专利名称：感觉系统及其方法
技术领域：
本发明通常涉及感觉器件及其方法，具体涉及用于优化部件成形过程的循环时间的机器感觉系统和方法。本发明尤其适合于(尽管不受限于)同注入成型机一起使用，其中模制部件的温度状态被确定并用来使合型时间最小化。
背景技术：
部件成形行业在收入和就业方面属于世界上最大的行业之一。作为数十亿美元的行业，即使是对制造过程的很小的改进可证实对系统效益具有重大的影响，并且因此可产生非常有益的经济效益。
通常借助于模具、模具和/或通过热成形来制造成形的部件，其中模具的用法保留了最广泛应用的方法论。存在有许多关于借助于模具形成部件的方法，例如(仅仅出于示范的目的)拉伸吹塑、挤压吹塑、真空模塑、旋转模塑和注入成型。注入成型是最普遍的方法之一并且同样是一个示范过程，其中多种感觉检查规范的实现已经被认为是借助于比如减少的任务重复和失败以及改进的部件质量来增加效益的方法。
注入成型系统通常通过将液态或熔化的塑料材料或者是塑料粘结剂基体中的粉末状金属压进通常具有被配置成可形成所期望的内部铸型腔或多个铸型腔的两个独立部分或半模的模具中特别成形的铸型腔内，在两个半模被配对或被放置在一起时，来模制塑料和某些金属部件，其中塑料或塑料粘结剂基体被冷却并在此被固化以此制成一个或若干个通常的固态部件。为方便起见，在这里提到塑料和塑料注入成型被理解为还可用于粉末状金属注入成型以及通过注入成型制成成形部件的其他材料，即使它们没有被特别地提及或描述。
模制过程的合型部分通常具有两种主要功能，其中合型时间的第一段基本上专用于在压力下将熔化材料注入铸型腔区域内，直至适当的压实和填充完成为止。合型时间的第二段基本上用于冷却所注入的材料直至获得固相为止。因此，在将液态或熔化的塑料注入模具并且内部铸型腔被填充之后，允许使材料冷却或固化以此根据铸型腔的数目而硬化成一个或若干硬塑料部件，随后，将两个半模分离以此暴露一个或若干硬的塑料部件以使可将一个或若干部件从一个或若干内部铸型腔中移去。
在大多数注入成型生产线上，一旦安装了所期望的模具，注入成型机自动操作，在将半模闭合在一起的不断重复的循环中，对其加热，将液态或熔化的塑料注入铸型腔，冷却以此使模具中的塑料固化或硬化成硬的塑料部件，打开或分离半模，推出模制的硬塑料部件，以及再次将半模闭合在一起以此模制出另一个或另一组部件。因此，模制过程的性质规定了系统运行参数的效率和优化和/或部件信息对高产量需求来说是关键的。
某些现有系统的改进曾经集中在注入压力的优化上，据此非常高的压力促使液态或熔化的塑料注入铸型腔内以此以及时的方式完全填满所有铸型腔部分。其他的改进曾经集中在减少不必要重复任务的事变上，即减少从模具中去除成形部件所必需的排出器设备的行程的次数。例如，通过使用机器感觉系统，可基本消除预置多重排出器循环以前所需要的时间并且可减少对排出器装备和模具的磨损。已经使用如光束传感器、视觉系统、气压传感器、红外传感器、真空传感器及其他技术来评估打开的半模，以用于同存储在存储器中的涉及空的半模的参考数据进行计算机化比较，以此检测半模中任何未移去的塑料部件或剩余的塑料材料。在每个例子中，从目标位置获得多种感觉数据并按照比较的或另外客观的规格通过计算机来分析这些感觉数据，以便于确定模具中是否存在有部件。将分析结果报告给控制器，据此影响和/或指导作为结果的关于排出器系统的决定。
在极端的时间敏感自动循环系统(如注入成型机)中，甚至轻微的延迟可影响系统的总效益并导致产品成本相当大的增加。因为在日积月累的对注入成型部件的重复的、高容量生产线运转过程中，每个这样的改进可显著影响产量和成本因素，因此期望的是识别可导致循环时间的有利减少的任何潜在的方法。
目前，模制处理循环的合型部分的长度通常通过处理循环的试误法来完成，有时遵循基于模参数的粗略近似。没有有效系统可用于或推荐用于确定特定优化的合型时间参数。因为合型部分可代表循环时间的80％，例如占十(10)秒的总模制处理时间的八(8)秒，在合型部分期间即使一(1)秒的时间节省可导致单个机器的产量增加10％。
因此，很显然存在有对通过有效减少模制处理循环的合型部分可减少完整循环时间并提高效益，从而增加生产率并避免上述缺点的感觉系统和方法的需求。
发明内容
概括地说，在优选实施例中，本发明克服了上述缺点并且满足了公认的对这样的器件的需求，所述的这样的器件通过提供感觉系统和方法来优化部件成形过程的循环时间，其中模制部件的温度状态被确认并用来使合型时间最小化。
更具体地说，本发明是用于优化合型时间参数的感觉器件和方法，据此在打开模具之后通过使用模制部件外表温度的直接测量可基本上消除对处理循环的试误法的依赖，其中通过使用借助于辐射度算法将热辐射转换为温度值的红外传感器件，模制部件外表的温度测量提供了基础，借助于经验测量，在打开模具时确定部件中心的温度和部件外表面温度之间的差异。这样的计算结果还可用来确定部件的冷却是否已经占用了比需要的更多的循环时间，或者部件是否需要更多的时间来冷却，从而使自适应反馈能够优化注入模压循环时间。
因此，本发明的特征和优点是这样的感觉系统和方法能够通过将合型时间减至最小而使循环时间优化。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够在打开模具之后进行模制部件中心的温度的诊断确定，从而能够据此进行系统调节。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够使机器所实现的产量和质量达到最大。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够结合部件成形机以此借助于定义的参数评估和自适应反馈控制促使闭合的模具冷却时间最小化。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够结合红外评估能力来俘获模制部件的温度纪录图像，利用数据来确定最满意的合型时间参数并且能够据此进行过程调节。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够促使传感器结合进部件成形机模具中，从而在打开模具的过程期间通过允许获得图像而增加可用的数据输入窗口。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够最小化并因此优化合型部件冷却时间而不必调节冷却液流速或模制注入量。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够缩短循环时间并提高生产率而不必调节排出参数。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够确定部件中心达到玻璃态转变温度所必需的合型时间的最小长度，其中针对任何系统和/或熔化材料组合可进行这样的基本具体的确定。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够使感觉处理与机器控制器集成。
本发明的另一个特征和优点是，这样的感觉系统和方法能够提供新颖的质量控制检查站，其中在打开模具之后所计算的模制部件的核心温度的评估使得能够检测不充分的合型时间，其中可实施反应步骤以便于防止不正确/不完全成形的部件的持续循环。
在借助于附图阅读时，根据下面的描述和权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和优点对本领域的技术人员来说将是显而易见的。
通过参考附图并阅读优选的以及可选用的实施例的详细描述，将会更好地理解本发明，其中在整个附图中，相同的附图标记表示相似的结构并指相同的元件，并且其中图1是示出了传感器的典型注入成型机的透视图；图2是示出了传感器并示出了闭合的模具的典型注入成型机的部分侧面的正视图；图3是示出了打开的模具的图2的注入成型机的部分侧面的正视图；图4是按照本发明优选实施例的感觉系统和方法的方块图；图5是关于冷却部件的温度和时间关系的曲线图。
具体实施例方式
本2007年2月14日 申请日期2004年11月19日 优先权日2003年11月20日
发明者威廉·A·尼科尔, 爱德华·卡琴尼克, 本杰明·普里霍达 申请人:阿瓦隆视觉解决方案有限责任公司