基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及注塑領域，尤其是一種基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]在高分子成型過程中，特別是注塑過程，在線實時測量或者檢測高分子熔體在注塑模具中的狀態，對于整個注塑過程的檢測和最終產品質量的預測具有至關重要的作用。
[0003]傳統的注塑過程中熔體在注塑模具內的狀態檢測方法主要包括:
1)、通過測量模腔壓力、模腔表面溫度等其他變量來間接推測出模具中熔體的狀態，但該方法操作起來不夠簡便。
[0004]2)、在模具中安裝玻璃模腔，通過高速相機拍攝高分子熔體在模具中的狀態。該方法提供了較好的實驗信息，但是由于熔體在玻璃表面與其在工業中所使用的金屬模具表面的流動及傳熱過程完全不同，該方法無法應用到工業中，應用范圍較小。
[0005]3 )、通過超聲脈沖反射法來檢測熔體在模具中流動的狀態。該方法根據高分子和空氣對超聲波的不同衰減度來檢測熔體前端在模具中流動的位置。在模具中，安裝多個傳感器，當熔體前端流動到傳感器的安裝位置時，超聲脈沖反射回來的振幅立即發生變化，由此得到熔體在模具中流動的位置。但是，該方法只能在傳感器安裝的位置檢測到熔體的前端，只能提供間斷的或者離散的熔體流動狀態的信息，不夠準確。
[0006]為了克服以上缺陷，有人提出了采用平板電容傳感器(由平板電容器和相應的電容值測量電路組成)的方法來檢測熔體在注塑模具內的狀態。該電容傳感器利用安裝在型腔兩側的兩個平板型電極感知模腔內的塑料熔體狀態。實驗結果發現平板型電容器可以正確有效地在線測量平板型塑料產品在模腔內的材料狀態，但該方法中平板電容器的兩極難以安裝在表面結構復雜的模具(如非平面結構的模具)內，靈活度較低且適用性較窄。
【發明內容】
[0007]為了解決上述技術問題，本發明的目的是:提供一種靈活度較高且適用性較廣的，基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統。
[0008]本發明的另一目的是:提供一種靈活度較高且適用性較廣的，基于點電極的注塑模具內熔體狀態檢測方法。
[0009]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統，包括點電極電容器傳感器和狀態識別系統，所述點電極電容器傳感器包括點電極電容器和電容測量單元，所述點電極電容器的兩個電極分別位于模具動模和靜模的內側，所述點電極電容器的兩個電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端與狀態識別系統的輸入端連接。
[0010]進一步，所述點電極電容器的一極為設置在模具靜模內的點電極，所述點電極電容器的另一極為設置在模具動模上的金屬電極，所述點電極和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0011]進一步，所述電極電容器傳感器還包括嵌套和螺線栓，所述點電極中軸肩的上部與模具的定位孔配合實現向上方向的定位，所述點電極中軸肩的下部通過嵌套與螺線栓的配合，實現向下方向的定位。
[0012]進一步，所述點電極中軸肩的下部還設置有與電容測量單元連接的接線孔。
[0013]進一步，在所述點電極與嵌套之間還設置有絕緣層。
[0014]進一步，所述電容測量單元包括電容電壓轉換電路、模數轉換器和采集模塊，所述點電極和金屬電極均與電容電壓轉換電路連接，所述電容電壓轉換電路的輸出端通過模數轉換器進而與采集模塊的輸入端連接。
[0015]進一步，所述點電極電容器的一極為設置在模具動模頂針上的點電極，所述點電極電容器的另一極為設置在模具靜模上的金屬電極，所述點電極和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0016]本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是:
基于點電極的注塑模具內熔體狀態檢測方法，包括:
51、將點電極電容傳感器的點電極安裝在注塑過程的關鍵點處，并將點電極電容傳感器通過電容測量單元與狀態識別系統連接，其中，注塑過程的關鍵點位于模具內；
52、根據預設的采樣周期定時對點電極電容傳感器的輸出電壓進行采集；
53、根據采集的輸出電壓和采集時刻進行狀態識別，從而檢測出注塑模具內熔體的狀
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[0017]進一步，所述注塑過程的關鍵點為注塑過程的進膠口、最后填充位置或最后冷卻位置。
[0018]本發明的系統的有益效果是:采用了兩個電極分別位于模具動模和靜模的兩側的點電極電容器結構，不受模腔表面結構的影響，使得點電極電容器傳感器可以安裝在表面結構復雜的模具模腔內，靈活度較高且適應性較廣。進一步，點電極電容器傳感器包括點電極、嵌套和螺線栓，點電極通過軸肩與嵌套、螺線栓之間的互相配合來實現點電極的定位，使得點電極在承受模腔內塑料的壓力同時保證極板未進入模腔，更加可靠。進一步，直接利用頂針作為點電極，不需要對模具結構進行改動，更加方便和普遍適用。
[0019]本發明的方法的有益效果是:只需將點電極電容傳感器的點電極安裝在模具內的注塑過程關鍵點處，并配合測量單元和狀態識別系統就能完成模具內熔體狀態的檢測，降低了模具模腔表面結構對模具狀態檢測過程的影響，從而可以將點電極電容器傳感器安裝在表面結構復雜的模具模腔內，靈活度較高且適應性較廣。
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0021]圖1為本發明基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統的功能模塊框圖；
圖2為本發明點電極電容器傳感器的結構示意圖；
圖3為本發明基于點電極的注塑模具內熔體狀態檢測方法；
圖4為本發明實施例一點電極電容器的結構示圖；
圖5為本發明電容測量單元的結構框圖； 圖6為本發明實施例二的輸出電壓-時間曲線。
[0022]附圖標記:1、點電極；2、絕緣層；3、嵌套；4、螺線栓；5、接線孔；6、軸肩；7、靜模；8、模腔；9、測量物體；10、接地電極。
【具體實施方式】
[0023]參照圖1，基于點電極的注塑模具內熔體狀態感知系統，包括點電極電容器傳感器和狀態識別系統，所述點電極電容器傳感器包括點電極電容器和電容測量單元，所述點電極電容器的兩個電極分別位于模具動模和靜模7的內側，所述點電極電容器的兩個電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端與狀態識別系統的輸入端連接。
[0024]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述點電極電容器的一極為設置在模具靜模7內的點電極1，所述點電極電容器1的另一極為設置在模具動模上的金屬電極，所述點電極1和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0025]本發明可以將點電極安裝于模具的靜模上，使點電極引出的信號線不需要隨模具動模的變動而變動，以令得到的信號更加穩定。
[0026]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述電極電容器傳感器還包括嵌套3和螺線栓4，所述點電極1中軸肩6的上部與模具的定位孔配合實現向上方向的定位，所述點電極1中軸肩6的下部通過嵌套3與螺線栓4的配合，實現向下方向的定位。
[0027]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述點電極1中軸肩6的下部還設置有與電容測量單元連接的接線孔5。
[0028]進一步作為優選的實施方