專利名稱：具有模具內(nèi)集成觀察系統(tǒng)的部件成形機(jī)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及部件成形機(jī)，具體涉及在具有模具內(nèi)集成觀察系統(tǒng)的部件成形機(jī)及其使用方法。
背景技術(shù)：
部件成形工業(yè)不管在總產(chǎn)值上還是在員工數(shù)上都是世界上最大的工業(yè)之一。因?yàn)楫a(chǎn)值達(dá)到幾千萬(wàn)美元以上，所以即使對(duì)制造工藝做出很小的改進(jìn)都可能產(chǎn)生巨大的效率和很高的經(jīng)濟(jì)效益。為此，已提出成形部件的各種方法和機(jī)器。例如，一般用模具、鑄模和/或者用加熱成形的方法成形部件，其中，在現(xiàn)在廣泛采用模具，現(xiàn)在已經(jīng)有許多用模具成形部件的方法，例如僅作為舉例可舉出拉伸吹模法、擠壓吹模法、注射吹模法、真空模制法、旋轉(zhuǎn)模制法和注射模制法。
制造空心容器的一種常規(guī)方法是采用稱作為拉伸吹模法的廣泛運(yùn)用的方法，其中，通常利用三件套模具，該模具具有兩個(gè)相對(duì)的側(cè)部件和一個(gè)底部/凸型模具。通常將注射模制的一般成形為像試管一樣的預(yù)型件(也稱作型坯)插入到模具的頂部。然后將桿插入到型坯里面，利用該桿使型坯伸到模具的底部，利用該桿使壓縮空氣進(jìn)入到該型坯中，由此向外拉伸型坯，首先拉向側(cè)模具部件的中心附近，然后拉過(guò)凸型/底部模具。在開(kāi)始吹塑工藝之前該型坯一般是非結(jié)晶形的，然而在拉伸型坯之后，分子排列形成具有很高抗張強(qiáng)度的容器。
一種更通用的方法是采用稱作注射模制法的方法成形部件。注射模制系統(tǒng)一般用來(lái)模制塑料部件和某些金屬部件，方法是驅(qū)使液體的或者熔化的塑料或者在塑料粘合劑基體中的粉末金屬進(jìn)入到模具特殊形狀的模腔內(nèi)，在該模腔內(nèi)冷卻塑料或者塑料粘接劑基體，使其固化，形成固體部件。為方便起見(jiàn)，即使在說(shuō)明中沒(méi)有特別提到或者說(shuō)明，本文所說(shuō)的塑料和塑料注射模具應(yīng)理解為也適用于注射模制可以用注射模制法成形部件的粉末金屬和其它材料。
典型的注射模具通常做成為兩個(gè)分開(kāi)的部分或者分開(kāi)半模具，這兩半模具的形狀做成為在將這兩半模具匹配或者固定在一起時(shí)，可以形成需要的內(nèi)模腔或者許多模腔。然后，在將液體或者熔化的塑料注入到模具內(nèi)，充滿內(nèi)模腔或者多個(gè)模腔，接著，使其冷卻或者固化，形成堅(jiān)硬的塑料部件，或者根據(jù)模腔的數(shù)目固化成若干部件，之后，將這兩半模具分開(kāi)，露出一個(gè)或多個(gè)固化的塑料部件，由此可以從一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)模腔中取出一個(gè)或多個(gè)部件。
在很多自動(dòng)化的注射模制系統(tǒng)中，配置起模裝置，將固化的塑料部件取出或者推出模腔。典型的起膜裝置包括一個(gè)或者多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的起模桿和驅(qū)動(dòng)器，前者可伸過(guò)一個(gè)半模具，伸入到一個(gè)模腔或者多個(gè)模腔內(nèi)，后者連接于該一個(gè)桿或者多個(gè)桿，以便使這些桿縱向滑入或者進(jìn)入到該一個(gè)或者多個(gè)模腔，將固化的一個(gè)或者多個(gè)部件推出該一個(gè)或者多個(gè)模腔。然而，也可以用其它類型的起模裝置，例如機(jī)械手、刮削器或者其它裝置。這些起模裝置通?？梢院苡行У貙⒐袒乃芰喜考瞥瞿Ｇ?，但它們不能防止錯(cuò)誤操作。盡管已驅(qū)動(dòng)起模裝置，但是固化的塑料部件附著在或者掛在模腔內(nèi)的情況時(shí)有發(fā)生。一種很通常的方法是，使起模裝置以快速連續(xù)的方式驅(qū)動(dòng)或者沖擊若干次，例如在需要除去固化塑料部件時(shí)，沖擊四次或者五次，使得如果部件第一次由起模裝置沖擊時(shí)，仍然附著或者沒(méi)有推出模腔，則該部件或許可以在起模裝置隨后的一次或者多次沖擊或者推出中推出來(lái)。這種起模裝置多次操作通?？梢杂行У貙⒐袒囊涯Ｖ扑芰喜考哪＞咧型瞥龌蛉〕?。然而，這種起模裝置多次操作的缺點(diǎn)是，從打開(kāi)模具推出固化塑料部件到關(guān)閉模具以便注射下一個(gè)部件時(shí)，需要額外的時(shí)間來(lái)進(jìn)行起模器的多次操作，缺點(diǎn)還包括，由于這種多次推出操作，對(duì)起裝置和模具將造成的額外的磨損和破損。在重復(fù)的高生產(chǎn)率的生產(chǎn)線上，在成天、成周和成月的注射模制過(guò)程中，這種額外的時(shí)間以及這種磨損和破損可能顯著影響生產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。
另一方面，附著的或者沒(méi)有完全取出的固化塑料部件也可能對(duì)模具產(chǎn)生極大損壞，并失去生產(chǎn)時(shí)間。在大多數(shù)注射模具生產(chǎn)線上，注射模制機(jī)是自動(dòng)操作的，一旦裝上要求的模具，便連續(xù)重復(fù)地終而復(fù)始進(jìn)行操作，即將兩半模具關(guān)合在一起，加熱模具，將液體或者熔化塑料注入模腔內(nèi)，冷卻和固化在模腔內(nèi)的塑料，形成固化的塑料部件，然后打開(kāi)或者分開(kāi)這兩半模具，推出已模制的固化塑料部件，最后又將這兩半模具再關(guān)合在一起，以便模制另一個(gè)部件或者一組部件。為了將液體或者熔化的塑料注入到模腔內(nèi)，使其以適時(shí)的方式完全充滿模腔的所有部分，一般需要很高的注射壓力，這種注射壓力傾向于在注射塑料時(shí)將兩半模具分開(kāi)。為了防止在注射塑料時(shí)這兩半模具的這種分離，很多注射模制機(jī)裝有強(qiáng)有力的機(jī)械或者液壓作動(dòng)裝置，以便使兩半模具牢固保持在一起。如果沒(méi)有起出前一個(gè)操作周期的固化塑料部件和沒(méi)有從兩半模具之間完全除去該塑料部件，則強(qiáng)有力的機(jī)械或者液壓作動(dòng)裝置將使該兩半模具關(guān)合在已固化的塑料部件上，這樣便可能并且常常導(dǎo)致兩半模具的一個(gè)或者兩個(gè)受到損壞。模具通常是用不銹鋼或者其它硬金屬進(jìn)行高精密度加工制作的，所以要更換它們成本高，而且需要停工進(jìn)行更換，這樣也增加了勞動(dòng)力成本和生產(chǎn)成本。一些塑料部件可能會(huì)在模腔中發(fā)生破裂，而與模腔中模制部件的其余部件分開(kāi)，在推出模制部件的其余部分時(shí)，這部分仍保留在模腔中，這種情況也是時(shí)有發(fā)生的。這種剩余材料將妨礙正確地充滿模腔和模制下一個(gè)部件，造成隨后模制的部件變成廢品。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，在人們發(fā)現(xiàn)這種殘存材料，使注射模制機(jī)停機(jī)，消除此問(wèn)題之前，可能會(huì)生產(chǎn)出大量的這種廢品部件。
為了避免所述這種模具損壞、停機(jī)和模制廢品部件，已經(jīng)提出和應(yīng)用各種技術(shù)來(lái)檢測(cè)或者確定，在使機(jī)械或者液壓作動(dòng)裝置關(guān)閉兩半模具之前，該固化的已模制的塑料部件是否已確確實(shí)實(shí)完全被推出模具或者是否從模具中被除去。這種技術(shù)包括光束傳感器、觀察系統(tǒng)、空氣壓力傳感器、真空傳感器和其它裝置。Kosaka等提出的美國(guó)專利No.4841364是觀察系統(tǒng)的例子，在此專利中，連接于攝像機(jī)系統(tǒng)控制器的攝像機(jī)攝取打開(kāi)的兩半模具的視像，以便將此視像與貯存在存貯器中的空的兩半模具的視像相比較，從而檢測(cè)出未從該兩半模具中排出去的任何塑料部件或者殘存的塑料。Shibata提出的美國(guó)專利No.4236181也是一種觀察系統(tǒng)的例子，在此專利中，在陰極射線示波器的面板上配置光傳感器，從而可以檢測(cè)部件是否已被排除。
作為所述系統(tǒng)的一種改進(jìn)，Kachnic等提出的美國(guó)專利No.5928578提供一種用于注射模制機(jī)的翻轉(zhuǎn)起模系統(tǒng)，其中，這種系統(tǒng)包括用于在起模裝置操作后攝取打開(kāi)模具實(shí)際圖像的觀察系統(tǒng)以及將這種實(shí)際圖像與打開(kāi)模具的理想圖像相比較的控制器，以確定部件是否仍保留在模具內(nèi)。如果部件仍在模具內(nèi)，則控制器輸出起模信號(hào)，驅(qū)動(dòng)起模裝置，使其再操作一次。另外，Kachnic等、Kosaka等和Shidata的專利提供了一種檢測(cè)部件缺陷的裝置。
然而，縱觀現(xiàn)在的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)是有缺點(diǎn)的。具體是，所述系統(tǒng)通常采用CCD攝像機(jī)(電荷耦合器件攝像機(jī))，該攝像機(jī)配置在模具的頂部或者兩側(cè)，攝取模具的像。這要求在攝像之前完全打開(kāi)模具，因此使監(jiān)控過(guò)程時(shí)間延長(zhǎng)。另外，由于傳感裝置與模具形成一定角度，所以得到的像是傾斜的，因而降低了像的分辨率，增加了監(jiān)控錯(cuò)誤。
因此，容易看出，需要一種在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器的部件成形機(jī)以及提供從傳感器在相對(duì)平行的角度下獲得的圖像并由此可以提供更準(zhǔn)確的檢測(cè)分辨率的方法。因而本發(fā)明的目的在于提供這種改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的主要方面和廣義解釋，本發(fā)明是一種在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器的部件成形機(jī)以及鑒別已模制部件的存在、不存在和質(zhì)量的方法。
因此，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該圖像傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，從而確定模制部件的存在、不存在和/或者質(zhì)量。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，由此可以消除傾斜的圖像，減小各個(gè)相素的觀察區(qū)域，增加圖像的分辨率。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，并減小先有系統(tǒng)中輔助的起模次數(shù)和/或者輔助的確認(rèn)次數(shù)。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，因此增加了圖像檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，增加了部件成形工藝的效率。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，因此增加了像的分辨率，并使得觀察系統(tǒng)可以分析工藝變化的更嚴(yán)格的允許偏差，從而改進(jìn)觀察系統(tǒng)和模制工藝。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，并提供一種光源，可以在相對(duì)平行的角度下利用該光源，由此增加了照明的均勻性，并可以獲得更清的圖像。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，由此可以在模具完全打開(kāi)之前，攝取圖像，因而增加了部件成形機(jī)的運(yùn)行速度。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，其中利用相干的光導(dǎo)纖維束或者光纖纜，將圖像傳送到傳感器。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，其中照明光源通過(guò)光纜或者光纖束照明模具和/或者部件。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，由此可以在模具完全打開(kāi)之前攝取圖像，還可以在打開(kāi)過(guò)程期間推出部件，并緊接著攝取像。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的部件成形機(jī)，該部件成形機(jī)在具有模具內(nèi)集成的圖像傳感器，該傳感器可以在相對(duì)平行的角度下獲取模具和/或者部件的圖像，因此可以使傳感裝置更快地聚焦在圖像上，比在傾斜觀看時(shí)快。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的方法，以確定在部件成形機(jī)中已模制部件的存在、不存在和質(zhì)量，其中部件成形機(jī)利用模具內(nèi)的圖像傳感器在相對(duì)平行的角度下來(lái)獲取模具和/或者部件的圖像。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的方法，以確定在部件成形機(jī)中已模制部件的存在、不存在和質(zhì)量，其中部件成形機(jī)利用模具內(nèi)的傳感器；這種工藝比先有技術(shù)方法更有效和準(zhǔn)確。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的方法，以確定在部件成形機(jī)中已模制部件的存在、不存在和質(zhì)量，其中部件成形機(jī)利用模具內(nèi)傳感器，由此可以在模具打開(kāi)過(guò)程期間攝取圖像。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種新式的改進(jìn)的方法，以確定在部件成形機(jī)中已模制部件的存在、不存在和質(zhì)量，其中部件成形機(jī)利用模具內(nèi)傳感器，以便相對(duì)平行的位置攝取圖像，由此可以更快地聚焦或者檢測(cè)部件和/或者模具。
技術(shù)人員可以參考附圖閱讀以下的說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，由此可以明顯看出本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


參照附圖閱讀優(yōu)選實(shí)施例和替代實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明可以進(jìn)一步理解本發(fā)明，在整個(gè)附圖中相同的編號(hào)表示相似的構(gòu)件和相同的部件，這些附圖是圖1是典型的先有技術(shù)注射模制機(jī)的透視圖，該模制機(jī)的模具頂部上裝有攝像檢測(cè)系統(tǒng)；圖2是圖1所示注射模制機(jī)的局部橫截面?zhèn)纫晥D，圖中起模裝置位于退回的位置；圖3是圖1所示注射模制機(jī)的局部截面?zhèn)纫晥D，圖中起模裝置位于伸出位置；圖4是稱作為翻轉(zhuǎn)起模系統(tǒng)的先有技術(shù)系統(tǒng)的邏輯流程示意圖；圖5是稱作為翻轉(zhuǎn)起模系統(tǒng)的先有技術(shù)系統(tǒng)的控制器的功能方塊圖；圖6是先有技術(shù)部件成形控制器和分析裝置的功能方塊圖；圖7是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的部分透視圖；圖8是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的部件成形機(jī)控制器和分析裝置的控制功能方塊圖；圖9是先有技術(shù)圖像系統(tǒng)的代表性像素方格區(qū)域的平面圖，示出傾斜觀看對(duì)像素面積的影響；
圖10是本發(fā)明代表性像素格子區(qū)域的平面圖，示出各個(gè)像素的觀看面積減小。
具體實(shí)施例方式
在說(shuō)明附圖中所示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，為了清楚起見(jiàn)，應(yīng)用了一些特別的術(shù)語(yǔ)。然而本發(fā)明不限于所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，而且應(yīng)當(dāng)明白，各個(gè)特別的部件包含所有技術(shù)上等效的部件，這些部件可以以相同方式工作，達(dá)到同樣的功能。
對(duì)于本文中說(shuō)明的所有這些實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)看出，可以形成與本發(fā)明相關(guān)的選擇性特征，這些特征包括美學(xué)上好看的涂料和表面設(shè)計(jì)以及制造的標(biāo)簽和銘牌，但不限于這些特征，這些均不超出本發(fā)明的范圍。
為了更好地理解本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，先了解典型先有技術(shù)注射模制機(jī)和工藝的基本知識(shí)是有好處的。因此，首先參考圖1-3，圖中示出常規(guī)的自動(dòng)注射模制機(jī)10，該模制機(jī)裝有包含兩個(gè)半模具14和16的模具12、滑桿式起模系統(tǒng)18和攝像機(jī)20，該攝像機(jī)用電子格式攝取打開(kāi)的半模具14的目視圖像，這種目視圖像可以數(shù)字化存貯在存貯器中，并可以進(jìn)行處理，從而可以確定在半模具14中是否存在或者缺少塑料部件或物體。
一般說(shuō)來(lái)，該例示性的常規(guī)注射模制機(jī)10包括兩個(gè)臺(tái)板24、26，該臺(tái)板裝在由4個(gè)長(zhǎng)的相當(dāng)大的支承柱28、30、32和34構(gòu)成的框架上，以便安裝模具12的兩半模具14和16。固定的臺(tái)板24牢固固定在柱子28、30、32和34上，而活動(dòng)臺(tái)板26可滑動(dòng)地裝在該柱子28、30、32和34上，使得該臺(tái)板可以沿箭頭36所示的方向相對(duì)于固定臺(tái)板24進(jìn)行前、后運(yùn)動(dòng)。因此，裝在活動(dòng)臺(tái)板26上的半模具16也可以沿箭頭36所示的方向相對(duì)于裝在固定臺(tái)板24上的另一個(gè)半模具14運(yùn)動(dòng)。一個(gè)大的液壓或者機(jī)械作動(dòng)裝置38可以施加很大的軸向力，該作動(dòng)裝置連接于活動(dòng)臺(tái)板26，以便將半模具16移動(dòng)到與半模具14接觸，并使這兩半模具在將液體或者熔化的塑料40注入到模具12時(shí)緊密結(jié)合在一起，如圖2清楚示出的。大多數(shù)的模具12還包括使加熱流體和冷卻流體例如熱水和冷水流過(guò)相應(yīng)半模具14和16的內(nèi)部管子15和17。冷卻流體輸送軟管19和21使相應(yīng)的管子15和17連接于流體源和泵系統(tǒng)(未示出)。通常是，需要高溫流體流過(guò)管子15和17，以便在將液體和熔化塑料40注入到模腔50期間使模具12保持在高溫。然后使冷卻流體流過(guò)管子15和17，冷卻模具12，使液體的或者熔化的塑料凝固成示于圖3的硬化塑料部件22。典型的塑料注射系統(tǒng)或者擠壓系統(tǒng)42包括注射管44以及在該管44內(nèi)的螺旋推進(jìn)器45，該螺旋推進(jìn)器強(qiáng)迫液體的或者熔化的塑料40流過(guò)固定臺(tái)板24上的孔46和半模具14上的管子48，進(jìn)入到半模具16上形成的或者加工的模腔50內(nèi)。在很多應(yīng)用中，對(duì)于一次成型操作，在模具12上可以有一個(gè)以上的模腔。在這種多模腔模具中，需要多個(gè)起模裝置將固化的模制部件從所有的模腔中推出來(lái)。塑料擠壓系統(tǒng)42還包括用于將粒狀固體塑料41充滿管子44的料斗和/或者漏斗52、加熱線圈47或者其它加熱系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)該螺旋推出器46的馬達(dá)54，該加熱線圈47配置在管子44的外周，用于充分加熱粒狀塑料41，使其在管子44中熔化成液體的或者熔化的塑料40。
如圖2所示，在將液體或者熔化塑料40注入模具12，充滿模腔50后，如上所述在模腔中的塑料40固化后，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置38，使半模具16與半模具14分開(kāi)，使得可以從模腔50中起出已固化的塑料部件22。一旦半模具14和16完全分開(kāi)時(shí)，部件成形機(jī)控制器72將向攝像機(jī)20送出一個(gè)信號(hào)，使其攝取半模具16的第一圖像，然后分析該圖像，確保部件22存在于半模具16中。然后如上所述，采用本發(fā)明的更有效的各種機(jī)構(gòu)或者方法起出已固化的塑料部件22，圖1-3所示的起模系統(tǒng)18僅僅是為便于說(shuō)明本發(fā)明舉出的一個(gè)例子。起模系統(tǒng)18包括兩個(gè)滑動(dòng)的起模桿56和58，該桿穿過(guò)活動(dòng)的臺(tái)板26和半模具16，進(jìn)入模腔50。當(dāng)如圖2所示關(guān)閉模具12，以便在模腔50中充入塑料40時(shí)，該起模桿56和58只伸到模具內(nèi)，但不進(jìn)入模腔。然而，當(dāng)模具打開(kāi)時(shí)，如圖3所示，起模驅(qū)動(dòng)器60便將起模桿56和58推入到模腔50內(nèi)，而將硬化的塑料部件22推出，將其推到模腔50的外面，該起模驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)小的液壓缸62和66以及連接于起模桿56和58的橫桿68。因?yàn)槠鹉U56和58僅沖擊或推出一次會(huì)偶然地不能完全將硬化的塑料部件22完全推出模腔50，所以通常的作法是，循環(huán)操作起模驅(qū)動(dòng)器60若干次，使起模桿56和58重復(fù)地來(lái)回進(jìn)入和退出模腔50，使得如果已固化的塑料部件22仍滯留在模腔中，它將受到若干次沖擊和推出，因此將不能完全推出固化塑料部件22的情況減小到最小。隨后，部件成形機(jī)控制器72向攝像機(jī)20送出一個(gè)信號(hào)，使其攝取包含模腔50的半模具16的圖像，接著將該圖像以電子方式輸送到圖像處理系統(tǒng)，在該圖像處理系統(tǒng)中，將該圖像數(shù)字化，并利用計(jì)算機(jī)或者微處理器與半模具16和空模腔50的理想圖像進(jìn)行比較。如果圖像的比較表明該模腔50是空的，而且固化塑料部件22已從半模具16中清除出去，則驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置38，使模具12關(guān)閉，開(kāi)始下一次成型操作。另一方面，如果圖像的比較表明，固化的塑料部件22還沒(méi)有從模腔50除去，或者沒(méi)有從半模具16中清除出去，則不允許該作動(dòng)裝置38關(guān)閉模具12，并產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，提醒操作者檢查模具，將任何殘留的塑料或者固化的塑料部件22從模腔50和模具12中排出去，然后再開(kāi)動(dòng)塑料注射模制機(jī)10。
如上所述，在一些常規(guī)注射模制系統(tǒng)中行得通的起模桿56和58的重復(fù)操作可以減小固化塑料部件22沒(méi)有從模腔中排出去或從半模具16中除去的發(fā)生率。然而對(duì)于很多情況，當(dāng)起模桿56和58僅沖擊一次和推出一次便可以完全將固化塑料部件排除出去，這種情況的次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需要用推出桿56和58進(jìn)行額外沖擊和推出的次數(shù)，每當(dāng)模具12打開(kāi)時(shí)，重復(fù)操作起模系統(tǒng)18也化費(fèi)更多的時(shí)間，并對(duì)起模系統(tǒng)18和模具12造成不必要的損耗和磨損。作為一種改進(jìn)，通常采用例如在Kachnic等的美國(guó)專利No.5928578中說(shuō)明的翻轉(zhuǎn)起模系統(tǒng)，在該專利中，只有在需要時(shí)才驅(qū)動(dòng)起模系統(tǒng)18。例如，每當(dāng)在塑料部件成型操作中打開(kāi)模具12時(shí)，不是使起模桿56和58沖擊或者操作固定的很多次，而是使起模桿56和58沖擊可變的次數(shù)，以達(dá)到各個(gè)成型操作的脫模要求。重復(fù)地沖擊操作取決于由攝像機(jī)20攝取的模具12的圖像。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖7-8所示，傳感系統(tǒng)300包括像攝取源310、連接部件320、傳感裝置330和分析裝置340，其中分析裝置340最好是計(jì)算機(jī)或者微處理器。像攝取源310最好配置在半模具14的中心，對(duì)著半模具16的表面，使得半模具16和其上的任何部件一般相對(duì)于像攝取源310形成幾乎一致的角度。然而應(yīng)當(dāng)注意到，在可替換實(shí)施例中，該像攝取源310可以配置在模具中的各種位置上，使得各種部件或者部件的特殊區(qū)域可以以基本上一致的角度成像。還應(yīng)當(dāng)注意到，可以在模具內(nèi)的不同位置上配置任何數(shù)目的像攝取源310，以增加分辨率和/或改進(jìn)圖像分析過(guò)程。像攝取源310最好是相干的光導(dǎo)纖維束，光波和/或者輻射可以被捕獲到該光導(dǎo)纖維內(nèi)，并通過(guò)連接部件320，傳送到傳感裝置330。該連接部件320最好也是相干的光導(dǎo)纖維束，該相干的光纖束可以使傳感裝置330在遠(yuǎn)處看到半模具16和/或者部件22的像，因此可以防止傳感裝置暴露于模具的高溫下。該傳感裝置330最好配置在半模具14的外面，然而在替代實(shí)施例中，該傳感裝置可以配置在更遠(yuǎn)的位置或者配置在半模具14和16中遠(yuǎn)離部件成型區(qū)域的一個(gè)半模具內(nèi)，位于較低的溫度區(qū)，使得傳感裝置330不受高溫的侵害。還應(yīng)當(dāng)注意到，該傳感裝置330可以是絕熱的和/或者裝有各種已知的除熱系統(tǒng)，以保護(hù)該傳感裝置330，從而使它可以配置在模具內(nèi)。
該傳感裝置330最好是CCD陣列的電子攝像機(jī)。然而在替代實(shí)施例中，傳感裝置330可以是任何傳感裝置，例如僅作為舉例，可以舉出紅外攝像機(jī)和近紅外攝像機(jī)或者紅外熱傳感器。
在優(yōu)選實(shí)施例中，分析裝置340接收傳感裝置330攝取圖像的電子信息，并分析所述圖像，將模具12中存在或者不存在模制部件的信息傳輸?shù)讲考尚螜C(jī)控制器72上。如果參數(shù)已知，技術(shù)人員便可以提出分析模具12圖像的軟件。該分析裝置340最好與部件成形機(jī)控制器72形成一體；然而也可以采用與部件成形機(jī)控制器72連通的分開(kāi)的控制器/計(jì)算機(jī)。
由于像攝取源310大體平行配置，所以只要傳感裝置330從部件成形機(jī)控制器72接收到模具已開(kāi)始打開(kāi)的信號(hào)，便可以在模具12正打開(kāi)時(shí)立刻攝取第一圖像，而不是等待部件成形機(jī)控制器72發(fā)出模具12已經(jīng)完全打開(kāi)的信號(hào)。然后分析該圖像，確保在活動(dòng)側(cè)的半模具16上存在部件22；對(duì)此，分析裝置340向部件成形機(jī)控制器72輸送發(fā)出一個(gè)信號(hào)。隨后執(zhí)行起模桿56和58的第一次操作。此步驟可以在模具12正打開(kāi)的同時(shí)進(jìn)行。接著，攝取第二圖像并進(jìn)行分析，以確定在半模具16上不存在部件22，此時(shí)，如果部件22仍然留在半模具16上，則根據(jù)已執(zhí)行的操作次數(shù)進(jìn)行另一系列的起模桿56和58操作，或者啟動(dòng)警報(bào)器向操作者提示，該部件仍然附著。如果第二圖像表示不存在部件22，則分析裝置340向部件成形機(jī)控制器72送出一個(gè)信號(hào)，將模具12關(guān)閉，開(kāi)始下一次成型工藝。
具體是，在圖4所示的第一狀態(tài)下，分析裝置340通過(guò)部件成形機(jī)控制器72或者任何其它數(shù)據(jù)通信裝置將關(guān)閉模具的信號(hào)傳送到注射模制機(jī)10。響應(yīng)這種信號(hào)，包含作動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的關(guān)閉/打開(kāi)機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置38將關(guān)閉半模具16和半模具14，使兩個(gè)半模具貼合在一起，隨后，驅(qū)動(dòng)塑料擠壓系統(tǒng)42，使液體和熔化塑料注入到模具12，形成塑料部件，在對(duì)該塑料部件進(jìn)行充分時(shí)間的硬化后，該工藝沿箭頭76進(jìn)入到狀態(tài)B，在此狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置38，使半模具16和半模具14分開(kāi)。在如狀態(tài)B所示模具12正打開(kāi)時(shí)，傳感裝置330通過(guò)像攝取源310攝取打開(kāi)的半模具16的圖像，并經(jīng)電纜或者任何其它已知的傳送裝置將該圖像傳送到分析裝置340，該分析裝置將該圖像與半模具16的理想圖像相比較，該理想圖像應(yīng)該表現(xiàn)為在模腔中存在完全成形的塑料部件22。分析裝置340的這種比較作用通過(guò)判斷方塊80示于圖4。在程序中的這一點(diǎn)，在半模具16中應(yīng)當(dāng)存在完全形成的硬化塑料部件22。如果判斷方塊80的比較表示，在半模具16中不存在任何塑料部件22，或者存在該塑料部件22，但不完全，則分析裝置340將終止這一程序，并按照箭頭84所示的方向，向警報(bào)器82或者其它裝置發(fā)出信號(hào)，通知操作者86來(lái)檢查注射模制機(jī)10。然而，如果比較表明，在半模具16上和想象的一樣存在完全成形的塑料部件22，則分析裝置340將使程序按箭頭88所示的方向繼續(xù)進(jìn)行到狀態(tài)C，方法是，通過(guò)注射模制控制器72輸送信號(hào)，使其驅(qū)動(dòng)起模系統(tǒng)18，使起模桿56和58操作一次，沖擊或者推動(dòng)硬化的塑料部件22，將其推出半模具16。然而如上所述，推出桿56和58的一次伸出會(huì)偶然地不能將硬化塑料部件22清除出半模具16，因此分析裝置340將按照箭頭90的方向進(jìn)入到狀態(tài)D。
在狀態(tài)D時(shí)，該分析裝置340得到半模具16的另一圖像，該圖像是由傳感裝置330經(jīng)像攝取源310攝取的，并經(jīng)電纜78或者其它任何已知的傳送裝置進(jìn)行輸送，然后按判斷方塊92所示，將此圖像與貯存在存貯器中的半模具16的理想圖像進(jìn)行比較，該理想圖像表示固化塑料部件22已從模腔中被排除出去，該模腔50是空的(在圖4中未示出)。如果判斷方塊92的比較表示部件22已排出，并且模腔50是空的，則分析裝置340按照箭頭94所示將程序繼續(xù)進(jìn)行到狀態(tài)A，過(guò)程是，經(jīng)注射模制機(jī)控制器72送出一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置38，重新關(guān)閉模具12，并驅(qū)動(dòng)擠壓系統(tǒng)42，使模具12中充滿塑料。另一方面，如果判斷方塊92的比較表明，部件22仍附著在半模具16，如虛線22’所示，或者部件22未被排出去，則分析裝置340沿箭頭96的方向進(jìn)行，檢查起模桿56和58已經(jīng)伸出或者操作的次數(shù)。如果按判斷方塊98所示，起模桿56和58的操作次數(shù)已經(jīng)大于規(guī)定的次數(shù)例如5次，還沒(méi)有成功地將部件22排出半模具16，則分析裝置340終止該程序，并且如箭頭100所示向警報(bào)器82或者其它裝置86發(fā)出信號(hào)，提醒操作人員。然而，如果伸出的次數(shù)還沒(méi)有超過(guò)預(yù)定次數(shù)例如5次，則分析裝置340按箭頭102的方向使程序又返回到狀態(tài)C，過(guò)程是，經(jīng)注射模制機(jī)控制器72通知起模驅(qū)動(dòng)器，使起模桿56和58再進(jìn)行一次操作，再一次沖擊和推出部件22。分析裝置340然后再按照箭頭90方向使程序繼續(xù)進(jìn)行到狀態(tài)D，在此狀態(tài)下，傳感裝置330將攝取半模具16的另一圖像，并在判斷方塊92重新將此圖像與理想圖像進(jìn)行比較，該理想圖像應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)為部件已從半模具16中排出去。如果該部件在起模桿56和58的最后一次伸出或者操作中已被成功地除去，則程序沿箭頭94進(jìn)入到狀態(tài)A。然而，如果在判斷方塊92的比較表明部件22’仍然附著沒(méi)有被除去，則分析裝置340檢查在判斷方塊98操作的次數(shù)，如果該次數(shù)不大于規(guī)定次數(shù)例如5次，則分析裝置340將使程序重新返回到狀態(tài)C。在判斷方塊98上設(shè)定的最大操作次數(shù)可以是任何數(shù)，但是最好設(shè)定在例如為5的數(shù)值，這種次數(shù)可以充分地使起模桿56和58進(jìn)行循環(huán)操作，有充分理由認(rèn)為，這種次數(shù)應(yīng)該排除出部件22，而不會(huì)實(shí)際上變得無(wú)效用。因此在部件22發(fā)生附著時(shí)，可以使起模桿56和58多次循環(huán)地伸出或退出，但是本發(fā)明可以防止在部件22已經(jīng)從模具中排除出去時(shí)，不需要地重復(fù)操作起模桿56和58。
如前所述并如圖9所示，將觀察系統(tǒng)放在模具頂部上的先有技術(shù)方法造成視像傾斜，因?yàn)槟繕?biāo)相對(duì)于攝像機(jī)的角度增加。因而造成各個(gè)像素400的觀察面積較大，由此降低了圖像分辨率，然而在本發(fā)明中，如圖10所示，傳感器或者攝像機(jī)與目標(biāo)物保持在相對(duì)平行的角度，這樣，各個(gè)像素的觀察面積410較小，圖像更勻稱，因而圖像具有較高的分辨率。結(jié)果，通過(guò)較高分辨率的圖像可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該傳感裝置具有照明光源，該光源可以通過(guò)連接裝置320傳播到像攝取源310，由此可以在大體一致的角度直接照明部件22和/或者模具12。結(jié)果，可以更均勻地照明目標(biāo)區(qū)域，從而增加所攝取圖像的清晰度和準(zhǔn)確度。在替代實(shí)施例中可以看到，可以分開(kāi)地配置照明光源，這些光源可以與傳感裝置330配置在一條線上，或者照明光源本身是獨(dú)立的。
應(yīng)當(dāng)注意到，雖然已經(jīng)說(shuō)明所述模具內(nèi)的傳感系統(tǒng)與翻轉(zhuǎn)起模系統(tǒng)聯(lián)用，但是這種模具內(nèi)的傳感系統(tǒng)可以用在任何部件成形機(jī)上。還應(yīng)當(dāng)注意到，可以采用任何數(shù)目的傳感裝置330和/或者像攝取源310。
雖然已經(jīng)提出本發(fā)明的所述示例性實(shí)施例，但是技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)這些實(shí)施例僅僅是例示性的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種其它的替換、修改和變型。因此本發(fā)明不限于說(shuō)明中說(shuō)明的特定實(shí)施例，而只由以下權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種成形部件的機(jī)器，包括模具；用于將至少一個(gè)部件起出所述模具的裝置用于控制所述起模裝置的裝置；配置在所述模具內(nèi)的至少一個(gè)傳感器，所述傳感器可以在基本上一致的角度下看到所述模具，其中由所述機(jī)器成形的部件可用所述傳感器成像；用于分析所述傳感器攝取圖像的裝置，所述分析裝置產(chǎn)生該至少一個(gè)部件存在、不存在或者質(zhì)量的指示信息，所述分析裝置與所述起模裝置連通，其中所述起模裝置響應(yīng)所述指示信息。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述起模裝置是至少一個(gè)作動(dòng)裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，控制所述起模裝置的所述裝置是可編程的計(jì)算機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述分析裝置是可編程的計(jì)算機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述分析裝置是可編程的微處理器。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳感器是至少一個(gè)電荷耦合器件攝像機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳感器是至少一個(gè)紅外傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于，所述紅外傳感器是至少一個(gè)紅外攝像機(jī)。
9.一種成形部件的機(jī)器，包括具有內(nèi)部和外部的模具；將至少一個(gè)部件起出所述模具的起模裝置；控制所述起模裝置的裝置；攝取圖像的裝置，所述攝取圖像的裝置配置在所述模具的所述內(nèi)部，所述圖像攝取裝置可以在基本上一致的角度看到所述模具，其中，所述圖像攝取裝置可以攝取由所述機(jī)器成形的部件的像；傳感裝置，與所述圖像攝取裝置連通；將所述圖像從所述攝取圖像裝置傳送到所述傳感裝置的裝置；分析所述傳感裝置攝取圖像的裝置，所述分析裝置與所述傳感裝置連通，所述分析裝置產(chǎn)生該至少一個(gè)部件存在、不存在或者質(zhì)量的指示信息，所述分析裝置與所述起模裝置連通，其中所述起模裝置響應(yīng)所述指示信息。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述像攝取裝置是至少一個(gè)光導(dǎo)纖維束。
11.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述像攝取裝置是至少一個(gè)透鏡。
12.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述起模裝置是至少一個(gè)作動(dòng)裝置。
13.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，控制所述起模裝置的所述裝置是一個(gè)可編程微處理器。
14.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述分析裝置是一個(gè)可編程的微處理器。
15.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳感器是至少一個(gè)電荷耦合器件攝像機(jī)。
16.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳感器是至少一個(gè)紅外傳感器。
17.如權(quán)利要求15所述的機(jī)器，其特征在于，所述紅外傳感器是至少一個(gè)紅外攝像機(jī)。
18.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述傳送裝置是至少一個(gè)光導(dǎo)纖維束。
19.一種用于指示部件成形機(jī)中部件的存在、不存在和質(zhì)量的方法，該方法包括以下步驟a.在相對(duì)平行的角度下攝取部件的像；b.將所述圖像傳送到圖像分析器；c.分析所述圖像；d.向部件成形機(jī)控制器輸送一個(gè)信號(hào)，其特征在于，所述部件成形機(jī)控制器響應(yīng)所述圖像分析器的所述信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述在相對(duì)平行的角度下攝取部件圖像的步驟a.在模具正打開(kāi)時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
一種在具有模具內(nèi)集成的觀察系統(tǒng)的部件成形機(jī)(10)和一種用于確定模制部件在模具中的存在、不存在和質(zhì)量的方法。相對(duì)于像攝取源310模具和/或者部件基本上位于平行的角度，在這種條件下攝取模具和/或者部件的圖像，由此可以在模具正打開(kāi)時(shí)攝取模具的圖像，因而增加了部件成形機(jī)成像系統(tǒng)的分辨率、速度和準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)B29C45/40GK1489514SQ01822709
公開(kāi)日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月16日
發(fā)明者愛(ài)德華F·卡琴尼克, 愛(ài)德華F 卡琴尼克 申請(qǐng)人:愛(ài)德華F·卡琴尼克, 愛(ài)德華F 卡琴尼克