本发明涉及注塑成型质量优化，尤指一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统及方法。
背景技术：
1、注塑成型是现代制造业中一种重要的生产工艺，通过将熔融的塑料注入模具中，再经冷却成型，最终制得各种塑料制品。注塑成型工艺广泛应用于汽车、电子、医疗器械及日用品等领域。然而，由于注塑成型过程复杂、涉及多个工艺参数，产品质量往往受到诸多因素的影响。当前还存在以下问题：现有技术往依赖于单一或有限数量的传感器进行数据采集，导致采集的数据维度不够丰富，难以全面反映整个注塑成型过程中的关键工艺参数，此外，数据采集的实时性和准确性也存在不足，无法及时反映工艺参数的动态变化，从而影响后续的质量控制；现有系统中影响质量的因素识别往往依赖于经验或简单的统计分析，缺乏深入的算法支持。这种方法容易导致对关键影响因素的遗漏或误判，难以实现对工艺参数的精准优化；传统的质量控制系统往往依赖于人工调整工艺参数，缺乏智能化的优化控制手段，这种方法不仅效率低下，还容易因操作人员的经验不足或判断失误导致工艺参数设定不合理，从而影响产品的一致性和稳定性。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统及方法，解决了如何在注塑成型过程中，通过丰富数据采集维度、提升实时性与准确性，并基于智能化算法精准识别和优化关键工艺参数的问题，提升了注塑成型过程的质量控制精度，减少人为干预，提高生产效率。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一方面，一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，包括依次通信连接的注塑数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、质量优化控制模块和反馈控制模块；
4、所述注塑数据采集模块用于通过传感器网络实时采集注塑成型过程中的工艺参数数据；
5、所述数据处理模块用于通过对抗网络对所述工艺参数数据进行预处理和增强，利用拓扑数据分析进行拓扑结构挖掘，并生成关键特征数据集；
6、所述数据分析模块用于基于关键特征数据集，利用图同构的分形分析方法，识别影响注塑成型质量的潜在因素，并生成工艺参数数据分析报告；
7、所述质量优化控制模块用于基于工艺参数数据分析报告和关键特征数据集，自动调整注塑工艺参数，并结合历史数据与优化算法，生成最优的工艺参数设定方案；
8、所述反馈控制模块用于将优化后的工艺参数设定方案反馈至注塑设备，并结合自适应控制算法实时调整设备的操作参数，并将结果存储于数据库中。
9、进一步的，所述工艺参数数据包括模具温度、注射压力、冷却时间、原材料特性和设备状态。
10、进一步的，所述数据处理模块的运行过程包括以下步骤：
11、通过多尺度对齐技术修正所述工艺参数数据的采样偏差，并结合双线性插值算法对数据进行时间序列重构和噪声过滤；
12、利用生成对抗网络生成多样化的增强的工艺参数数据，模拟不同工艺条件下的潜在波动；
13、基于增强的工艺参数数据，结合拓扑数据分析挖掘工艺数据中的拓扑结构特征，生成反映注塑过程稳定性的特征图谱，筛选出与注塑成型质量相关的关键特征，生成关键特征数据集；所述关键特征数据集包括模具温度梯度、注射压力波动、冷却时间变化率、原材料流变特性曲线和设备状态参数变化趋势。
14、更进一步的，所述拓扑数据分析的公式如下：
15、；
16、其中，表示拓扑数据分析的结果，用于识别注塑工艺参数数据中的拓扑结构特征；n表示工艺参数的维度数；表示每个工艺参数对整体拓扑特征的重要性；表示第i维度的持久同调计算结果；表示正则化系数，用于控制整体模型的复杂度；m表示拓扑特征的数量；表示第j个拓扑特征的权重系数；表示第j个拓扑特征的同调群，用于量化拓扑空间中洞的数量及其对工艺稳定性的影响。
17、进一步的，所述数据分析模块的运行过程包括以下步骤：
18、从所述关键特征数据集中提取与注塑成型质量密切相关的多维特征，结合各工艺参数的动态变化，生成特征矩阵；
19、基于所述特征矩阵，构建图结构模型，通过分形分析方法分析特征矩阵中的复杂关联性，识别影响成型质量的潜在工艺参数，生成图同构模型；
20、利用分形维数分析各节点与成型质量的关联程度，并对这些因素进行优先级排序，生成潜在因素优先级列表；
21、根据所述优先级列表，结合图同构分析结果，生成工艺参数数据分析报告。
22、更进一步的，所述图同构模型的公式如下：
23、；
24、其中，表示图同构模型的最优匹配结果，用于识别不同工艺参数条件下的特征图结构之间的同构关系；和分别表示在不同注塑成型条件下生成的两个特征图结构，特征图结构基于关键特征数据集构建；表示第i个和第j个节点的权重系数，用于衡量这些工艺参数在图同构分析中的相对重要性；表示图和中第i个工艺参数节点与第 j个工艺参数节点之间的距离差异；表示正则化系数，用于控制模型的复杂度；表示两个图结构的整体差异性，通过关键特征数据集的欧几里得距离计算。
25、进一步的，所述质量优化控制模块的运行过程包括以下步骤：
26、基于工艺参数数据分析报告，结合历史工艺数据，应用强化学习算法生成初步工艺参数设定方案；
27、利用模糊逻辑多目标优化算法，生成最优工艺参数设定方案；
28、将最终优化后的工艺参数设定方案应用于注塑设备，并实时监控和调整设备操作参数，同时将调整后的参数和优化结果记录至数据库。
29、进一步的，所述反馈控制模块具体基于数字孪生技术，通过三维建模技术构建虚拟仿真模型，同时实时模拟注塑设备的操作状态，并基于模拟结果对实际注塑设备进行自适应控制。
30、另一方面，一种基于数据分析的注塑成型质量优化方法，包括以下步骤：
31、通过传感器网络实时采集注塑成型过程中的工艺参数数据；
32、通过对抗网络对所述工艺参数数据进行预处理和增强，利用拓扑数据分析进行拓扑结构挖掘，并生成关键特征数据集；
33、基于所述关键特征数据集，利用图同构的分形分析方法，识别影响注塑成型质量的潜在因素，并生成工艺参数数据分析报告；
34、基于工艺参数数据分析报告和关键特征数据集，自动调整注塑工艺参数，并结合历史数据与优化算法，生成最优的工艺参数设定方案；
35、将优化后的工艺参数设定方案反馈至注塑设备，并结合自适应控制算法实时调整设备的操作参数，并将结果存储于数据库中。
36、本发明的有益效果在于：
37、本发明中注塑数据采集模块通过传感器网络实时获取注塑成型过程中的工艺参数数据，确保了数据的完整性和准确性，为后续的数据分析和优化提供了可靠的基础。数据处理模块采用对抗网络对采集到的工艺参数数据进行预处理和增强，并通过拓扑数据分析进行拓扑结构挖掘，能够有效地从复杂数据中提取出关键特征数据集，从而提高了数据分析的效率和准确性。数据分析模块基于图同构的分形分析方法，能够深入分析关键特征数据集，准确识别出影响注塑成型质量的潜在因素，为优化控制提供了科学依据。质量优化控制模块结合工艺参数数据分析报告、关键特征数据集以及历史数据，通过优化算法生成最优的工艺参数设定方案，并能够自动调整注塑工艺参数，从而有效提高产品质量的一致性和稳定性。反馈控制模块通过自适应控制算法实时调整注塑设备的操作参数，并将优化结果存储于数据库中，为后续的工艺优化和改进提供了数据支持，进一步提高了系统的智能化水平和自我优化能力。
1.一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，包括依次通信连接的注塑数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、质量优化控制模块和反馈控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述工艺参数数据包括模具温度、注射压力、冷却时间、原材料特性和设备状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述数据处理模块的运行过程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述拓扑数据分析的公式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述数据分析模块的运行过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述图同构模型的公式如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述质量优化控制模块的运行过程包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，其特征在于，所述反馈控制模块具体基于数字孪生技术，通过三维建模技术构建虚拟仿真模型，同时实时模拟注塑设备的操作状态，并基于模拟结果对实际注塑设备进行自适应控制。
9.一种基于数据分析的注塑成型质量优化方法，其特征在于，所述系统应用于如权利要求1-8任一项所述的一种基于数据分析的注塑成型质量优化系统，包括以下步骤：
