微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统的制作方法
微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微注塑成型技术领域，尤其是涉及一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统。
【背景技术】
[0002]注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，是一种高效率、低成本、大批量的生产方式，已发展成为高分子材料最主要的加工方法。
[0003]注塑成型加工是一门复杂的学科，长期以来大量学者利用数学方法进行相关理论的研宄，取得了丰富的学术成果，可视化技术因其能如实反映塑料熔体的动态充填过程而成为研宄高分子材料成型技术的重要手段，可视化方法在发现成型过程中的某些未知现象，揭示成型缺陷的产生过程等方面有着不可替代的作用，近年来受到学术界的高度重视。
[0004]对微注塑成型进行可视化观测是了解熔体流动行为的一种途径，但由于型腔尺寸微小，只靠摄像机摄录熔体的图像识别精度较低，效果较差，同时也仅仅是图像上的再现，并不能获得准确的数据来进行量化分析，本实用新型基于可视化模具，通过高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器、压力传感器所得到的数据进行熔体流动行为检测的系统目前还未见到相关的报道。
【发明内容】
[0005]本实用新型公开了一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统；所述高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统；本实用新型的目的在于提供一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，通过可视化模具，利用传感器技术及示踪粒子的数据采集技术，基于采集的数据进行塑料熔体充填流动行为的分析，为工艺参数优化提供可靠的依据。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案:
[0007]本实用新型所述的微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统等；在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被所述高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云；高速摄像机和示踪粒子追踪器可通过可视化模具上所设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，检测熔体在模具型腔中的流动行为，得到最优化的工艺参数；可视化检测系统包括如下技术细节:
[0008]一、在微注塑模具上设计可视化视窗，可视化模具的视窗处设置高速摄像机和示踪粒子追踪器；
[0009]二、高速摄像机和示踪粒子追踪器的成像对象为可视化模具的型腔，经视窗能获取型腔内的信息，高速摄像机的摄像数据及示踪粒子追踪器采集的数据能实时传输给计算机；
[0010]三、型腔内安装有温度传感器和压力传感器；温度传感器和压力传感器采集到的数据经中间放大器实时传输给计算机；
[0011]四、在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云；
[0012]五、开启计算机和高速摄像机，启动微注射成型机，向型腔内注入带有示踪粒子的塑料熔体，温度传感器、压力传感器、高速摄像机和示踪粒子追踪器将数据传输到计算机端；
[0013]六、计算机将得到的数据通过自编的软件系统进行分析，将计算机分析结果与理论分析结果进行比对，研宄熔体的流动行为，分析实验参数对结果的影响；
[0014]七、通过反复的实验分析调整，得到最优化的工艺参数，进而得到最佳质量的制品O
[0015]本实用新型的优点在于克服了以往方法的识别精度较低，图像效果局限于模具及产品尺寸，且不能基于实时的数据进行分析等缺点，通过高速摄像机数据的帧回放能实现熔体的充填行为及流动平衡性等问题的分析，通过示踪粒子的轨迹云能分析熔体流动状态及受剪切作用下的熔体流动行为，获得量化的三维速度场和剪切场，并基于模具型腔内的温度、压力等实时数据能分析熔体充填过程中的流动和传热行为。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型所述的可视化分析检测系统结构示意图；
[0017]图2为本实用新型所述的可视化分析检测系统技术方案图。
[0018]附图标记:1_微注塑可视化模具；2_注射流道；3-可视化视窗；4_反射棱镜；5-示踪粒子；6_石英玻璃；7_光源照射孔；8_模具分型面；9-型腔；10_温度传感器；11_压力传感器；12_高速摄像机；13_中间放大器；14-计算机；15-示踪粒子追踪器。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示，本实用新型所述的微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统等，其特征在于:高速摄像机和示踪粒子追踪器可以通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，温度传感器和压力传感器可以采集获取型腔内的温度和压力数据，检测熔体在模具型腔中的流动行为，并将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，得到最优化的工艺参数，【具体实施方式】如下:
[0020]一、在微注塑可视化模具I上设计可视化视窗3，可在视窗处通过高速摄像机12或示踪粒子追踪器15获取型腔内的信息；
[0021]二、在可视化模具I的型腔9观测口 3处设置高速摄像机12和示踪粒子追踪器15 ;所述高速摄像机12、示踪粒子追踪器15的光路终点为可视化模具I的型腔9，即高速摄像机12和示踪粒子追踪器15的光路为:观测口 3 —反射棱镜4 —石英玻璃6 —型腔9 ;所述高速摄像机12和示踪粒子追踪器15的信号输出端与计算机14的信号输入端连接；
[0022]三、在模具I内安装有温度传感器10压力传感器11 ;所述温度传感器10压力传感器11采集到的数据分别经中间放大器13实时传输给计算机14 ；
[0023]四、在模具I的注射流道2内的塑料熔体中添加有示踪粒子5，示踪粒子5在外部特定光源通过光源照射孔7的照射下能够清晰地被高速摄像机12和示踪粒子追踪器15记录其轨迹云；
[0024]五、开启计算机14，高速摄像机12，启动微注射成型机，向可视化模具I内注入带有示踪粒子5的塑料熔体，经注射流道2到达型腔9 ;高速摄像机12实时地将型腔9内制品成型全过程记录下来并传输给计算机14 ;示踪粒子追踪器15将示踪粒子5的轨迹图像实时地传输给计算机14 ;温度传感器10和压力传感器11将捕捉到的数据实时传输给计算机14 ；
[0025]六、计算机14将得到的数据通过自编软件系统进行分析，由采集到的示踪粒子轨迹云进行充填剪切性能的分析，三维速度场和剪切场的分析；结合温度传感器和压力传感器的数据进行温度场、压力场、剪切场和应力场的分析；通过帧回放进行熔体动态流动过程的分析、流动平衡性的分析和熔体流动前沿形状的分析；同时将分析结果与理论分析结果进行比对，研宄熔体流动行为，分析实验参数对结果的影响；
[0026]七、重复步骤三、四、五，通过反复的实验分析调整，从而得到最优化的工艺参数，进而得到最佳质量的制品。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统，其特征在于:高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统。2.根据权利要求1所述的一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被所述高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统，其特征在于：在塑料熔体内添加有示踪粒子，在外部特定光源的照射下，高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，检测熔体在模具型腔中的流动行为，得到最优化的工艺参数。
【IPC分类】B29C45/76
【公开号】CN204701097
【申请号】CN201520202902
【发明人】王利霞, 王东方, 张杨, 卞宁, 王永贞, 孙亚敏, 李倩
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月7日
【技术领域】
[0001]本发明涉及微注塑成型技术领域，尤其是涉及一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统。
【背景技术】
[0002]注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，是一种高效率、低成本、大批量的生产方式，已发展成为高分子材料最主要的加工方法。
[0003]注塑成型加工是一门复杂的学科，长期以来大量学者利用数学方法进行相关理论的研宄，取得了丰富的学术成果，可视化技术因其能如实反映塑料熔体的动态充填过程而成为研宄高分子材料成型技术的重要手段，可视化方法在发现成型过程中的某些未知现象，揭示成型缺陷的产生过程等方面有着不可替代的作用，近年来受到学术界的高度重视。
[0004]对微注塑成型进行可视化观测是了解熔体流动行为的一种途径，但由于型腔尺寸微小，只靠摄像机摄录熔体的图像识别精度较低，效果较差，同时也仅仅是图像上的再现，并不能获得准确的数据来进行量化分析，本实用新型基于可视化模具，通过高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器、压力传感器所得到的数据进行熔体流动行为检测的系统目前还未见到相关的报道。
【发明内容】
[0005]本实用新型公开了一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统；所述高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统；本实用新型的目的在于提供一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，通过可视化模具，利用传感器技术及示踪粒子的数据采集技术，基于采集的数据进行塑料熔体充填流动行为的分析，为工艺参数优化提供可靠的依据。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案:
[0007]本实用新型所述的微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统等；在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被所述高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云；高速摄像机和示踪粒子追踪器可通过可视化模具上所设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，检测熔体在模具型腔中的流动行为，得到最优化的工艺参数；可视化检测系统包括如下技术细节:
[0008]一、在微注塑模具上设计可视化视窗，可视化模具的视窗处设置高速摄像机和示踪粒子追踪器；
[0009]二、高速摄像机和示踪粒子追踪器的成像对象为可视化模具的型腔，经视窗能获取型腔内的信息，高速摄像机的摄像数据及示踪粒子追踪器采集的数据能实时传输给计算机；
[0010]三、型腔内安装有温度传感器和压力传感器；温度传感器和压力传感器采集到的数据经中间放大器实时传输给计算机；
[0011]四、在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云；
[0012]五、开启计算机和高速摄像机，启动微注射成型机，向型腔内注入带有示踪粒子的塑料熔体，温度传感器、压力传感器、高速摄像机和示踪粒子追踪器将数据传输到计算机端；
[0013]六、计算机将得到的数据通过自编的软件系统进行分析，将计算机分析结果与理论分析结果进行比对，研宄熔体的流动行为，分析实验参数对结果的影响；
[0014]七、通过反复的实验分析调整，得到最优化的工艺参数，进而得到最佳质量的制品O
[0015]本实用新型的优点在于克服了以往方法的识别精度较低，图像效果局限于模具及产品尺寸，且不能基于实时的数据进行分析等缺点，通过高速摄像机数据的帧回放能实现熔体的充填行为及流动平衡性等问题的分析，通过示踪粒子的轨迹云能分析熔体流动状态及受剪切作用下的熔体流动行为，获得量化的三维速度场和剪切场，并基于模具型腔内的温度、压力等实时数据能分析熔体充填过程中的流动和传热行为。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型所述的可视化分析检测系统结构示意图；
[0017]图2为本实用新型所述的可视化分析检测系统技术方案图。
[0018]附图标记:1_微注塑可视化模具；2_注射流道；3-可视化视窗；4_反射棱镜；5-示踪粒子；6_石英玻璃；7_光源照射孔；8_模具分型面；9-型腔；10_温度传感器；11_压力传感器；12_高速摄像机；13_中间放大器；14-计算机；15-示踪粒子追踪器。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示，本实用新型所述的微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统等，其特征在于:高速摄像机和示踪粒子追踪器可以通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，温度传感器和压力传感器可以采集获取型腔内的温度和压力数据，检测熔体在模具型腔中的流动行为，并将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，得到最优化的工艺参数，【具体实施方式】如下:
[0020]一、在微注塑可视化模具I上设计可视化视窗3，可在视窗处通过高速摄像机12或示踪粒子追踪器15获取型腔内的信息；
[0021]二、在可视化模具I的型腔9观测口 3处设置高速摄像机12和示踪粒子追踪器15 ;所述高速摄像机12、示踪粒子追踪器15的光路终点为可视化模具I的型腔9，即高速摄像机12和示踪粒子追踪器15的光路为:观测口 3 —反射棱镜4 —石英玻璃6 —型腔9 ;所述高速摄像机12和示踪粒子追踪器15的信号输出端与计算机14的信号输入端连接；
[0022]三、在模具I内安装有温度传感器10压力传感器11 ;所述温度传感器10压力传感器11采集到的数据分别经中间放大器13实时传输给计算机14 ；
[0023]四、在模具I的注射流道2内的塑料熔体中添加有示踪粒子5，示踪粒子5在外部特定光源通过光源照射孔7的照射下能够清晰地被高速摄像机12和示踪粒子追踪器15记录其轨迹云；
[0024]五、开启计算机14，高速摄像机12，启动微注射成型机，向可视化模具I内注入带有示踪粒子5的塑料熔体，经注射流道2到达型腔9 ;高速摄像机12实时地将型腔9内制品成型全过程记录下来并传输给计算机14 ;示踪粒子追踪器15将示踪粒子5的轨迹图像实时地传输给计算机14 ;温度传感器10和压力传感器11将捕捉到的数据实时传输给计算机14 ；
[0025]六、计算机14将得到的数据通过自编软件系统进行分析，由采集到的示踪粒子轨迹云进行充填剪切性能的分析，三维速度场和剪切场的分析；结合温度传感器和压力传感器的数据进行温度场、压力场、剪切场和应力场的分析；通过帧回放进行熔体动态流动过程的分析、流动平衡性的分析和熔体流动前沿形状的分析；同时将分析结果与理论分析结果进行比对，研宄熔体流动行为，分析实验参数对结果的影响；
[0026]七、重复步骤三、四、五，通过反复的实验分析调整，从而得到最优化的工艺参数，进而得到最佳质量的制品。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统，其特征在于:高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统。2.根据权利要求1所述的一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，在塑料熔体内添加有示踪粒子，该示踪粒子在外部特定光源的照射下能够清晰地被所述高速摄像机和示踪粒子追踪器记录轨迹云。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统，包括可视化模具、高速摄像机、示踪粒子追踪器、温度传感器和压力传感器、计算机分析系统，其特征在于：在塑料熔体内添加有示踪粒子，在外部特定光源的照射下，高速摄像机和示踪粒子追踪器能通过可视化模具上设计的视窗获取型腔内熔体的充填行为及示踪粒子的轨迹，所述温度传感器和压力传感器安装在可视化模具的型腔内，能采集获取型腔内的温度和压力数据，经中间放大器实时将数据传输给计算机分析系统进行分析对比，检测熔体在模具型腔中的流动行为，得到最优化的工艺参数。
【IPC分类】B29C45/76
【公开号】CN204701097
【申请号】CN201520202902
【发明人】王利霞, 王东方, 张杨, 卞宁, 王永贞, 孙亚敏, 李倩
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月7日
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