专利名称：加工控制系统的制作方法
加工控制系统本发明涉及一种模制工具，特别是将部分模制成所需性能规格的模制工具。模制是一种广为人知的工序，涉及以流动的或半流动的形式使材料成型。有许多因素影响制模部分的性能，例如填料的方向、结晶度和/或聚合体分子的交联(当模制塑料制品时)。在许多情况下，如果需要具有特定强度，都可以忽视组件之间的任何变化，只要它们都位于大致的公差带内。随着聚合物组分进入更为重要的产业，确保模制部分具有所需要的特性变得越来越重要。例如，航空器机身部分使用的众多聚合物面板需要特定的结构强度和抗冲击性是至关重要的。目前，这种决定安全的重要部分是在高压处理器中制造的，而高压处理器具有一个非常大的炉箱，炉内的温度受到非常严格的控制。通过一个严格控制模制温度的模制过程加工制作这些部分。这种方法的一个缺点是，作为整体模制的高压处理器的热量通常是 包含其中的。这就意味着温度控制的任何变化都非常缓慢。这就使得一旦达到所需要的结晶度就迅速冷却模制部分变得没有可能。高压处理器方式的另一个问题是，由于整个模制过程是位于高压处理器中进行的，所以很难控制模制的工件不同区域内不同速率的热量输入。为了这一目标，组件设计通常涉及在生产特定的重复组件前的多种设计重复和模制参数的重复。本发明的目的是为了提供一种改良的模制过程和设备。本发明的第一个方面提供了一种模制工件的加工系统，包含一个模制工具，其模制表面被分为多个独立的温度控制加工分区；一个控制系统，用于控制多个独立加工分区的温度；控制系统包含一个存储器，用于存储工具所需固化参数；多个与单独的加工分区联接的传感器，感应并输出代表工件或每个加工分区内的加工表面特性的信号；一个主处理器，程式化地监测上述输出信号，从而监控工件或加工表面的上述特性，从存储器中读取上述所需的固化参数，要求计算出控制方案来获取上述所需的固化参数；一个控制器，被编程接收上述信号，接收每个加工分区中上述所需的固化参数相关信息；接收计算控制方案来获取上述所需固化参数的要求，在所接收到的信息的基础上，计算并输出控制方案，控制热量向个别加工分区的供应，从而对他们进行加热或冷却；当上述主处理器被编程比较监测到的特性的信号与所需要的固化参数，确定所述监测特性的趋势，如果该趋势表明加工分区的监测特性将会超出所需固化参数的公差带，那么则会从存储器中读取所需的固化参数进行修改或扭转，要求进一步的控制方案，以获取上述修改或扭转的固化参数，从而保持监测特性处于所需固化参数的上述公差带内。主处理器存储所需要固化参数。例如，时间和温度设置点和/或每个分区中加工表面或工件的温度缓变率，或更为直接地测定工件特性，例如固化参数可以是随时间变化的介电值，直接与材料交联度或结晶度相关。
与任何设置点值无关，所需固化参数为每个加工分区设置了一个所需的制程条件，这样将在特定的所需位置生产出具有特定所需特征的部件。无论工件的厚度变化，这可使得上述部件的不同区域中具有不同特性，也能具有相同的特性。所需固化参数最好含有这些特征值的公 差带，而该公差带也可以是主处理器的内在特征，或可以进行手动地输入或设置。主处理器可以是一台计算机，例如一台个人电脑，控制器可以是一个实时控制器，例如一台PID控制器。传感器能够感应模制中的工件特性或工具特性。传感器将更适合感应所需特性的相同特征，但同样代表所需固化参数的特征，例如，传感器能够感知一个或多个加工主体温度、加工表面温度、工件温度、超声波吸收、工件的介电常数和工件的内部张力。这些传感器可以构成工具的固定部分，或作为消耗组件包埋在工件内。加工分区可以是分别测量不同的参数，每个加工分区可以包含一个或多个传感器类型。以这种方式，每个参数可以彼此交叉核对，或者在控制过程中的不同点控制对不同参数的处理。主处理器可以启动热量向每个加工分区输入的控制，在启动控制循环前，使这些工具达到统一的升高温度。控制系统监控来自传感器的信号，并将这些信号与所需的固化参数进行比较。如果来自传感器的信号代表实际的工件或工具参数不在所需固化参数的公差带内，那么控制系统能够修改向工件的热输入控制，并将其与所需的固化参数或公差带一起反馈。此外，如果测定的参数位于所需固化参数的公差带内，主处理器能够识别出某一加工分区测定参数的趋势会在某一时刻超出所需固化参数的公差带，此时，主处理器能够修改或扭转所需的固化参数，使用修改或扭转所需固化参数的方式获得新的控制方案，从而改变有问题的加工分区的热量输入，防止测量的参数超出所需的公差带。以这种方式，每个工件可被重复地制成特定的规格。由于对多个加工分区进行单独加热，热量可以局部输入到工件中，从而避免高压处理器或加热炉内模制工具的大量热量集中的局限。在一个优选的设置中，控制系统还包含一个电子置锚板，作为主处理器与控制器之间的桥梁，上述控制器和主处理器可以从置锚板读取和写入信息，相互之间进行交流。以这种方式，主处理器与控制器能够作为控制系统的一部分彼此方便地相互作用，但不需要在相同的操作系统基础上。例如，主控制器可以是一个运行WINTEL系统的计算机，而控制器则可以运行LINUX系统，置锚板是这两个系统作为一个整体的控制系统发挥作用。控制系统还包含一个输入/输出模块，与上述控制器联系，用于从各个加工分区相关的传感器接收多种信号，并输出多种控制信号来控制与每个独立的加工分区联接的加热器。该控制系统还可以包含多个固态继电器，上述输入/输出模块将上述控制信号输出到上述固态继电器中，控制加热器。在本发明的另一种设置中，控制系统还包含一个专用处理器，允许WINTEL或LINUX系统，具有一种与之结合的第二存储器，其中主处理器接收来自控制器的控制方案，专用处理器接收来自主处理器的控制方案，将它存储在第二存储器内，在上述存储控制方案的接触上，输出多个控制信号，来控制与每个独立的加工分区结合的加热器和/或制冷器。专用处理器以这种方式负责对热量输入的直接控制并不依赖于主处理器与专用处理器之间的联接，但能够在主处理器中存储指令的基础上运行它自己的控制。这种方式不仅缩短主处理器和专用处理器之间交流的中断，不会导致控制周期中的故障，且当主处理器重新计算新的控制指令时，专用处理器能够继续控制。主处理器能够被编程接收来自控制器的控制方案，检查预定标准的解决方法，如果满足预定的标准时，只是将解决方案传输至专用处理器。在这种有效地设置中，控制器与专用处理器之间计算并输出控制方案的作用和实际控制加热器的作用被分隔开来，而 在第一种设置中，他们都是由控制器执行的。控制系统还包含一种主处理器与专用处理器之间的网络联系。以这种方式，主处理器可以是位于控制室或模制设备室中的个人电脑，专用处理器则可以是位于不同位置的局部处理器。控制系统还包含一个与上述专用处理器相关的现场可编程门阵列(FPGA)，该FPGA能够根据上述控制信号对加热器进行控制。该FPGA能够将上述控制信号修改为执行以下一种功能加热器程序化、加热器脉冲；加热器寿命管理与功率管理。这可以对该系统进行最优化利用，使用不同的控制策略来实现所需的固化参数。在将部件处理成特定的形式时，第一个控制驱动器和FPGA能够命令第二种下级控制。控制器计算首选的控制方案，FPGA则采用这一方案来建立二级控制方案，用于驱动加热器。例如，在高能耗时，FPGA控制的二级控制水平可以将加热器的使用优化为最小能耗，而在低能耗时，FPGA可以将热量的使用优化为最短的循环周期，在这两种情况下，保证制程在所需的固化参数范围内。在一个具体实施例中，控制系统还包含一个用于数据接收的界面，包含以下一种或多种一个人机界面，使用户能够直接向主处理器输入数据；一个电子输入器，用于接收电子数据；一个无线接收器，一个通用串行总线接口，一个RS232串联端口和一个电子存储数据的阅读器。所需的固化参数和其他信息，例如起始材料的特性，如进入模具的树脂温度或进入模具的介电性，可通过该接口输入到主处理器中，而主处理器能够修改或扭转所需的固化参数，考虑起始材料的批变异差。加工系统还包含一个可视化的可感知输出，例如2d或3d描述，以显示实施数据，有关一个或多个一个加工分区的所需固化参数、工件或加工表面的检测特性、加工表面温度和能量消耗。在一个优选实施例中，控制器和主处理器通过电子手段确定它们彼此之间的周期交流。选择性地，或更进一步地，主处理器和专用处理器通过电子手段确定它们彼此之间的周期交流。在一个具体实施例中，控制器(例如，非主处理器)直接控制热量向加工元件的输入，如果主处理器和处理器不能通过电子手段确定彼此的存在，那么控制器将根据其计算的控制方案对该系统进行继续控制，如果主处理器和控制器不能通过电子手段确定在预定时间周期内彼此的存在，那么控制系统能够启动默认程序，以将所有加工分区冷却。在一个具体实施例中，专用处理器(例如，不是控制器)直接控制热量向加工元件的输入，如果主处理器和专用处理器不能以电子手段确定彼此的存在时，专用处理器会根据最后一次存储在第二存储器上的数据继续控制该系统，如果主处理器和专用处理器不能通过电子手段确定在预定时间时期内彼此的存在，专用处理器会启动存储器内的默认程序，将所有的加工分区冷却。
如果短时丢失信号，这些控制选项可预防系统计入应急模式，但如果信号丢失较长时间，那么系统会自动冷却模制工具。因为很多加工过程会放出热量，这能保证控制变化受影响时，防止热量增加到不能接受的水平。在一个具体实施例中的加工系统还具有一个储液罐和多个导液管，其中每个导液管用于将液体从上述储液罐引入通过加工表面与工件交换热量的加工分区。该加工系统还具有一个与每个导液管连接的加热器，这些加热器有选择的对流过的液体进行加热。以这种方式，当加热器位于液体上，就对工具进行加热，而当加热器不在非加热液体上时，则对之前加热的工具进行冷却。这些加热器可能包含一个与每个加工分区结合的电加热器。在一个设置中，控制器可以包含多个PID控制器，每个PID控制器与一个加工分区
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根据本发明的第二个方面，提供了一种模制工件为功能规格的方法，该方法包含将工件所需的固化参数存储在存储器上；将模制材料置于模制工具中，该模制工具具有一个被分为多个独立温度控制的加工分区的模制表面；感应每个控制分区中的工件或加工表面特性；将感应到的特性与所需的固化参数做比较；在所需要的固化参数的基础上，计算一种控制方案，来控制向每个独立的加工分区的能量供应，从而满足所需要的固化参数；根据控制方案控制每个加工分区的能量输入；确定所述检测特性的趋势；如果上述趋势代表一个加工分区的监测特性将超出所需固化参数的公差带，那么就修改或扭转从存储器读取的所需固化参数，计算另一种控制方案，获取上述修改或扭转的固化参数，从而维持监测到的特性在所需固化参数的上述公差带内。优选地，所需的固化参数可以包含时间和设定值信息，以及对每个独立加工分区的加工温度、工件温度或介电常数中的一个或多个参数的容许误差。或者，所需的固化参数可以包含以下参数中的一个或多个，如一个或多个加工温度、工件温度或介电常数的目标值、缓变率和容许误差，和/或，邻近加工分区间的一个或多个加工温度、工件温度或介电常数的时间相关的差异。这一方法包含使用主处理器监测来自传感器的信号；比较监测到的特性与所需的固化参数；修改控制方案，将监控的特性保持在所需的公差带内，并使用控制器来计算控制方案。该方法还包含控制器和主处理器从电子置锚板上读取或写入信息，彼此交流，因此该电子置锚板作为连接控制器与主处理器之间的桥梁发挥作用。该方法还包含以下步骤将控制方案与预设标准进行比较，根据比较结果接收或忽略上述控制方案。该方法还包含将上述控制方案从主控制器写入专用处理器，并暂时将控制方案存储在与专用处理器连接的第二存储器中。该方法还包含与每个加工分区相关的加热器和阀门，主处理器向专用处理器发送其他操作参数信息，专用处理器根据控制方案和操作参数开关阀门和加热器，对加工分区进行加热或冷却。
操作参数可以包含一种或多种每个加热器的功率需要，上述加热器的开关时间、加热器的顺序，当加热器由多相电力供应供能时，供应相位与每个加热器相关。该方法还包含控制器与专用处理器通过电子手段确定它们周期存在。如果主处理器和实时控制器不能通过电子手段确定彼此的存在，则该方法包含控制器，它根据数据限定模制过程所需时间和温度设置点来控制该系统，如果主处理器和控制器不能通过电子手段确定在预定时间周期内彼此的存在，该方法包含控制系统，该控制系统启动默认程序，冷却所有的加工分区。下面将参考附图
，通过举例的方式对本发明进行更为详细的描述图I是本发明第一个具体实施例的图解；图2是本发明第二个具体实施例的图解；图3是本发明第一个实施例方法的流程图； 图4是本发明第二个实施例方法的流程图；图5说明了本发明第二个实施例另一种方法。如图I至图2所不,一个加工系统2具有一个与多个加工分区6相关的工具4。每个加工分区是一个加工表面的热量可控区域。该加工分区由通过的源自压缩空气源10的热气流加热，压缩空气源10可以是任何形式的压缩空气，但理想情况下由压缩机和增压空气缓冲导管组成。来自压缩空气源10的空气穿过多个与每个加工分区关联的加热器8。加热器8能够打开或关闭，对穿过的空气进行加热，从而将热量传输到每个加工分区6中。从加工分区6排出的空气被释放到大气中，可以回收或补偿废热。伴随加热器关闭的压缩空气的通过具有冷却加工表面的作用。每个加工分区6具有一个传感器12，能够监测每个加工分区的温度。尽管图表中没有描述，温度传感器12位于尽可能接近加工表面的位置，从而精确描述从每个加工分区进入位于工具4内的工件的热传递。该工具由一个控制系统控制，主要包含一个存储器14、一个主处理器16和一个控制器18。由于热量能够输入、输出加工分区的速度，有可能更为精确地控制在整个模制周期，向工具内的工件输入热量。此外，在整个加工周期内的不同时刻，工具内的不同分区温度也有变化。控制系统的存储器14储存特定工件所需固化参数的有关数据。这些所需的固化参数可包含诸如每个加工分区内的模制过程中的时间和温度设置点，可以包含不同温度或加工分区之间的缓变率，可以包含每个加工分区在特定时间的温度公差带，以及不同加工分区之间温度差异的容许误差，这可在模制周期中随时间而变化。通过使工具的独立分区温度随时间而控制，可保证模制的工件具有设计或预期的机械性质或化学特性，例如工件不同部位的材料结晶度可实现不同的所需水平。这就能够重复制造特定规格的工件，使组件能够被更为精确地设计，同时排除设计模制组件以允许出现完成工件的机械与物理性质的变化，这通常源于固化周期中不同参数(例如，固化温度)的变化。换句话说，通过精确控制模制周期中的工件温度，能够生产出符合要求的，更重要的是具有已知功能的规格。此外，对这些个别可控制分区加热和冷却的直接应用使特定的工件区域能够迅速冷却，从而使材料在该分区内的以大部分非结晶的方式有效冻结，从而防止聚合物的进一步交联，而工具内的其他分区能够被更长时间地加热，从而使这些区域内的分子更好的相互交联。以这种方式，有可能制造出不同区域具有不同特性的组件。例如，一个涡轮机叶片需要具有较高的结晶度，使其朝向叶片的中心和后部硬化，而叶片的前端则需要有一个更为非结晶的区域，使之能够更好地吸收冲击力，避免破碎或碎裂。主处理器16可以是一个在WINTEL平台上运行的计算机，从存储器14中读取数据，将代表所需固化参数的信号输出到控制器18，例如加工分区温度。控制器18接收来自传感器12的代表加工分区温度的信号，每个加工分区具有一个控制回路来确定加热器8的所需控制，从而提供热或冷空气，使之流入加工分区，使其达到所需温度。控制器18将来自传感器12的信号发回给主处理器16，由主处理器16监控加工分区的温度，并与存储器14中储存的固化参数做比较。 例如，控制器18可以是一种PID控制器。控制器18将信号输出到继电器阵列20，后者为开关加热器8的主要电源。由于主处理器16和控制器18非常有可能在不同的软件平台上运行，例如，主控制器16可以在WINTEL平台上运行，而控制器18可以在LINUX平台上运行，它们彼此之间不能直接通讯。因此，该系统还包含一个电子置锚板，其中主处理器和控制器都能读写以两种软件平台共同识别格式的信息。控制的顺序是控制器18从存储器14中读取所需要的固化参数，将每个加工分区所需的固化参数发布在置锚板22上。控制器18从置锚板22读取信号，也会从传感器12中读取信号，并对这些信号进行控制运算(例如，PID或其他)，为多个加热器8提供控制方案。控制器18向继电器阵列20输出信号，开关加热器的主电源,从而执行控制方案。控制器18还将信号12发布在置锚板22上，从而使主处理器16能够读取各个加工分区的温度。控制器18监测来自传感器12的信号，识别数据中的任何趋势。例如，数据可能显示来自传感器12的信号代表所有的加工分区根据规范执行，符合储存在存储器14中的所需温度的公差带。然而，尽管这些数据处于容许误差内，但主处理器16可以识别出数据有可能超出容许误差的趋势。对于这种情况的发生可以有多种原因，其中一个共同的原因是聚合物树脂的热硬化性，不仅从加工分区6向工件输入热量，还可以在工件内部一起被加热。由于因多种处理变量不可能精确地确定什么时候发生内部加热，例如，模具内树脂的最初起始温度和树脂的精确化学组分会如常见的那样因树脂的批次而不同，因此不可能精确地将发热的聚合物反应中的内加热作用完全考虑到预定的控制计算中去。因此，主处理器16不仅识别根据所需的固化参数识别加工分区的瞬时柔量，还会确定数据的趋势，所确定的趋势是否与所需固化参数的规划趋势一致，或它们是否代表瞬时的测量将会超出所需固化参数的所需容许误差内，从而对整个过程进行更好地控制。如果主处理器16确定接收到的来自传感器12的数据趋势表示加工分区的温度超出，或预期会超出所需的公差带，那么主处理器16会在将它公布在置锚板22上前干预并修改从存储器14中读取的数据。例如，如果数据包含一个时间温度的设置点，检测到的参数表示加工表面的温度上升过快，那么主处理器16会进行干预，从而降低目标温度或推后该温度所需时间，从而减少从当前时间或温度开始的缓变率。这会降低加工分区的温度输入， 使加工分区的变化趋势回归存储器14内设置的所需固化参数的所需趋势。控制系统还包含一个显示器24，能够显示从加工系统中收集到的数据。例如，该数据可以显示加工表面的3D图像，确定各个加工分区，可以显示每个加工分区的温度和这些加工分区中的每个目标温度。此外，该显示可以强调那些会超出具体规定的加工分区。控制器18还具有一个用户交互的输入设备26，例如一个键盘，也可以说是一种电子输入设备，例如通过电磁、固态或光存储的方式下载特定加工过程的所需固化参数。该界面26也可以是一系列或其他类型的电子端口，从而使主处理器16能够与电动或电子的设计方式联接，将模制过程所需的固化参数传递的存储器14中。控制器18、存储器14、显示器24和输入手段16 —起组成一台计算机，而控制器18可以是一个多通道可编程逻辑控制器(PLC)。参照图2至图5，表示了与图I中的具体实施例有许多相似点的本发明另一个实施例。该加工系统具有一个含多个加工分区6的工具4，其中，每个加工分区结合有一个传感器12。加工分区6以与图I所示具体实施例相同的方式进行加热和冷却，也就是说，来自压缩空气源10的压缩空气穿过直列式加热器8，向加工分区6提供热气流，或者保持无动力，使冷空气流入加工分区6。控制设备具有一个主处理器16，从存储器14读取储存的所需固化参数。所需的固化参数可以经由主处理器，通过输入器26输入到存储器中。可视的显示器24与主处理器连接，可视化地显示代表每个加工分区6相关的温度数据和/或其他系统已知数据。主处理器16通过一个电子置锚板22与控制器18交流，使主处理器16与控制器18互相交流信息，尽管它们是在不同的操作平台上运行的。主处理器16从存储器14中读取所需的固化参数，并将其写入置锚板22。控制器18从电子置锚板22读取固化参数，执行一种控制函数来计算控制加热器8的输出控制，以实现所需固化参数。在该具体实施例中，控制器18将控制方案输回至电子置锚板22。然后由主处理器16从该电子置锚板22中读取控制方案，并对之进行分析。如果主处理器16决定它希望使用的由控制器计算的控制方案，那么会将之写入第二个电子置锚板28。一个专用处理器30从置锚板28读取控制方案，并将其暂存在存储器32中。然后，专用处理器30根据该控制方案，通过一个继电器阵列20对该加热器8进行控制。专用处理器30接收来自传感器12的信号，公布在置锚板28上，供主处理器16读取，然后传至控制器18。在一个可选设置中，未显示，置锚板22和28可以是一种普通的置锚板，而控制器18与主处理器16都可从置锚板上直接读取传感器信号。主处理器16以图I所述类似的方式运行，从而确定来自传感器12信号的趋势，如果估算出的趋势表明加工分区的温度会超出容许误差，那么控制器18可改变所需的固化参数，将修订的固化参数显示在置锚板22上，使得控制器18根据修订的固化参数计算控制方案，防止加工分区6超出所需容许误差。在这个具体实施例中，控制器18还具有另外一种功能，即审查控制方案，确定是否将控制系统公布在置锚板28。例如，如果主处理器16认为控制方案较先前通过置锚板28发送给专用处理器30没有或有极少的变化，那么会存储在专用处理器的存储器32中，而主处理器可决定不公布控制方案。此外，如果主处理器16认为与先前的控制方案相比，新的控制方案中只有一个或两个加工分区内有变化，那么主处理器16可只选择为那些特定的加工分区发布更新的解决办法。主处理器16部分的这种功能可减少在置锚板公布或从置锚板读取的数量，使通过控制系统的信息流更有效。在控制方案被用于对加热器8进行控制前，控制方案从控制器18穿过主处理器16的另一个优势是，主处理器16或专用处理器30能够根据次级参数干涉对控制方案的修订。储存在存储器14中的所需固化参数构成对加工系统的最高水平的控制，保证工件达到所需的性能规格。然而，还有很多固化参数解决方案能够实现相同且可重复的工件功能特征，该存储器14可以包含多个对所需固化 参数的不同的解决方案。主处理器16也可以包含次级控制参数的相关数据，例如包含模制周期的所需长度、所需的时间效率、所需的能量功效或所需的特定加热器的使用。主处理器16能够通过修改公布在置锚板22上的设置点来干涉控制方案，或者通过选择接受或拒绝通过置锚板22接受来自控制器18提供的控制方案进行干涉，但可以确定它包含其不喜欢的参数。例如，主处理器16也可以监测当前对加热器8的使用，如果主处理器16认为特定加热器的能量消耗有增加的趋势，那么它可表明该特定的加热器出现故障或邻近使用寿命，控制器18可以决定减少控制中加热器的使用。主处理器进一步修订所需的固化参数，将其重新发布在置锚板22上，从而使控制器18能够重新计算一种不同的控制方案。这里所举的例子意味着如果需要其中一个加热器8，那么仅需要最小化使用加热器对由加热器加热的任意一面加工分区进行加热，该加热器具有需要输入更多热量到这些加工分区的实践问题，从而升高加工分区温度，只需更少的直接加热。如上文所述，主处理器16还包含诸如所需加热器效率的信息，并可通过置锚板28告知专用处理器30。另一个组件，现场可编程门阵列34可位于专用处理器30和加热器8之间，可发挥多种不同的功能，例如该现场可编程门阵列(FPGA) 34可以分时间段或顺序使用加热器，从而控制整体的能力需求(图5)或控制一种混合气流，加热器用于平衡加热和冷却需求，而非扩大到电力供应供于不同加热器电能的不同相位上的平衡电力。例如，使用大量加热器的系统也行不能像总能源那样同时向所有加热器提供能量，可能超过能量供应速率，因此，有必要连续脉冲加热器，为每个加热器提供更高的瞬时量，通过对加热器的顺序脉冲作用，确保将最大限度的总能量施加在向加热器的能量供应商，且不会超过某一特定值。如上文所讨论的那样，在所需要的能量优化或效率优化的基础上，处理器16可向FPGA34发生信号，控制脉冲加热器运转的速度和时间。控制器18将根据热量供应的加工分区6的数量，在任意时间对系统运行进行优化。虽然这里的描述是以气体做参考，但也可想到本发明的设备和方法可以使用能够传热的任何液体介质，例如使用类似油之类的液体。
权利要求
1.一种用于模制工件的加工系统，该加工系统包含一个模制工具，其加工表面被分为多个独立的温度控制的加工分区；及，一个控制系统，用于控制加工表面多个独立分区的温度；该控制系统包含 一个存储器，用于储存工件所需的固化参数； 多个传感器，与各个加工分区联接，感应并输出代表每个加工分区内的工件或加工表面特性的信号； 一个主处理器，用于监测上述输出信号，从而监测工件或加工表面的上述特性，并从存储器中读取所需的固化参数； 一个控制器，用于接收上述信号，接收有关每个加工分区上述所需固化参数的信息；在接收到的信息的基础上，计算并输出控制方案来控制向每个独立加工分区的热量供应，对其进行加热或冷却； 其中，上述主处理器被编程用于比较监测到的特性信号和所需的固化参数，以确定上·述监测特性的趋势，如果上述趋势表示加工分区的监测特性将会超出所需固化参数的公差带，则会修改或扭转从存储器中读取的所需固化参数，要求进一步的控制方案来获取上述的修改或扭转的固化参数，从而将监测到的特性维持在上述所需固化参数的公差带内。
2.如权利要求I所述的加工系统，其特征在于，所述的主处理器被编程要求计算一种控制方案，来获取上述所需的固化参数，而控制器被编程根据接收到的上述要求，计算和输出该控制方案。
3.如权利要求I或2所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个电子置锚板，作为控制器和主处理器之间的桥梁，上述控制器和主处理器从上述置锚板读取信息和写入信息，进行彼此交流。
4.如权利要求3所述的加工系统，其特征在于，上述控制器被编程在置锚板上显示代表监测特性的信号，和/或计算的控制方案，主处理器被编程从置锚板上读取代表检测特性的信号，和/或计算的控制方案，其中，上述主处理器被编程在上述置锚板上显示代表所需固化参数或扭转的所需固化参数的信号，而控制器则被编程从上述置锚板读取代表所需固化参数或扭转的所需固化参数的信号。
5.如权利要求3或4所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个输入/输出模块，其与上述控制器联接，用于接收来自与各个加工分区联接的传感器的多个信号，并输出多种控制信号来控制与各个加工分区相联接的加热器。
6.如权利要求5所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含多个固态继电器，上述输入/输出模块向固态继电器输出控制信号，对上述加热器进行控制。
7.如权利要求I至3中任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个专用处理器，其具有一个第二存储器，其中 主处理器用于接收来自控制器的控制方案， 专用处理器用于接收来自主处理器的控制方案，将其存储在第二存储器内，在上述存储的控制方案的基础上，输出多种控制信号来控制与每个独立加工分区联接的加热器。
8.如权利要求7所述的加工系统，其特征在于，所述的主处理器用于接收来自控制器的控制方案，根据预设标准检查该方案，如果满足预设标准则将该方案传递至专用处理器。
9.如权利要求7或8所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个位于主处理器和专用处理器之间的网络联接。
10.如权利要求7或8所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个现场可编程逻辑门阵列，与上述专用处理器结合或整合，该现场可编程逻辑门阵列用于根据上述控制信号对加热器进行控制。
11.如权利要求10所述的加工系统，其特征在于，所述的现场可编程逻辑门阵列用于使上述控制信号适用于执行以下一个功能加热器排序、加热器脉冲；加热器寿命管理和能量管理。
12.如前述权利要求任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统还包含一个用于接收数据的界面，该界面包含一个或多个一种人机界面，使用户能够直接向主处理器输入数据；一个电子输入器，用于接收电子数据；一个无线接收器，一个通用串行总线接口，一个RS232串联端口和一个电子存储数据的阅读器。
13.如前述权利要求任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统还包含一 个可视化的可感知输出，用于显示实时数据，有关一个或多个一个加工分区的工件、加工表面温度和能量消耗的特性。
14.如前述权利要求任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的控制器和主处理器通过电子手段确定它们彼此之间的周期交流。
15.如权利要求7至11中任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的主处理器和专用处理器通过电子手段确定它们彼此之间的周期交流。
16.如权利要求14所述的加工系统，其特征在于，如果所述的主处理器和控制器不能通过电子手段确定彼此的存在，那么控制器将根据所需的固化参数继续控制该系统，而如果主处理器和实时控制器不能在预定时间周期内通过电子手段确定彼此的存在，那么控制系统会启动默认程序，对所有加工分区进行冷却。
17.如权利要求16所述的加工系统，其特征在于，如果主处理器和专用处理器不能通过电子手段确定彼此的存在，那么专用处理器将根据最近一次存储在第二存储器中的数据继续控制该系统，而如果主处理器和专用处理器不能在预定时间周期内通过电子手段确定彼此的存在，那么专用处理器将启动存储器中的默认程序对所有加工分区进行冷却。
18.如前述权利要求所述的加工系统，其特征在于，该加工系统还包含一个储液罐和多个导液管，其中，每个导液管用于将液体从上述储液罐引入一个加工分区进行热交换，以及一个与每个导液管连接的加热器，这些加热器有选择的对流过的液体进行加热。
19.如权利要求18所述的加工系统，其特征在于，所述的加热器为电加热器。
20.如任意一项前述权利要求所述的加工系统，其特征在于，所述的控制器包含多个PID控制器，每个PID控制器与一个加工分区联接。
21.—种模制工件为功能规格的方法,该方法包含 将工件所需的固化参数存储在存储器上； 将模制材料置于模制工具中，该模制工具具有一个被分为多个独立的温度控制的加工分区的模制表面； 感应每个控制分区中的工件或加工表面的特性； 监测来自传感器的信号，对感应到的特性进行监测； 将感应到的特性与所需的固化参数做比较；在所需要的固化参数的基础上，计算一种控制方案，来控制向每个独立的加工分区的能量供应，从而满足所需要的固化参数； 根据控制方案控制向每个加工分区的能量输入； 确定所述监测特性的趋势；及 如果上述趋势代表一个加工分区的监测特性将超出所需固化参数的公差带，则修改或扭转从存储器读取的所需固化参数，计算另一种控制方案，获取上述修改或扭转的固化参数，从而维持监测到的特性在所需固化参数的上述公差带内。
22.如权利要求21所述方法，其特征在于，所需的固化参数可以包含一个或多个时间和设定值信息，以及对每个独立加工分区的一个或多个加工温度、工件温度或介电常数及目标值的容许误差，缓变率，和一个或多个加工温度、工件温度或介电常数的缓变率的容许 误差。
23.如权利要求21至22中任意一项所述的方法，其特征在于，所需的固化参数包含相邻加工分区之间的一个或多个加工温度、工件温度或介电常数的时间相关差异。
24.如权利要求21至23中任意一项所述的方法，其特征在于，包含以下步骤监测来自传感器的信号；比较监测到的特性与所需的固化参数；由主处理器修改或扭转从存储器中读取的所需固化参数，其中一个控制器用于计算控制方案，该方法还包含 上述控制器和主处理器从电子置锚板上读取或写入信息，彼此交流，因此该电子置锚板作为连接控制器与主处理器之间的桥梁发挥作用。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤 控制器将控制方案写入电子置锚板，主处理器将该控制方案与预设标准进行比较，根据比较结果，接收或忽略上述控制方案。
26.如权利要求21至25中任意一项所述的方法，其特征在于，还包含 将上述控制方案从主控制器写入专用处理器，并暂时将控制方案存储在第二存储器中。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述的主处理器还向专用处理器发送其他所需的操作参数信息，专用处理器根据控制方案和操作参数开关加热器。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述的操作参数包含一种或多种每个加热器的功率需要，上述加热器的开关时间、加热器的顺序，以及与每个加热器相关的多相电力供应相位。
29.如权利要求21至28中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的控制器和/或专用处理器通过电子手段确定它们彼此间定期的交流。
30.如权利要求29所述方法，其特征在于，如果主处理器和实时控制器不能通过电子手段确定彼此的存在，那么实施控制器能够根据数据限定的模制过程所需时间和温度设置点来控制该系统，如果主处理器和控制器不能在预定时间周期内通过电子手段确定彼此的相互交流，那么该控制系统将启动默认程序，冷却所有的加工分区。
全文摘要
本发明提供了一种用于模制工件的加工系统。该加工系统包含一个加工表面被分为多个温度独立控制加工分区(6)的模制工具(4)，一个用于控制加工表面上多个单独分区温度的控制系统。该控制系统具有一个用于存储工件所需固化参数的存储器(14)，多个与各个加工分区(6)关联的传感器(12)，用于感应并输出表示每个加工分区(6)内的工件或加工表面特性的信号，一个主处理器(16)和一个控制器(18)。主处理器(16)被编程用于监测上述输出信号，以监控工件或加工表面的特性，并从存储器(14)上读取需要的固化参数。控制器(18)被编程用于接收上述信号，并接收关于每个加工分区(6)所需固化参数信息，在接收到的信息的基础上，计算并输出控制方案，控制对每个加工分区(6)的热量供应，从而对它们进行加工或冷却。主处理器(14)被编程用于比较监测的特性信号和所需的固化参数，从而确定上述监测特性的趋势，如果上述趋势表示一个加工分区的监测特性在所需固化参数许可范围之外，则修改或扭曲来自存储器(14)的所需的固化参数读值，要求进一步的解决方案，以获得上述修改或扭曲的固化参数，从而将监测的特性维持在上述需要的固化参数许可范围内。
文档编号B29C35/02GK102770255SQ201080059387
公开日2012年11月7日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者本·约翰·哈尔福特 申请人:表面制作有限公司