的个数 进行统计，得出允许偏差与产品概率分布统计关系，并根据此关系建立统计关系 数据库。
(6)根据压射工艺参数的概率分布数据、样品抽检率和标准压射工艺参数， 得到报警阈值。
计算机根据统计关系数据库和用户所设定的抽检率，通过查找统计关系数 据库得到对标准压射工艺参数的偏差值，然后通过此偏差值与标准压射工艺参 数得到并设定压射工艺参数的报警阈值，从而使品质报警的概率接近用户所设 定的希望抽检率。
(7)比较当前压射工艺参数与报警阈值，当压射工艺参数超出报警阈值时，
产生品质报警信号，提示操作者对该次压射的压铸件进行检测或对压铸机的工
艺参数进行调整；假如压射工艺参数没有超出报警阈值时，则从步骤(2)开始 重复以上步骤进行新一轮的数据采集。
若工艺员希望能査看压射压力曲线、压射位置曲线和压射速度曲线，则计 算机可根据压射压力数据得到压射压力曲线，由压射位置数据得到压射位置曲 线，由压射速度数据得到压射速度曲线并在计算机屏幕上显示。例如，如图4 所示，由该图工艺员可以直观地看出压射工艺参数所代表的物理量以及它们之 间的关系。由此，工艺员可以根据压射压力曲线，压射位置曲线和压射速度曲 线直观地了解压铸机的工作状态和压铸件的产品质量。
如果要使工艺员能够方便地观察压射工艺参数的允许偏差与产品概率分布 的关系，则计算机可根据统计关系数据库中允许偏差与产品概率分布统计关系 得到压射工艺参数的概率分布曲线并进行显示。作为示例，图5示出了一种情 况下的压射工艺参数的概率分布曲线。由此，工艺员可以根据压射工艺参数的 概率分布曲线直观地了解压铸机的性能和工作状态。
第二种实施方式
如图2所示，本发明的第二种实施方式主要包括以下5个步骤 (1)通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和报警阈值。其中标准压
9射工艺参数和采样时间的确定与第一种实施方式的步骤(1)中所述的相同。报 警阈值根据客户对压铸件的品质要求进行确定。
本实施方式中的步骤(2) - (4)与第一种实施方式的步骤(2) - (4)相 同；本实施方式中的步骤(5)与第一种实施方式的步骤(7)相同。
与第一种实施方式相同，若工艺员希望能直接査看压射压力曲线、压射位 置曲线和压射速度曲线，则计算机可根据压射压力数据得到压射压力曲线，由 压射位置数据得到压射位置曲线，由压射速度数据得到压射速度曲线并进行显 示。由此，工艺员可以根据压射压力曲线，压射位置曲线和压射速度曲线直观 地了解压铸机的工作状态和压铸件的产品质量。
权利要求
1.一种压铸件品质在线检测方法，其特征是包括以下步骤(1)通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和样品抽检率；(2)由与压射缸相连的压力传感器采集压射压力数据，由与锤头相连的位移传感器采集压射位置数据；(3)根据压射位置数据得到压射速度数据；(4)从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数并显示；(5)根据所提取的压射工艺参数得到压射工艺参数数据库，由压射工艺参数数据库得到压射工艺参数的概率分布数据；(6)根据压射工艺参数的概率分布数据、样品抽检率和标准压射工艺参数，得到报警阈值；(7)判断当前压铸的压射工艺参数是否超出报警阈值；如果超出报警阈值，则产生品质报警信号；如果不超出报警阈值，则从步骤(2)开始重复以上步骤。
2. 根据权利要求1所述的压铸件品质在线检测方法，其特征是根据所述 压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据对应得到压射压力曲线、压射位 置曲线和压射速度曲线。
3. 根据权利要求1所述的压铸件品质在线检测方法，其特征是根据所述 压射工艺参数的概率分布数据得到压射工艺参数的概率分布曲线。
4. 一种压铸件品质在线检测方法，其特征是包括以下步骤(1) 通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和报警阈值；(2) 由与压射缸相连的压力传感器采集压射压力数据，由与锤头相连的位 移传感器采集压射位置数据；(3) 根据压射位置数据得到压射速度数据；(4) 从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数 并显示；(5) 判断当前压铸的压射工艺参数是否超出报警阈值；如果超出报警阈值， 则产生品质报警信号；如果不超出报警阈值，则从步骤(2)开始重复以上步骤。
5. 根据权利要求4所述的压铸件品质在线检测方法，其特征是根据所述 压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据对应得到压射压力曲线、压射位 置曲线和压射速度曲线。
全文摘要
本发明公开了一种压铸件品质在线检测方法，包括以下步骤通过试样得到标准压射工艺参数、采样时间和样品抽检率；由各自与压射缸和锤头相连的两个压力传感器分别采集压射压力数据和压射位置数据；由压射位置数据得到压射速度数据；从压射压力数据、压射位置数据和压射速度数据中提取压射工艺参数并显示；由压射工艺参数得到压射工艺参数数据库，由压射工艺参数数据库得到压射工艺参数的概率分布数据；由压射工艺参数的概率分布数据、样品抽检率和标准压射工艺参数，得到报警阈值；判断当前压铸的压射工艺参数是否超出报警阈值；若超出，则产生品质报警信号；若不超出，则从步骤二开始重复以上步骤。本发明的优点是能自动提取压射工艺参数并显示。
文档编号G01N33/20GK101661029SQ20091015276
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者凌振飞, 孔晓武, 李佳鑫, 冲 马, 魏建华 申请人:浙江大学;杭州泛康控制技术有限公司