本發(fā)明涉及塑料生產(chǎn)，具體涉及一種邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在中空塑料面板的吹塑成型過程中，模具的溫度分布對產(chǎn)品的最終形狀、厚度分布和結(jié)構(gòu)強度具有顯著影響；為了實現(xiàn)局部差異化控溫，現(xiàn)有技術(shù)通常將模具劃分為多個加熱/冷卻分區(qū)，并分別配置溫控單元對各分區(qū)進行調(diào)節(jié)。

2、然而，現(xiàn)有模具溫控方法主要依賴統(tǒng)一加熱或規(guī)則性溫控策略，缺乏對溫度場實際演化趨勢的建模和預(yù)測能力。在實際生產(chǎn)中，模具的邊緣區(qū)域由于遠離主熱源或冷卻路徑復(fù)雜，常常存在溫度低、控制滯后等問題，易導(dǎo)致面板邊緣區(qū)域厚度不足、翹曲、條紋等缺陷，嚴重影響成品一致性與力學(xué)性能。

3、此外，模具各溫控分區(qū)之間存在明顯的熱耦合效應(yīng)，即一個分區(qū)溫度的調(diào)整往往會通過熱傳導(dǎo)或結(jié)構(gòu)耦合影響到其他分區(qū)的溫度分布；現(xiàn)有調(diào)溫策略大多未充分考慮這一因素，導(dǎo)致調(diào)溫效果不精準，甚至引起其他區(qū)域溫度偏移，影響整體控溫穩(wěn)定性。

4、同時，傳統(tǒng)的溫度調(diào)控方案缺乏系統(tǒng)性優(yōu)化機制，無法根據(jù)實際溫差和熱耦合關(guān)系選擇最合適的調(diào)溫分區(qū)，也無法量化溫度調(diào)節(jié)量，往往依賴人工經(jīng)驗設(shè)定，調(diào)節(jié)效率和精度均存在較大局限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法，包括：

4、在吹塑環(huán)節(jié)，根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練好的第一機器學(xué)習(xí)模型，預(yù)測出在對面板胚料吹塑后模具未來呈現(xiàn)出的真實模具溫度場，所述真實模具溫度場包括模具上r個分區(qū)在吹塑后的真實模具均溫，r為正整數(shù)；

5、調(diào)用預(yù)配置遺傳算法，獲取在對面板胚料吹塑后模具應(yīng)呈現(xiàn)出的理想溫度場，所述理想溫度場包括模具上r個分區(qū)在吹塑后的目標模具均溫；

6、根據(jù)真實模具均溫和目標模具均溫，判斷面板胚料是否符合進入下一冷卻環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換條件；所述轉(zhuǎn)換條件為預(yù)設(shè)的溫度差容忍區(qū)間δt和區(qū)域數(shù)量區(qū)間δ s；

7、當不符合轉(zhuǎn)換條件時，從所有分區(qū)中獲取至少一個目標調(diào)溫分區(qū)以及對應(yīng)目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量；

8、在根據(jù)溫度調(diào)節(jié)量對目標調(diào)溫分區(qū)執(zhí)行升溫或降溫操作之后，對面板胚料進行吹塑，以完成吹塑環(huán)節(jié)。

9、進一步地，所述真實模具溫度場的獲取方式如下：

10、獲取r個分區(qū)的初始模具均溫，并獲取第二特征數(shù)據(jù)，所述第二特征數(shù)據(jù)包括面板胚料的屬性數(shù)據(jù)、模具的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及吹塑工藝的參數(shù)數(shù)據(jù)；

11、其中，所述屬性數(shù)據(jù)包括面板胚料的初始胚料溫度材料種類、胚料粘度、比熱容和胚料體積/質(zhì)量；所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括模具的熱傳導(dǎo)系數(shù)、模具材質(zhì)、分區(qū)數(shù)量r以及每個分區(qū)的分區(qū)距離；所述參數(shù)數(shù)據(jù)包括吹氣壓力、吹氣時長和吹氣流量；

12、將第二特征數(shù)據(jù)和r個分區(qū)的初始模具均溫輸入第一機器學(xué)習(xí)模型中，得到在對面板胚料吹塑后模具未來呈現(xiàn)出的真實模具溫度場；

13、其中，所述第一機器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練方法如下：

14、獲取歷史溫度檢測訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將歷史溫度訓(xùn)練數(shù)據(jù)劃分溫度檢測訓(xùn)練集和溫度檢測測試集，所述歷史溫度檢測訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括第一特征數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的真實模具溫度場，即模具上r個分區(qū)的真實模具均溫；

15、其中，所述第一特征數(shù)據(jù)包括第二特征數(shù)據(jù)和r個分區(qū)的初始模具均溫；

16、構(gòu)建循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將溫度檢測訓(xùn)練集中的第一特征數(shù)據(jù)作為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，以及將真實模具溫度場作為輸出，對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，得到初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

17、利用溫度檢測測試集對初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模型驗證，輸出小于等于預(yù)設(shè)測試誤差閾值的初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，作為訓(xùn)練好的第一機器學(xué)習(xí)模型。

18、進一步地，所述理想溫度場的獲取方法如下：

19、a1：初始化種群：隨機產(chǎn)生原始種群，所述原始種群中包含x個個體，每個個體代表一個測試模具溫度場，包含r個分區(qū)的測試模具均溫，x為大于零的整數(shù)；

20、a2：適應(yīng)度評估：在每一個體下，獲取面板胚料在模具內(nèi)的厚度分布數(shù)據(jù)；將厚度分布數(shù)據(jù)輸入預(yù)構(gòu)建的適應(yīng)度函數(shù)中，計算得到每個個體的適應(yīng)度，所述厚度分布數(shù)據(jù)為面板胚料在模具每一分區(qū)內(nèi)的厚度；

21、a3：選擇：采用輪盤賭法選擇原始種群中兩個適應(yīng)度高的個體作為父本和母本；

22、a4：交叉：對父本和母本進行交叉操作，以產(chǎn)生新的個體；

23、a5：變異：對新的個體進行變異操作，得到y(tǒng)個新的個體，將y個新的個體組合為新種群，并將新種群替換掉原始種群，并返回步驟a2；

24、a6：重復(fù)上述步驟a2～a5，直至原始種群或新種群中個體的適應(yīng)度大于等于預(yù)設(shè)的適應(yīng)度閾值，或迭代次數(shù)大于等于預(yù)設(shè)最大迭代次數(shù)閾值時，輸出對應(yīng)個體代表的測試模具溫度場作為理想溫度場，即得到模具上r個分區(qū)在吹塑后的目標模具均溫。

25、進一步地，所述面板胚料在模具內(nèi)的厚度分布數(shù)據(jù)，包括：

26、獲取r個分區(qū)的測試模具均溫，并獲取在測試模具均溫下的第二特征數(shù)據(jù)；

27、將r個分區(qū)的測試模具均溫和第二特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的第二機器學(xué)習(xí)模型中，以獲得面板胚料的厚度分布數(shù)據(jù)；

28、其中，所述第二機器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練方法如下：

29、獲取歷史厚度檢測訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將歷史厚度訓(xùn)練數(shù)據(jù)劃分厚度檢測訓(xùn)練集和厚度檢測測試集，所述歷史厚度檢測訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括第三特征數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的厚度分布數(shù)據(jù)；

30、其中，所述第三特征數(shù)據(jù)包括第二特征數(shù)據(jù)和r個分區(qū)的測試模具均溫；

31、構(gòu)建循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將厚度檢測訓(xùn)練集中的第三特征數(shù)據(jù)作為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，以及將厚度分布數(shù)據(jù)作為輸出，對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，得到初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

32、利用厚度檢測測試集對初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模型驗證，輸出小于等于預(yù)設(shè)測試誤差閾值的初始循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，作為訓(xùn)練好的第二機器學(xué)習(xí)模型。

33、進一步地，所述判斷面板胚料是否符合進入下一冷卻環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換條件，包括：

34、根據(jù)理想溫度場提取r個分區(qū)在吹塑后的目標模具均溫；

35、對于每個分區(qū)，計算其真實模具均溫和目標模具均溫之間的絕對差值，將其標記為溫度偏差量；

36、將溫度偏差量與預(yù)設(shè)的溫度差容忍區(qū)間δt進行比對；

37、若，則將對應(yīng)的分區(qū)，標記為已達標分區(qū)；若，則將對應(yīng)的分區(qū)，標記為未達標分區(qū)；

38、統(tǒng)計所有未達標分區(qū)的數(shù)量，并將其與預(yù)設(shè)的區(qū)域數(shù)量區(qū)間δs進行比對；

39、若，則判定面板胚料符合轉(zhuǎn)換條件，即表示面板胚料符合進入下一冷卻環(huán)節(jié)；

40、若，則判定面板胚料不符合轉(zhuǎn)換條件，即表示面板胚料不符合進入下一冷卻環(huán)節(jié)。

41、進一步地，所述獲取至少一個目標調(diào)溫分區(qū)以及對應(yīng)目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量，包括：

42、b1：對于每個分區(qū)，計算其所有組成的偏差向量，調(diào)用已建立的熱影響系數(shù)矩陣，表示當?shù)?j?個分區(qū)的溫度上升?1℃?時，第?i?個分區(qū)因熱傳導(dǎo)或結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生的溫度變化量；

43、b2：基于溫度偏差量和熱影響系數(shù)矩陣計算每個分區(qū)的熱控制貢獻度，其具體計算公式為：；

44、b3：對所有分區(qū)按值從大到小進行排序，形成熱控制貢獻度排序列表q；

45、b4：生成目標調(diào)溫分區(qū)集合s，并將其初始化為空集，設(shè)定誤差容忍閾值，初始化分區(qū)選取索引r為1；

46、b5：迭代選擇目標調(diào)溫分區(qū)并擬合溫度調(diào)節(jié)量的解，得到至少一個目標調(diào)溫分區(qū)以及目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量。

47、進一步地，所述迭代選擇目標調(diào)溫分區(qū)并擬合溫度調(diào)節(jié)量的解，包括：

48、b51：從排序列表q中獲取第?r?個分區(qū)編號，并將其加入目標調(diào)溫分區(qū)集合s中，得到更新后的目標調(diào)溫分區(qū)集合s：，r為正整數(shù)；

49、b52：根據(jù)更新后的目標調(diào)溫分區(qū)集合s，從熱影響矩陣 h中提取?s?對應(yīng)的列，構(gòu)成子矩陣；

50、b53：基于偏差向量 e和子矩陣，并通過最小二乘法求解目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量，計算公式為：；式中：，表示s中各目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量，為的轉(zhuǎn)置矩陣，，即更新后的目標調(diào)溫分區(qū)集合中已加入的分區(qū)；

51、b54：根據(jù)求得的，計算擬合的偏差向量；

52、b55：計算擬合殘差，；

53、b56：判斷擬合殘差是否滿足誤差容忍閾值，若，則令r=r+1，并返回步驟b41，繼續(xù)從q中選取下一個分區(qū)編號；若，則終止迭代，輸出更新的目標調(diào)溫分區(qū)集合?s?及其對應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)量。

54、第二方面，本發(fā)明提供了一種邊緣強化吹塑面板溫度分布控制系統(tǒng)，基于上述所述的邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法來實現(xiàn)，包括：

55、第一獲取模塊，用于在吹塑環(huán)節(jié)，根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練好的第一機器學(xué)習(xí)模型，預(yù)測出在對面板胚料吹塑后模具未來呈現(xiàn)出的真實模具溫度場，所述真實模具溫度場包括模具上r個分區(qū)在吹塑后的真實模具均溫，r為正整數(shù)；

56、第二獲取模塊，用于調(diào)用預(yù)配置遺傳算法，獲取在對面板胚料吹塑后模具應(yīng)呈現(xiàn)出的理想溫度場，所述理想溫度場包括模具上r個分區(qū)在吹塑后的目標模具均溫；

57、判斷模塊，用于根據(jù)真實模具均溫和目標模具均溫，判斷面板胚料是否符合進入下一冷卻環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換條件；所述轉(zhuǎn)換條件為預(yù)設(shè)的溫度差容忍區(qū)間δt和區(qū)域數(shù)量區(qū)間δ s；

58、分析模塊，用于當不符合轉(zhuǎn)換條件時，從所有分區(qū)中獲取至少一個目標調(diào)溫分區(qū)以及對應(yīng)目標調(diào)溫分區(qū)的溫度調(diào)節(jié)量；

59、控制模塊，用于在根據(jù)溫度調(diào)節(jié)量對目標調(diào)溫分區(qū)執(zhí)行升溫或降溫操作之后，對面板胚料進行吹塑，以完成吹塑環(huán)節(jié)。

60、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述任一項所述邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法。

61、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一項所述邊緣強化吹塑面板溫度分布控制方法。

62、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點：

63、本發(fā)明通過構(gòu)建第一機器學(xué)習(xí)模型，基于面板胚料的物性參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)特征及吹塑工藝條件等多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對吹塑后模具溫度場的精準預(yù)測，克服了現(xiàn)有技術(shù)中因缺乏熱場演化趨勢建模而導(dǎo)致的溫控響應(yīng)滯后問題，顯著提高了溫控策略的前瞻性和時效性。

64、進一步引入熱影響系數(shù)矩陣，結(jié)合偏差向量與熱控制貢獻度評估，建立了調(diào)溫分區(qū)的選擇機制，并利用最小二乘法對溫度調(diào)節(jié)量進行求解，充分考慮了模具各分區(qū)間的熱耦合關(guān)系，解決了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)溫過程依賴經(jīng)驗、忽略熱干擾、調(diào)節(jié)精度低等問題。

65、通過遺傳算法與厚度預(yù)測模型聯(lián)合優(yōu)化理想溫度場，并在偏差判定基礎(chǔ)上執(zhí)行差異化調(diào)溫操作，本發(fā)明能夠強化對模具邊緣區(qū)域的溫度控制，有效避免因溫度不足或過高引發(fā)的成型缺陷，如翹曲、氣泡、條紋等，顯著提升了吹塑面板的邊緣成型質(zhì)量、厚度均勻性及整體良品率。