CN105082582A - 粘结材料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供粘结材料的方法和设备。一种粘结材料的方法可以包括：在对象的表面上的固化区域中在两个材料之间限定粘结界面；以及在不直接加热所述固化区域之外的表面的情况下对所述粘结界面进行非传导加热。非传导加热粘结界面可以涉及向所述粘结界面施加微波辐射。

Description

粘结材料的方法和设备
技术领域
本公开涉及一种复合材料，更具体而言涉及用于加热复合材料的粘结部分的设备和方法。
背景技术
复合材料通常由具有显著不同的物理或化学特性的两种或更多种组成材料制成。通常，组成材料包括基体(或粘结)材料诸如树脂(例如，热固性环氧树脂)和增强材料诸如多个纤维(例如，碳纤维的编织层)。当被结合时，组成材料通常产生特性与个体组成材料都不同的复合材料，即使组成材料在复合材料的完成结构内一般保持分离和不同也是如此。碳纤维增强聚合物就是这种复合材料的一个例子。
由于许多原因，复合材料都可能是优选的。例如，复合材料会比常规材料更坚固和/或更轻。结果，复合材料一般用来构成各种物体，诸如交通工具(诸如，飞机、汽车、船舶、自行车和/或其组成部件)和非交通工具结构(例如，建筑物、桥梁、游泳池面板、淋浴室、浴缸、储油槽和/或其组成部件)。
偶尔，这些复合材料可能受到损坏，在这种情况下，相比于将受损复合材料完全替换掉，对受损复合材料进行修复可能是优选的。目前，通过将基体材料局部(或在原地)固化在现有受损的复合材料上的热覆层进行复合材料修复。然而，使用这种热覆层具有各种相关问题，例如，不均匀加热、错位加热、加热速度缓慢、固化时间长、热逃逸和/或缺乏足够的温度控制。
发明内容
一种粘结材料的方法可以包括：在对象的表面上的固化区域中在两个材料之间限定粘结界面；以及在不直接加热所述固化区域之外的表面的情况下对所述粘结界面进行非传导加热。
另一个粘结材料的方法可以包括在对象的表面上限定粘结区域。所述表面可以包括待修复的变形。可以将补丁材料设置在变形附近。可以将壳体施加至所述粘结区域。所述壳体可以具有位于内侧的至少一个微波发射器。所述发射器可以指向所述粘结区域。所述壳体被构造成防止微波发射器辐射到达所述粘结区域之外的表面。可以将微波辐射发射到所述粘结区域，直到所述补丁被适当地粘结至所述对象。
一种用于粘结材料的设备可以包括壳体和一个或多个微波发射器。所述壳体可以具有内侧和开口。所述一个或多个微波发射器可以位于所述壳体的内侧。所述壳体被构造成安装在具有需要修复的缺陷的表面上。所述壳体的开口可以邻近所述表面并且可以包围所述缺陷，所述壳体和所述表面形成基本封闭的腔室。
本公开提供了提供了各种设备及其使用方法。在一些实施方式中，设备可以包括加热装置、间隔机构和屏蔽机构、在一些实施方式中，所述加热装置可以是非传导、非对流加热装置，诸如一个或多个微波发射器。在一些实施方式中，所述间隔和屏蔽机构可以是壳体，所述一个或多个微波发射器可以联接至该壳体。所述特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可以在另外其他实施方式中组合。参照如下描述和附图可以看到其进一步的细节。
附图说明
图1是例示性设备和例示性对象的框图。
图2是具有受损外表面和受损内表面的飞机的图示。
图3A是图2的受损外表面的剖视图。
图3B是准备利用补丁进行修复的受损外表面的剖视图。
图3C是一设备的示意性图示，该设备包括联接至受损外表面以加热补丁和受损外表面之间的粘结界面的壳体。
图3D是类似于图3C的示意性图示，但是示出了处于固化状态的粘结界面。
图4A是另一个受损表面的剖视图。
图4B是准备好利用一对对置的补丁进行修复的图4A的受损表面的剖视图。
图4C是处于重构状态中的图3C的设备以及类似于图3C的设备的第二设备的示意性图示，其中这些设备被联接至图4B的准备好的受损表面以将所述补丁和准备好的受损表面之间的相应粘结界面加热。
图5是用于将所述补丁和准备好的受损表面之间的相应粘结界面加热的另选布置的示意性图示。
图6是图3C的两个设备的示意性图示，这两个设备被重构以优化发射廓线(profile)来补充粘结界面的形貌。
图7是处于另一个重构状态中的图3C的设备的半示意性立体图示，并且示出了联接至壳体的温度传感器和极化机构。
图8是沿着线8-8截取的图7的设备的剖视图。
图9是例示性粘结固化循环的图表。
图10是图示了用于粘结材料的方法的流程图，包括非传导加热爬坡温升阶段、驻留阶段和冷却阶段。
图11是由用于非传导加热爬坡温升阶段的反馈环的一个实施方式进行的操作的图示。
图12是由用于驻留阶段的反馈环的一个实施方式进行的操作的图示。
图13是由用于冷却阶段的反馈环的一个实施方式进行的操作的图示。
图14是图示了用于粘结材料的另一个方法的流程图。
图15是图示了用于粘结材料的又一个方法的流程图。
图16是例示性数据处理系统的示意图。
具体实施方式
综述
下面描述并在相关附图中例示了用于粘结材料的设备和方法的各种实施方式。除非另有明确说明，设备或方法和/或它们的各种组成部件或步骤可以但是不要求包含在这里描述的、例示的和/或结合的结构、组成部件、功能和/或变型中的至少一个。此外，在这里连同所述设备和方法一起描述、例示和/或结合的这些结构、组成部件、功能和/或变型可以但不要求包括在其他类似的设备或方法中。如下各种实施方式的描述在本质上仅仅是示例性的，绝不是用来限制本公开、其应用或使用。另外，由如下描述的实施方式提供的优点在本质上是例示性的，并且并非所有的实施方式都提供相同的优点或相同程度的优点。
具体示例、主要组成部件和另选方案
示例1
该示例描述了用于将材料粘结至对象的例示性设备，参见图1。
图1是总体以附图标记20表示的设备以及总体以附图标记22表示的对象的示意图。对象22可以包括由复合材料24制成的组成部件。复合材料24可以具有表面特征26。设备20可以被联接至复合材料24以将新特征28粘结至表面特征26。在一些实施方式中，表面特征26可以是复合材料24中的缺陷，在这种情况下，新特征28可以是修复补丁，并且可以在将新特征28粘结至复合材料24之前准备和/或改变表面特征26。
设备20可以包括非传导、非对流加热装置30。例如，加热装置30可以包括一个或多个微波发射器(例如，一个或多个磁控管)。所述一个或多个微波发射器可以是可操作的，以发射微波辐射而对新特征28和表面特征26之间的粘结界面32进行非传导和非对流加热。粘结界面32可以包括复合物形成的粘结部分，诸如一层可热固化(或热固性)基体材料。装置30可以对粘结部分适当地加热以使该粘结部分固化，并因而将新特征28粘结至早已存在的复合材料24。
设备20可以包括间隔机构34以在装置30和粘结界面32之间提供适当间隔。例如，从装置30发射的微波辐射可以具有波长λ，在这种情况下，由机构34提供的合适间隔可以是至少λ/4。在一些实施方式中，机构34提供的间隔也可以小于λ/4。然而，微波加热通常在λ/4的奇数倍(例如，λ/4、3λ/4、5λ/4等)时最大。因而，如果所提供的间隔小于波长的四分之一(例如，λ/5)，则将粘结界面32加热到合适程度可能涉及长时间操作装置30和/或发射具有更大幅度的辐射。
在一些实施方式中，机构34可以布置在装置30和粘结界面32之间。例如，机构34可以是基本上透微波的一层泡沫或塑料。在其他实施方式中，机构34可以布置在所提供的间隔之外。例如，机构34可以是可供连接或联接装置30的框架或壳体。
设备20可以包括屏蔽机构36。屏蔽机构36可以被构造成基本容纳屏蔽机构36和复合材料24之间的所有(或大部分)发射的辐射。例如，屏蔽机构36可以由具有高耗损因数的材料(例如钢或铝)制成。在一些实施方式中，屏蔽机构36可以是提供装置30和粘结界面32之间的间隔的壳体。
示例2
该示例描述了用于将材料粘结至对象的另一个例示性设备，参见图2至图7。
图2描绘了例示性对象40。对象40可以包括一个或多个组成部件，诸如机身蒙皮、机翼蒙皮、框架、多个地板梁和/或多个水平稳定器。所述一个或多个组成部件可以由一种或多种复合材料制成，诸如层状材料、蜂窝状材料和/或在美国专利No.8,490,348和No.8,642,168中描述的各种示例性复合材料中的一种或多种。尽管图2示出了对象40是飞机，但是该对象可以是任何其他适当的结构，诸如汽车或建筑物。
在一些情况下，可能期望在对象的一部分上限定粘结(或固化)区域。例如，可能期望限定粘结区域以便向对象40的其中一个组成部件的已有表面特征添加新的表面特征。新的表面特征的示例可以包括附加的增强层和/或用于安装又一个特征的新的凸缘。在目前的示例中，可能期望在对象40的外表面44上限定粘结区域42，以便修复已有的表面特征，诸如缺陷(或变形或受损区域)46。另选地或附加地，可能期望在对象40的内表面50上限定粘结区域48以修复缺陷52。例如，缺陷46和/或缺陷52可以是冲击(例如，由于技术人员将工具掉落在表面上，或与另一个对象碰撞)、减压应力或火灾损坏造成的。在一些情况下，缺陷46或52中的任一个都可能需要修复，以便对象40安全地操作。在其他情况下，这些缺陷中的任一个可能是不需要修复的外观缺陷，但是仍然期望进行修复。
图3A示出了在这里表示为附图标记100的复合材料的表面44中的缺陷46的剖视图。材料100可以是包括已有基体材料104(例如已经固化的热固性粘合剂或环氧树脂)和已有的增强材料108(例如多个编织碳纤维层)的层压件。在图3A中，缺陷46被示出为表面44中的、延伸穿过多层增强材料108的凹口(或裂口)。在其他示例中，所述缺陷可以延伸穿过材料100的更少或更多部分。例如，所述缺陷可以为表面44中的划痕，或者可以是一直延伸穿过材料的孔洞(例如，如图4A所示)。
将缺陷46准备好进行修复可以涉及将复合材料100的一部分去除(例如，通过接近缺陷46对材料100进行砂磨和/或研磨)。例如，准备缺陷46可以涉及使受损区域成锥形，如图3B中所示。优选地，缺陷46的边缘部分可以以大约30：1的锥度比成锥形(例如，使得边缘的取向可以从表面44的取向偏离仅大约1.5度)。然后可以利用允许用的溶剂对缺陷46进行清洁。
可以通过将多个复合材料的维修层片124粘结在一起而产生补丁(或补丁材料)120。层片124可以包括交替层的基体材料和增强材料或任何其他合适的材料组合。
补丁120可以靠近缺陷46定位。例如，可以将一层粘合剂膜128布置在定位织物的第一层132和第二层136之间。膜128可以是基体材料，例如热固性粘合剂。层132、136可以是增强材料片。膜128和层132、136可以定位在缺陷46中，从而层136接触缺陷46。然后可以将补丁120定位在缺陷46中(例如，使得补丁120接触层132)，以在补丁120和复合材料100之间限定粘结界面140，如图3C所示。膜128可以穿透层132而接触补丁120，并且可以穿透层136而接触复合材料100。
可以使用在图3C中总体以附图标记200表示的设备对粘结界面140进行非传导加热。设备200可以不直接加热在粘结区域42之外的表面44而加热粘结界面140。粘结区域42可以通过用设备200包含表面44上的一区域来限定。
设备200可以包括壳体204、一个或多个微波发射器208和电路212。发射器208可以连接至壳体204。壳体204可以被构造成朝向粘结区域42引导发射器208。电路212可用于选择性地给发射器208供电。当通电时，发射器208可以朝向粘结区域42发射微波辐射216以加热粘结界面140。发射器208可以向粘结区域42(例如，向粘结界面140)发射辐射216，直到补丁120适当地粘结至对象的复合材料100，如图3D所示。
返回来参照图3C，壳体204可以被构造成至少部分包围粘结区域(或修复区域)42，以基本容纳壳体204内的(所有)辐射216。例如，壳体204可以被构造成包围粘结区域42以将粘结区域42与粘结区域42之外的表面44隔离开和/或与包围壳体的空间隔离开。这种隔离可以防止辐射216到达粘结区域42之外的表面44和/或到达包围壳体204的空间(该空间可能被技术人员占据)。例如，壳体204可以由具有高损耗因数的材料制成。壳体204可以具有内侧、外侧和开口。发射器208可以位于壳体204的内侧(或连接至该内侧)，如图3C所示。壳体204可以被构造成安装在(或联接至)表面44，使得壳体204的开口邻近表面44并围绕缺陷，并且/或者使得壳体204和表面44形成基本封闭的腔室，也如图3C所示。
在一个示例中，壳体204可以包括一个或多个面板，诸如侧面板220、224和顶面板228、232。尽管多个发射器208被示出为连接至顶面板228、232，一个或多个发射器可以另选地或附加地连接至侧面板220、224。所述一个或多个面板可以包括刚性和/或柔性部分。例如，顶面板228、232可以基本是刚性的。侧面板220、224可以包括相应的刚性部分220a、224a和/或相应的柔性部分220b、224b。刚性部分220a、224a可以接近顶面板228、232。柔性部分220b、224b可以接近壳体204的开口，并且可以被构造成提供位于设备200和表面44之间的足够密封。该足够密封可能不是“气密的”，但是可防止辐射216从封闭腔室逃逸。例如，该足够密封可以具有间隙，但是这些间隙可以具有比辐射216的波长小的最大尺寸。柔性部分220b、224b可以由丝网或其他柔性材料制成，其可被构造成与复合材料100柔性接合(例如，以提供所述足够密封)。丝网中的孔洞可以小于辐射216的波长。
设备200可以被构造成产生多个不同的容积和/或形状。例如，壳体204可以包括操作地连接至一个或多个面板的一个或多个重构装置，诸如铰链236、240、244。所述一个或多个重构装置可以允许重构(或定制)壳体204的尺寸和/或形状，以适应各种表面、表面特征、粘结区域和/或粘结界面的各种尺寸和/或几何形状或形貌。例如，铰链236可以将面板220和面板228铰接地连接以允许调节面板220、228之间的角度。类似地，铰链240可以将面板228和232铰接地连接，铰链224可以将面板232和面板224铰接地连接。调节一个或多个面板之间的角度(或相对取向)可以调节壳体204的开口的尺寸，这可以使得表面44的更小或更大面积暴露于辐射216。附加地或另选地，调节角度可以调节设置在发射器208和粘结界面140之间的间隔和/或一个或多个面板相对于粘结界面140和/或一个或多个其他面板的取向。
在一些实施方式中，壳体204可以附加地或另选地包括基本连续的柔性片材，所述片材可以包括高耗损因数材料制成的外层。
发射器208可以是(或可以包括)一个或多个磁电管。发射器208可以被构造成发射频率在大约2GHz到16GHz范围(该范围可适合于加热复合材料的粘结部分(例如，热固性粘合剂))内的辐射(或微波)。该范围外的频率可能不适合于加热粘结部分，或者可能对适当地加热粘结部分不太有效。例如，显著高于16GHz的频率可能过快地加热粘结部分，而显著低于2GHz的频率可能产生具有不期望的大冷点的加热廓线(heatingprofile)。
通常，最大微波加热发生在距离发射器208为与所发射的辐射的四分之一波长的奇数倍对应的分离距离处。因而，设备200优选在发射器208和粘结界面140之间提供至少四分之一波长的间隔。以2GHz频率发射的辐射具有大约14.99cm的波长，而以16GHz频率发射的辐射具有大约1.87cm的波长。因而，所提供的最小间隔可以在大约0.47cm到3.75cm的范围内。在一些实施方式中，取决于粘结部分的复合材料、粘结界面的形貌和/或由设备提供的间隔和密封，小于2GHz和/或大于16GHz的频率可能是合适的。
电路212可以包括至少一个温度传感器248、控制器(或功率控制器)252和电源256。传感器248可以被构造成测量粘结区域42内的一个或多个部位的温度。例如，传感器248可以包括热电偶或红外检测器，所述热电偶或红外检测器被构造成测量补丁120的暴露表面温度、粘结界面140的暴露表面温度和/或表面44在封闭腔室内的暴露表面温度。来自传感器248的测量值可以用来订制(和/或监测)施加至粘结界面140的辐射量，并且在一些实施方式中，可以用来避免热逃逸。控制器252可以被构造成选择性地对发射器208供电。例如，控制器252可以被构造成基于来自传感器248的温度测量值调整从电源256提供给发射器208的功率，以调整粘结界面140的加热速率。调整提供给发射器208的功率可以包括调整一个或多个发射器的占空度(例如，调整一个或多个发射器208关闭和开启的频率以调整加热速率)、调整辐射216的发射频率(例如，调整辐射216的频率以调整加热速率)和/或调整辐射216的幅值(例如，调整辐射216的幅值以调整加热速率)。
电路212可以包括数据处理系统(例如，如图16所描绘的)，该数据处理系统可以实施一个或多个反馈环(例如，如图11至图13中所描绘的)，以调整和/或监测粘结界面140被加热的加热速率。在一些实施方式中，控制器252可以被编程为实施所述一个或多个反馈环。
在一些实施方式中，设备200可以是计算机控制的。例如，电路212的数据处理系统可以被构造成允许用户限定加热程序。该加热程序可以包括与特定温度对应、用于特定时间和/或用于粘结区域42内的特定子区域的计算机可读指令，以便精确地加热粘结界面140。加热程序可以基于粘结区域42附近的对象的热勘测来限定。在一些实施方式中，数据处理系统可以被构造成允许用户从多个预先限定(或预先确定或预先编程)的加热程序选择加热程序，而不是人工限定加热程序。在一些实施方式中，数据处理系统可以被构造成允许用户输入几何数据集，诸如数字计算机辅助绘图(CAD)模型。几何数据集可对应于粘结区域42附近的对象的一部分。基于所述几何数据集，数据处理系统可以确定、选择和/或推荐匹配的或最佳的加热程序。
图3D示出了已经被适当地加热之后的粘结界面140，这可对应于粘结界面140的固化状态，从而将补丁120充分地粘结至复合材料100。
电路212可以被构造成确定何时粘结界面140已被适当加热。响应于适当加热的确定，电路212可以关掉发射器208。电路212可以被构造成向用户指示适当加热的确定。电路212可以被构造成向用户指示发射器已经被关掉，并且不再发射微波辐射。响应于这些指示中的任一个指示，用户可以将壳体204从表面44移除(和/或解耦)，并对修复进行检查。在一些实施方式中，用户可以将任何不期望的人工产物(例如，相邻于补丁120的与表面44不齐平的任何凸块)磨掉或以其他方式去除。
在将设备200从表面44去除之后，设备200可以用来(和/或重构成)修复在远离粘结区域42的部位的另一个受损区域，例如表面特征80(参见图4A)，该受损区域可以是位于对象40或其他对象(例如汽车、船舶或建筑物)上或中的任何位置的任何复合表面特征(或由复合材料制成的表面特征)。特征80在图4A中被示出为缺陷。然而，在其他示例中，该表面特征可以不是缺陷，而可以是位于对象上(或中)的部位，期望针对该部位将复合粘结界面加热(和/或固化)以添加新的制品。
如图4A所示，特征80可以是延伸穿过由复合材料300形成的具有表面302的壁的孔洞。类似于材料100，材料300可以包括层压在基体材料中的一层或多层增强材料。
如图4B所示，缺陷80的边缘可以以类似于缺陷46(参见图3B)的方式准备。补丁304、308可以以类似于补丁120的方式产生(和/或准备)以对缺陷80进行修复。补丁304可以被放置在缺陷80中以在补丁304和材料300之间限定粘结界面312、316。例如，可以在粘合剂膜320和定位织物层324、328位于补丁304和材料300之间的情况下将补丁304放置在缺陷80中。类似地，补丁308可以被放置在缺陷80中以在补丁308和材料300之间限定粘结界面332、336。例如，可以将粘合剂膜340和定位织物层342、346夹在补丁308和材料300之间以限定粘结界面332，并且可以将粘合剂膜350和定位织物层342、346夹在补丁308和材料300之间以限定粘结界面336。粘结界面354可以由夹在补丁304、308之间的定位织物层324、328、342、346和粘合剂膜320来限定。当被夹在一起时，粘合剂膜320、340、350可以穿透层324、328、342和/或346以形成充分的粘结界面。
在图4C中，设备200和设备400被联接至材料300的相反侧，以限定粘结区域，该粘结区域在这里被示出为包括子区域380a、380b。设备200、400可以利用任何合适的结构、机构或装置联接至材料300。例如，可以使用诸如一个或多个条带、粘合剂、磁体、夹子或其他合适的结构之类的一个或多个紧固件将任一个设备联接至材料300。
在图4C中，与图3C中所示的设备200相比，设备200被示出为处于重构状态。在图4C中，侧面板220、224(借助于由相应的铰链236、244提供的铰链连接)已经向外枢转以将壳体204的开口加宽。这种选择性尺寸调节(在这种情况下是加宽)可以允许设备200用来加热具有不同宽度的各种粘结界面。在一些实施方式中，壳体204的形状的重构或调节可以涉及调节面板228、232之间的角度θ1，如图7所示。
返回来参照图4C，设备400在结构和功能上可以类似于设备200。例如，设备400可以包括壳体404、一个或多个微波发射器408和电路412。壳体404可以类似于壳体204。发射器408可以类似于发射器208。电路412可以类似于电路212。电路412可以包括至少一个温度传感器448(例如，该温度传感器可以类似于传感器248)、控制器452(例如，该控制器452可以类似于控制器252)和电源456(例如，该电源456可以类似于电源256)。
设备200、400可以被操作以对粘结界面312、316、332、336、354进行非传导加热，而不会直接加热粘结子区域380a、380b外的表面302(或者材料300的与联接设备400的表面302相反的表面)。例如，发射器208、408可以向粘结区域380a、380b发射微波辐射，直到补丁304、308被适当地粘结至材料300。在一些实施方式中，电路412和电路212可以彼此通信，这可以改进所述设备的反馈控制。
在图4C中，壳体204、404已经被构造成围绕粘结界面形成六边形形状的构造。这种构造可以提高壳体侧面对发射辐射的反射，这可以更均匀地在整个粘结界面上分布所发射的辐射和/或减少沿着粘结界面出现冷点。在一些实施方式中，壳体204、404中的任一个都可以被构造成与相应的壳体所联接的表面形成六边形形状的腔室。例如，侧面板220、224可以均包括重构装置，该重构装置允许这些面板在接近顶面板228、232的区域中向外成一角度，并在接近表面302的区域向内成一角度。
图5示出了用于修复材料300的另选布置。在图5中，可以准备材料300并且可以以类似于图4B的方式施加补丁。设备200可以被联接至材料300的一侧，并且工具500可以被联接至材料300的另一侧(例如，与设备200相对)。设备200可被操作而加热形成在至少一个补丁和材料300之间的粘结界面中的至少一个粘结界面(和/或形成在补丁之间的粘结界面)。工具500可以支撑位于设备200远端的补丁(或补丁部分)。工具500可以被构造成防止来自设备200的微波辐射从与设备200相对的粘结区域逃逸。在一些实施方式中，工具500可以用来防止微波辐射穿过与设备200相对的材料100(参见图3C)。
如图5所示，从单侧加热粘结界面可足以充分地将粘结界面固化。然而，在一些实施方式中，可以随后将设备200联接至相反侧以完成固化过程。在一些实施方式中，可以在完成固化过程时与设备相反地再次将工具500联接至材料300。
图6示出了设备200、400，所述设备处于重构状态以订制(或优化)发射廓线而与粘结界面312、316、332、336、354的形貌互补。在目前的实施方式中，重构装置可使得能够将附加面板(或模块)添加至相应的壳体204、404和/或调节所述面板的取向，使得所述发射器距所述粘结界面基本等距，这可以提供所发射的辐射在代表粘结界面的整个预定几何数据集上更均匀的施加(分布)。这种基本均匀分布的辐射廓线可以更均匀地加热粘结界面，这可以减少由所述电路针对所发射的辐射进行的调节。
具体地说，铰链236可以使得面板220、228能彼此断开连接。可包括一个或多个附加微波发射器的面板602可以连接在面板220、228之间。铰链236可以将面板602铰接地连接至面板220。铰链604可以将面板602铰接地连接至面板228。
类似地，铰链240可以使得面板228、232能彼此断开连接。可包括一个或多个附加微波发射器的面板606可以连接在面板228、232之间。铰链240可以将面板606铰接地连接至面板232。铰链608可以将面板606铰接地连接至面板228。
类似地，铰链244可以使得面板232、224能彼此断开连接。可包括一个或多个附加微波发射器的面板610可以连接在面板232、224之间。铰链244可以将面板610铰接地连接至面板224。铰链612可以将面板610铰接地连接至面板232。
这些铰链可以由相应面板的燕尾槽部分形成，在图7中可以看到其中一个示例。然而，设备200可以包括允许壳体204进行形状重构和/或模块化的其他结构或机构，这种机构允许所述面板相对于彼此滑动。
如图6所示，重构的设备200(与图4C中的设备200相比)现在包括基本平行于界面312的基本水平部分取向的面板602、基本平行于界面312的倾斜部分取向的面板228、基本平行于界面354取向的面板606、基本平行于界面316的倾斜部分取向的面板232以及基本平行于界面316的基本水平部分取向的面板610。
这些面板上的发射器的相对位置可以是可调节的。例如，这些发射器可以通过轨道系统或其他合适的机构(例如一个或多个磁体)与这些面板滑动地接合。在一些实施方式中，这些发射器中的一个或多个可以可移除地联接至所述面板中的一个或多个，这可以针对特定应用订制相应面板上的发射器的相对位置和数量。
还如图6所示，设备400可以被类似地重构以优化发射廓线来粘结界面332、336、354，如设备200粘结界面312、316、354一样。
图7示出了在另一个重构状态下的设备200。除了别的应用之外，该重构状态可适合于修复位于弯曲表面704上的顶部纵梁700。纵梁700和表面704可视是对象40的复合表面(参见图2)。
可以将补丁708放置在纵梁700中的缺陷712上方或附近。在放置补丁708之前可以将缺陷712准备好进行修复。壳体204的开口可以邻近表面704放置，使开口包围缺陷712，以形成基本封闭的腔室，如图所示。
壳体204可以侧面板716、718。面板716、718可以由柔性金属丝网或其他合适的基本柔性的高损耗因数材料制成。面板716、718可以被构造成柔性地接合表面704(以及纵梁700的表面)以提供充分密封，从而防止由发射器208发射的微波辐射从基本封闭的腔室逃逸。
面板716可以连接至面板220、224、228和/或232。面板718可以连接至面板220、224、228和/或232。在一些实施方式中，可以在将壳体204放置在表面704上之前将面板716、718连接(或可移除地连接)至这些面板中的一个或多个面板。在一些实施方式中，可以在已经将壳体204放置在表面704上之前将面板716、718连接(或可移除地连接)至这些面板中的一个或多个面板。在一些实施方式中，面板716、718可以包括在不移除面板716、718的情况下就能够重构壳体204的形状的可伸展部分。
面板220、224的下部可以包括被构造成提供表面704和面板220、224之间的充分密封的相应的柔性部分220b、224b(参见图3C)。在其他实施方式中，面板220、224的下部可以是刚性的，但是仍提供充分的的密封，如图7中所示一样。
设备200可以包括用于防止所发射的辐射逃逸出封闭腔室的任何合适的结构、机构或装置。例如，面板之间(例如，相应的面板的位于铰链236、240、244处的燕尾槽铰链部分之间)的间隙可以被构造成防止所发射的微波辐射从封闭腔室传送到壳体204之外的空间。例如，这些铰链可以被构造成使得所述面板的燕尾槽部分之间的间隙小于所发射的辐射的单个波长。在一些实施方式中，壳体204(例如全部壳体204或部分壳体204，诸如铰链)可以在布置在表面上之前或之后包围在丝网或其他合适的屏蔽机构中。
在图7所示的设备200的重构状态中，角度θ1已经被调节成小于图4C所示的壳体构造中的角度θ1，这可以提供沿着凸出的粘结界面(例如位于补丁708和纵梁700之间)的更均匀分布的加热。例如，通过将角度θ1减小到小于180度的适当角度，可以将联接至面板228的发射器208的阵列定位成距补丁708的第一部分708a近似等距，并且可以将联接至面板232的发射器208的阵列定位成距补丁708的第二部分708b近似等距。角度θ1的调节(例如通过铰链240的操作)可以致使更改面板228相对于面板232的取向。
传感器(或传感器单元)248可以为或包括一个或多个温度(或热)传感器。所述一个或多个温度传感器可以被构造成测量接近缺陷712的第一部位的第一温度。例如，传感器248可以包括第一红外检测器(或照相机)722，其可以被构造成测量第一部位(其可能接近补丁708的第一部分708a)的温度。
传感器248可以被构造成测量接近缺陷712的第二部位的第二温度。例如，传感器248可以包括第二红外检测器(或照相机)726，其可以被构造成测量第二部位(其可能接近补丁708的第二部分708b)的温度。第一部位可以与第二部位间隔开。
可以在电路212中实施的一个或多个反馈环可以被构造成基于第一温度调整来自联接至面板228的发射器208的阵列(例如，这些发射器的全部或其子集，诸如发射器208a)的微波辐射的发射，并且基于第二温度调整来自联接至面板228的发射器208的阵列(例如，这些发射器的全部或其子集，诸如发射器208b)的微波辐射的发射。
在一些实施方式中，单个检测器可以被构造成测量第一部位和第二部位二者处的温度。例如，该单个检测器可以是被构造成获取由壳体204在所述表面上限定的粘结区域的热图像的单个红外照相机。电路212可以接收所获取的热图像，并且可以将该图像中的不同的第一和第二区域与相应的第一部位和第二部位关联。电路212可以基于从图像的第一区域确定的温度来调整来自与面板228相关联的发射器阵列的发射，并且/或者可以基于来自图像的第二区域的温度调整来自与面板232相关联的发射器阵列的发射。
在一些实施方式中，电路212可以被构造成顺序地启动不同的发射器208。电路212可以被构造成对发射的顺序和/或强度进行订制，以在粘结区域的(例如，接近第一部位的)一个区中产生比粘结区域的(例如，接近第二部位的)另一个区中更强的发射辐射。
设备200可以包括用于更改来自一个或多个发射器208的微波发射的极性(或方向性)的任何合适的机构、结构或装置。例如，设备200可以包括一个或多个极化机构。每个极化机构可以包括圆盘730，如图7和图8所示。每个圆盘可以相对于可以联接该圆盘的面板旋转。每个圆盘可以包括细长槽缝734。每个圆盘730可连接至其中一个发射器208，从而由相应的发射器发射的微波辐射通过相应的槽缝734发出。每个槽缝734都可以具有足够窄的宽度，以防止所发射的辐射的第一极性通过，但是可以具有足够长的长度以允许所发射的辐射的第二极性通过。
通过旋转圆盘730(并因而旋转槽缝734)，可以针对具体应用订制(和/或定制)所发射的辐射。例如，具体粘结界面、具体壳体构造和/或具体发射频率的组合可以导致由所发射的辐射的附加干扰而在粘结界面中产生一个或多个热点或冷点。为了降低这种干扰，可以旋转这些圆盘中的一个或多个，以改变发射辐射的极性。例如，相邻的槽缝734a、734b可以相对于彼此定向成使得它们各自的延伸方向(或长度)如图所示基本彼此垂直，从而来自槽缝734a的发射辐射的极性基本正交于从槽缝734b发射的辐射的极性，这可以降低由于从发射器208c、208d到粘结界面的位移变化而在粘结界面处产生的干扰。
示例3
该示例描述了用于粘结材料的例示性固化循环(或过程)，其可以与这里描述的任何一个设备结合地使用；参见图9。
图9示出了例示性固化循环的图表，该循环总体上以附图标记900表示。循环900可以包括斜坡温升阶段904、驻留阶段908和冷却阶段912。
在循环900之前，可以准备材料，以便在粘结区域中的粘结界面处粘结在一起，这可涉及准备受损区和/或施加补丁。可以将真空袋或其他减压装置施加至粘结区域以将材料保持在一起。可以使用用于粘结材料的设备来限定该粘结区域。在一些实施方式中，真空袋可以被放置在所述设备上方(例如，在该设备已经限定粘结区域之后)。
阶段904可以开始于(例如，限定在材料之间的粘结界面的)第一预定温度，诸如54摄氏度。在一些实施方式中，可以通过另一个源(例如，加热枪)初始加热材料(和/或粘结界面)，所述另一个源可以用来将粘合剂层和/或材料热封就位。阶段904可以涉及以第一预定速率(例如，以每分钟大约0.5摄氏度到3摄氏度的范围内的速率)增加粘结界面的温度。阶段904可以继续，直到粘结界面达到第二预定温度，该第二预定温度可以是粘结界面的固化(或固化的)温度，诸如177摄氏度加减6摄氏度的温度。
当粘结界面达到第二预定温度时，阶段908可以开始。阶段908可以涉及保持或维持第二预定温度预定持续时间，例如150到210分钟。维持第二预定温度预定持续时间可以在材料之间(例如在粘结界面处)形成合适的粘结。
当已经过去预定持续时间时，则阶段912可以开始。阶段912可以涉及以第二预定速率(例如，以小于或等于每分钟3摄氏度的速率)降低粘结界面的温度。第二预定速率可以是能够降低粘结界面的温度而不会降低粘结强度的最大速率。阶段912可以继续，直到粘结界面达到第三预定温度，例如60或低于60摄氏度的温度。一旦粘结界面已经达到第三预定温度，就可以释放真空袋内的压力，可以将真空袋和设备移除，并且可以检查材料之间的粘结。
示例4
该示例描述用于粘结材料的方法；参见图10至图13。
图10描述了总体上以附图标记1000表示的方法的多个步骤，该方法可以与根据本公开的各个方面的用于粘结材料的设备结合地进行。尽管下面描述并在图10描绘了方法1000的各个步骤，但是这些步骤不必全部执行，而是在某些情况下可以以与所示的顺序不同的顺序来执行。
方法1000可以包括准备粘结区域的步骤1002。在步骤1002，可以准备对象的表面特征以便与新的表面特征粘结在一起。所述表面特征可以是所述对象中的缺陷，或者可以是没有缺陷的区域。准备所述表面特征可以涉及从对象移除一部分材料，将新的表面特征施加至对象的(已有)表面特征，并且/或者对布置所述新的表面特征的区域进行真空装袋和减压，以将新的表面特征和对象的表面特征保持在一起。在步骤1002，可以将一设备施加至对象以限定粘结区域。该设备可以包括非传导、非对流加热装置(例如一个或多个微波发射器)以及间隔机构和屏蔽机构(例如由高损耗材料制成的壳体，所述加热装置联接至该壳体)。
方法1000可以包括执行非传导加热斜坡温升阶段的步骤1004、执行驻留阶段的步骤1006和执行冷却阶段的步骤1008(例如，类似于图9所示的阶段904，908，912)。在步骤1004，该设备可以被构造成和/或操作成以第一速率增加对象的表面特征和新的表面特征之间的粘结界面的温度，直到粘结界面的温度达到第一预定温度(例如，参见图9的阶段904)。第一预定温度可以是粘结界面的固化温度。在步骤1006，该设备可以被构造成和/或操作成将粘结界面的温度维持在第一预定温度(或附近)预定持续时间(例如，参见图9的阶段908)。在步骤1008，该设备可以被构造和/或操作成允许粘结界面的温度以第二预定速率下降，直到粘结界面达到第二预定温度(例如，参见图9的阶段912)。
方法1000可以包括检查形成在材料(例如，新的表面特征和对象的表面特征)之间的粘结的步骤1010。在步骤1010，用户可以将所述设备从对象的表面移除，移除真空袋，并检查粘结，以便看看该设备是否已经足够地加热粘结界面而提供了期望的固化。
图11是总体上标记为附图标记1100的操作的图示，该操作由用于非传导加热斜坡温升阶段的反馈环的一个实施方式来进行。该反馈环可以在所述设备的电路中实施。
操作1100可以包括获取表面温度读数的步骤1102。表面温度读数可以包括对象的表面特征的表面温度的测量值和/或可能接近粘结区域的新的表面特征的表面温度的测量值。所述设备的一个或多个温度传感器可以获得所述表面温度读数。所述设备的控制器或其他合适的电路可以从所述一个或多个温度传感器接收表面温度读数。
操作1100可以包括将表面温度转换成内层片温度的步骤1104。一个或多个微波发射器可以借助于直接的微波辐射而对粘结界面进行非传导、非对流加热。该微波辐射可以直接激发粘结界面的粘结部分(例如，粘合剂)(该粘结界面可以处于非暴露部位)中的分子结构。例如，图4C中的粘结界面354可以对应非暴露的粘结界面的内层片的部位。在该非暴露部位中的分子结构的激励可以产生热，该热可以以传导方式传递至粘结界面的其他部分。以传导方式传递至粘结界面的暴露部分(例如，图4C中的粘结界面312的水平部分)的热可以以对流方式消散。然而，以传导方式传递至粘结界面的其他非暴露部分(例如，图4C中的粘结界面312的倾斜部分的下端)的热可能不以对流方式消散，这可以导致内层片温度比表面温度高。在步骤1104，所述设备的电路(例如，控制器和/或数据处理系统)可以基于所测量的表面温度确定内层片温度。可以基于一个或多个因素，例如粘结界面形貌、粘结界面的深度和/或被粘结的材料的组成来估计所确定的内层片温度。所述电路可以通过访问转换表来确定内层片温度。该转换表可以将具体表面温度与具体预定内层片温度相关联。
操作1100可以包括确定内层片温度是否等于(或已经达到)固化温度的步骤1106。在一些示例中，所述固化温度可以为大约177摄氏度。在其他示例中，该固化温度可以为大约121摄氏度。在步骤1106，该设备的电路可以确定内层片温度是否等于(或已经达到)该固化温度。如果确定内层片温度已经达到固化温度，则操作1100可以流到前进至驻留阶段(例如，参见图9中的阶段908和图10中的步骤1006)的步骤1108。
然而，如果在步骤1106确定内层片温度不等于(例如，小于)固化温度，则操作1100可以前进至步骤1110。在步骤1110，电路可以确定内层片温度速率增加是否小于第一预定阈值速率，例如每分钟0.5摄氏度。如果在步骤1110确定速率增加小于该第一预定阈值速率，则操作1100可以前进至向一个或多个微波发射器增加功率的步骤1112，并且可以返回步骤1102。如果在步骤1110确定速率增加不小于第一预定阈值速率，则操作1100可前进至步骤1114。
在步骤1114，电路可以确定内层片温度速率增加是否大于第二预定阈值速率，诸如每分钟3摄氏度。如果在步骤1114确定内层片温度速率增加不大于第二预定阈值速率，则操作1100可以返回到步骤1102。然而，如果在步骤114确定内层片温度速率增加大于第二预定阈值速率，则操作1100可以前进至减少一个或多个微波发射器的功率的步骤1116，并且可以返回到步骤1102。
图12是总体上以附图标记1200表示的操作的图示，该操作可以由用于驻留阶段的反馈环的一个实施方式进行。该反馈环可以在所述设备的电路中实施。
操作1200可以包括获取表面温度读数的步骤1202以及将所获取的表面温度转换成内层片温度的步骤1204。步骤1202可以类似于操作1100的步骤1102。步骤1204可以类似于操作1100的步骤1104。
操作1200可以包括确定内层片温度是否小于下阈值温度的步骤1206。下阈值温度可以是所述固化温度(或者在粘结表面可以适当地固化的温度范围内的下预定温度)。如果在步骤1206确定内层片温度小于下阈值温度，则操作1200可以前进至增加一个或多个微波发射器的功率的步骤1208，并且可以返回到步骤1202。
然而，如果在步骤1206确定内层片温度不小于下阈值温度，则操作1200可以前进至确定驻留阶段中的经过时间是否已经达到(或等于)预定驻留持续时间的步骤1210。预定驻留持续时间可以是粘结界面适当地固化所需的驻留持续时间。
如果在步骤1210确定经过时间尚未达到预定持续时间，则操作1200可以继续至确定内层温度是否大于上阈值温度的步骤1212。上阈值温度可以是在粘结界面可以适当地固化的温度范围内的上预定温度。如果在步骤1212确定内层片温度大于该上阈值温度，则操作1200可以前进至减少一个或多个微波发射器的功率的步骤1214，并且返回到步骤1202。然而，如果在步骤1212确定内层片温度不大于上阈值温度，则操作可以返回到步骤1202(例如，不减少一个或多个微波发射器的功率)。
在步骤1210，如果确定经过时间已经达到预定持续时间，则操作1200可以流动到进行至冷却阶段(例如，参见图9中的阶段912和图10中的步骤1008)的步骤1216。
图13是总体上以附图标记1300表示的操作的图示,该操作可以通过用于冷却阶段的反馈环的一个实施方式进行。该反馈环可以在所述设备的电路中实施。
操作1300可以包括获取表面温度读数的步骤1302和将所获取的表面温度转换成内层片温度的步骤1304。步骤1302可以类似于操作1100的步骤1102。步骤1304可以类似于操作1100的步骤1104。
操作1300可以包括确定内层片温度速率降低是否小于第三预定阈值速率的步骤1306。第三预定阈值速率可以是内层片温度可以不损坏固化粘结地降低的速率。例如，第三预定阈值速率可以是每分钟3摄氏度。如果在步骤1306确定内层片温度速率降低不小于第三预定阈值速率，则操作1300可以前进至减少一个或多个微波发射器的功率的步骤1308，并返回到步骤1302。然而，如果在步骤1306确定内层片温度降低小于第三预定阈值速率，则操作1300可以继续至确定内层片温度是否小于或等于合适的冷却温度(例如60摄氏度)的步骤1310。该合适的冷却温度可以是这样的温度，在该温度或低于该温度时，固化粘结界面的温度能够以大于第三阈值速率的速率降低，而不会对固化粘结造成损坏。
在步骤1310，如果确定内层片温度不小于或等于合适的冷却温度，则操作1300可以返回到步骤1302。然而，如果在步骤1310确定内层片温度小于或等于合适的冷却温度，则操作1300可以前进至将一个或多个微波发射器的功率断开的步骤1312。
示例5
该示例描述用于粘结材料的另一种方法，参见图14。
图14描绘了总体上以附图标记1400表示的方法的多个步骤，该方法可使与根据本公开的各个方面的用于粘结材料的设备结合地进行。尽管下面描述并在图14中描绘了方法1400的各个步骤，但是这些步骤不必全部执行，并且在一些情况下可以以与所示的顺序不同的顺序执行。
方法1400可以包括在对象的表面上的固化区域中在两个材料之间限定粘结界面的步骤1402。补丁可以通过将多个复合材料层片粘结在一起来形成。在步骤1402，可将对象的表面特征准备好与所述补丁粘结。表面特征的准备可以涉及对表面特征进行砂磨、研磨或以其他方式将一些材料从表面特征去除。表面特征可以与表面相关并且可以是两个材料中的一者。表面特征可以包括位于表面中的凹口。表面特征可以包括穿过壁的孔洞。所述补丁可以是两个材料中的另一者。限定粘结界面可以包括将热固性粘合剂施加在补丁和准备好的表面特征之间。
方法1400可以包括:不直接加热固化区域之外的表面而以非传导方式加热粘结界面的步骤1404。例如，固化区域可以利用壳体围住，该壳体被构造成将固化区域与对象的位于该固化区域之外的表面以及包围壳体的空间隔离开。将固化区域围住可以涉及调节壳体的形状，将壳体的柔性部分抵靠对象表面的弯曲部分密封。加热粘结界面可以涉及向粘结界面施加微波辐射。施加微波辐射可以涉及从联接至壳体的多个微波发射器发射微波辐射。
方法1400可以包括步骤1406，该步骤1406确定粘结区域中的一部位的温度，并且响应于所确定的温度调整该部位处的加热效果。例如，步骤1406可以涉及利用温度传感器确定粘结界面的温度，并且基于所确定的温度调整至少来自所述微波发射器的子组的微波辐射的发射。
示例6
该示例描述了用于粘结材料的另一个方法，参见图15。
图15描绘了总体上以附图标记1500表示的方法的多个步骤，该方法可与根据本公开的各个方面的用于粘结材料的设备结合地进行。尽管下面描述并在图15中描绘了方法1500的各个步骤，但是这些步骤不必全部执行，并且在一些情况下可以以与所示的顺序不同的顺序执行。
方法1500可以包括在对象的表面上限定粘结区域的步骤1502。该表面可以包括待修复的变形。该表面可以是已经存在的复合材料的表面。该已经存在的复合材料可以之前就已经固化。
方法1500可以包括邻近该变形设置补丁材料的步骤1504。该补丁可以包括基体材料和/或增强材料。邻近该变形设置的补丁材料可以处于固化状态，或者可以处于非固化状态。
方法1500可以包括向粘结区域施加壳体的步骤1506。该壳体可以包括内侧和通向内侧的开口。该壳体可以包括位于所述壳体的内侧上的至少一个微波发射器。该壳体可以被构造成防止微波发射器辐射到达粘结区域之外的表面。例如，该壳体可以由高耗损因数材料制成。将壳体施加粘结区域可以涉及邻近表面联接(或定位)所述开口。向粘结区域施加壳体可以涉及朝向粘结区域引导所述至少一个微波发射器。
可选地，方法1500可以包括构造壳体的形状以优化发射廓线的步骤1508。例如，多个微波发射器可以被联接至壳体，并且粘结界面可以限定在变形和补丁材料之间，在这种情况下，构造壳体的形状可以涉及订制所述发射器的布置和/或几何形状以基本匹配粘结界面的形貌。
方法1500可以包括向粘结区域发射微波辐射直到补丁被合适地粘结至对象的步骤1510。将补丁适当地粘结至对象可以涉及从至少一个微波发射器向粘结区域发射微波辐射以在粘结界面上执行加热斜坡温升阶段、驻留阶段和冷却阶段。在一些实施方式中，向粘结区域发射微波辐射可以包括向粘结区域中的第一部位施加具有第一极性的微波辐射，并且在粘结区域中的第二部位施加具有第二极性的微波辐射。所述第一极性可以与第二极性不同(例如，基本正交)。
示例7
该示例描述了根据本公开的各个方面的数据处理系统1600。在该示例中，数据处理系统1600是用于实施图1至图15中并且/或者参照图1至图15描述的操作和/或功能中的一个或多个的例示性数据处理系统；参见图16。
在该例示性示例中，数据处理系统1600包括通信框架1602。通信框架1602提供处理器单元1604、存储器1606、永久性存储器1608、通信单元1610、输入/输出(I/O)单元1610和显示器1614之间的通信。存储器1606、永久性存储器1608、通信单元1610、输入/输出(I/O)单元1612和显示器1614是可由处理器单元1604经由通信框架1602访问的资源的示例。
处理器单元1604用来运行可以加载到存储器1606中的用于软件的指令。根据具体的实施，处理器单元1604可以是许多处理器、多处理器核或其他一些类型的处理器。另外，处理器单元1604可以使用多个异构处理器系统(其中主处理器与二级处理器存在于单个芯片上)实施。作为另一个例示性示例，处理器单元1604可以是含有多个相同类型的处理器的对称多处理器系统。
存储器1606和永久性存储器1608是存储装置1616的示例。存储装置可以是能够存储信息的任何一件硬件，所述信息例如但不限于数据、功能形式的程序代码和临时性的或永久性的其他合适信息。
存储装置1616在这些示例中还可以被称为计算机可读存储装置。在这些示例中，存储器1606可以例如是随机访问存储器或任何其他合适的易失性或非易失性存储装置。永久性存储器1608根据具体实施可以采取各种形式。
例如，永久性存储器1608可以含有一个或多个组成部件或装置。例如，永久性存储器1608可以是硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或它们的一些组合。永久性存储器1608使用的介质还可以是可移除的。例如，可以使用可移除硬盘驱动器用于永久性存储器1608。
在这些示例中，通信单元1610提供与其他数据处理系统或装置的通信。在这些示例中，通信单元1610是网络接口卡。通信单元1610可以通过使用物理通信链路和无线通信链路中任一个或二者提供通信。
输入/输出(I/O)单元1612允许利用可以连接至数据处理系统1600的其他装置进行数据的输入和输出。例如，输入/输出(I/O)单元1612可以提供供用户通过键盘、鼠标和/或一些其他合适的输入装置进行输入的连接。另外，输入/输出(I/O)单元1612可以向打印机发送输出。显示器1614可以提供向用户显示信息的机构。
用于操作系统、应用和/或程序的指令可以位于存储装置1616中，存储装置1616通过通信框架1602与处理器单元1604通信。在这些例示性示例中，这些指令在永久性存储器1608中采取功能形式。这些指令可以被加载到存储器1606内以由处理器单元1604执行。不同实施方式的处理可以通过处理器单元1604使用计算机实施的指令(这些指令可以加载在存储器例如存储器1606中)来进行。
这些指令被称为可由处理器单元1604中的处理器读取和执行的程序指令、程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码。不同实施方式中的程序代码可以在不同的物理或计算机可读存储介质(诸如存储器1606或永久性存储器1608)上实施。
程序代码1618以功能形式位于可选择性地移除的计算机可读介质1620上，并且可以被加载到或传送到数据处理系统1600以由处理器单元1604执行。在这些示例中，程序代码1618和计算机可读介质1620形成计算机程序产品1622。在一个示例中，计算机可读介质1620可以是计算机可读存储介质1624或计算机可读信号介质1626。
计算机可读存储介质1624可以包括例如光盘或磁盘，该光盘或磁盘被插入或放置到作为永久性存储器1608的一部分的驱动器或其他装置内，以便传送到存储装置(例如作为永久性存储器1608的一部分的硬盘驱动器)上。计算机可读存储介质1624还可以采取连接至数据处理系统1600的永久存储器(例如，硬盘驱动器、拇指驱动器或闪存)的形式。在这些示例中，计算机可读存储介质1624可以不是可从数据处理系统1600移除的。
在这些示例中，计算机可读存储介质1624是用于存储程序代码1618的物理或有形存储装置，而不是传播或传送程序代码1618的介质。计算机可读存储介质1624还被称为计算机可读有形存储装置或计算机可读物理存储装置。换言之，计算机可读存储介质1624是能够由人接触的介质。
另选地，程序代码1618可以利用计算机可读信号介质1626传送到数据处理系统1600。计算机可读信号介质1626可以例如是含有程序代码1618的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质1626可以是电磁信号、光学信号和/或任何其他合适类型的信号。这些信号可以通过通信链路(诸如无线通信链路、光缆、同轴电缆、导线和/或任何其他类型的通信链路)传输。换言之，在例示性实施例中，通信链路和/或连接可以是物理的或无线的。
在一些例示性实施方式中，程序代码1618可以通过计算机可读信号介质1626在网络上从另一个装置或数据处理系统下载到永久性存储器1608，以在数据处理系统1600中使用。例如，存储在服务器数据处理系统中的计算机可读存储介质中的程序代码可以从该服务器在网络上下载到数据处理系统1600。提供程序代码1618的数据处理系统可以是服务器计算机、客户计算机或能够存储和传输程序代码1618的其他一些装置。
针对数据处理系统1600例示的不同组成部件并不意味着对可以不同实施方式能实施的方式提供了架构限制。这些不同的例示性实施方式可以在包括针对数据处理系统1600例示的那些之外和/或代替例示的那些的组成部件的数据处理系统中实现。图16中所示的其他组成部件可以与所示的例示性实施例不同。这些不同的实施方式可以使用能够运行程序代码的任何硬件装置或系统来实施。作为一个实施例，数据处理系统1600可以包括集成有无机成分的有机成分和/或可以完全由人类之外的有机成分构成。例如，存储装置可以由有机半导体构成。
在另一个例示性示例中，处理器单元1604可以采取硬件单元的形式，该硬件单元具有针对具体用途制造或构造的电路。这种类型的硬件可以执行操作，而无需将程序代码从被构造成执行这些操作的存储装置加载到存储器中。
例如，当处理器单元1604采取硬件单元的形式时，处理器单元1604可以是电路系统、特定用途集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置或被构造成执行许多操作的其他一些适当类型的硬件。通过可编程逻辑装置，所述装置可以被构造成执行所述的多种操作。所述装置可以在稍后时间进行重构，或者可以被永久地构造成执行所述的多种操作。可编程逻辑装置的实施例例如包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、场可编程逻辑阵列、场可编程门阵列和其他合适的硬件装置。通过这种类型的实施，程序代码1618可以省略，因为用于不同实施方式的过程在硬件单元中实施。
在又一个例示性示例中，处理器单元1604可以使用在计算机和硬件单元中找到的处理器的组合来实现。处理器单元1604可以具有被构造成运行程序代码1618的多个硬件单元和多个处理器。通过所述的该实施例，所述处理中的一些处理可以在所述的多个硬件单元中实施，而其他处理可以在所述的多个处理器中实施。
在另一个示例中，可以使用总线系统实施通信框架162，并且可以由一个或多个总线(诸如系统总线或输入/输出总线)构成。当然，所述总线系统可以使用用于在附接至总线系统的不同部件或装置之间提供数据传送的任何适当类型的架构来实现。
另外，通信单元1610可以包括传输数据、接收数据或既传输数据又接收数据的多个装置。通信单元1610可以例如是调整解调器或网络适配器、两个网络适配器或它们的一些组合。此外，存储器可以例如是存储器1606或高速缓存，诸如可以在通信框架1602中存在的接口和存储控制器集线器中找到的。
这里描述的流程图和框图例示了根据各种例示性实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实施的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框都可以代表包括用于实施专用逻辑功能的一个或多个可执行指令的模块、片段或部分代码。还应该指出，在一些实施方式中，在方框中注释的功能可以不以图中注释的顺序发生。例如，连续示出的两个方框的功能可以基本同时地执行，或者方框的功能有时可以以相反顺序执行，这取决于所涉及到功能。
另外，该公开包括根据如下条款的实施方式：
1、一种粘结材料的方法，该方法包括：
在对象的表面上的固化区域中在两个材料之间限定粘结界面；以及
不直接加热所述固化区域之外的表面而以非传导方式加热所述粘结界面。
2、根据条款1所述的方法，其中，加热步骤包括向所述粘结界面施加微波辐射。
3、根据条款2所述的方法，其中，施加步骤包括从联接至壳体的多个微波发射器发射微波辐射。
4、根据条款3所述的方法，并且该方法进一步包括利用温度传感器确定所述粘结界面的温度以及基于所确定的温度调制至少来自所述微波发射器的子组的微波辐射的发射。
5、根据条款2所述的方法，该方法进一步包括利用所述壳体围住所述固化区域，所述壳体构造成将所述固化区域与所述对象的位于该固化区域之外的表面隔离开并与包围所述壳体的空间隔离开。
6、根据条款5所述的方法，其中，围住步骤包括调节所述壳体的形状并且使所述壳体的柔性部分抵靠所述对象的所述表面的弯曲部分而密封。
7、根据条款1所述的方法，其中限定步骤包括在所述两个材料之间施加热固性粘合剂。
8、根据条款1所述的方法，该方法进一步包括将待与补丁粘结的表面特征准备好，其中所述表面特征与所述表面相关联并且是所述两个材料中的一个材料，所述补丁是所述两个材料中的另一个材料。
9、根据条款8所述的方法，其中，所述表面特征包括所述表面中的凹口。
10、根据条款8所述的方法，其中，所述表面特征包括贯穿壁的孔洞。
11、根据条款8所述的方法，该方法进一步包括通过将多个复合材料层片粘结在一起而形成所述补丁。
12、一种粘结材料的方法，该方法包括：
在对象的表面上限定粘结区域，该表面包括待修复的变形；
在所述变形附近设置补丁材料；
将壳体施加至所述粘结区域，所述壳体具有位于内侧的至少一个微波发射器，所述发射器指向所述粘结区域，所述壳体被构造成防止微波发射器辐射到达所述粘结区域之外的表面；以及
向所述粘结区域发射微波辐射，直到所述补丁被适当地粘结至所述对象。
13、根据条款12所述的方法，其中，发射步骤包括向所述粘结区域中的第一部位施加具有第一极性的微波辐射以及向所述粘结区域中的第二部位施加具有第二极性的微波辐射，所述第一极性与所述第二极性不同。
14、一种用于粘结材料的设备，该设备包括：
具有内侧和开口的壳体；以及
位于所述壳体的内侧的一个或多个微波发射器，其中所述壳体被构造成安装在具有需要修复的缺陷的表面上，所述壳体的开口邻近所述表面并包围所述缺陷，所述壳体和所述表面形成基本封闭的腔室。
15、根据条款14所述的设备，其中所述壳体被构造成用于所述开口的选择性尺寸调节。
16、根据条款14所述的设备，其中所述壳体包括一个或多个柔性面板部分，所述一个或多个柔性面板部分被构造成柔性地接合所述表面，以提供足以防止由所述一个或多个发射器发射的微波辐射从所述基本封闭的腔室逃逸的密封。
17、根据条款14所述的设备，其中所述壳体至少包括第一面板和第二面板，所述第一面板包括所述一个或多个微波发射器中的第一微波发射器，所述第二面板包括所述一个或多个微波发射器中的第二微波发射器，所述设备进一步包括用于改变所述第一面板相对于所述第二面板的取向的重构装置。
18、根据条款17所述的设备，该设备进一步包括用于选择性地向所述一个或多个微波发射器供电的控制器。
19、根据条款18所述的设备，该设备进一步包括一个或多个热传感器，所述一个或多个热传感器被构造成测量接近所述缺陷的第一部位的第一温度，并且测量接近所述缺陷的第二部位的第二温度，所述第一部位与所述第二部位间隔开。
20、根据条款19所述的设备，其中所述第一微波发射器接近所述第一部位，所述第二微波发射器接近所述第二部位，所述设备进一步包括一个或多个反馈环，所述一个或多个反馈环基于所述第一温度调整来自所述第一微波发射器的微波辐射的发射，并基于所述第二温度调整来自所述第二微波发射器的微波辐射。
操作/使用方式
在一个实施例中，可以在对象(诸如飞机、自行车或其他对象)的复合材料的表面识别出受损区域。可以通过将复合材料的一部分从该受损区域清除而将该受损区域准备好进行修复。可以将补丁施加至准备好的受损区域。可以使用真空袋使其中布置所述补丁和准备好的受损区域的空间形成真空。可以将包括壳体和在该壳体的内侧上的一个或多个微波发射器的设备安装至所述对象的表面，从而使得通向所述壳体的内侧的开口邻近所述表面并包围缺陷，并且所述壳体和对象的表面形成基本封闭腔室。所述设备可以被操作而从所述一个或多个微波发射器向所述补丁和准备好的受损区域之间的粘结界面发射微波辐射。所述壳体可以被构造成将所发射的辐射基本上容纳在封闭的所述腔室内。所述设备的电路可以调节所发射的辐射以在加热斜坡温升阶段、驻留阶段和冷却阶段控制所述粘结界面的温度，以将所述补丁合适地粘结至准备好的受损表面。所述电路可以在冷却阶段已经完成时向技术人员发出指示。技术人员可以将该设备从所述表面移除，移除真空袋，并检查所述补丁和所述对象之间的粘结。
有利地，所述设备可以用来粘结用于任何目的(例如构造新的制品，诸如在装配线上)的任何复合材料。
优点、特征、效果
相比于已知的用于粘结材料的解决方案，这里描述的不同实施方式提供了若干优点。例如，这里描述的例示性实施方式允许借助于所引导的微波辐射直接地而不是以传导方式加热对象的已有表面特征和新的表面特征之间的粘结界面，这提供对粘结表面温度的改进控制，改善沿着粘结界面的热分布，减少错位加热，提高加热速度，缩短固化时间，并且/或者防止热逃逸。然而，并不是这里描述的所有实施方式都提供相同的优点或相同程度的优点。
结论
以上阐述的公开可以涵盖具有独立实用性的多个不同公开。虽然这些公开中的每个公开都以其优选形式公开，但是其在这里公开和例示的具体实施方式不应以限制意义来考虑，这是因为可能有各种变型。本公开的主题包括这里公开的各种元素、特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。所附的权利要求具体指明了被认为新颖和非显而易见的一些组合和子组合。在要求该申请或相关申请的优先权的申请中可以要求保护以特征、功能、元素和/或特性的其他组合和子组合实施的公开。这种权利要求，无论涉及不同的公开还是涉及相同的公开，而且无论相比于原始权利要求在范围上是更宽、更窄、等同或不同，都被认为包含在本公开的各个公开的主题内。

Claims (15)

1.一种粘结材料(100)的方法，该方法包括：
在对象的表面上的固化区域中在两个材料之间限定粘结界面(140)；以及
不直接加热所述固化区域之外的表面而以非传导方式加热所述粘结界面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，加热步骤包括向所述粘结界面施加微波辐射(216)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，施加步骤包括从联接至壳体(204)的多个微波发射器(208)发射微波辐射(216)；并且该方法进一步包括利用温度传感器(248)确定所述粘结界面的温度以及基于所确定的温度调制至少来自所述微波发射器(208)的子组的微波辐射(216)的发射。
4.根据权利要求2或3所述的方法，该方法进一步包括利用所述壳体(204)围住所述固化区域，所述壳体构造成将所述固化区域与所述对象的位于该固化区域之外的表面隔离开并与包围所述壳体的空间隔离开；并且其中，围住步骤包括调节所述壳体(204)的形状以及将所述壳体的柔性部分(220b/224b)抵靠所述对象的所述表面的弯曲部分而密封。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，限定步骤包括在所述两个材料之间施加热固性粘合剂(128)。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将待与补丁(120)粘结的表面特征准备好，其中所述表面特征与所述表面相关联并且是所述两个材料中的一个材料，所述补丁是所述两个材料中的另一个材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述表面特征包括所述表面中的凹口。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述表面特征包括贯穿壁的孔洞。
9.根据权利要求6所述的方法，该方法进一步包括通过将多个复合材料层片粘结在一起而形成所述补丁(120)。
10.一种用于粘结材料(100)的设备，该设备包括：
具有内侧和开口的壳体(204)；以及
位于所述壳体的内侧的一个或多个微波发射器(208)，其中所述壳体被构造成安装在具有需要修复的缺陷的表面上，所述壳体的开口邻近所述表面并包围所述缺陷，所述壳体和所述表面形成基本封闭的腔室。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述壳体(204)被构造成用于所述开口的选择性尺寸调节。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述壳体(204)包括一个或多个柔性面板部分(220b/224b)，所述一个或多个柔性面板部分被构造成柔性地接合所述表面，以提供足以防止由所述一个或多个发射器(208)发射的微波辐射(216)从所述基本封闭的腔室逃逸的密封。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述壳体(204)至少包括第一面板和第二面板，所述第一面板包括所述一个或多个微波发射器中的第一微波发射器(208)，所述第二面板包括所述一个或多个微波发射器中的第二微波发射器，所述设备进一步包括用于改变所述第一面板相对于所述第二面板的取向的重构装置；并且所述设备进一步包括用于向所述一个或多个微波发射器(208)选择性地供电的控制器(252)。
14.根据权利要求13所述的设备，该设备进一步包括一个或多个热传感器(248)，所述一个或多个热传感器被构造成测量接近所述缺陷的第一部位的第一温度，并且测量接近所述缺陷的第二部位的第二温度，所述第一部位与所述第二部位间隔开。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一微波发射器(208)接近所述第一部位，所述第二微波发射器接近所述第二部位，所述设备进一步包括一个或多个反馈环，所述一个或多个反馈环基于所述第一温度调制来自所述第一微波发射器的微波辐射(216)的发射，并基于所述第二温度调制来自所述第二微波发射器的微波辐射。
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