CN101553352B - 用于监控挤出合成木材组合物的尺寸的拉动器速度控制装置 - Google Patents

Abstract

用于控制离开挤出机(14)的挤出物(16)的尺寸并用于通过改变挤出物拉动器装置(30)的速度而补偿挤出机的挤出速率、挤出物通过定尺寸装置的膨胀速率和行进速率的变化的系统(10)，包括挤出所述挤出物的挤出机、包括辊和一系列定尺寸装置的传送带系统、用于将所述挤出物拉动通过所述定尺寸装置的拉动器装置、和用于辅助所述系统保持挤出物的所需形状的激光近似测定装置(50)。所述激光近似测定装置包括至少一对光学非接触位移传感器、实时处理器(40)和交互式触摸屏显示器(60)。所述传感器发射激光束，其在挤出物侧面上提供激光点。

Description

用于监控挤出合成木材组合物的尺寸的拉动器速度控制装置

相关申请的参考

本申请要求2006年10月16日申请的序列号为60/852,363的名称为“Puller Speed Control Device and Method for Monitoring Shape andSize of Extruded Wood Materials”的美国临时申请的优先权，此处将该申请通过参考整体引入。

发明领域

本发明总的涉及由挤出的合成纤维素/塑料木材组合物作为木料(lumber)来形成板材的技术。本发明特别涉及设计用于控制低熔融强度的挤出合成纤维素/塑料木材组合物的尺寸变化的装置。本发明进一步涉及设计用于控制具有使得来自挤出装置的一致体积输出量不可能实现的固有性质的低熔融强度的挤出合成纤维素/塑料木材组合物的尺寸变化的装置。

发明背景

通过参考将Laver的美国专利号5516472(“Laver”)引入此处，其教导了将挤出机用于挤出主要包括在热塑性基体中的纤维素纤维的合成木材的挤出中。Laver中描述的合成木材(wood material)表示通常称作木材塑料或纤维素复合物和下文称作“纤维素复合物”或“挤出纤维素复合物”或简称为“挤出物”的一类建筑材料。纤维素复合物是真正的复合物，其与填充的热塑性材料的不同之处在于该纤维素复合物具有纤维素纤维的性质，例如硬度和耐压强度，同时也具有热塑性材料的性质，例如防水性、防真菌腐蚀性、和防白蚁侵蚀性。

这种复合物的挤出导致制备了其中熔融的热塑性材料与纤维素纤维紧密相连的材料。尽管热塑性材料在该纤维素填料周围形成了连续的基体，但热塑性材料和纤维素填料的体积比使得该熔融塑料的流动能力非常有限。因此甚至在该热塑性塑料仍处于熔融状态时，该复合物仍将保持其形状。

另一方面，热塑性聚合物挤出导致产生了熔融的粘性流体。可以通过使其以与Laver中所示类似的方式通过模头而使该流体成型。然而该聚合物将不会保持其形状，除非将其冷却到低于其熔融状态。事实上，随着其离开该成型模头，由于在成型工艺过程中施加在该聚合物上的力的松弛而使其膨胀是聚合物挤出物的性质。因此，所需的形状必须保持到直至该挤出物冷却。这是通过用拉动器(puller)装置将该熔融聚合物拉动通过定尺寸和冷却模头或一系列这种模头而实现的。

拉动器装置是通晓聚合物挤出的人员所公知的，其是如下所述的机械：由移动带的方式产生牵引力，并通过抓住挤出物的端部并在预设的时间和速度条件下将其从挤出机中机械拉动通过定尺寸装置以便保持该挤出物的形状和尺寸一致而拉动该挤出物通过该定尺寸装置。参考文献描述了在挤出工艺中使用拉动器装置的Laver。

在挤出物离开成型模头时挤出物的膨胀导致该成型模头和第一定尺寸/冷却模头之间材料的过剩。该挤出物收缩到所需的尺寸和形状。通过该过程可以校正来自该成型模头的体积输出量的小变化，因为流体材料量的一些变化对该工艺是无害的。过剩材料的输出或累积量的较大变化需要一些校正措施。必须对来自成型模头的体积输出量或拉动器装置使材料移动通过该定尺寸/冷却模的速率进行调节。

存在在塑料管、塑料型材和由聚合物挤出物制成的其它产品的制造中执行这些功能的装置。例如，Harris的美国专利号4209476描述了一种装置。该装置经设计以保持经形成和冷却的型材的一些尺寸的平均值接近于该尺寸的所需平均值。该装置通过以下运行：测定来自该模头的挤出物的体积流速，确定该经形成和冷却的型材的一种容易测定的尺寸的数值，测定在给定时间间隔内制备的型材的长度，并使用微处理器由该测定的体积和长度计算在给定时间间隔过程中所需尺寸的平均值，由该容易测定的尺寸对膨胀或收缩进行调节。在该方法中必须已知在给定时间间隔内通过该挤出模的材料的体积。Harris中呈现的装置通过计算计量泵或熔体泵的旋转数来测定制备的体积。

Graves等的美国专利号4137025描述了设计用于热塑性管制造的另一种控制系统。该控制系统在冷却阶段的早期测定塑料管的壁厚，调节拉动器速度以校正与所需厚度的偏差。在该控制系统中所用的测定装置是超声测定装置，其必须和管的表面通过直接接触或通过适合的液体试剂而连接。该超声装置围绕塑料管的圆周旋转，以使得可以从多个位置测定壁厚并加以平均。为该控制系统提供了操作者控制台，然而该功能限定为选择手动或自动控制。在其运行过程中不允许调节该自动控制系统。

另一种用于加工塑料型材的装置是Kristensen的美国专利号6138052中描述的BETALASER MIKE控制装置。该装置使用激光测微计来测定小型材或较大型材的小部件。该装置使用的激光测微计具有尺寸约为4mm×15mm的开口。通过将小型材放在该开口内，可以测定型材尺寸的改变。这样给出了可与上和下容差限度相比较的测定值。BETALASER MIKE控制装置的原理是通过改变拉动器或脱离装置的速度而将该型材尺寸保持在容差范围内。BETALASER MIKE控制装置声称与和之前所用的模拟信号不同的使用放大数字信号的现有装置相比具有改进。与Harris和Graves的装置不同，BETALASERMIKE控制装置表现为除用于制造管状和小的未发泡型材之外，还用于制造发泡聚合物型材中的控制装置。在发泡型材应用中，该型材通常过大以致于不能安装到激光测微计测定装置的开口内。激光测微计安装在成型模头的表面上，使得挤出物的小部分或边角位于该开口内。在该模头出口处存在的模头膨胀量的改变会造成开口内材料量的改变。理论上，这可能与该挤出物的体积输出量有关。可以在预测体积输出量的基础上对脱离速度进行改变。显然该系统需要在该型材的整个横截面上均匀输出，因为否则实际测定的小部分的改变将不能代表该型材。

所有三种这些装置都依赖于模头膨胀的存在以及聚合物挤出物的高熔融强度。然而，Laver描述的挤出物在其离开挤出机之后不能被这些传统装置成型或定尺寸。一旦离开该成型模头，纤维素复合物就不会膨胀，因此没有材料过剩以补偿体积输出量的变化。纤维素复合物具有非常低的熔融强度，在仍处于熔融状态时容易撕破。如前所述，由于纤维素纤维的可变性质，纤维素复合物体积输出量的变化大大高于聚合物挤出物。在商业实践中，该纤维素复合物的制造没有任何下游的定尺寸操作且不使用拉动器或脱离装置。

尽管由于没有模头膨胀因此可以在没有下游定尺寸操作的情况下制造纤维素复合物，但在一些应用中对该纤维素复合物进行定尺寸将是有利的。在严苛的技术应用中，下游的定尺寸将改进尺寸容差，也将允许在制造的部件中引入更小的细节。通过在挤出机的下游涂覆涂料或增强纤维可以制造新产品，由于在涂覆过程中受到增大的摩擦阻力，此时有些情况在单一步骤过程中是不可行的。

需要的是在一发生就能马上检测到挤出机体积输出量的改变并对这些改变快速响应的控制装置。如果该控制装置具有一些预测体积输出量改变的程度和持续时间的能力，那将是更有利的，因为这样会提高控制的精确度。

必须将挤出物的挤出速率、挤出物的膨胀速率和挤出物移动通过定尺寸装置的速率相平衡，以使得总是有正确量的材料进入定尺寸装置。如果挤出物通过定尺寸装置的行进速率比挤出和膨胀速率慢，那么将会在挤出机和定尺寸装置之间积累过多的材料，造成挤出物的型材变形。如果挤出物通过定尺寸装置的行进速率比挤出和膨胀速率快，那么该材料将不会充满该定尺寸装置，也会形成变形的挤出物。挤出物的型材将不会具有所需的形状或表面特征，在一些情况下由于缺少材料而将会被拉开。

由于将材料输送到挤出机中的速率变化或给料变化，挤出物的挤出速率可能变化。由于加工温度的改变或由于给料中气体产生材料量的变化，膨胀速率可能变化。如指出的那样，纤维素纤维的存在增大了输出量和膨胀两者的变化。拉动器速度可以被认为是恒定的，但挤出物的弹性可能造成通过定尺寸装置的运行速率的变化，因为当需要更大的力来拉动材料通过定尺寸装置时挤出物将会伸长，以及当需要更小的力时挤出物将会收缩。随着生产速率的提高，这些速率变化的影响将会更为至关重要。需要频繁的操作者介入来保持系统平衡。

如果装置能够在膨胀部分地完成时测定体积输出量，能够快速和频繁地响应于该测到的改变，并进一步关于这些改变的程度和持续时间具有一些预测能力，那将是有利的。

发明概述

本发明的目的是通过相应于低熔融强度的挤出纤维素复合物的体积输出量的变化而改变拉动器速度来补偿该变化。如果该体积输出速率提高，则提高拉动器速度。如果体积输出速率降低，则降低拉动器速度。该拉动器速度控制装置经设计以保持低熔融强度的纤维素复合物的连续性，使该纤维素复合物在挤出机的下游能够进行定尺寸或细节化(detailed)。该挤出纤维素复合物可以在下游的一步工艺中进一步涂覆或增强。

参照附图中的附图标记，本发明涉及用于控制离开挤出机1 4的低熔融强度纤维素复合物挤出物16的尺寸并用于通过改变挤出物拉动器装置30的速度而补偿挤出机14的体积输出速率的变化的拉动器速度控制装置，包括包含至少一对光学非接触位移传感器52、54的非接触测定装置50；能够响应于纤维素复合物挤出物16固有变化的实时处理器40；和与该实时处理器40同步的交互式触摸屏显示器单元60，其中该交互式触摸屏显示器单元60包括用于根据该实时处理器40的输出而调节挤出物拉动器装置30的速度的机构(means)。该光学非接触位移传感器52、54各自优选包括由虚线53、55所示的在从挤出机14中挤出时从此处发射到挤出物16一侧面的激光，其中激光53、55在激光点56、57处从该挤出物16的侧面反射离开返回接收单元，其中该反射角计算接收元件和挤出物16侧面之间的距离。可替代地，该非接触测定装置50包括与能够画面捕获的数字成像装置74连接的数码相机72。

本发明进一步涉及用于控制离开挤出机14的挤出物16的尺寸并用于通过改变挤出物拉动器装置30的速度而补偿挤出机14的体积输出速率的变化的系统10；包括挤出挤出物16的挤出机14；包括辊22和一系列定尺寸装置24的传送带系统20；用于将挤出物16拉动通过定尺寸装置24的拉动器装置30；和用于辅助该系统10保持挤出物16的所需形状的拉动器速度控制装置，其中该拉动器速度控制装置包括用于检测挤出物16尺寸改变的非接触测定装置50，其中该非接触测定装置50由一对或多对非接触位移传感器52、54构成、实时处理器34和触摸屏显示器单元60，其中该触摸屏显示器单元60包括能够与其它处理器通过以太网、串行端口或USB通讯的可编程微处理器；实时处理器34，专用于测定任意尺寸改变的大小、任意尺寸改变的持续时间和任意尺寸改变的趋势以使可以对拉动器速度进行预先(predictive)校正；和交互式触摸屏显示器单元60。可替代地，该非接触测定装置包括与能够画面捕获的数字成像装置74连接的数码相机72。

本发明进一步涉及由挤出合成纤维素/塑料木材复合物作为木料来形成挤出物的方法，包括：将挤出物从包括挤出绞合模头和成型模头的挤出机中挤出；将挤出物附着在拉动器装置上用于将该挤出物从挤出机中以测定速度拉动，其中该挤出物从挤出机拉动的速度由拉动器驱动单元产生的指令信号保持，其中该拉动器驱动单元包括非接触测定装置；将设定值输入到该指令信号中，其中该设定值校准到所需的挤出物尺寸；使用拉动器装置从挤出机中拉动该挤出物；和调节拉动器装置的速度以与设定值相一致。

对挤出机螺杆速度或拉动器装置速度的手动控制需要恒定的操作者介入。本发明减轻了操作者对于速率调节的责任，使操作者在操作更多生产线时可以集中精力于其它维护需求。

纤维素复合物挤出物与聚合物挤出物的行为方式不同。纤维素复合物的熔融粘度比聚合物挤出物高得多。在发泡产品的情况下，这意味着该型材的膨胀比聚合物泡沫的膨胀发生更慢得多。例如BETALASER MIKE的装置通过测定模头面上的膨胀不能有效预期定尺寸模头的填充。

对非接触位移传感器的该使用是有利的，因为其可以在校准器入口处测定校准器填充的程度。此外，可以改变传感器间距来适应任意尺寸的型材。

另一个优点是使用专用实时处理器用于确定检测到的尺寸改变的大小、持续时间和趋势的目的。这样能够以以下方式对拉动器速度的预测性质进行校正。拉动器速度将以与测到的尺寸改变直接成比例的量改变。在测定到的改变存在的时间间隔内该改变的增量将会增大。对改变量的调节将根据测定的改变量增大或减小而进行。

本发明的另一个优点是使用专用实时处理器40用于与同步的用于操作者交互的微处理器一起进行工艺控制。这样使得操作者可以在不中断工艺控制的情况下调整控制变量。由于实时处理器40从不中断，因此其能够响应于复合物挤出物的变化的流量更精确地控制拉动器速度。精确控制对于Laver描述的复合物挤出物16的加工是必需的，因为该材料具有低的熔融强度。在该复合物挤出物16的制造过程中不能容忍拉伸。如上所述，该复合物挤出物16具有所有在Laver的复合物挤出物的制造中造成变化的体积输出量的参数以及由于弹性增大造成通过定尺寸装置的运行的变化的速度和变化的膨胀的因素。

本发明使得可以在纤维素复合物制备中使用牵引(traction)。这样允许实现这些挤出物的精细细节设计和/或更接近的误差。牵引的使用通过允许在生产线中引入用于提高材料流动阻力的涂覆和/或增强设置还扩展了处理选择。

附图简述

图1是涉及对低熔融强度的挤出物的定尺寸和冷却的本发明的方法的流程图。

图2是显示非接触测定装置的第一实施方式的工艺的平面图。

图3是显示非接触测定装置的第二实施方式的工艺的侧视图。

优选实施方式详述

本发明涉及用于控制离开挤出机的纤维素复合物的尺寸和用于通过改变挤出物拉动器装置的速度而补偿挤出机体积输出速率的变化的系统。本发明特别涉及拉动器速度控制装置。

纤维素复合物

本发明的挤出纤维素复合物主要由如Laver中所述的热塑性基体中的纤维素纤维构成。纤维素复合物的实例是STRANDEX材料(Strandex Corporation，Madison，Wisconsin)。

纤维素复合物是真正的复合物，其与填充的热塑性材料的不同之处在于该纤维素复合物具有纤维素纤维的性质，例如硬度和耐压强度，同时也具有热塑性材料的性质，例如防水性、防真菌腐蚀性、和防白蚁侵蚀性。

由于具有天然来源，该纤维素复合物中的纤维素纤维的尺寸、形状和化学结构本身是不同的。该纤维具有不同量的纤维素、半纤维素和木质素。这些组分各自以本身自然不同的方式以及通过其各自对水不同的亲和性影响挤出工艺。

尽管为在通过分离植物物种的商用复合物挤出制造中确保材料的均匀混合物或给料进行了各种尝试，但由于天然的纤维组分，以经过设计来制造均匀颗粒的方式加工植物材料仍具有固有的变化。这种变化通过改变性质(例如内部润滑、外部润滑和挤出粘度，所有这些都影响了材料的流动速率)而影响了该材料的加工。

除了由纤维素纤维引起的固有变化之外，熔融强度也存在明显的变化，所述熔融强度即热塑性聚合物熔体物流在不撕开的情况下拉伸的能力。尽管热塑性聚合物挤出物可以拉伸很多倍，例如在薄塑料膜的制造中，但该纤维素复合物在撕开之前将只能拉伸非常少的量。

本发明的纤维素纤维-聚合物复合物材料的特征在于具有比现有技术中通常认知的更高的纤维素纤维含量。尽管现有技术通常需要包括约50％纤维：50％热塑性材料的材料含量，但本发明的材料优选具有更高的纤维含量。通过使用本发明的连续低温挤出工艺和原料的恰当混合，该材料可以具有高达接近1∶0纤维/热塑性材料的含量。该基本工艺需要基本类型的包括纤维素纤维和热塑性材料的原料的混合。在基本混合物中也可以添加交联剂和工艺润滑剂。

本发明的一个优点是其可以添加实际上任意种类的从锯屑到池塘淤泥和报纸的废纤维素材料。如前所述，任意纤维素材料都可以用作原料，包括旧报纸、苜蓿、小麦浆、木屑、木颗粒、木粉、木片、木纤维、磨木纸浆、薄木片、木层压材料、洋麻、纸、纸板、稻草和其它纤维素纤维材料。该纤维素纤维材料也可以包括精制纤维素，例如棉或粘性和植物纤维，例如洋麻、竹子或棕榈纤维、稻草或任意其它纤维素纤维材料。在与其它原料混合之前，应当将该纤维素材料干燥到约1％-9％的水分含量。优选的水分含量不高于2％。干燥技术是本领域已知的。适合的实例是由Premier Pneumatics，Inc.(Allentown，Pa)制造的除湿干燥机。

热塑性材料最初用作工艺流化剂。可以使用大多数类型的热塑性材料，其实例包括多层膜、天然热塑性材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和来自其它工业以及其它可循环的聚合物材料的废塑料锯屑。尽管热塑性材料是原料构成中优选的组分，但其并不是必需的。只要原料包括足够量的交联剂和润滑剂以使挤出机中的混合物“塑化”，那么该原料不必需要使用热塑性材料。

因此，纤维素纤维和热塑性材料的比值为约4∶1-1∶0。优选纤维素纤维与热塑性材料之比约为1∶1。

交联剂用于增强几股构成最终均质产物的纤维素纤维之间的结合。该交联剂横过羟基侧基结合到纤维素分子链上。交联剂必须具有在相对低的温度下形成强结合的特征。交联剂的实例包括聚氨酯例如异氰酸脂、酚醛树脂、不饱和聚酯和环氧树脂及其组合。酚醛树脂可以是优选具有低己烷含量的单级或两级树脂。尽管原料可以包括交联剂来强化纤维素纤维各股之间的结合，但只要在原料中包括热塑性材料和纤维素材料，那么该交联剂并不是形成本发明的方法预期的最终产物所必需的。

润滑剂是塑料加工领域已知的通用商业润滑剂，用作加工助剂。典型润滑剂的实例是硬脂酸锌，其是内部润滑剂；和石蜡型蜡，其是外部润滑剂。

可以添加的其它材料都是挤出领域已知的，包括促进剂、抑制剂、增强剂、增容剂和发泡剂。促进剂、抑制剂、增强剂和增容剂都是控制交联剂作用速度的试剂。添加促进剂以提高交联反应的速度。促进剂的实例包括胺催化剂，例如Dabco.RTM.BDO(Air Products，Allentown，Pa.)和DEH40.RTM.(Dow Chemical)。添加抑制剂以延缓交联反应的速度。已知的抑制剂的实例包括有机酸，例如柠檬酸。增强剂用于提高组分间的反应活性。增强剂的实例包括钴衍生物。增容剂用于在纤维素材料和热塑性材料之间形成更有效的结合。增容剂的实例包括乙烯-马来酸酐共聚物。添加发泡剂以降低密度。发泡剂的实例是CELOGEN.TSH(Uniroyal Chemical)。

有很多可以由该原料混合物制备的配制剂物类。下表包括四个实施例(以磅材料表示)：

优选配方如下：

将木粉干燥到2％或更少的水分含量。将聚乙烯(HDPE)和聚氨酯在带式掺合器中混合直至吸收，约5分钟。在本领域已知的条件下，将剩余组分添加到该混合物中，混合约3分钟或直至均匀混合。

挤出机

参照图1和2，本发明的系统10包括挤出绞合模头12和连接至挤出机14的成型模头13，该挤出机14挤出如上所述的纤维素复合物挤出物16。可以使用发现适用于挤出纤维素复合材料的任意挤出绞合模头12。Laver描述的绞合模头系统可以用于该优选实施方式中。离开该绞合模头12的挤出物16非常热，处于熔融态，但已成型。为解释目的，该形状可以是矩形，类似于标准的1英寸×6英寸的不确定长度的板。随着挤出物16离开该绞合模头12，其进入包括辊22的传送带系统20，并被运送到包括一系列定尺寸装置(未示出)的定尺寸和冷却模头24。该定尺寸装置的目的是冷却该挤出物16并帮助保持其所需形状。

拉动器装置

拉动器装置30通常包括一系列带32，其通过抓住该挤出物16的末端并使用运送带32在预先设计的时间和速度条件下将其从挤出机14机械拉动通过该定尺寸和冷却模头24以保持该挤出物16的形状和尺寸相一致，而拉动该挤出物16通过该定尺寸和冷却模头24。该带32的移动速度是由拉动器驱动单元34根据可以由该拉动器驱动单元34自身产生或来自实时处理器40的由虚线36所示的指令信号而维持的。尽管并未限制到任意特定参数，但本发明的装置可以经设计以以高于700磅/小时的速率的拉动机速度操作。

非接触测定装置

为了帮助系统10保持挤出物16的所需形状，在该传送带系统20中设置非接触测定装置50。该测定装置50优选包括一对或多对光学非接触位移传感器52、54(如图2中所示)、模拟和数字I/O装置和实时处理器40(如图1和2中所示)。

在该优选实施方式中，该非接触测定装置50由一对或多对非接触位移传感器52、54构成。这种传感器的实施例是由Micro-Epsilon(Raleigh，NC)制造的optoNCDT 1401型ILD 1401-100 CompactCharge Coupled Device(CCD)激光位移传感器。来自其它制造商的类似传感器也是容易得到的。当由数字I/O装置提供能量时，各非接触位移传感器52、54测定该传感器52、54和该挤出物16的表面之间的距离。该测定值转变成电信号，并将其传递给模拟I/O装置，在这里将其转化为数字信号并通过实时处理器40，如虚线42所示。

通过改变该传感器52、54的安装位置并在软件中补偿该位置改变，该对非接触位移传感器52、54使该系统10可以用于任何尺寸或形状的挤出物16。该传感器52、54发射光束，优选激光束，如虚线53、55所示，其在挤出物16的侧面上提供激光点56、57，如图2中所示。

实时处理器

尽管计算机控制对过程控制带来高速度，但计算机处理器通常具有多个任务，例如检查同步脉冲周期或等待键击打或其它交互作用。如果计算机为其赋予更高的优先权，这些任务会影响到该过程控制。

本发明的处理器40能够响应于该挤出物16的固有变化，因为使用了没有多任务操作的实时处理器40。该处理器40将以精确的时间间隔完成控制循环。在该实时处理器启动时，该控制循环中涉及的步骤通过该实时处理器执行的一组指令完成。

该实时处理器40用于一个重复性的任务。没有能够影响该任务定时的后台任务。该任务包括以下步骤：

1.该实时处理器40查询该触摸屏处理器40的总是有效的命令串；

2.该实时处理器40从该命令串中提取出确定其是否应当处于主动或被动模式的数值、所需的相对尺寸测定值、当存在错误时应当做出的响应和操作者选择的拉动器速度的数值；

3.该实时处理器40查询各非接触位移传感器50的当前测定值；

4.该实时处理器40查询拉动器驱动单元34的命令信号；

5.该实时处理器40将从一对中的各传感器50得到的位移测定值相结合以得到相对尺寸测定值；

6.如果该实时处理器40确定其处于被动模式，将该操作者选定的拉动器速度发送给拉动器驱动单元34并跳到步骤9；

7.该实时处理器40将实际相对尺寸测定值和所需的相对尺寸测定值相比较，将任意的差值视作误差；

8.该实时处理器40将操作者选定的响应变量应用于该误差，将结果应用于拉动器驱动单元34命令信号，并将该拉动器驱动命令信号发送给该拉动器驱动单元34；

9.在更新拉动器速度和相对尺寸值之后，该实时处理器40将该命令串返回到该触摸屏处理器60；和

10.该实时处理器40等待直到下次循环来到的启动时间，然后返回步骤1。

触摸屏显示器

该触摸屏显示器单元包含可编程的微处理器，其能够与其它处理器通过以太网、串行端口或USB通讯。和该触摸屏显示器60整合的第二处理器的使用使得可以进行操作者的交互作用而不会影响实时处理器的测定和控制循环的定时。命令作为各控制循环的一部分在实时处理器40和该第二处理器之间通过。这也使得挤出物拉动器装置30的响应可以被操作者调节而不会中断该工艺控制。这种速度和灵活性是用于我们的工艺中的控制装置需要的。

该触摸屏显示器60是由第二处理器控制的，且与实时处理器40通过通讯端口、USB或以太网接口62通讯。这使该实时处理器40没有与操作者交互作用的额外消耗以使该实时控制器40可以专用于控制该拉动器30。使用这种设置可以以5次/秒的速率进行调节。

如任意计算机处理器通常的那样，该触摸屏显示器单元60装载操作系统和当其启动时的启动程序。在优选的实施方式中，当执行该启动程序时，将所需相对尺寸测定值和响应变量的默认值装载到该程序中并写入该命令串中。该触摸屏显示器单元60与实时处理器40同步。然后当查询该显示器单元时，将该默认值传给该实时处理器40。

操作者可以与该触摸屏显示器单元60交互作用，而不会干扰实时处理器40的操作或干扰两个处理器的同步作用。事实上，命令串中中所包含的任意数值都可以被读取、显示、修改并返回到该实时处理器40中。操作者可以选择主动或被动模式，修改拉动器速度(在被动模式下)，修改响应变量或修改所需的相对尺寸测定值。改变数值的命令在被读取之前都会保持。当其被读取时将会对其执行，在下次查询时即将传送更新的数值。这样确保了该实时处理器的循环将不会被中断。

也可以将其它特征容易地添加到该显示器单元程序中。一些数值可以用密码保护以使只有授权的操作者可以改变它们。可以增加报警，以使操作者不会在无意中从主动模式改变为被动模式。数值可以以图示形式显示。可以增加开发用于或适用于该平台的任意显示属性。

软件

实时处理器执行的指令组连同包含在触摸屏显示器内的处理器执行的启动程序构成了以下所述的软件。

该软件经设计以使得可以通过从触摸屏处理器40传递适当的命令而将三个任务之一赋予该实时处理器40。各实时处理器40任务对应于触摸屏装置60上显示的特定屏幕。当拉动器速度控制装置通电时，该实时处理器40和触摸屏处理器60都启动，在两个处理器之间建立通讯。此时触摸屏显示器60上显示的屏幕为“设定”屏幕。该屏幕的目的是使操作者检查和改变比例(P)、积分(I)或微分(D)增益或改变用于将送到拉动器的指令电压转变为以英尺/分钟测定的拉动器速度的因子。使任意改变通过实时处理器40。当处于“设定”状态时，实时处理器40将供应给非接触传感器的电源关掉。将送到拉动器装置30的指令电压保持在当实时处理器40进入“设定”状态时的水平。

从“设定”屏幕，操作者可以将拉动器速度控制前进到“监控(monitor)”屏幕。在该屏幕上可以调节拉动器指令电压和控制型材尺寸的设定值。在该“监控”状态下，该实时处理器40为非接触传感器提供能量，并在实时图表上显示相对宽度和设定点的踪迹。除非操作者对其进行调节，否则该拉动器指令电压保持在当实时处理器40进入“监控”状态时的水平。

从“监控”屏幕，操作者可以前进到“控制”屏幕。对控制型材尺寸的设定值的调节是该屏幕上唯一允许的调节。在该“控制”状态下，该实时处理器40保持对非接触传感器的能量提供，并通过相应于相对宽度的改变而调节拉动器指令电压来进行对拉动器速度的控制。操作者可以从“控制”屏幕前进到“设定”屏幕。

操作

在操作中，将设定值输入运行激光的计算机系统中。作为实施例并参照图1，可以将该设定值设定为6.01，其等同为挤出物16的宽度的6.01英寸。参照图1和2，随着激光点56、57从挤出物16的侧面转移，然后校准挤出物16的宽度，其持续改变拉动器速度。例如，拉动器速度将在约4.75英尺/分钟-5.05英尺/分钟之间持续改变。这些设定可以根据不同条件改变。

各激光点56、57测定到其所朝向的挤出物16表面的距离。将两个测定值相结合得到该型材的相对宽度。将该相对宽度与可以由操作者调节的设定值相比较。

该拉动器速度是由将相对宽度与设定值相比较的具有比例、积分、微分(PID)功能的组合(built)控制的0-10V输出进行调节的。当该宽度低于设定值时，拉动器速度控制装置30减慢。当该宽度大于设定值时，该拉动器速度控制装置30加速。

可替代实施方式

现在参照图3用于本发明的可替代实施方式。参照图3，该非接触测定装置70包括与能够画面捕获的数字成像装置74连接的数码相机72。数码相机是公知的。数字成像装置的一个实例是NationalInstruments NI CVS-1454 Compact Vision System(National Instruments，Austin，TX)。该数码相机72将图像记录为与图像的小块(像素)的位置和颜色相关的数据串。数字成像装置74通过线路73接收该数据串并处理该数据以寻找对比度的差别。取自挤出物的区域的像素数据将显示与取自传送带20的区域的像素数据在明暗(对比度)方面的差别。可以计算在取自挤出物16的区域的任意行中的像素数。由于通过所用数码相机各自特定的数值将数字图像分割成像素的行和列，因此可以由取自挤出物16的区域的像素计数来计算在任意行中挤出物占据的图像域的相对宽度。可以通过线路75将该相对宽度从该数字成像装置74传递给实时处理器40，在该实时处理器40中将其以与由接收自非接触位移传感器的信号计算的相对尺寸测定值相似的方式使用。

理解本发明并不限定于此处举例并描述的特定结构和设置的部件，但包括落入以下权利要求范围内的这种改进形式。

Claims (6)

1.用于控制挤出物的尺寸的拉动器速度控制装置，包括：

非接触测定装置，配置以检测挤出物尺寸改变；

挤出物拉动器装置；

实时处理器，所述实时处理器与非接触测定装置和挤出物拉动器装置联系，所述实时处理器配置以通过调节挤出物拉动器装置速度来响应挤出物的尺寸变化；和

与第二处理器操作连接的交互式触摸屏显示器单元，其中第二处理器与实时处理器同步以允许操作者通过交互式触摸屏显示器单元与实时处理器交互，其中实时处理器配置以接收来自非接触测定装置的测量信号并将指令信号发送到挤出物拉动器装置，而不在接收测量信号和发送指令信号之间的中间时期与交互式触摸屏显示器单元或第二处理器通讯。

2.权利要求1的装置，其中非接触测定装置包括至少一对光学非接触位移传感器。

3.权利要求2的装置，其中至少一对光学非接触位移传感器包括在从挤出机中将挤出物挤出时从此处发射到挤出物任一侧的激光，其中该激光以一定的反射角反射离开该挤出物的所述侧到达与该实时处理器连接的接收元件，其中该反射角表示接收元件与该挤出物所述侧之间的距离。

4.权利要求1的装置，其中所述非接触测定装置包括与能够画面捕获的数字成像装置连接的数码相机。

5.权利要求1的装置，其中所述挤出物是低熔融强度纤维素复合物挤出物。

6.权利要求1的装置，其中所述挤出物是发泡的低熔融强度纤维素复合物挤出物。

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