基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及注塑领域，尤其是一种基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统及其检测方法。
【背景技术】
[0002]在高分子成型过程中，特别是注塑过程，在线实时测量或者检测高分子熔体在注塑模具中的状态，对于整个注塑过程的检测和最终产品质量的预测具有至关重要的作用。
[0003]传统的注塑过程中熔体在注塑模具内的状态检测方法主要包括:
1)、通过测量模腔压力、模腔表面温度等其他变量来间接推测出模具中熔体的状态，但该方法操作起来不够简便。
[0004]2)、在模具中安装玻璃模腔，通过高速相机拍摄高分子熔体在模具中的状态。该方法提供了较好的实验信息，但是由于熔体在玻璃表面与其在工业中所使用的金属模具表面的流动及传热过程完全不同，该方法无法应用到工业中，应用范围较小。
[0005]3 )、通过超声脉冲反射法来检测熔体在模具中流动的状态。该方法根据高分子和空气对超声波的不同衰减度来检测熔体前端在模具中流动的位置。在模具中，安装多个传感器，当熔体前端流动到传感器的安装位置时，超声脉冲反射回来的振幅立即发生变化，由此得到熔体在模具中流动的位置。但是，该方法只能在传感器安装的位置检测到熔体的前端，只能提供间断的或者离散的熔体流动状态的信息，不够准确。
[0006]为了克服以上缺陷，有人提出了采用平板电容传感器(由平板电容器和相应的电容值测量电路组成)的方法来检测熔体在注塑模具内的状态。该电容传感器利用安装在型腔两侧的两个平板型电极感知模腔内的塑料熔体状态。实验结果发现平板型电容器可以正确有效地在线测量平板型塑料产品在模腔内的材料状态，但该方法中平板电容器的两极难以安装在表面结构复杂的模具(如非平面结构的模具)内，灵活度较低且适用性较窄。
【发明内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种灵活度较高且适用性较广的，基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统。
[0008]本发明的另一目的是:提供一种灵活度较高且适用性较广的，基于点电极的注塑模具内熔体状态检测方法。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统，包括点电极电容器传感器和状态识别系统，所述点电极电容器传感器包括点电极电容器和电容测量单元，所述点电极电容器的两个电极分别位于模具动模和静模的内侧，所述点电极电容器的两个电极均与电容测量单元连接，所述电容测量单元的输出端与状态识别系统的输入端连接。
[0010]进一步，所述点电极电容器的一极为设置在模具静模内的点电极，所述点电极电容器的另一极为设置在模具动模上的金属电极，所述点电极和金属电极均与电容测量单元连接。
[0011]进一步，所述电极电容器传感器还包括嵌套和螺线栓，所述点电极中轴肩的上部与模具的定位孔配合实现向上方向的定位，所述点电极中轴肩的下部通过嵌套与螺线栓的配合，实现向下方向的定位。
[0012]进一步，所述点电极中轴肩的下部还设置有与电容测量单元连接的接线孔。
[0013]进一步，在所述点电极与嵌套之间还设置有绝缘层。
[0014]进一步，所述电容测量单元包括电容电压转换电路、模数转换器和采集模块，所述点电极和金属电极均与电容电压转换电路连接，所述电容电压转换电路的输出端通过模数转换器进而与采集模块的输入端连接。
[0015]进一步，所述点电极电容器的一极为设置在模具动模顶针上的点电极，所述点电极电容器的另一极为设置在模具静模上的金属电极，所述点电极和金属电极均与电容测量单元连接。
[0016]本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:
基于点电极的注塑模具内熔体状态检测方法，包括:
51、将点电极电容传感器的点电极安装在注塑过程的关键点处，并将点电极电容传感器通过电容测量单元与状态识别系统连接，其中，注塑过程的关键点位于模具内；
52、根据预设的采样周期定时对点电极电容传感器的输出电压进行采集；
53、根据采集的输出电压和采集时刻进行状态识别，从而检测出注塑模具内熔体的状
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[0017]进一步，所述注塑过程的关键点为注塑过程的进胶口、最后填充位置或最后冷却位置。
[0018]本发明的系统的有益效果是:采用了两个电极分别位于模具动模和静模的两侧的点电极电容器结构，不受模腔表面结构的影响，使得点电极电容器传感器可以安装在表面结构复杂的模具模腔内，灵活度较高且适应性较广。进一步，点电极电容器传感器包括点电极、嵌套和螺线栓，点电极通过轴肩与嵌套、螺线栓之间的互相配合来实现点电极的定位，使得点电极在承受模腔内塑料的压力同时保证极板未进入模腔，更加可靠。进一步，直接利用顶针作为点电极，不需要对模具结构进行改动，更加方便和普遍适用。
[0019]本发明的方法的有益效果是:只需将点电极电容传感器的点电极安装在模具内的注塑过程关键点处，并配合测量单元和状态识别系统就能完成模具内熔体状态的检测，降低了模具模腔表面结构对模具状态检测过程的影响，从而可以将点电极电容器传感器安装在表面结构复杂的模具模腔内，灵活度较高且适应性较广。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0021]图1为本发明基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统的功能模块框图；
图2为本发明点电极电容器传感器的结构示意图；
图3为本发明基于点电极的注塑模具内熔体状态检测方法；
图4为本发明实施例一点电极电容器的结构示图；
图5为本发明电容测量单元的结构框图； 图6为本发明实施例二的输出电压-时间曲线。
[0022]附图标记:1、点电极；2、绝缘层；3、嵌套；4、螺线栓；5、接线孔；6、轴肩；7、静模；8、模腔；9、测量物体；10、接地电极。
【具体实施方式】
[0023]参照图1，基于点电极的注塑模具内熔体状态感知系统，包括点电极电容器传感器和状态识别系统，所述点电极电容器传感器包括点电极电容器和电容测量单元，所述点电极电容器的两个电极分别位于模具动模和静模7的内侧，所述点电极电容器的两个电极均与电容测量单元连接，所述电容测量单元的输出端与状态识别系统的输入端连接。
[0024]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述点电极电容器的一极为设置在模具静模7内的点电极1，所述点电极电容器1的另一极为设置在模具动模上的金属电极，所述点电极1和金属电极均与电容测量单元连接。
[0025]本发明可以将点电极安装于模具的静模上，使点电极引出的信号线不需要随模具动模的变动而变动，以令得到的信号更加稳定。
[0026]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述电极电容器传感器还包括嵌套3和螺线栓4，所述点电极1中轴肩6的上部与模具的定位孔配合实现向上方向的定位，所述点电极1中轴肩6的下部通过嵌套3与螺线栓4的配合，实现向下方向的定位。
[0027]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述点电极1中轴肩6的下部还设置有与电容测量单元连接的接线孔5。
[0028]进一步作为优选的实施方