一种模具预热控制方法及流水线

文献发布时间：2024-04-18 20:01:30

技术领域

本发明涉及模具预热监测技术领域，具体是一种模具预热控制方法及流水线。

背景技术

模具预热的方式有多种，包括火焰喷枪加热、直接对冷态模具压铸高温金属熔液加热、在模具中插入电加热棒或辐射加热以及使用模温机等。其中，最简单的方式就是电加热棒加热的方式。

现有的基于电加热棒的模具预热方式大都是固定式的加热方式，如果外接传感器，工作人员可以根据传感器的采集数据对电加热棒的加热过程进行人工调节，这种方式属于半智能方式，传感数据的分析过程由人工完成，这需要依赖工作人员的工作经验，也即，人力成本高，人力要求高；如何提供一种智能化分析过程，并对电加热棒的工作过程进行调节，降低对工作人员的要求及成本是本发明技术方案想要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具预热控制方法及流水线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模具预热控制方法，所述方法包括：

接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度；所述理论温度为时间的函数；

接收用户上传的贴片信息，根据所述贴片信息创建数据采集通道，根据所述数据采集通道获取含有时间标签和贴片编号的实际温度；

比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度；其中，所述仿真准度用于表征实际温度和理论温度的匹配度，所述传导准度用于表征相邻点位的温度关系；

基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数。

作为本发明进一步的方案：所述接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度的步骤包括：

接收用户上传的模具模型及使用记录，根据所述使用记录确定模具模型的材质参数；

接收用户输入的加热件型号，基于加热件型号查询温度变化函数；

查询加热件的安装位置，根据所述安装位置在模具模型中确定加热区域；

基于所述温度变化函数和所述加热区域对模具模型进行热学仿真，确定模具模型中各个点位在各时刻的理论温度。

作为本发明进一步的方案：所述基于所述温度变化函数和所述加热区域对模具模型进行热学仿真，确定模具模型中各个点位在各时刻的理论温度的步骤包括：

根据时间步长在温度变化函数中选取温度；所述温度的选取规则为

将温度、加热区域、时间步长和模具模型输入预设的仿真软件，得到时间步长对应的时段中模具模型的各个点位的理论温度；

根据时间顺序统计各个时段的模具模型，确定各个点位在各时段的理论温度。

作为本发明进一步的方案：所述比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度的步骤包括：

根据时间标签统计实际温度，并查询对应时段的模具模型；

根据贴片编号查询贴片位置，根据所述贴片位置在所述模具模型中查询对应的理论温度；

比对实际温度和查询到的理论温度，计算仿真准度；

分别计算实际温度和查询到的理论温度的差分，比对所述差分，得到传导准度。

作为本发明进一步的方案：所述分别计算实际温度和查询到的理论温度的差分，比对所述差分，得到传导准度的步骤包括：

对同一时域关系下的实际温度和理论温度进行矩阵化，得到实际矩阵和理论矩阵；

遍历所述实际矩阵和所述理论矩阵，计算各个点位的二阶差分，得到两个二阶差分矩阵；

对两个二阶差分矩阵进行作差，得到差矩阵，计算两个差矩阵的相似度；

统计不同时刻的相似度，确定传导准度；

其中，所述二阶差分的计算过程为：

；

式中，

作为本发明进一步的方案：所述基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数的步骤包括：

将所述仿真准度与预设的准度阈值进行比对；

当仿真准度达于预设的准度阈值时，基于所述理论温度更新加热环境；其中，所述加热环境包括增温环境和降温环境；

当加热环境为增温环境时，基于仿真准度调节加热件的工作参数，当加热环境包为降温环境时，锁定加热件的工作参数并向预设的降温件发送启动指令及启动时间；

根据所述传导准度定位异常点位，并生成报错信息。

本发明技术方案还提供了一种模具预热控制流水线，所述流水线包括：

理论温度获取模块，用于接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度；所述理论温度为时间的函数；

实际温度获取模块，用于接收用户上传的贴片信息，根据所述贴片信息创建数据采集通道，根据所述数据采集通道获取含有时间标签和贴片编号的实际温度；

准度判定模块，用于比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度；其中，所述仿真准度用于表征实际温度和理论温度的匹配度，所述传导准度用于表征相邻点位的温度关系；

加热参数调节模块，用于基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数。

作为本发明进一步的方案：所述理论温度获取模块包括：

材质参数确定单元，用于接收用户上传的模具模型及使用记录，根据所述使用记录确定模具模型的材质参数；

温度函数查询单元，用于接收用户输入的加热件型号，基于加热件型号查询温度变化函数；

加热区域确定单元，用于查询加热件的安装位置，根据所述安装位置在模具模型中确定加热区域；

热学仿真单元，用于基于所述温度变化函数和所述加热区域对模具模型进行热学仿真，确定模具模型中各个点位在各时刻的理论温度。

作为本发明进一步的方案：所述热学仿真单元包括：

选取子单元，用于根据时间步长在温度变化函数中选取温度；所述温度的选取规则为

执行子单元，用于将温度、加热区域、时间步长和模具模型输入预设的仿真软件，得到时间步长对应的时段中模具模型的各个点位的理论温度；

统计子单元，用于根据时间顺序统计各个时段的模具模型，确定各个点位在各时段的理论温度。

作为本发明进一步的方案：所述准度判定模块包括：

第一查询单元，用于根据时间标签统计实际温度，并查询对应时段的模具模型；

第二查询单元，用于根据贴片编号查询贴片位置，根据所述贴片位置在所述模具模型中查询对应的理论温度；

第一计算单元，用于比对实际温度和查询到的理论温度，计算仿真准度；

第二计算单元，用于分别计算实际温度和查询到的理论温度的差分，比对所述差分，得到传导准度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过传感器获取实际数据，通过仿真软件确定理论数据，比对实际数据和理论数据，对加热件进行调节，在此基础上，比对实际数据和理论数据的差分特征，可以判定出异常点位，并同步生成报错信息，极大地提高了智能化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为模具预热控制方法的流程框图。

图2为模具预热控制方法的第一子流程框图。

图3为模具预热控制方法的第二子流程框图。

图4为模具预热控制方法的第三子流程框图。

图5为模具预热控制流水线的组成结构框。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为模具预热控制方法的流程框图，本发明实施例中，一种模具预热控制方法，所述方法包括：

步骤S100：接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度；所述理论温度为时间的函数；

模具模型是模具的三维模型，三维模型中含有尺寸信息；在本申请的一个实例中，模具模型中含有放置加热件的凹槽，所述凹槽的几个面为初始加热面，接收用户输入的加热参数，结合加热参数和初始加热面可以对模具模型进行热力学仿真，进而确定模具模型中的传热数据，也即，在一定时间内的各个点位的理论温度。

其中，所述加热参数是加热件的加热参数，其中一个示例为：

将加热件限定为加热丝，加热丝的加热过程可能受到多种因素的影响，包括输入电流的大小、加热丝的电阻值、加热丝的材料、加热丝的长度、加热丝的横截面积、环境温度、空气流动情况等等，由工作人员预先给定上述变量的初始值，然后查询在该初始值下的温度，构建一个样本，当样本数量足够多时，可以拟合出一个温度变化函数，此时，由工作人员输入上述参数，即为加热参数，需要说明的是，上述参数的种类不做限定。

步骤S200：接收用户上传的贴片信息，根据所述贴片信息创建数据采集通道，根据所述数据采集通道获取含有时间标签和贴片编号的实际温度；

贴片信息为传感器的安装位置信息，所述传感器为温度传感器，用于获取温度；所述传感器一般采用贴片式传感器，因此，它大都贴于模具表面，获取到的温度数据除了温度以外，还需要具备获取时间和位置这两个参数，分别由时间标签和贴片编号表示；具体的，关于时间和位置，传感器在获取温度时，同步获取时间和位置，然后，通过数据采集通道上传至本申请的执行主体。

可以想到，实际温度的温度空间（对应模具表面）属于理论温度（对应整个模具）的温度空间的子集。

步骤S300：比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度；其中，所述仿真准度用于表征实际温度和理论温度的匹配度，所述传导准度用于表征相邻点位的温度关系；

根据时间和位置确定对应的实际温度和理论温度，比对实际温度和理论温度的数值，确定仿真准度（一般情况下，差值越小，仿真准度越高），所述仿真准度用于表征当前状态与理论预测状态的符合程度；分别计算实际温度和理论温度的变化情况，所述变化情况反映了传导特征，传导特征如果与理论状态不相符，就说明实际传导过程中，模具出现了外界异常影响，比如，某一面与降温组件接触，此时，它作为一项新的影响参数，会对整个传导过程造成影响。

步骤S400：基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数；

基于仿真准度和传导准度调节加热过程，调节方式包括调节加热参数。

图2为模具预热控制方法的第一子流程框图，所述接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度的步骤包括：

步骤S101：接收用户上传的模具模型及使用记录，根据所述使用记录确定模具模型的材质参数；

步骤S102：接收用户输入的加热件型号，基于加热件型号查询温度变化函数；

步骤S103：查询加热件的安装位置，根据所述安装位置在模具模型中确定加热区域；

步骤S104：基于所述温度变化函数和所述加热区域对模具模型进行热学仿真，确定模具模型中各个点位在各时刻的理论温度。

在本发明技术方案的一个实例中，提供了一种具体的理论温度仿真过程，具体如下：

由用户上传模具模型以及模具的使用记录，由使用记录可以计算出模具的损耗情况，进而在模具模型引入材质参数；然后，接收用户输入的加热件型号，根据加热件型号可以查询加热件的工作参数，进而确定温度变化函数，所述温度变化函数可以由加热件的额定参数进行计算，也可以由用户定时测试（由传感器获取加热件在各时刻的数据并拟合出温度变化函数），一般情况下，由于加热件随着使用次数的增多，加热过程会有变化，因此，温度变化函数大都采用用户定时测试的方式。

查询加热件的安装位置（模具模型中的凹槽处），可以确定加热区域，所述加热区域是加热件与模具的接触面，由于加热件的调节频率很少，因此，加热区域可以视为固定区域。

结合加热区域及温度变化函数，可以确定模具的初始参数（哪个面上的温度为多少），初始参数和模具模型已知时，即可借助现有的软件进行仿真。

其中，所述仿真软件包括FloEFD和SINDA/FLUINT，FloEFD是无缝集成于主流三维CAD软件中的高度工程化的通用流体传热分析软件。针对熟悉CAD软件的工程师；集成于CAD中、使用简单；在CAD软件中快速分析；在CAD软件中直接优化，SINDA/FLUINT是一款应用于复杂流水线热设计分析和流体流动分析的综合性有限差分、集总参数（电路网络类型）软件。应用领域包括航空航天、电子、能源、石油化工、生物医药、汽车等行业。

实际上，由于模具的形状非常规则，也可以采用其他具有热力分析功能的软件，最简单的，就是ANSYS软件。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述基于所述温度变化函数和所述加热区域对模具模型进行热学仿真，确定模具模型中各个点位在各时刻的理论温度的步骤包括：

根据时间步长在温度变化函数中选取温度；

将温度、加热区域、时间步长和模具模型输入预设的仿真软件，得到时间步长对应的时段中模具模型的各个点位的理论温度；

根据时间顺序统计各个时段的模具模型，确定各个点位在各时段的理论温度。

在本发明技术方案的一个实例中，进一步的将初始参数限定为模具中某个含有固定温度的面，这极大地简化了仿真过程，不仅提高了仿真速度，还扩大了软件可选范围。

具体的，面由加热区域确定，是固定的，不再赘述；关于温度，由于加热件与模具之间也存在热量传递过程，因此，温度不能采用加热件的表面温度，除此以外，加热件自身也存在温度升高的过程，这使得温度也无法采用加热件的表面温度。本申请选取温度的方式为，先选定一段时间，根据加热件的温度变化函数，确定尾时刻温度，对尾时刻温度进行等比缩放，即可得到温度；所述温度的选取规则为

关于上述温度变化函数，其获取过程为：基于加热件型号查询温度变化函数，这一过程的默认含义为，所述温度变化函数是已知数据，这意味着工作人员预先对不同型号的加热件进行实验，已经构建好了对应的温度变化函数；实际上，在理论情况下，一种比较简单的温度变化函数为：ΔT=P*t/(m*c)，式中，ΔT为温度变化量，P为加热件功率，t为加热时间，m为加热件质量，c为加热件比热容，但是，由于不同加热件的类型不同，涉及到的变量不同，不同加热件的温度变化函数也有所差异，因此，需要由实验获取样本，进而构建温度变化函数，准度更高。

图3为模具预热控制方法的第二子流程框图，所述比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度的步骤包括：

步骤S301：根据时间标签统计实际温度，并查询对应时段的模具模型；

步骤S302：根据贴片编号查询贴片位置，根据所述贴片位置在所述模具模型中查询对应的理论温度；

步骤S303：比对实际温度和查询到的理论温度，计算仿真准度；

步骤S304：分别计算实际温度和查询到的理论温度的差分，比对所述差分，得到传导准度。

上述内容对仿真准度和传导准度的计算过程进行了具体的限定，首先，统计同一时刻及其附近（某一预设的时间范围内）的实际温度，并查询该时段对应的模具模型；然后，在模具模型中查询每个实际温度对应的理论温度即可；在这一过程中，时间标签保证了时间上的对应关系，由贴片编号查询到的贴片位置保证了空间上的对应关系；最后，比对实际温度和理论温度，可以得到仿真准度；比对实际温度的差分和理论温度的差分，可以得到传导准度。

需要说明的是，考虑到计算效率的问题，本申请通过矩阵的形式统计实际温度和查询到的理论温度，元素的位置与贴片位置一致。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述分别计算实际温度和查询到的理论温度的差分，比对所述差分，得到传导准度的步骤包括：

对同一时域关系下的实际温度和理论温度进行矩阵化，得到实际矩阵和理论矩阵；

遍历所述实际矩阵和所述理论矩阵，计算各个点位的二阶差分，得到两个二阶差分矩阵；

对两个二阶差分矩阵进行作差，得到差矩阵，计算两个差矩阵的相似度；

统计不同时刻的相似度，确定传导准度；

其中，所述二阶差分的计算过程为：

；

式中，

两个差矩阵的相似度计算过程采用现有的矩阵相似度计算过程即可，由不同时刻的相似度确定传导准度的过程，一般由超出某一相似度阈值的相似度数量及其幅度确定，具体的确定规则由管理方确定，最简单的一种方式，就是计算幅度和，对幅度和进行修正，得到传导准度，所述传导准度与所述幅度和呈反比。

图4为模具预热控制方法的第三子流程框图，所述基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数的步骤包括：

步骤S401：将所述仿真准度与预设的准度阈值进行比对；

步骤S402：当仿真准度达于预设的准度阈值时，基于所述理论温度更新加热环境；其中，所述加热环境包括增温环境和降温环境；

步骤S403：当加热环境为增温环境时，基于仿真准度调节加热件的工作参数，当加热环境包为降温环境时，锁定加热件的工作参数并向预设的降温件发送启动指令及启动时间；

步骤S404：根据所述传导准度定位异常点位，并生成报错信息。

在本发明技术方案的一个实例中，提供了两个维度的加热监测分析过程，一种是仿真准度，用于表征温度是否过高或过低，另一种是传导准度，用于表征模具的热传导状态，用于判断是否存在异常点位，比如，如果模具上某个位置接触到了降温点位，那么对应位置处的温度的传导过程会存在很明显的异常。

具体的，关于仿真准度：

由仿真准度包括两种，一种是实际温度高于理论温度，另一种是实际温度小于理论温度，如果实际温度较小，那么调高加热件的温度即可；如果实际温度较大，就需要引入降温过程，降温过程采用降温件，一般情况下，降温件为喷水装置，考虑到降温过程比较复杂，本申请采用的方式是，给降温过程设定一个时长，该时长由温差确定，时长与温差的对应关系，可以由管理方经实验确定，记录多次实验结果，当获取到温差时，在实验结果中即可直接读取时长。

在实际应用中，上述温度调节过程有可能重复多次，不同的增温环境和降温环境构成了不同的工作区，这些工作区可以视为同一条流水线中的各个子单元，因此，管理方可以设置多个工作区，在加热过程中，模具可以自主选择在哪些环境下进行微调，最简单的一种方式为，仅设置一个降温区和一个加热区。

进一步的，关于传导准度的定位过程，其中一种方式为：

读取上述内容中的差矩阵，计算差矩阵的绝对值均值，根据所述绝对值均值可以选取出异常的差值，从而定位到异常点位。

值得一提的是，关于仿真准度的计算过程及其应用过程，它的核心原理就是，计算实际温度与理论温度的综合比例，从而对加热件进行调节，对加热件进行调节后，理论温度会随之变化，所述综合比例可以是对应温度间的比例的均值，得到的综合比例可以直接作为功率调节比率。当然，管理方可以根据实际情况作为更加适合的调节，本申请不做限定。

图5为模具预热控制流水线的组成结构框，本发明实施例中，一种模具预热控制流水线，所述流水线10包括：

理论温度获取模块11，用于接收用户上传的模具模型及加热参数，将所述模具模型及加热参数输入预设的仿真软件，得到各个点位的理论温度；所述理论温度为时间的函数；

实际温度获取模块12，用于接收用户上传的贴片信息，根据所述贴片信息创建数据采集通道，根据所述数据采集通道获取含有时间标签和贴片编号的实际温度；

准度判定模块13，用于比对所述实际温度和理论温度，根据比对结果判定仿真准度和传导准度；其中，所述仿真准度用于表征实际温度和理论温度的匹配度，所述传导准度用于表征相邻点位的温度关系；

加热参数调节模块14，用于基于所述仿真准度和所述传导准度调节加热参数。

进一步的，所述理论温度获取模块11包括：