用于改进和控制天然的和合成的可模塑化合物的固化的方法和设备的制作方法

专利名称：用于改进和控制天然的和合成的可模塑化合物的固化的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监视和控制天然的和合成的可模塑化合物的固化和凝固的方法和设备。这样的可模塑化合物的典型是聚合物。
背景技术：
迄今为止，在固化和/或凝固期间对可模塑聚合物的加工应用固定的工艺参数的方法已导致了由于过度保守的固化时间而降低了产率；以及由于固定的工艺参数无法适应固化和/或凝固工艺中固有的可变性而使产品均一性不良。
已经尝试了分析介电特性以确定固化部件的固化状态。具体地，在此将其全文引作参考的下列参考文献公开了可能与分析固化状态和/或凝固工艺相关的各种技术美国专利文献4,344,142 1975年8月6日提交 发明人Diehr，II等人4,373,092 1980年12月29日提交 发明人Zsolnay4,399,100 1980年12月29日提交 发明人Zsolnay等人4,423,371 1981年9月3日提交 发明人Senturia等人4,496,697 1982年8月24日提交 发明人Zsolnay等人4,510,103 1983年9月19日提交 发明人Yamaguchi等人4,551,807 1983年8月17日提交 发明人Hinrichs等人4,723,908 1985年5月1日提交 发明人Kranbuehl4,777,431 1986年6月27日提交 发明人Day等人4,773,021 1988年9月20日提交 发明人Harris等人4,868,769 1989年9月19日提交 发明人Persson等人
5,032,525 1988年3月31日提交 发明人Lee等人5,219,498 1991年11月12日提交 发明人Keller等人5,317,252 1992年9月15日提交 发明人Kranbuehl5,486,319 1993年12月29日提交 发明人Stone等人5,528,155 1996年6月18日提交 发明人King等人5,872,447 1997年9月10日提交 发明人Hager，III其他出版物■ A comparative study of step curing and continuous curingmethods，1994，D.Khastgir，Indian Institute of Technology■ AC Impedance Spectroscopy of Carbon Black-Moldablecomposites，1999，K.Rajeshwar，University of Texas atArlington■ Anelastic and Dielectric Effects in Potymeric Solids，1967，N.G.McCrum，B.E.Read，and G.Williams用于制造部件的固化和凝固技术已经提供了例如聚合树脂的介电(这里也称为“阻抗”)特性和这种树脂的固化和/或凝固之间的一些关系。但是，与聚合可模塑固化和/或凝固相关的现有技术还没有完全解决在生产工艺中、尤其是在注塑或其他模塑类型的高度摩擦和高压环境下直接进行电气或阻抗的测量的实际方面。另外，现有技术没有令人满意地公开对于各式各样的模塑方法和条件，使用获得的电气数据来实现例如聚合可模塑化合物的固化和/或凝固工艺的闭环控制。具体地，现有技术没有提供在通过固化和/或凝固聚合物来模制大部件的期间有效地减少有缺陷部件的解决方案或公开内容。更具体地，现有技术没有公开使用来自模具内固化或/和凝固工艺的电气(即阻抗)数据样本的有效技术，其中这样的数据样本是从多个模具内传感器同时接收的，所述传感器以如下方式分布使得能够评估大部件的不同部分的固化和/或凝固状态。
现有技术也没有示出在固化和/或凝固工艺中如何补偿(a)批次间和批次内的聚合可模塑固化化合物的变化，以及(b)材料厚度的差异。另外，现有技术没有补偿由设备的性质、工具加工(tooling)以及聚合可模塑固化化合物的热史而引入到该工艺中的附加变量。
另外，现有技术使用介电或阻抗测量传感器，其采用具有精确面积和间距的、相对且平行的电极，并且其中所述电极与可模塑化合物直接接触。尽管该电极和传感器提供了用于在固化和/或凝固期间测量阻抗特性的手段，但是将它们使用在部件生产环境中可能是不实际的。例如，很多可模塑组件是使用部件模制技术生产的，该技术使该传感器承受高达30000psi的压力和高达425的温度，以及要在高度摩擦的环境中经受得住(例如，由于可模塑化合物在传感器上的流动)。最后，这样的现有技术传感器还必须能够经受得住通过典型的清洁方法如CO2和塑料珠冲击的模具清洁。
因此，上面描述的缺陷通过下文中公开的固化方法和系统而解决。另外，由于需要固化时间安全裕度(即超过通常认为的期望时间的固化时间)和/或由可模塑化合物的固化工艺中固有的可变性导致的对模塑物(plasticmolder)的标准实践，因此需要有实时反馈固化控制系统，其减少模塑物的安全裕度并且同时防止废品增加和干扰部件生产。下文中公开的固化方法和系统也解决了对实时反馈固化控制系统的需求。
定义和术语在下面的公开内容中使用了大量的技术术语和缩写。因此，为了方便起见，在本节中描述了许多这些术语和缩写。因此，建议参考此节以获得这里使用的术语的描述。
置信区间数值范围，其内的具体数指示事件或条件发生的可能性，例如，诸如0.8到1.0的概率范围。
固化如下面使用的，此术语是指(a)经历交联的聚合物从软化结构到脊(ridge)结构的化学变化，以及(b)具有延展性的聚合物的硬化，使得其凝固成刚性结构而没有化学变化。
指数幅度系数通过对一组原始数据进行最佳指数拟合而定义的幅度系数(A)，其中拟合曲线(y)由下面方程式描述y＝Ae-αt，其中t是时间。
指数衰减通过对一组原始数据进行最佳指数拟合而定义的衰减系数(α)，其中拟合曲线(y)由下面方程式描述y＝Ae-αt，其中t是时间。
阻抗数据流对于在固化和/或凝固工艺期间工作以便检测固化部件内的阻抗改变的每个传感器，在部件固化期间得到时间系列值，其中这些值指示例如由传感器、部件模具和其中的可模塑化合物提供的对应的电容器电路(CC)的阻抗测量。特别地，每个电容器电路被可操作地配置成使可模塑化合物成为用于对应的电容器电路的电介质。另外，这里提到的阻抗数据流段更完全地被描述在2004年3月11日提交的美国专利申请No.10/800,079中，在此将其全文引作参考。
低CTE的金属材料一种具有低热膨胀系数的材料。
可模塑化合物该术语是指(a)聚合可模塑化合物、(b)苯乙烯单体化合物(SMC)、(c)酚醛材料和(d)热固性塑料例如酚醛、脲、三聚氰胺、三聚氰胺-酚醛、环氧树脂、不饱和聚酯；注意，在该定义和术语节中描述了术语“聚合可模塑化合物”、SMC和“酚醛材料”。
酚醛材料通过甲醛[HCHO]和苯酚[C6H5OH]的反应形成的可模塑塑料材料，但是可以使用几乎任何反应性酚或醛。该材料可以用玻璃纤维或其他材料进行大量增强或“填充”。酚醛由于其高冲击强度、优异的磨损特性和宽温度范围内的尺寸稳定性而众所周知。酚醛可以是热固性模塑的。商业上所用的酚是苯酚、甲酚[CH3C6H4OH]、二甲苯酚[(CH3)2C6H3OH]、对叔丁基苯酚[C4H9C6H4OH]、对苯基苯酚[C6H5C6H4OH]、双酚[(C6H4OH)2]和间苯二酚[C6H4(OH)2]。所用的醛是甲醛和糠醛[C4H3OCHO]。在未固化和半固化状态下，酚醛树脂用作胶粘剂、铸塑树脂、浇注化合物和层压树脂。作为模塑粉末，酚醛树脂可以用于电用途。
工艺曲线从对应的阻抗数据流(此术语上面描述过)导出的阻抗数据，其中所述阻抗数据流中的值已经被“平滑”(或者以其他方式处理)，使得可以更容易地确定曲线斜率和其他数学曲线特性。用于平滑阻抗数据流的操作的示例是(a)对于阻抗数据流的一个或多个预定时间段中的每个段，确定段项目上的线性最小平方最佳拟合、以及结果线的斜率(即方程式y＝mx+b中的m)。然后，工艺曲线变成所确定的线的衔接序列；(b)对于阻抗数据流的一个或多个预定时间段中的每个段，确定对段中的阻抗数据流项目进行建模的最佳拟合3阶多项式；以及(c)对于阻抗数据流的一个或多个预定时间段中的每个段，确定对段中的阻抗数据流项目进行建模的指数最佳拟合，其中至少确定用于该指数最佳拟合的衰减系数，并且在一些实施例中确定衰减和幅度系数两者(即确定下面方程式y＝Ae-ax中的α和A两者)。
工艺曲线然后成为对于所述一个或多个时间段中的每个所产生的曲线的连接。注意工艺曲线可以从基本上为部件的整个固化时间的单个时间段导出。但是，通常这样的时间段可以限制到10％到35％的范围中的固化时间的百分数。
当然，其他平滑算子也在这里公开的新颖固化系统的范围内，如样条曲线(例如，其形状可以由从阻抗数据流的值计算的“控制点”来控制)。
R-平方(R2)R-平方(也称为确定系数)是由于对应的自变量而导致的应变量的总变化的减小的统计量度。接近于1.0的R-平方值指示对应的数据模型解释了各个变量中的几乎所有可变性。
可模塑聚合物(等同地，“聚合可模塑化合物”)该术语是指(a)典型的基体可模塑聚合物(b)酚醛化合物，和(c)与其他材料组合的酚醛化合物，所述其他材料包括(但不限于)
无机物填充酚醛、玻璃填充酚醛、用(但不限于)棉花、PTFE(即聚四氟乙烯)、木粉和石墨填充的纤维素酚醛。
此外，本领域的技术人员将会理解，包括在术语“可模塑聚合物”中的有乙烯-甲基丙烯酸共聚物、尼龙、聚碳酸酯、聚氯三氟乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、苯乙烯-丙烯腈、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈、聚酰胺-酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、苯乙烯-马来酸酐、热塑性弹性体、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性烯烃、聚四氟乙烯及其混合物；即，热塑性材料。
SMC苯乙烯单体化合物，例如通常含有约35wt％苯乙烯单体、但是可以在约0％-50％范围内变化的聚酯树脂。
吨位(Tonnage)模压器的压缩力，通常以吨表示。
工具钢适用于制造注塑和压缩模具的钢，如AISI型A2工具钢。
阻抗相关数据的拓扑特征在工艺曲线内可识别和独特的特征，如曲线斜率、峰(例如局部最大值)、谷(例如局部最小值)、平坦部分(例如基本上零斜率)、拐点、曲线斜率的变化率等。
真空端口在模具中设计的、用于将模具腔中的压力减到低于大气压的端口。

发明内容
本公开内容涉及用于控制由可模塑化合物(此术语被描述在上文的定义和术语节中)固化(此术语也被描述在上文中)和成型模制部件的方法和系统。特别地，由这里公开的固化方法和系统得到的模制部件(a)可以既是较完全成型的又是较完全固化的(但不是过度固化的)；
(b)具有一致的和可重复的部件特性，包括减少的(或没有)起泡和/或孔隙；(c)具有期望的特性如抗压强度、与相异材料的粘合性、尺寸一致性等；以及(d)以每个部件的缩短的平均固化时间而固化(例如，可达大约38％)。
另外，这里公开的固化方法和系统●在传统的部件生产环境中是鲁棒的和可重复的，例如在生产大体积汽车用(automotive)SMC模制部件的环境中；●在制造一致部件的同时自动地调整固化时间以补偿模具温度波动；●使用在模具中提供的多个阻抗检测传感器示出可模塑化合物的模具内引入和放置对部件固化速率的影响(如下文中描述的那样)；●识别在部件固化期间的可模塑化合物的流动异常，并且提供反馈以有效地改变固化工艺变量，以改进模塑工艺；以及●识别被固化的可模塑化合物中的变化，并且提供连续地改进部件成型的机制。
这里公开的固化方法和系统包括新颖特征，其用于监视和控制模具中可模塑化合物的流动，以及可模塑化合物的聚合或交联。另外，这样的监视和控制可以实时地即在部件的固化(例如热固)期间执行，使得可以减少所生产的有缺陷部件的数量。
另外，这里公开的固化方法和系统可以消除当前用于保证部件(特别是相对大的部件)正确成型和固化的固化时间安全裕度的大部分。
本公开内容一般涉及一种新颖的固化方法和系统，其中有多个传感器可操作地分布在模具内，用于检测部件成型的状态以及在部件的各间隔部分处的固化状态。因此，从多个传感器的输出可以用于确定是否和/或何时该模具被正确地填充可模塑化合物，以及是否和/或何时该部件既被正确固化，又在整个部件中处于基本上均一的固化速率。
对于在固化工艺期间工作的多个传感器中的每个传感器，获得阻抗值的数据流(这里表示为“阻抗数据流”)，其中这些值指示从由传感器、部件模具和其中的可模塑化合物提供的对应电容器电路(CC)获得的阻抗测量。特别地，每个电容器电路被可操作地配置成使可模塑化合物成为对应电容器电路的电介质。对于每个阻抗数据流，可以有对应的“工艺曲线”(如在上文的定义和术语节中所述)。另外，这样的工艺曲线可以表示为对应的阻抗数据流的阻抗测量的时间系列图。注意这样的工艺曲线可以但不要求是阻抗数据流的完全平滑表示；但是，本领域的技术人员将会理解，该工艺曲线可以是平滑的曲线段的连接(例如，连续的一阶导数)。这样的阻抗数据流及其对应的工艺曲线提供了指示部件如何在其模具中成型和固化的指示或“签名”。特别地，工艺曲线的各种几何特征(例如斜率、局部最大值、局部最小值、拐点等)已被确定为是良好成型、正确固化的部件以及各种部件缺陷的预测。因此，这里公开的方法和系统使用从多个传感器的工艺曲线获得的特性(例如形状和/或几何曲线特性如斜率和/或在该工艺曲线下的面积)来确定模具内各位置处的正确和/或不正确固化状态。注意该阻抗数据流可以表示下列阻抗类型的阻抗值中的一个或多个的时间系列阻抗(Z)(即对交流电路中的电流的总反抗的量度、其由两个分量即欧姆电阻和电抗组成，并且通常以复数表示法表示为Z＝R+iX，其中R是欧姆电阻以及X是电抗)，相位角(Φ)、电阻(R)、电抗(X)、电导(G)和/或电容(C)。
另外，对于每个传感器，可以有所产生的多个阻抗数据流(以及它们的相关工艺曲线)。例如，对于给定的传感器，该阻抗数据流可以从由激励对应的电容器电路而输出的信号响应而导出，其中该激励是输入到电容器电路的多个预定的不同信号频率中的一个的结果。因此，每个工艺曲线可以从输入到具有传感器的电容器电路的对应单个信号频率而获得，并且结果工艺曲线的对应形状(或其他计算特性)可以用于监视、控制和/或预测部件固化工艺的结果。
在这里公开的一些实施例中，可以分别处理各种时间系列电容器电路输出数据分量(例如，阻抗(Z)、相位角(Φ)、电阻(R)、电抗(X)、电导(G)或电容(C))以监视和控制部件固化工艺。因此，由这些不同数据分量产生的工艺曲线可以提供独特的形状(或其他特征)，其特性可以用于监视和控制固化工艺。例如，该特性可以包括工艺曲线局部最大值、或局部最小值、曲线斜率、斜率、具有基本上零斜率的工艺曲线部分的标识、拐点、工艺曲线部分下的面积等。
可以单独地或成组地比较或评估从多个该模具内传感器获得的工艺曲线，以检测部件(特别是相对大的部件如汽车仪表板)的各部分的固化状态的变化和/或异常。因此，可以通过评估从邻近传感器的输出导出的工艺曲线的特性、或通过将这样的工艺曲线特性与来自其他传感器的工艺曲线的对应特性相比较而检测部件固化中的局部化异常。关于该比较，可以比较下列项(a)对于部件固化的特定经过时间，监视部件固化的一个传感器的工艺曲线的一部分的平均斜率与来自监视部件固化的另一传感器的工艺曲线的对应部分的平均斜率；(b)监视部件固化的一个传感器的工艺曲线的最大值与来自监视部件固化的另一传感器的工艺曲线的最大值；(c)当部件脱模时，监视部件固化的一个传感器的工艺曲线的值与来自监视部件固化的另一传感器的工艺曲线的值。
部件固化中的该局部化异常可能是由于例如减少的可模塑化合物到模具的一部分的流动、和/或固化部件的一部分的固化速率与该部件的其余部分的固化速率有偏差(例如，由于部件厚度变化、模具内不均匀的热量分布等)。另外，更全局的部件固化评估也可以通过例如评估输出阻抗数据的多个传感器的对应工艺曲线(例如，在相同的阻抗频率)之间的一致性程度(或其不足)来确定。例如，当该工艺曲线具有类似的形状但是在时间上彼此偏移时，这可能指示部件的不同部分可能是处于不同的固化速率，并且例如可能需要对模具的各部分进行固化时间调整和/或温度调整，以便使整个部件(或随后的部件)正确固化。
本固化方法和系统的另一方面是使用由多个传感器(模具内)产生的阻抗数据流的初始部分来调整用于随后的模制部件(例如，来自同一模具)的固化条件，使得在固化的开始之前要固化的可模塑化合物基本上完全填充该模具。特别地，可以调整模压器吨位和压闭(press closure)速率以修改固化速率，以及更特别地，固化可模塑化合物中的实质交联的开始。
在这里公开的固化方法和系统的至少一些实施例中，在特定部件类型的部件的批量固化之前，可以进行测试或采样阶段，以确定用于该部件的可模塑化合物的各组成或批次的样本的固化特性。例如，该样本可以被固化(a)以在模具中提供的可模塑化合物的不同布置，(b)以不同的固化温度，(c)持续不同长度的时间，(d)以不同的模压器吨位。可以评估结果测试部件和它们对应的工艺曲线，以确定对固化工艺的调整，使得例如可以延长来自可模塑化合物的特定批次的欠固化样本部件(并且具有特定的到模具中的引入)的固化时间和/或提高模具温度。因此，通过将从该样本测试导出的工艺曲线与在该部件类型的生产运作(例如其中可以生产数千个部件实例)中固化部件的期间获得的对应的阻抗数据相比较，可以确定部件的成型和固化是正确的还是不正确的。另外，如果部件的固化和/或成型是不正确的，则可以对固化工艺作出调整，以便使结果部件更可能是可接受的。特别地，该调整可能导致工艺曲线的随后部分(来自多个传感器)更好地符合正确地成型和固化的部件的工艺曲线。因此，尽管单独部件之间的该工艺曲线可能在幅度和/或各种曲线特性的相对时序方面是不同的(例如由于部件厚度、热史、模具温度和热传输速率、固化级别以及各种其他因素而导致)，但是对于每个单独部件，部件的工艺曲线的形状的一致性程度以及该曲线的聚类程度可以用于预测该结果部件是否将被正确成型和固化。
本公开内容的另一方面是在该固化系统的各实施例中以及对于某些可模塑化合物，一个或多个上面描述的工艺曲线的对应形状可能在给定时间展现“最大值”和/或“最小值”，其也可以用于推断在监视、控制和/或预测正确的部件固化时间方面有用的信息。
本公开内容的另一方面是，在各实施例中和对于某些可模塑化合物，提供一个或更多个(优选为多个)“评估器(evaluator)”(这里也称为“程序代理(programmatic agent)”或“条件”)用于输出与部件的固化时间相关的值。该评估器可以是例如在一个或多个工艺曲线之下的对应斜率或积分面积。来自一个或多个评估器的输出可以与已知的可模塑化合物样本的固化时间相关联，从而确定评估器的预测有效性。展现与结果部件的物理测量特性高度关联的评估器可以用于推断在监视、控制和/或预测随后固化的部件如大量生产的部件的正确固化时间方面有用的信息。在至少一个实施例中，组合(例如为线性组合)来自两个或更多个(例如四个)提供与测量的固化特性的最高关联程度的评估器的输出，以产生甚至更好的用于预测部件固化时间的预测器。
本固化系统和方法的另一方面是，其实施例可以包括信号处理和其他软件和硬件组件，用于导出工艺曲线以及该曲线的对应特性(例如最大值和/或最小值)，以及利用该曲线特性实时地确定用于所生产的批量部件的更适宜的固化时间。特别地，利用例如独立的智能代理的专家系统、人工神经网络以及计算体系结构，以及提供基于统计的决策确定系统的混合式计算系统，如Salford Systems，8880 Rio San Diego Dr.，Ste.1045，San Diego，Calif.92108的CART。
另外，本固化系统和方法的一方面是，可以确定部件固化时间以获得结果固化部件中的期望特性如抗张强度、抗压强度、动态硬度、尺寸一致性、鼓泡/孔隙的减少和/或消除、以及与相异材料的粘合性。
本公开内容的优点、好处和可取得专利方面的另外描述将从下文的附图和描述而变得明显。本公开内容的所有新颖方面，不管在此发明内容节中是否明确提及，或单独地或与本公开内容的其他方面相组合地，都被认为是专利保护的主题。因此，可能从本发明内容节中省略或不完全地描述的、在下文和/或附图中公开的该新颖方面通过引用到本发明内容节中而完全并入到这里。特别地，下文中的权利要求节的所有权利要求通过引用到本发明内容节中而完全并入到这里。


图1示出这里公开的部件固化方法和系统的一个实施例的组件。
图2示出阻抗传感器电路62的更详细实施例，该电路(i)向传感器17供给电信号，(ii)确定指示在传感器17处或其附近处的可模塑化合物16的阻抗的阻抗测量。
图3A示出可以用于获得固化的可模塑化合物16的阻抗测量的多个传感器之一的一个实施例的分解图。
图3B示出图3A的传感器17的附加视图。
图4示出在模具18中提供的电气(阻抗)传感器17。
图5示出阻抗传感器电路62的另一视图。
图6是执行的高级步骤的流程图，其用于确定开始部件固化的初始固化参数，以及用于确定对在固化部件时和/或用于固化随后部件的固化参数的调整。
图7是提供图6的流程图的步骤1014的更详细步骤的流程图。
图8是示出在例如生产运作期间执行的高级步骤的实施例的流程图，其中预期为基本上相同的多个部件被顺序地一个接一个地固化。
图9示出典型SMC(聚酯，苯乙烯单体)阻抗数据流的曲线(以及对应的工艺曲线)的图，其中时间以秒示出在x轴上以及相对电导示出在y轴上。另外示出的是固化事件发生(或预期要发生)的各个点。
图10示出用于固化从作为可模塑化合物16的SMC制造的部件的固化的阻抗数据流值的数据点(以及对应的工艺曲线1404)。特别地，x轴表示时间的百分数，其中该部件被预期固化而不使用固化系统20。
图11示出用于固化汽车车身镶板的模具腔28的一部分，其中三个传感器17(即传感器17a、17b和17c)被示出在模具腔的侧壁内。
图12在下面示出通过在正常温度(300)、在285以及在315固化图11的汽车车身镶板而产生的阻抗数据流(传感器17之一)的典型图。
图13示出在使用固化系统20监视和调整部件固化之前，图11所示的SMC装料放置的典型阻抗数据流的曲线图(以及它们的对应工艺曲线)的图。
图14示出对于在图11的模具腔28中固化的汽车车身镶板，在模具腔28中重新安置SMC装料之后典型的阻抗数据流的图(以及它们的对应工艺曲线)。
具体实施例方式
图1说明这里公开的固化系统20的实施例，其中该固化系统包括下列高级组件(A)固化设备45，用于固化其中的部件；(B)控制系统39，用于控制固化设备45以及调整固化参数以减少在模具18中固化的部件中的缺陷；以及(C)固化设置子系统104，用于确定用于特定部件的初始固化参数集合、以及用于确定可用于校正可能产生有缺陷部件的固化条件的调整。
固化设备45包括下列高级组件(A.1)模具18，在其内可模塑化合物16被固化成期望部件，该模具具有模具腔24，用于容纳待固化成期望部件的可模塑化合物16。在模具18的体内分布了多个传感器17(在图1中仅示出一个)，用于检测在可模塑化合物16固化时其各个部分的阻抗特性；(A.2)多个电容器68的组件(仅示出其中的一个)，其中每个电容器68是由以下项形成的(i)直接放置到与被固化的可模塑化合物16相邻的(并且通常接触的)对应一个阻抗传感器17；以及(ii)接地的电容器极板64，其通常是模具18的另一部分。注意可模塑化合物16是每个这样的电容器68的电容器电介质。
控制系统39包括计算系统如计算机34(或计算机的网络)，其上执行用于控制部件固化的处理。特别地，下列组件由计算机34所提供(或者能够由计算机34通过例如通信网络如因特网或局域网而访问)(B.1)数据采集卡35，用于(i)产生输入到传感器测量单元60的正弦激励电压，其中传感器测量单元60提供该电压到传感器17，以便获得指示来自传感器的阻抗数据流的结果信号；以及(ii)读取从每个传感器17(以及更具体地，从下文中进一步描述的、图2的放大器36)输出的阻抗信号并且将其数字化。
(B.2)数字信号发生器41，用于确定和输出信号特性(例如频率和电压)，其中该信号特性用于控制数据采集卡35的信号输出，并且具体地控制向传感器测量单元60的信号输出。
(B.3)数字信号解调组件42，用于解调通过数据采集卡35从传感器17和放大器36接收的阻抗指示信号。
(B.4)固化数据捕获数据库23，用于存储从传感器17获得的阻抗数据流，以及将该数据流与标识用于部件生产的可模塑化合物16的信息、以及用于从其获得该阻抗数据流的部件的各种环境固化参数(例如固化温度、固化时间、模具吨位等)相关联。
(B.5)固化分析子系统26，用于分析来自当前固化的部件的输出(该输出从固化数据捕获数据库23获得)，以及确定可能减少在部件中形成缺陷的、对固化工艺的任何调整(例如调整部件固化时间)，或者确定可以用于固化随后的部件实例的调整。注意固化分析子系统26可以从固化控制数据库27接收初始部件固化参数、以及固化调整参数(例如，在部件固化期间的固化参数调整，如模具18温度调整等)。另外，固化分析子系统26可以接收或导出由传感器17输出的、标识阻抗数据流的特定特性的数据，用于对部件固化工艺作出调整、和/或识别何时要结束部件固化。图8的流程图以及下文中其附随的说明提供了由固化分析子系统26执行的操作的进一步公开。另外，固化分析子系统26可以包括专家系统和/或“智能”系统体系结构，用于识别工艺曲线的地形(例如形状)特征或数学特性，和/或存在于工艺曲线中的模式。因此，固化分析子系统的实施例可以包括以下项中的一个或多个利用例如独立智能代理、模糊逻辑的专家系统、一个或多个人工神经网络以及计算体系结构，以及提供基于统计的决策确定系统的混合式计算系统，如Salford Systems，8880 Rio San Diego Dr.，Ste.1045，San Diego，Calif.92108的CART。阻抗数据流的图形表示的示例在图9、10以及12到14中示出。
(B.6)固化控制器43，用于控制固化设备45中部件的固化。具体地，控制器43与固化分析子系统26通信，用于确定对部件的当前固化(例如固化时间)的调整和/或用于识别用于在同一模具18中固化随后部件的调整。在执行这样的调整时，控制器43通过到输出装置38的命令线28将固化命令或指令输出到固化设备45。装置38又可以将该命令或指令翻译(如果必要)成固化设备45的组件(例如模压器和模具加热系统)能够执行的对应命令或指令，然后通过线44将这样翻译的命令或指令提供到固化设备45。例如，这样翻译的命令或指令可以是(i)对于在模具18中固化的随后部件，在特定一个传感器17的附近增加模具18固化温度，(ii)减少施加到模具18的吨位，(iii)延长当前部件的固化时间，和/或(iv)打开模具18。
(B.7)数字输入装置37，用于接收(通过线40)何时固化循环已启动、或者何时可模塑化合物16被提供到模具18的指示。数字输入装置37通过线29将对应的通知输出到固化控制器43。该装置37的例子在本技术领域内是公知的。
(B.8)传感器测量单元60，用于产生输入到传感器17的电气信号，以及用于从传感器17接收阻抗指示信号(即阻抗数据流)。注意，对于每个传感器17可以有唯一的传感器测量单元60。
(B.9)放大器36(每个传感器测量单元60至少一个)，用于放大与电容器68的阻抗对应的实时(即在部件固化期间)阻抗数据信号。
关于固化设置子系统104，此子系统由固化用户使用，用于交互地确定用于在特定模具18中固化随后的系列部件的初始固化参数设置，以及在一些实施例中，确定在这些部件的固化期间可以作出的可能调整。固化设置子系统104可以执行一个或多个下列任务(C.1)允许用户访问固化信息档案31(图1)，以获得与要用于当前固化工艺的可模塑化合物16相关的历史固化信息，该信息例如是(i)用于该可模塑化合物的典型固化温度(及其范围)，(ii)用于该可模塑化合物16的典型固化工艺曲线(及其变化)，(iii)根据可模塑化合物16的组成的固化温度变化；(C.2)允许用户访问关于待使用的固化设备45的信息，例如用于固化设备45的优选温度设置可以典型地比固化设备45的另一复制品或模型高1度；(C.3)允许用户与子系统104交互以执行下文中描述的图6和7步骤，其中可以使用不同批次的指定可模塑化合物16来固化样本部件，并且使用不同的固化参数(例如固化时间、模具温度、吨位等)来固化它们。可替换地，如果在档案31中有足够的历史固化信息，则不需要生产和评估样本部件。在任何情况下，固化设置子系统104将结果初始固化参数设置、要在部件固化期间执行的(任何)固化调整(或用于固化附加部件的随后调整)、以及部件固化终止条件的集合输出到固化控制数据库27。
数据采集和控制硬件数据采集和控制硬件(例如，图1的实施例的数字信号发生器41以及数据采集卡35)可以产生一个或多个期望频率的多个正弦信号，其被输入(通过传感器测量单元60之一)到每个阻抗传感器17。具体地，如果多于一个信号频率被输入到每个传感器17，则该信号频率被串行地多路复用到每个传感器中，使得与典型的部件固化时间相比可以几乎同时地获得来自每个输入频率(和针对每个传感器)的传感器阻抗响应。输入的一个或多个频率可以在10Hz到5GHz的范围内，并且从传感器响应确定对应的电导和/或电容测量。因此，电导和电容读数(等同地，工艺曲线)对于固化下的可模塑化合物16是特定的，原因在于化合物的两极成分将产生对于可模塑化合物是特定的介电响应模式。另外，该电导和电容读数可能对于使用的固化设备45是特定的。
传感器17阻抗传感器17之一的实施例在图2中较详细地示出。具体地，每个传感器17包括主电极10，其用作对应电容器68的电容器极板。附加的防护或屏蔽电极11环绕主电极10，并且起到屏蔽作用，阻止到相邻模18表面的电场的过多的边缘通量(fringing)，中每个传感器17典型地埋入安装在所述表面中。本领域的技术人员将会理解，随同电极10一起被激励(根据从传感器测量单元60接收的信号)的防护电极11帮助阻止在传感器17的主电极10处感应的电场形成边缘通量或变成非线性。电极10和11通过薄(例如大约0.001到0.05英寸)陶瓷涂层13(图2)如氧化铝陶瓷或另一稳定的介电绝缘体(例如在诸如300到425的固化工艺温度范围上是介电稳定的)而与可模塑化合物16分开。电极10和11可以由低CTE金属材料组成，例如嵌入在分层的陶瓷电路(未示出)中的不锈钢、钛、称为Kovar的镍-钴-铁合金(其是由CRS Holding Inc.拥有的商标，该公司是Wyomissing，Pa的Carpenter Technology Corp.的子公司)、镍钢、工具钢、钨、超合金(super alloy)、以及软磁合金等。与固化可模塑化合物接触的任何其他平坦或半平坦的导电表面(例如相对的模具表面)可以充当电容器68的相对极板(即接地极板64)，并且作为用于与主电极10电容性耦合的第三电极。另外注意相对极板64接地到电气地25以提供公用信号参考点。因此，由于相对极板接地，当复电流(complex current)(如定义和术语节中所述)被驱动通过电阻器19(图2)到地25时，此电流通过作为所形成的电容器68内的电介质的可模塑化合物16。然后，以高精度放大器36测量电阻器19两端的复电压(complex voltage)。然后，将结果信号输入到数据采集卡35并且随后通过解调组件42解调成结果信号的复阻抗分量(例如电导和电容)。
图3A和图3B示出了传感器17的实施例(其中图3B的最右边部分去除了传感器壳12)。此实施例包括A2工具钢组件的嵌套结构，包括传感器壳12、主电极10和防护电极11，其中所述电极沿电极10的长度方向(即轴15的方向)通过氰酸盐酯灌封材料涂层76分开，以及在径向上(从轴15)通过薄的绝缘陶瓷涂层13和13a如氧化铝陶瓷或其他稳定的介电绝缘体而分开。陶瓷涂层13和13a可以被施加以热喷射工艺(即爆炸喷枪、等离子体、或高速陶瓷(HVOF)喷射工艺，这些对于本领域的技术人员是公知的)。在传感器表面处的陶瓷涂层13也(a)将由固化工艺产生的压缩载荷传递到传感器17，以及(b)将电极10和11与被固化的可模塑化合物16分开。同轴电缆80通过旋入到防护电极11中的MCX连接器14连接到传感器17，该连接器如MCX连接器14，部件号133-833-401，由位于299 Johnson Ave S.W.，Suite 100，Waseca MN 56093的Johnson’sComponents制造。中心导体84与一针配对，该针与电极10加工成整体或压配入电极10。在传感器17的一些实施例中，主电极10、防护电极11、和外壳12、以及氧化铝陶瓷表面13可以融合在一起，并且以玻璃或掺杂有氧化铝陶瓷的玻璃电气分离。另外，在传感器17的一些实施例中(例如图3A和3B)，主电极10、防护电极11、和外壳12可以涂有2到4微米厚的钻石或类似钻石的材料，如由Anatech Ltd of Springfield，VA供给的Casidium，然后将其压配在一起，使得钻石或类似钻石的涂层提供这三个组件(即电极10、11和外壳12)之间的电气隔离，以及也提供可模塑化合物16与传感器17的陶瓷表面13(图3A)之间的电气隔离。
图4示出可以如何将传感器17的实施例安置在模具18的体内，使面对模具腔24的陶瓷表面13提供要在其中成型的部件的形状和表面纹理。具体地，传感器17可以埋入安装在模具18中，使传感器与从可模塑化合物16模制的部件电气接触。
因为可以在模具18中提供多个传感器17，所以将典型地有来自每个传感器17的至少一个阻抗数据流。
传感器测量单元60每个传感器测量单元60(图1、2和5)提供非桥接的电路，其包括简单的分压器(图2)，该分压器又包括电阻器19。每个传感器测量单元60可操作地连接到由传感器17之一和可模塑化合物16形成的多个电容器68之一，其中传感器测量单元既提供电流到每个该电容器，又检测从对电信号的电容器响应得到的阻抗值。注意传感器测量单元60和每个电容器68的组合形成阻抗传感器电路62。提供到每个阻抗传感器电路62的电流被驱动(经由上文描述的相对的电容器极板64)通过固化可模塑化合物16到模具18的对应电气地25。对于每个传感器电路62，负载电阻器19(典型地具有大约200千欧电阻，不过范围可以在从1千欧到几兆欧的任何处，例如10兆欧)被放置为与到传感器电路的传感器17的电流流动在一条线上。由放大器36输出的电路线20(图5)上的结果电压V2测量电阻器19两端的电压。通过同时测量施加在位置21处的电压(此施加电压也称为“激励电压”，并且也称为“V0”)，确定由通过电容器68的复电流的流动导致的衰减和相移的数量。图5说明传感器测量电路60的一个实例，其中位置21处的施加(激励)电压(例如V0＝sinωt)被置于放大器36的一个端子处，并且此电势驱动复电流I*通过负载电阻器19(R)，然后最后通过由传感器17形成的对应电容器68、可模塑化合物16、以及附连到模具18的电气地25。
下面的描述对于电路位置21处的激励V0假定1伏的电压幅度。但是，如果该电压不一致，所有随后的分析保持相同，因为对于不一致情形，下面方程式中的常数“k”被定义为电路位置22处的负电压(V1)与电路位置21处的正电压(V0)的比。
位置21处的激励电压(V0＝sinωt)驱动复电流(I*)通过电阻器19到地25。具体地，电压V0是由高速数据采集卡35产生的以数字方式产生的正弦波，所述采集卡如由National lnstruments，Austin，TX.制造的PCI-MIO-16E4卡。数据采集卡35产生处于由例如操作者或用户指定的从10Hz到10kHz变化的频率处的高质量正弦信号。但是，其他数据采集卡35也可以用于产生类似的或不同范围的频率，如由National lnstruments，Austin，TX.制造的PCI-MIO-16E1数据采集卡可以产生和监视从10Hz到1.25MHz的频率。数据采集卡35的一个实施例也可以提供同时的数据采样，如被专门设计成仔细地保持通道间相位关系的卡，例如由Nationallnstruments，Austin，TX制造的PCI-6110卡就是这样的卡。
在电路位置21处施加激励电压V0时，在负载电阻器19的两端发生电压降，在电路位置22处留下衰减的且相移的信号(即V1＝ksin(ωt+θ)＝k＜θ，其中“＜”用于指示复数的极表示，并且表示术语“处于…的相位角”)。传感器17和电气地25之间的可模塑化合物16提供处于相位角Φ的幅度Z的复阻抗，其中相位角Φ是固化可模塑化合物16的特性，并且不要与定义为V0和V1之间的相位角差的相位角θ相混淆。
计算Z和Φ是通过同时地以数字方式捕获激励信号V0(例如V0＝sin(ωt))以及放大器36在电路线20上输出电压V2来完成的，其中V2＝sin(ωt)-ksin(ωt+θ)。可替换地，在另一实施例中，相同的数据可以通过直接捕获正弦波V0(sin(ωt))和V1(ksin(ωt+θ))而获得、而不是通过捕获V2(sin(ωt)-ksin(ωt+θ))而获得。注意高速数据采集卡35可以用于将位置21处的信号V0和位置20处的信号V2数字化，从而保持波形的数字表示以便进行进一步的数字信号处理。注意从传感器测量单元60获得的Z和Φ的值以及从其导出Z和Φ的值的各个电压(例如V0和V2，或可替换地，V0、V1和V2)将在下文中称为“阻抗信号数据”。
随后，一旦提供有V0和V2的数字保持信号，数量k(衰减)和θ(相移)的测量通过标准解调实践而完成，这为本领域的技术人员所理解。
一旦k和θ已经被测量，通过如下分析图5中描述的电路而完成Z和Φ的确定。
i.I*＝(V0-V1)/Rii.Z＝V1/I*iii.替换，因为V1＝k＜θ并且V0＝1iv.阻抗(Z)*＝R(k＜θ)/(1-k＜θ)＝Z＜Φv.从紧邻上面的方程式可以看到，可以从已知的R、k和θ的值容易地导出幅度Z和相位角。
vi.将极数转换成复数分离出实部和虚部，即串联电阻和电抗。
vii.串联电抗(Xs)＝Z sinΦ＝1/wC，其中w＝2πfviii.串联电阻(Rs)＝Z cosΦix.串联电容(Cs)＝1/wXsx.串联电导(Gs)＝1/Rsxi.不是串联模式，阻抗也可以被建模为电抗(Xp)和电阻(Rp)的并联组合，这为本领域的技术人员所理解。
xii.可以如下从串联电抗和电阻计算并联电容器(Cp)Cp＝-Xs/[w(Rs2+Xs2)]xiii.可以如下计算并联电阻(Rp)Rp＝-Xs/wCp Rsxiv.可以如下计算并联电抗(Xp)Xp＝-1/wCxv.并联电导(Gp)＝1/Rp。
在固化系统20的各实施例中，任何时间系列的数据对(Z和Φ)、(Rp和Xp)、(Gp和Cp)、(Xs和Rs)或(Gs和Cs)可以用于表示结果固化数据(也称为阻抗数据流)。
在本公开内容中，不管使用的电路模型(例如上面描述的串联模型或并联模型)的类型，都一般地进行对电容(C)、电导(G)、电抗(X)或电阻(R)的引用。由固化系统20执行的阻抗分析相同而与使用哪个电路模型无关。即，对C、G、R和X的一般引用等同地应用于并联或串联数据。
另外，也值得注意的是，固化系统20的部件固化监视、控制和调整能力一般不需要传感器测量单元60是非桥接电路。具体地，在图6、7和8中公开并且在下文中描述的固化系统20不需要这样的非桥接电路。相反，传感器测量单元60可以是惠斯登电桥或基本上功能等效物。用于固化可模塑化合物16的工艺图6、7和8的流程图说明为了固化部件而执行的高级步骤，其中有多个传感器17分布在模具18的体内，用于确定在模具内成型的部件的各部分的固化速率。图6和7是流程图，用于确定例如准备用于在生产期间固化部件的初始固化值。特别地，图6和7可以被看作这样的技术，其用于对于给定的模具和要提供到模具的可模塑化合物16的类型而校准部件固化工艺。在步骤1002中，用户与固化设置子系统104交互(图1)，以输入待由固化设备45生产的部件的类型。该输入可以包括(i)待提供在模具18中的可模塑化合物16的标识，(ii)部件配置的标识(例如待使用的模具18的标识、模具内传感器17的位置、待生产的部件的部件号的标识、和/或待生产的部件的描述如部件尺寸和/或形状)。在一个实施例中，该输入可以包括电子计算机辅助设计文件，其提供待固化的部件和/或模具腔24的三维数据模型。注意当提供了这样的三维数据模型时，有可能对可模塑化合物如何流到模具18中执行可模塑化合物流动分析。在步骤1004中，(如果步骤1002中没有提供)确定多个位置，这些位置用于在模具18内提供传感器17(或其他电容检测器)，使得该传感器可以在部件固化期间产生阻抗数据流。该位置一般被提供在模具腔24内的多个基本上不同区域处。例如，该传感器17可以放置在模具18中，使得它们(a)分隔开处于或邻近于模具腔24的末端(例如至少间隔开部件最大尺寸的2/3)，(b)放置在模具腔24中的位置处，用于获得具有基本上不同厚度(例如电容器68电介质厚度相差大约25％或更多)的部件区域的阻抗数据，(c)放置为邻近于模具腔24中的显著弯曲处(例如大于30度的弯曲处)，(d)放置在离可模塑化合物16被初始地引入(例如放置或进入)到模具腔24中之处相对远的模具腔24位置(例如，传感器17被放置于在固化期间可模塑化合物从其被引入到模具腔中之处必须流动的最大距离的至少2/3的距离处)，和/或(e)放置在或邻近于其中模具腔24对于可模塑化合物16的流动是瓶颈的位置处。在步骤1008中，可模塑化合物16的多个样本在用于成型测试部件的模具18中被固化，其中该样本以用于建立不同固化环境的各固化参数被固化。然后，评估测试部件以确定部件质量以及部件缺陷(若有的话)的类型和程度。固化参数的变化可以如下(a)模具18吨位的变化；该变化可以在用于在模具18中正确成型和固化部件的预期典型吨位的±5％范围内。
(b)模具18固化温度的变化；该变化可以在用于在模具18中正确成型和固化部件的预期典型温度的±10％范围内。但是注意，固化设备45可以允许模具腔24的不同部分具有不同的温度。因此，该样本可以以不同的温度在模具腔24的不同部分中固化。注意不需要考虑温度组合的所有理论组合，因为典型地模具操作者和本领域其他技术人员将有足够的专业知识来识别待测试的相对小量的固化温度变化。例如，在模具腔24在特定方向上相对薄或窄的地方(例如，在特定方向上小于最大模具腔24尺寸的20％)，可以在特定的预定固化温度的-15％到此温度的+10％的范围内测试固化温度。可替换地，对于模具腔24的相对厚或宽部分，可以在特定的预定固化温度的-5％到此温度的+15％的范围内测试固化温度。另外，当可模塑化合物16需要沿相对延长的流径流动以完全成型部件时，可以在特定的预定固化温度的-5％到此温度的+15％的范围内测试沿一个或多个这样的流径的中间温度。
(c)模具18中固化时间的变化；例如，该变化可以在用于在模具18中正确成型和固化部件的预期典型时间的±10％的范围内。
(d)施加吨位到模具18的速率的变化；例如该变化可以在用于在模具18中正确成型和固化部件的预期典型吨位施加速率的±10％的范围内。
注意预期固化时间可以通过很多技术来确定，包括使用下列中的一个或组合(i)固化操作者专业知识，(ii)从类似部件的固化捕获的固化数据(例如从相同或类似的可模塑化合物16、在类似形状和尺寸的模具腔24中固化的、以及使用相同的固化设备45组件例如吨压器、温度传感器和调节器等固化的部件)，(iii)固化工艺的计算模拟，(iv)“智能”系统如专家系统，具有编码在其中的启发式规则，其中该规则表示固化专家领域知识，和/或(v)试错法。另外，注意如果例如明显地固化设备45正在与以往经验显著不同地固化部件(例如，一个或多个固化设备组件可能已经被更换，从而导致固化设备表现得与以前的部件生产运作不同)，在步骤1008期间可以调整或改变该预期固化时间。
除固化环境的变化之外，还可以测试可模塑化合物16的变化。例如，可以测试来自不同批次的样本(如这里使用的那样，术语“批次”表示一定数量的、从其生产部件的可模塑化合物16，其中批次被假定为在可模塑化合物的组成上基本上均一)。特别地，可以测试不同供给者的、在不同的时间生产或使用不同的设施生产的样本。另外，可测试来自具有已知或未知的组成变化的批次的样本。
因此，为了执行步骤1008，可以确定环境和可模塑化合物16变化(“批次”)的可能组合的矩阵，并且从该矩阵中可以选择特定组合以用于此步骤中的测试。在一个实施例中，选择处理可以通过以下方式而自动化(i)固化工艺的计算模拟、和/或(ii)“智能”系统如专家系统，具有编码在其中的启发式规则，其中该规则表示固化专家领域知识。
对于步骤1008中测试的每个样本，从模具18中的多个传感器17获得阻抗数据流，并且存储该数据流以便用于下文中描述的随后分析。
在步骤1010中，对于步骤1008中测试的可模塑化合物16的每个批次，在统计上分析所收集的阻抗数据流，以确定一个或多个阻抗数据流特性(例如，固化循环的特定部分处的对应工艺曲线的斜率值，或识别何时达到局部最大值或局部最小值，等)，该特性(i)与正确成型和固化的部件的特征有效地关联，和/或(ii)与不良成型或有缺陷的部件的非期望特征有效地关联。具体地，可以在该分析中执行下列步骤(a)在部件固化工艺期间的一个或多个时间(例如，在模具18被打开时)处的工艺曲线的一个或多个阻抗数据流特性(例如斜率)，(b)如果可以以数值方式测量期望部件特征(例如抗张强度)，则确定以下两者之间的统计关联(例如线性回归)(1)该阻抗工艺曲线特性，例如，在部件固化工艺期间的一个或多个时间处的斜率，其中该时间例如为紧邻在打开模具18之前的时间，或者第一斜率值范围和第二斜率值范围之间的转变处的时间，以及(2)结果部件的部件特征的测量。
(c)假定这样的关联在统计上是显著的(例如R2＞0.6)，则该阻抗工艺曲线特性可以用于确定在随后生产的部件(例如附加的测试部件)中是否获得期望特征。
例如，如果该期望部件特征之一具有与此部件相关的通过/不通过准则，并且如果该工艺曲线的一个或多个特性(斜率值)可以编入具有指示部件通过的第一(斜率)范围的第一组以及具有指示部件不通过的第二(斜率)范围的第二组，则可以贯穿部件固化循环的至少一部分监视工艺曲线的特性(斜率值)，以确定何时(或是否)每个传感器17的工艺曲线斜率从不通过的第二(斜率)范围转变到通过的第一(斜率)范围。例如，假定仅需的部件特征是基本上无孔隙的完整成型的部件，并且在预定的最大分配的部件固化时间内，当来自所有传感器17的工艺曲线斜率从预定不通过范围转变到预定通过范围时发生对于此期望特征的适当显著的统计关联(线性的或其他方式)。因此，当该最大分配的时间通过(由此，结果部件可以被识别为有缺陷)，或者来自所有传感器的阻抗数据流具有第一范围内的斜率(由此，结果部件可以被识别为符合要求)时，固化控制器43可以对固化设备45输出信号(通过线28，图1)以打开模具18。
现在返回到图6的步骤，并且特别是返回到步骤1014，一旦确定了该关联，则这些关联可以用于导出操作和/或条件(例如，体现在程序代理如后台程序(daemon)、和/或可执行表达式中)，其又可以在生产部件运作之前和期间被访问以监视和控制固化工艺。特别地，该程序代理和/或可执行条件可以是(i)用于将固化参数设置为用于待生产部件类型(例如对于要使用的可模塑化合物16，以及对于结果固化部件中的期望特征)的典型或“正常”值；(ii)用于在部件处于其模具18中时评估部件成型和固化，以及调整固化参数(当检测到阻抗数据流的非期望特性时)，使得部件更可能无缺陷；以及(iii)用于确定部件固化终止。
如下文所述，可以访问该条件和/或操作(例如它们的所存储的程序代理和/或条件)以监视和/或影响随后的部件固化工艺。另外，该程序代理和/或条件可以是封闭形式的方程式(例如线性回归方程式)、迭代过程、或如可以在专家系统规则库中实例化的“IF THEN”规则。本领域的技术人员将会理解，在一些实施例中，该代理可以被实施为后台程序。
图7示出步骤1014的实施例的更详细描述。在此图的步骤1104中，如同在图6的步骤1008一样，确定标识具有被测试的样本的第一批次的信息(该信息这里表示为“B”)。然后在步骤1108中，确定标识来自批次B的被测试的第一样本的信息(该样本标识信息这里表示为“S”)。在步骤1112中，确定是否样本S成型和固化成适当质量的部件。如果是，则(步骤1116)确定与在其模具18中的样本S的终止相关的至少一个模具内固化条件。注意，适当固化的部件的典型固化终止条件是对于每个传感器17的工艺曲线在接近于部件固化循环的末端的基本上零斜率(例如在-0.1到+0.1的范围内)的延长部分，例如该延长部分持续至少预期固化时间的大约5％到10％。随后，在步骤1120中，确定是否要检查来自批次B的另一样本。如果测试另一该样本，则再次执行步骤1108以获得(作为S)标识批次B的下一样本的信息。
相反，如果在步骤1112的执行中确定样本未产生适当质量的部件，则在步骤1124中确定在多个传感器17的阻抗数据流的特性和部件的至少一个缺陷之间是否存在关联。有各种可以用于执行此确定的技术。在一个技术中，由固化领域的技术人员手动地检查结果样本部件和对应的多个阻抗数据流(或它们的对应工艺曲线)以识别这样的关联。特别地，两个或更多传感器17的组的阻抗相关特性可以变化得足以手动识别它。在另一技术中，可以由固化设置子系统104在统计上识别部件缺陷的检测及其与工艺曲线之间的变化的关联。例如，每个测试部件可以被评估和识别为下列中的一个或多个(i)无缺陷部件，(ii)具有空隙的有缺陷部件，(iii)有缺陷的有孔隙部件，(iv)欠固化的部件，(v)过固化的部件，(vi)非良好成型的部件，和/或(vii)由于不具有期望特性导致的有缺陷部件，例如期望范围是下列之一抗张强度、抗压强度、动态硬度、尺寸一致性。随后，对于识别(ii)到(vii)中的每个识别，可以评估具有该识别的每个测试部件的工艺曲线，以确定在被识别为无缺陷的部件中不存在的异常特性。特别地，对于每个识别的缺陷类型，以及对于具有此缺陷类型的每个测试部件，可以对该部件确定工艺曲线(来自不同的传感器17)之间的差异或变化(该特性称为“部件内差异特性”)。例如，该部件内差异特性可以是下列中的一个或多个(1)固化工艺中特定时间范围(例如固化时间的最后三分之一)内的工艺曲线斜率的差异，(2)工艺曲线最大和/或最小值之差，以及(3)对应的工艺曲线特性的固化时间值之差(例如，在不同传感器17的工艺曲线之间的最大和/或最小值之差等)。随后，对于每个部件缺陷类型，该部件内差异特性中的一个或组合可以充分地与部件缺陷类型关联，使得部件内差异特性可以用于(i)在部件生产运作之前改变部件固化环境，从而减少生产期间的部件缺陷类型，和/或(ii)在发生部件内差异特性的部件固化期间改变固化参数(例如缩短或延长用于固化部件的模具内时间)。对应或关联于部件缺陷的不同传感器17的阻抗数据流(或它们的工艺曲线)之间的该变化的示例在下面的表格A中示出。
表格A


在用于确定(在步骤1124中)在多个传感器17的阻抗数据流的特性与部件中的至少一个缺陷之间是否存在关联的另一实施例中，部件内差异特性可以与先前从不同的样本测试(和/或部件生产运作)收集中获得的部件内差异特性相比较，其中，所得到的样本部件由相似的可模塑化合物16模制，且这样的所得到的部件在形状和大小上相似。特别地，这里公开的固化方法和系统的实施例可以随时间收集大储量的阻抗流数据和/或部件内差异特性。例如，对于先前生产(例如通过先前的样本测试和/或部件生产运作)的多个不同类型的部件中的每个，可以将每个所生产部件的部件内差异特性和/或阻抗数据流的收集与如下相关联的信息一起存档(i)部件类型特征(例如所使用的可模塑化合物16，可能包括化合物组成的一致性或变化、部件形状、部件尺寸变化、最大和最小部件范围、以及部件大小和/或体积的其他指示)，(ii)用于获得阻抗数据流的多个传感器17的数目和相对位置(例如不包括另一传感器的任何传感器周围的最大距离，任何两个传感器之间的最大距离，和/或传感器是否适当地位于模具内以有效地评估部件固化条件的指示)，(iii)用于固化部件的固化参数(例如，每个传感器处的固化参数，在部件固化期间施加的吨位，所施加的吨位速率，模具内固化时间，所使用的固化设备45，模具18热传递速率等)，以及(iv)所得到的部件特征(例如，检测得的部件缺陷、部件强度特性、部件弹性体特性、部件的热导等)。
因此，统计的和智能的处理可用来将待生产的新部件的特征与具有相似特征的、先前生产的部件作比较，以便不仅识别可能与各种潜在的部件缺陷相关联的可能的阻抗数据流特性，还向将传感器17适当地定位于模具18内提供帮助。
在用于确定(在步骤1124中)阻抗数据流的部件内差异特性与部件中的至少一个缺陷之间是否存在关联的另一技术中，可以执行计算模拟或模型来确定阻抗数据流的模拟版本和对应的部件内差异特性是否会有可能与从样本S中实际获得的部件缺陷相关联。
如果在步骤1124中确定了与至少一个部件缺陷存在足够的预示关联(例如至少大约R2＞0.6)，则在步骤1128中，确定将减少产生此缺陷的可能性的一个或多个固化工艺调整。这样的操作可由固化领域的技术人员通过统计分析和/或通过对特定操作怎样有可能影响部件成型和固化工艺进行模拟或建模来确定。随后，在步骤1132中，所确定的调整的编码与样本S的阻抗数据流相关联并被存储。注意还与其相关联并与其一起存储的是可模塑化合物16的标识以及可模塑化合物16的批次标识。当然，如果在下列项之间存在附加的这样的关联(i)一个或多个附加的部件内差异特性，和(ii)部件中的某缺陷，则可重复步骤1124到1132直到不再检测到这样的关联。
无论步骤1124的结果如何，都要执行步骤1136，其中确定是否存在单个传感器17(下文中称为“被标识的传感器”)，其阻抗数据流具有有效地关联于在部件中产生缺陷的可能性的至少一个特性，其中此关联基本上只局限于来自此单个传感器的输出(即在此检测到的关联不会已在步骤1124中检测到)。如果在步骤1136中识别了关联，则(在步骤1140中)确定意图减小缺陷发生可能性的一个或多个固化工艺调整，其中这样的调整优选地基本上只影响靠近被标识的传感器17的固化部件的有限范围(例如，这样的影响优选地局限于基本上不改变任何其他传感器17处的固化参数的部件范围)。这样的有限影响的示例是只在包括被标识的传感器17的区域中改变模具腔24温度。这样的有限影响的另一示例可发生在下面的情形中可模塑化合物16被注入到被标识的传感器17附近的模具18中，被标识的传感器17提供异常阻抗数据；即，可提供处于或靠近被标识的传感器17的注入压力的增大。
随后，在步骤1144中，在步骤1040中确定的调整的编码关联于来自样本S的阻抗数据流并被存储。注意还与其相关联并与其一起存储的是可模塑化合物16的标识以及可模塑化合物16的批次标识。当然，如果在下列项之间存在附加的这样的关联(对于样本S)(i)来自另一个被标识的传感器17的阻抗数据流，和(ii)该部件中的缺陷，则可重复步骤1136到1144直到不再检测到这样的关联。
紧接步骤1144，遇到步骤1120，其用于确定是否存在待分析的来自当前批次B的另一样本。此步骤的肯定结果将引起步骤1108被再次执行。然而，如果不存在来自批次B的更多样本，则在步骤1148中确定以下项(i)待用于开始从可模塑化合物16固化部件的一组初始固化参数，该可模塑化合物16具有相似于(或相同于)来自批次B的样本的阻抗特性；(ii)至少一个部件固化终止程序代理和/或条件(例如这样的代理或条件可以是“在340度固化4分钟之后，打开模具18”)；以及(iii)一组一个或多个程序代理和/或条件，其用于校正从模具18中的部件固化中获得的异常阻抗测量(例如，延长或缩短模具内固化时间)。
步骤1148可被看作这样的步骤将从步骤1128和1140获得的结果相组合或综合，使得这样的调整和固化终止准则基于来自批次B的多个样本。然而，注意在可替换实施例中，步骤1128和1140可以仅识别异常阻抗值(或工艺曲线特性)，而不确定固化参数调整。在此较后的实施例中，步骤1148例如通过以下步骤来确定固化参数设置首先对每个异常阻抗数据流特性进行分类，其中每个类标识单个异常固化条件，然后(i)针对每个这样的类确定一组一个或多个复合工艺曲线，然后(ii)确定初始固化参数，以及一个或多个程序代理和/或条件(例如预定的固化温度变化或预定的固化时间变化)，以便使用复合工艺曲线来终止或调整部件固化。注意下面是程序代理和/或条件的代表性示例，其可由固化分析子系统26来确定并随后使用以评估来自多个传感器17的阻抗数据流(或工艺曲线)
(a)针对工艺曲线中的一个或多个预定段中的每个，确定最大阻抗值；(b)针对工艺曲线中的一个或多个预定段中的每个段，确定最大阻抗值的时间；(c)针对工艺曲线中的一个或多个预定段中的每个段，确定最小阻抗值；(d)针对工艺曲线中的一个或多个预定段中的每个段，确定最小阻抗值的时间；以及(e)针对工艺曲线中的一个或多个预定段中的每个段，确定段阻抗值与时间的关系的图下的积分面积。
然而，注意也可考虑其他阻抗相关测量，以用于这里公开的固化方法和系统的各个实施例，诸如(1)由各种求导条件所识别的一个或多个工艺曲线点(例如拐点等)的固化时间和/或阻抗值，(2)对阻抗数据流的段的多项式拟合的一个或多个系数，(3)工艺曲线段的图下的区域的质心(或其坐标)，和/或(4)对阻抗数据流段的工艺曲线拟合的高阶导数的一个或多个系数。另外，在这里公开的固化系统和方法的范围内，还包括不容易在几何上描述的程序代理和/或条件，诸如由人工神经网络、模糊逻辑系统或基于启发式的评估器输出的预计固化时间。
随后，在步骤1152中，确定是否存在这样的另一个批次，其中的样本被测试，并且其中针对与部件缺陷的关联而检查了这些样本的对应阻抗数据流(或工艺曲线)。如果存在另外的这样的批次，则再次执行步骤1104和随后的步骤。然而，如果不存在这样的另外的批次，则图7的流程图结束。
注意在执行图7的步骤时，如果样本可模塑化合物16不由批次来区分，则所有样本可被认为是来自单个批次。因而，单次执行步骤1148的结果是将用于由固化设备45制造的每个部件以及可模塑化合物16的固化参数的复合收集。
对于这里公开的可模塑化合物16，下面的表格示出了各种阻抗数据流(或工艺曲线)特性的代表性示例，这些特性可被确定为指示和/或关联于特定的部件特征，并且当这样的特性指示操作(例如，该部件或正被成型的有缺陷部件的固化的终止)时，最右边的列指示应执行什么操作，以便(i)调整并继续当前部件的固化，(ii)终止当前部件的固化，和/或(iii)识别对随后部件的初始固化参数进行的调整。
表格B







在下面示例节中提供的示例中，说明了表B中的至少一些对应关系的示例。
如上所述，图6和7的步骤可通过固化设置子系统104(图1)与一个或多个固化操作者(或其他固化专家)之间的协作交互来执行。在生产运作期间固化部件图8是当固化部件时，特别是在部件的大量生产期间，由固化系统20执行的步骤的一个实施例的流程图。典型地在执行了图6和7的流程图之后执行本图的步骤。因而，假设固化控制数据库27已被适当地填充了指示初始固化参数设置、固化调整和固化终止条件的数据。在步骤1204中(如果必要)，固化操作者与操作者接口32(图1)交互，以便向控制系统39(并且具体地，向固化控制器43)输入待从固化设备45中生产的部件的类型。这样的输入可包括(i)待提供到模具18中的可模塑化合物16的标识，(ii)部件配置的标识(例如，待使用的模具18的标识，该模具内传感器17的位置，待生产部件的部件号的标识，和/或待生产部件的描述，如部件尺寸和/或形状)。在一个实施例中，这样的输入的形式可以是提供待固化的部件和/或模具腔24的三维数据模型的电子计算机辅助设计文件。在步骤1208中，确定固化参数是否可以根据可模塑化合物批次标识来设定。如果否，则在步骤1212中，初始固化参数被设定为如参考图7中的步骤1148在上文讨论的复合设置。可替换地，如果初始固化参数可以根据批次来设定，则在步骤1216中，对批次(B)进行选择，其中批次(B)的样本测试(例如，按照图6和7)具有或很可能具有最相似于待从中生产部件的当前批次的阻抗数据流特性的阻抗数据流特性。注意步骤1216的执行可通过固化(在固化设备45中)来自当前批次的小量部件，并将所得出的阻抗工艺曲线与存储在固化控制数据库27中的对应的工艺曲线(针对可模塑化合物的各个先前测试批次)相比较，以便确定最接近的匹配。另外地或可替换地，这样的匹配可通过将当前批次的组成与先前测试批次的组成相比较来执行。因而，一旦选择了批次B，则在步骤1220中，用于批次B的初始固化参数被设定为用于当前批次的初始固化参数。然而，值得注意的是，从多个先前测试批次的初始固化参数对这样的初始固化参数进行插值(或以其他方式组合)，这也在本固化方法和系统的范围内。例如，当先前测试的批次B1和B2都表现出可能是选择的候选时，来自这两个批次的初始固化参数值可通过例如获得来自批次B1和B2的对应初始固化参数值的平均值、中值或加权和(其中权重可依照所察觉的这些批次中的每个与当前批次的接近度)来组合。
无论判定步骤1208的结果如何，都执行步骤1224，其中由固化控制器43接收指示部件正在由固化设备45固化的信号。随后，在步骤1228中，传感器测量单元60(例如每个传感器17一个)开始将来自多个传感器17中的每个的至少一个阻抗数据流的初始阻抗数据流部分提供给计算机34(图1)。更具体地，每个传感器17将阻抗信号提供给其对应的传感器测量单元60，传感器测量单元60又将对应的阻抗信号提供给数据采集卡35，数据采集卡35将其对应的输出提供给解调组件42，解调组件42又将对应的所得到的阻抗数据流输出到固化数据捕获数据库23，另外，解调组件42向固化控制器43通知存在待评估的阻抗数据流(或更精确地，其部分)。随后，固化控制器43向固化分析子系统26通知存在待评估的阻抗数据流(其部分)。然后，固化分析子系统26从固化数据捕获数据库23中检索阻抗数据流，对每个阻抗数据流(其部分)执行数据平滑操作，以获得用于对应工艺曲线的数据。随后，固化分析子系统23评估用于确定部件固化工艺的状态的工艺曲线数据。固化分析子系统26可以使用如前面在表格A和B中标识的多个程序代理和/或各种可执行条件来评估这样的工艺曲线，以便确定何时固化部件(1)适当地成型和固化，(2)良好成型并完全固化，以及(3)检测未指示良好成型、正确固化的部件的工艺曲线数据。因此，固化分析子系统26将最终向固化控制器43发布通知(i)被固化的部件预期将良好成型并正确固化，或可替换地，(ii)已检测出工艺曲线中的至少一个异常，其可能指示部件不正确地成型和/或固化。
因而，在步骤1232中，一旦从固化分析子系统26接收到这样的状态通知，固化控制器43就确定该通知是指示已生产了良好成型且正确固化的部件，还是指示部件不正确地成型和/或不正确地固化。因此，如果确定了部件正确地成型并固化，则在步骤1236中，固化控制器43输出用于指令固化设备45打开模具18并释放其中的部件的命令或指令(通过线28)。随后，在步骤1240中，固化控制器43等待指示新部件正在模具18中被固化、或指示当前没有更多的部件待固化的输入(通过线29)。因此，一旦接收到这样的输入，固化控制器43就确定(步骤1244)是停止计算机34内的固化工艺(即执行步骤1248)，还是由于在线29上接收到指示另一部件待固化的输入而继续固化工艺。注意在这两个替选方案的后一个中，步骤1208和随后的步骤被再次执行。
可替换地，如果在步骤1232中，确定了部件可能不正确地成型和/或固化，则在步骤1252中，固化控制器43通过操作者接口32向固化操作者警告当前部件可能有缺陷。随后，在步骤1256中，固化控制器43确定是否可识别至少一个操作，以便减少从多个传感器17接收的阻抗数据中的所检测到的异常。注意由固化控制器43进行的这样的确定可使用来自固化分析子系统26的输入来进行。特别地，连同来自固化分析子系统26的、指示当前部件可能不正确地成型和/或固化的通知，该固化分析子系统还可提供一个或多个校正调整的标识以执行对当前部件的固化。上面的表格B提供了可执行的一些校正调整的代表性示例。如果固化分析子系统26提供一个或多个这样的校正调整的标识，则在步骤1260中，固化控制器43选择(或更一般地，识别)一个或多个对应的命令或指令以发送到固化设备45(通过线28和至少一个输入装置37)以便执行校正调整。注意在至少一些实施例中，固化控制器43可选择用于由固化分析子系统26识别的所有这样的调整的命令或指令。然而，在固化系统20的实施例的范围内的是，固化分析子系统26可提供这样的校正调整的排序，使得固化控制器43可以特定的顺序发布这样的命令或指令。随后，在步骤1264中，固化设备45执行所接收的用于调整固化参数(例如对固化时间的调整)的命令或指令，然后再次遇到步骤1128。
在固化系统20的至少一些实施例中，固化分析子系统26可具有可执行的多个可能的校正调整替选方案。此外，指示不正确的部件成型和/或固化的阻抗数据可被局部化到处于或靠近一个或多个(但非全部)传感器17的特定范围。例如，对于安装在模具18中的三个传感器17，如果所有三个传感器17指示部件处于其固化循环的最后三分之一内，且该传感器中特定的一个显示出其工艺曲线有波动，则此条件可以是在该特定传感器处或其附近处陷入在部件中的气体副产品的指示，这可能最终导致靠近该特定传感器的部件部分中的孔隙。因而，为了选择这样的校正调整替选方案(或对其排序)，固化分析子系统26可优先选择对固化部件整体影响最小的替选方案。在至少某些固化环境中，这意味着优先选择基本上仅仅在输出异常阻抗数据的一个或多个传感器的附近处影响部件的校正调整。例如，在识别了局部化的部件异常(即陷入的气体副产品)的上述示例中，与其他替选方案相比，可优先选择下面对应的局部化校正调整(i)通过清洁真空端口中的任何阻塞物来局部地减少气体副产品，或(ii)(对于随后的部件生产)在该特定传感器附近产生附加的真空端口。具体地，与如下更宽范围的部件校正调整相比，可优先选择上面这些替选方案通过对整个模具18通风来全局地减少气体副产品以校正当前部件，或者(对于随后的部件生产)在固化循环的开始附近对整个模具通风，这将增加部件固化循环时间。
示例和实例研究图9示出了典型的SMC(聚酯、苯乙烯单体)阻抗数据流，其中时间以秒在x轴上示出，而相对电导在y轴上示出。还示出的是发生(或预期发生)固化事件的各个点。图9示出了用于由作为可模塑化合物16的SMC制成的部件的固化的阻抗数据流值的数据点(和对应的平滑工艺曲线1404)。具体地，x轴表示预期固化部件而不使用固化系统20的时间的百分数。注意随着(i)模压器关闭模具18，(ii)SMC与从中获得阻抗数据流的传感器17发生接触，并且(iii)此传感器与对应的接地电容器极板64电气耦合，工艺曲线在初始时上升。随着可模塑化合物16开始软化，由此该可模塑化合物中的离子和分子实体更加能够在传感器的电场内移动，工艺曲线1404继续上升。随着可模塑化合物16达到凝固点(即最高交联速率的时间)，工艺曲线1404出现“峰”(大约在点1408)。在峰1408之后，随着聚酯和苯乙烯反应并且交联限制了离子和分子实体在传感器的电场内的移动，阻抗值迅速下降。然后，随着剩余的苯乙烯—苯乙烯反应发生，工艺曲线1404“收尾”于平坦线条件(大约在点1412)。因而，假设固化分析子系统26相对迅速地识别出这样的平坦线条件，并且检测到多个传感器17中的每个的对应工艺曲线基本上同时进入这样的平坦线条件，则可通过使用固化系统20来节省大约20％的固化时间。为了执行工艺曲线1404的此分析，固化分析子系统26可首先识别每个工艺曲线的峰1408。一旦识别了这个点，固化分析子系统26然后就重复地计算每个工艺曲线1404的连续部分的斜率，直到针对每个工艺曲线确定了接近零的一系列斜率值(这样的斜率指示已检测到向平坦线条件的转变)。注意可通过评估或观察一个或多个所得到的部件特征而按照经验确定用以结束特定部件的固化的适当斜率(或斜率的顺序集合)。例如，部件后烘烤(post-bake)之前或之后的起泡常用于SMC部件以识别足够固化的点，这将为本领域的技术人员所理解。
图10示出了用于由SMC制造的轻型卡车的仪表板的典型阻抗数据流(及其对应的工艺曲线1504)的图，其中x轴时间被表示为使用固化系统20之前的固化速率的百分数。图10中的阻抗数据流图与图9中的阻抗数据流图略微不同，这是因为在部件预期固化时间的路途的大约30％处(即被图示为开始于点1508)，模具18上的压力钳压力发生改变。配置固化系统20，使得固化分析子系统26识别出工艺曲线1504斜率中这样的平坦线化，而不管开始于点1508的阻抗值的增大。通过分析样本测试部件(例如，根据图6中的步骤)，通过识别开始发生起泡的时间来按照经验确定用以结束部件固化的适当斜率。使用此适当的斜率设置的程序代理被提供给固化分析子系统26，以用来确定比先前使用的更早的部件固化终止。固化分析子系统26使用一般在1512的工艺曲线点来打开模压器。通过多于两个月的基本上连续的操作，以此方式配置的固化系统20的实施例平均减少了18％的部件固化时间。
图11示出了用于固化汽车车身镶板的模具腔24的一部分，其中三个传感器17(即传感器17a、17b和17c)被示出在模具腔的侧壁内。还示出了其中在模具腔24中提供多层SMC(作为可模塑化合物16)以便固化成汽车车身镶板部件的装料(charge)格局的位置。用于此部件的正常固化温度(在使用这里公开的固化方法和系统之前)公知为对于模具的下部分1604(即大约在虚线以下的区域)为300华氏度，而对于模具的上部分1608(即大约在虚线以上的区域)为310华氏度。正常固化时间(在使用这里公开的固化方法和系统之前)为每个部件105秒。为了确定由模具腔28温度变化造成的、对来自传感器17a-17c的阻抗数据流的影响，有意地将温度从正常300华氏度改变±15华氏度。在285到315华氏度范围内的多个温度下，针对多次部件固化收集阻抗数据流。下面的图12示出了从正常温度(300华氏度)、285华氏度和315华氏度的固化得到的阻抗数据流的典型图。随后的测试部件评估示出了在大约65秒处达到了额定条件下的足够固化。另外，图12示出了阻抗数据流随着固化温度的降低而右移。此偏移反映了如所预期的那样当温度降低时较慢的熔化和反应速率。然而，对于每个温度，当部件(或其部分)被适当地固化时，对应工艺曲线的斜率接近零。因而，通过将此信息合并到可由固化分析子系统26访问的程序代理和/或条件中，固化系统20的实施例能够将平均部件固化时间减少到64秒。
图13示出了在使用固化系统20来监视和调整部件固化之前，图11所示的三个传感器17a、17b和17c的典型阻抗数据流(及其对应的工艺曲线)的图，其中SMC装料布置如图11所示。注意部件的不同部分在基本上不同的时间处完全固化，该不同的时间如由每个工艺曲线达到接近零的工艺曲线斜率的不同时间所指示。事实上，测试指示了可模塑化合物16(SMC)在传感器17c附近更迅速地固化。因而，在执行图6中的步骤期间，执行了附加的步骤试图提供将使部件的不同部分的固化速率彼此更接近的初始固化条件。具体地，图11中的装料被重新布置，使得这些装料中的至少一些更靠近传感器17c(即更靠近了大约6英寸)。图14示出了在模具腔28中重定位SMC料之后典型的阻抗数据流(及其对应的工艺曲线)的图。此外，在图14中还可以看到，对于这三个传感器，凝固点彼此更靠近。
尽管详细描述了本发明的各个实施例，但对于本领域的技术人员明显的是，可对这些实施例进行修改和改编。然而，应当清楚地理解，修改和改编在如所附权利要求所阐明的本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于固化部件的多个实例的方法，包括在用于固化所述部件实例的模具中提供多个传感器，其中每个传感器用于生成与在所述模具内固化的所述部件实例中的当前部件实例内的阻抗相关的信号；对于每个传感器，当所述当前部件实例正在固化时，接收用于测量由所述传感器生成的所述信号的阻抗测量的对应时间系列；对于所述传感器中的第一个，确定从所述阻抗测量的对应时间系列获得的至少第一阻抗相关数据；对于所述传感器中的第二个，确定来自所述阻抗测量的对应时间系列的第二阻抗相关数据；识别下列之间的关联(a)所述第一和第二阻抗相关数据之间的关系，与(b)指示所述当前部件实例的至少一个特性的状态信息；当所述状态信息指示所述当前部件实例中的缺陷时，获得固化数据，其指示针对所述当前部件实例或所述部件实例中的随后部件实例之一的至少一个校正操作；以及将从所述固化数据中获得的至少一个指令传送到用于在所述模具中固化所述部件实例的固化设备组件，所述传送导致所述固化设备组件按照所述校正操作改变固化条件。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器为所述部件实例的第一部分提供第一阻抗数据，并且所述第二传感器为所述部件实例的第二部分提供第二阻抗数据，其中(a)所述第一部分和所述第二部分在厚度上相差大约25％或更大；(b)所述第一和第二传感器中的至少一个相邻于所述部件实例中的弯曲处，(c)所述第一和第二传感器间隔开每个部件实例的最大尺寸的至少三分之二，以及(d)所述第一和第二传感器间隔开可模塑化合物在固化期间从其被引入到所述模具中之处必须流动的最大距离的至少三分之二。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二传感器中的至少一个包括彼此绝缘的两个电极。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二传感器的所述阻抗测量的对应时间系列使用至少一个非桥接电路来确定。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二传感器的所述阻抗测量的对应时间系列使用至少一个桥接电路来确定。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述阻抗测量包括下列之一(i)阻抗(Z)，其是对交流电路中的电流的总反抗的量度，(ii)相位角，(iii)电阻，(iv)电抗，(v)电导，和(vi)电容。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述部件实例由下列之一固化(a)聚合可模塑化合物，(b)苯乙烯单体化合物，(c)酚醛材料，和(d)热固性塑料。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一阻抗相关数据包括下列之一(a)所述第一传感器的所述阻抗测量的时间系列中具有基本上为零的斜率的部分的标识，(b)与所述第一传感器的所述阻抗测量的时间系列的值是否从基本上处于开始固化所述当前部件实例时的值增大至少10％相关的信息，以及(c)与所述阻抗测量的时间系列的值是否产生所述阻抗测量的时间系列的最大变化的至少5％的多个波动相关的信息。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述第二阻抗相关数据包含从所述第一阻抗相关数据的变化，所述变化与所述当前部件实例中的缺陷相关联。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述关联的确定根据所述缺陷的标识与至少一个部件类型的多个先前固化的实例中的每个的多个阻抗测量时间系列之间的预定相关。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述状态信息包括作为下列之一的所述至少一个特性的标识(i)下列之一的期望范围抗张强度、抗压强度、动态硬度和尺寸一致性，以及(ii)一个或多个欠固化条件的指示。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述缺陷将所述当前部件实例标识为下列之一(i)具有空隙的有缺陷部件，(ii)有缺陷的有孔隙部件，(iii)欠固化的部件，(iv)过固化的部件，(v)非良好成型的部件，以及(vi)由于不具有期望特性如抗张强度、抗压强度、动态硬度、尺寸一致性之一的期望范围而导致的有缺陷部件。
13.如权利要求1所述的方法，其中校正操作包括下列之一(a)改变所述当前部件实例或所述部件实例中的随后部件实例之一的固化时间，(b)改变所述当前部件实例或所述部件实例中的随后部件实例之一的固化温度，(c)改变所述当前部件实例或所述部件实例中的随后部件实例之一的吨位，(d)清洁真空端口中的阻塞物，以及(e)添加一个或多个真空端口。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述传送步骤包括在计算机中生成所述至少一个指令，其中所述计算机执行确定所述至少一个校正操作与不同的校正操作之间的优先选择的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述优先选择依赖于由所述至少一个校正操作和所述不同的校正操作中的每个影响的所述部件的范围。
16.一种用于在模具中固化部件的多个实例的设备，其中所述模具具有多个传感器，每个传感器用于生成与在所述模具内固化的所述部件实例中的当前部件实例的阻抗相关的信号，包括对于每个传感器，对应的传感器测量单元，用于将一个或多个电气信号提供给所述传感器，以及用于当所述当前部件实例正在固化时从所述传感器获得对应的阻抗相关数据；第一一个或多个组件，用于确定(a)从来自所述传感器中的第一个的对应阻抗相关数据中获得的第一阻抗相关数据；以及(b)来自所述传感器中的第二个的对应阻抗相关数据的第二阻抗相关数据；其中所述第一和第二阻抗数据每个都是预定计算的结果，所述计算包括确定下列中的至少一个斜率、局部最大值和局部最小值、基本上为平坦的曲线范围、面积、斜率的变化率以及拐点；第二一个或多个组件，用于识别下列之间的关联(a)所述第一和第二阻抗相关数据之间的差异，与(b)指示所述当前部件实例的固化的至少一个特性的状态信息；控制器，用于获得指示至少一个校正操作的信息，所述校正操作用于校正所述当前部件实例或所述部件实例中的随后部件实例之一中的缺陷，其中所述信息随着所述状态信息的变化而变化；以及第三一个或多个组件，用于将由所述控制器发布的至少一个指令传达到用于在所述模具中固化所述部件实例的固化设备组件，所述传达导致所述固化设备组件按照所述校正操作改变固化条件，其中所述至少一个指令使用所述指示至少一个校正操作的信息来获得。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述第二一个或多个部件包括存储多个关联的数据存储库，所述关联用于将下列相关联(a)来自两个或更多个所述传感器的组中的每个传感器的阻抗相关数据之间的差异，与(b)指示先前使用所述模具和所述固化设备组件中的至少一个而固化的部件实例的至少一个特性的状态信息。
全文摘要
一种用于在多个固化条件下固化可模塑化合物的方法，通过(1)从分布在固化模具内的多个传感器获得介电或阻抗值的时间相关数据流，其中对于每个传感器，所述可模塑化合物是电介质；(2)从该多个传感器的数据流确定阻抗相关测量；(3)使用该多个传感器的阻抗相关测量来确定用于增强固化工艺的预测性和/或校正性固化操作；以及(4)控制部件的大量生产固化，以获得具有一个或多个期望特性的固化部件。
文档编号B29C39/00GK1950768SQ200580007726
公开日2007年4月18日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者斯科特·施奈德, 理查德·马吉尔 申请人:特征控制系统股份有限公司