采用流动模拟以改进透镜制造中的材料输送的方法和系统

摘要

本发明公开了采用流动模拟以改进透镜制造中的材料输送的方法和系统。一种用于监测管道内的透镜材料驻留以通过减少由残留透镜材料引起的缺陷来提高成型的产品的质量的方法和系统。根据该方法，代表管道的有限元网格被存储在数字存储装置中。在数字计算机上运行模拟，其中一种类型的透镜材料按照分离的批次顺序地流经该管道；以及跟踪该管道内各批次的时间历程。该模拟可用于分析例如用于透镜制造的注射成型和铸造系统中的材料输送管道。根据该系统，数字存储装置存储代表管道的有限元网格。数字计算机被耦合到数字存储装置以用于执行一组指令以运行模拟并且跟踪管道内各批次的时间历程。

说明书

技术领域

本发明涉及采用流动模拟以用于改进透镜制造中的材料输送的方法和系统。

背景技术

用于注射成型模拟的软件通常集中在充模上。来自Transvalor的REM3D包包括用于注射、气体辅助注射、共注射、与模具的热耦合以及冷却的各种模板。在共注射模板中，定义浇口和模腔边界，并且对两种树脂进行彩色编码以模拟它们同时注射到模腔中。这产生共注射成型零件，其中第一树脂位于外部并且第二树脂填充零件的中心部分。这些共注射成型零件允许具有不同机械性质的树脂在单次射入（shot）中进行组合。

美国专利7,574,339公开了用于创建模腔的计算机化模型以用于模拟腔中的流体流动的方法。美国专利6,816,820和美国专利申请公布2005/0082706描述了用于创建模腔模型以用于确定浇口的数量和位置的替换方法。美国专利7,277,771公开了用于在注射期间组合两种材料以创建泡沫产品的模拟方法。美国专利7,289,874描述了用于模拟和优化模内涂覆过程的方法。

发明内容

因此，本发明实施例的一个目的是识别在透镜制造设施的输送管道中发生的材料劣化缺陷。

另一目的是采用流动模拟以在不同加工条件下分析各种材料。

又一目的是构造共注射模板以对通过输送管道的顺序材料流进行建模。

另一目的是在模拟环境中创建和测试各种管道设计。

又一目的是通过模拟材料和过程来减少透镜中的制造缺陷。

另一目的是通过利用流动模拟以分析树脂输送来提高注射成型透镜的质量。

又一目的是通过利用流动模拟以分析单体输送来提高铸造透镜的质量。

这些和其他相关目的通过采用流动模拟以改进透镜制造中的材料输送的方法和系统来实现。根据本发明的一个实施例，提供一种监测管道内的透镜材料驻留（residence）以通过减少由残留（entrapped）透镜材料引起的缺陷来提高成型的透镜的质量的方法。在第一步骤中，代表管道的有限元网格被存储在数字存储装置中。接下来，在数字计算机上运行模拟，其中一种类型的透镜材料按照分离的（discrete）批次顺序地流经该管道。接下来，跟踪该管道内各批次的时间历程（history）。在注射成型的情况下，在热流道内跟踪熔化树脂的热机械历程。在铸造透镜的情况下，在输送管道内跟踪与引发剂组合的单体的时间历程。

根据一个实施例，提供一种用于监测管道内的透镜材料驻留以通过减少由残留透镜材料引起的缺陷来提高成型的透镜的质量的方法。该方法包括：在数字存储装置中存储代表管道的有限元网格。接下来，在数字计算机上运行模拟，其中一种类型的透镜材料按照分离的批次顺序地流经该管道。跟踪该管道内各批次的时间历程。

所述跟踪步骤包括：在视觉显示装置上显示不同批次，其中每个批次以视觉上可区别的方式被显示，其中所述显示装置和所述存储装置被可操作地（operatively）耦合到所述数字计算机。所述运行步骤包括：提供共注射软件模板，所述共注射软件模板模拟在单个成型周期期间同时把具有第一、非零、正流速（flow rate）的A树脂的一部分剂量（shot）和具有第二、非零、正流速的B树脂的一部分剂量注射到模腔中以形成由A和B树脂共同制成的成型产品，其中A树脂具有与B树脂不同的物理性质并且每种树脂类型具有唯一的显示模式。所述运行步骤还包括：构造模板以模拟(i)C材料，其与C’材料相同, (ii)C材料批次，其具有零流速并位于管道中直至C’材料批次流经管道，和(iii)C材料，其保持残留在管道内，从而能够识别由管道中的延长的驻留时间引起的产品劣化。

所述运行步骤还包括：通过定义透镜制造的域并从新材料生成覆盖该域的数据并把生成的数据输入到软件模板中，来利用新材料运行所述模拟。代表注射成型机中的腔的有限元网格被存储在数字存储装置中，其中所述管道包括热流道歧管。在数字计算机上运行模拟，其中一种类型的透镜材料按照代表注射成型过程中的周期的分离的批次顺序地流经热流道。跟踪热流道内各批次的热机械历程。

从包括聚碳酸酯、尼龙和热塑性聚氨酯的热塑性塑料的组中选择所述材料。所述模拟说明所述材料和所述注射成型机的热性质。所述模拟说明当从高度假塑性材料流到高度牛顿流的范围内的材料流经热流道时材料的流动特性，由此材料流的假塑性越强，材料越不可能在热流道内形成无流动区域。

代表注射成型机中的冷流道和边缘浇口的有限元网格被存储在数字存储装置中，其中所述热流道歧管连接到所述冷流道，并且其中所述冷流道经由仅一个边缘浇口连接到每个透镜成形腔。模拟流动特性识别材料在哪里残留在热流道中并且残留的材料具有延长的热机械历程；残留的材料随后剥落并进入透镜成形腔，从而引起缺陷。

在数字计算机上运行模拟，其中一种类型的可铸的透镜材料按照分离的批次经该管道顺序地流入到铸模中。跟踪该管道内各批次的时间历程以识别残留的材料，其中残留的材料过早地聚合并随后剥落并进入铸模，从而形成缺陷。从包括烯丙基二甘醇碳酸酯、具有高于大约1.640的折射率的高指数（index）材料、硫代氨基甲酸S-乙酯和聚氨酯的热固性材料的组中选择所述可铸的透镜材料。

在替换实施例中，提供一种用于监测管道内的透镜材料驻留以通过减少由残留透镜材料引起的缺陷来提高成型的透镜的质量的系统。该系统包括：数字存储装置，其存储代表管道的有限元网格。另外，数字计算机被耦合到所述数字存储装置，用于执行一组指令以运行模拟，在该模拟中一种类型的透镜材料按照分离的批次顺序地流经该管道，以及跟踪该管道内各批次的时间历程。

该系统包括：显示装置，其被可操作地耦合到所述数字计算机，用于显示不同批次，其中每个批次以视觉上可区别的方式显示。该组指令包括共注射软件模板，所述共注射软件模板模拟在单个成型周期期间同时把具有第一、非零、正流速的A树脂的一部分剂量和具有第二、非零、正流速的B树脂的一部分剂量注射到模腔中以形成由A和B树脂共同制成的成型产品，其中A树脂具有与B树脂不同的物理性质并且每种树脂类型具有唯一的显示模式。

构造该模板以模拟(i)C材料，其与C’材料相同, (ii)C材料批次，其具有零流速并位于管道中直至C’材料批次流经管道，和(iii)C材料，其保持残留在管道内，从而能够识别由管道中的延长的驻留时间引起的产品劣化。该系统包括存储在所述存储器中的新材料数据记录，其中所述新材料数据记录包括覆盖透镜制造的域的数据，并且该系统提供一组指令以利用新材料运行所述模拟。

该系统还包括：存储在数字存储装置中的代表注射成型机中的腔的有限元网格，其中所述管道包括热流道歧管。所述数字计算机执行一组指令以模拟一种类型的透镜材料按照代表注射成型过程中的周期的分离的批次顺序地流经热流道，并且跟踪热流道内各批次的热机械历程。

从包括聚碳酸酯、尼龙和热塑性聚氨酯的热塑性塑料的组中选择所述材料。所述模拟说明所述材料和所述注射成型机的热性质。所述模拟说明当从高度假塑性材料流到高度牛顿流的范围内的材料流经热流道时材料的流动特性，由此材料流的假塑性越强，材料越不可能在热流道内形成无流动区域。

所述存储器包括数字存储装置中的代表注射成型机中的冷流道和边缘浇口的有限元网格，其中所述热流道歧管连接到所述冷流道，并且其中所述冷流道经由仅一个边缘浇口连接到每个透镜成形腔。执行该组指令模拟流动特性并识别材料在哪里残留在热流道中

所述数字计算机包含一组指令以模拟一种类型的可铸的透镜材料按照分离的批次经该管道顺序地流入到铸模中并且跟踪该管道内各批次的时间历程以识别残留的材料，其中残留的材料过早地聚合并随后剥落并进入铸模，从而形成缺陷。从包括烯丙基二甘醇碳酸酯、具有高于大约1.640的折射率的高指数材料、硫代氨基甲酸S-乙酯和聚氨酯的热固性材料的组中选择所述可铸的透镜材料。

附图说明

现在将结合形成本说明书的一部分的附图来描述本发明。在附图中，相似的附图标记在全部视图中指代类似的元件。

图1是示出用于校正热流道中的缺陷的现有技术方法的流程图。

图2是示出校正热流道诱发的透镜缺陷的根据本发明的方法的一个实施例的流程图。

图3是示出现有技术单周期共注射模拟系统的示意图。

图4是示出为后续周期构造的根据本发明的模拟系统的一个实施例的示意图。

图5是示出校正用于铸造透镜的单体输送系统中的缺陷的根据本发明的方法的另一实施例的流程图。

图6是示出为后续周期构造的根据本发明的模拟系统的另一实施例的示意图。

具体实施方式

可以利用各种各样的材料（例如玻璃或塑料）生产光学物品（例如透镜）。尽管玻璃已经是用于眼镜片的普遍材料，但是塑料因其重量轻而提供某些优点。通过注射成型从热塑性塑料（例如聚碳酸酯）或者通过铸造从热固性材料能够制造塑料透镜。

塑料材料在它被引入到透镜成形模具中之前通常经受一定程度的预处理。可提供输送管道以在顺序或批量加工中把材料从一个源分配到一个或多个模具。当填充模具时，广泛地认为驻留在管道内的以前的材料将被完全冲洗掉。

注射成型

在注射成型中，热塑性颗粒被输送到丝杠（screw），该丝杠在加热筒内压缩并熔化这些颗粒。热塑性塑料可被加热到400和500华氏度之间的温度。熔化的树脂由丝杠通过在筒的一端的喷嘴注射到模具中。模具通过具有100吨或更大的夹紧力的夹具在分型线上保持闭合。熔化的树脂首先进入热流道，该热流道受到温度控制以将树脂保持在熔化状态。树脂可随后进入冷流道，在冷流道，树脂被分配到透镜成形腔。冷流道内的树脂与透镜一起凝固。模具沿着它与冷流道的分型线被打开，并且连接的透镜被整体地移除。

在图4中，热流道被显示为对模腔进料。该图意图示意性地示出包含在热流道内的各批材料。实际上，热流道可通向一个或多个冷流道。冷流道可终止于浇口，所述浇口实际上是通向模腔的窗口。典型地，热流道能够通向冷流道，冷流道随后分叉以对2、3或更多对的透镜腔进料。每个模腔由两个半模定义，所述两个半模通过模具夹具的操作而打开和闭合。模具夹具分开半模（为了清楚起见未显示）以移除（一个或多个）成型的零件连同它们的连接的冷流道。本发明涉及热流道内后续各批材料的相互作用。另外，本发明提供识别何时透镜材料在第二或后续周期中保留在热流道中的改进的方法和系统。这种问题不存在于冷流道中，因为冷流道中的所有材料凝固并与成型的零件一起被移除，从而消除了它将在后续成型周期中保留在注射成型机中的任何可能性。

在注射成型过程中，透镜成形腔将由来自热流道的熔化树脂加上来自丝杠的附加材料填充。在透镜正在凝固的同时，熔化树脂位于筒中以及热流道被加热并经受可能的劣化。丝杠在筒内转动并往复运动以压缩并注射树脂。这一机械动作确保：通过新材料在相对端进入筒，把以前的材料压出喷嘴。通常，与模具的体积相比，残留在热流道中的材料的体积是小的。因此，在每个注射周期期间，通过热流道运输大量的材料，例如热流道体积的3至5倍。通过热流道的材料的这一移动被认为将完全冲洗掉从前一周期留下的材料。

现在详细参照图1，显示了示出根据现有技术的用于解决热流道缺陷的一种手段的流程图。最先的两个步骤概括典型的注射成型过程。热塑性颗粒（例如聚碳酸酯）被引入到丝杠中，该丝杠沿着加热筒的内部压缩并运输颗粒。当丝杠转动时，由丝杠的螺旋形布置的螺纹使材料逐渐朝着喷嘴前进。丝杠的设计越来越压缩材料以排除在颗粒之间携带的空气或其他气体。到材料到达筒的末端时，热塑性塑料被熔化并且不可压缩。当丝杠继续旋转时，它被迫使向后离开喷嘴，并且熔化树脂的装料正好被积累在喷嘴后面。在步骤10中，丝杠朝着喷嘴向前前进，从而把熔化树脂的装料注射到热流道中。

热流道是把熔化树脂分配到两个或更多个透镜成形腔的输送系统的一部分。热流道是形成在模具的一部分内的管道，其被称为热流道歧管。温度控制线使加热的流体在歧管中循环以保持热流道管道中的高温，从而使其中所包含的树脂保持在熔化状态。树脂可从热流道前进到冷流道，该冷流道把树脂分配到通常成对地提供的透镜成形腔。丝杠和热流道位于模具的固定侧。冷流道和透镜成形腔沿着分型线被设置，使得当模具的可移动侧从分型线滑动离开时，多个透镜能够从模具中被移除，由冷流道保持在一起。

针对各种各样的缺陷来检查透镜，所述缺陷的范围是从光学器件的精度到涂覆缺陷再到透镜材料的污染。一些缺陷的原因已被追溯到热流道中的问题。例如，热流道歧管可能把树脂加热到不正确的温度。其他设计或控制问题可能在树脂在热流道中的驻留时间期间不利地影响树脂。树脂对热非常敏感，并且特别是在延长的时间段上对高热非常敏感。注射过程理想地熔化树脂，把它在热流道中保持一个周期，然后在下一周期上使用它以形成透镜。如果树脂保留在热流道中，则它的热机械历程能够超过工艺规格。

热流道可保存在总的腔体积的10和30%之间的体积的材料。假设该流道保存20%，当新的注射成型周期开始时，从丝杠注射80%的新材料。这代表驻留在热流道内的材料的体积的四倍。因为该四比一的比率，预期驻留在热流道内的所有以前的材料将在下一周期中被清除是合理的。在最坏的情况下，认为以前的材料将在两个周期内被从热流道冲洗，其中新材料代表新材料体积与热流道体积的八比一的比率。

特定透镜缺陷（例如棕色漩涡缺陷）由经氧化的透镜材料进入模具引起。当熔化树脂在延长的时间段中经受高温时，它能够被氧化。通过跟踪树脂的热历程能够测量输送到树脂的总热量。也就是，在处理树脂的时间上输送的热量的积分值。工程师提出下述理论，即棕色漩涡缺陷可能是由发生于热流道内的树脂的氧化过程引起的。在步骤12中，识别与热流道相关联的缺陷。

先前，为了解决热流道缺陷，按照步骤14，必须关闭注模。为了做到这一点，必须在停止颗粒的进给的情况下使机器运行多个周期。已经在丝杠中的颗粒需要被处理，直至丝杠、热流道和模具被清除了树脂。然后，机器必须搁置多达几个小时，直至它冷得足以对它进行工作。在步骤16中，从模具移除热流道歧管。热流道歧管被运输到机械工厂或者运输回至制造商。在步骤18中，通常通过调整温度控制通道以把更多热量输送到认为引起问题的管道的部分，来在物理上修改热流道。

在步骤20中，在注射成型机中替换热流道。接通电源，并且在注射成型能够重新开始之前允许机器加热几个小时。随后把树脂引入到丝杆中，并且可以生产并丢弃多批测试透镜，直至过程达到平衡。在步骤22中，注射树脂以制造生产透镜。在步骤24中，针对缺陷来测试生产透镜。如果仍然存在与热流道相关的缺陷，则可重复26步骤12-24直至问题被最小化，使得生产透镜满足规格。按照步骤28，透镜制造能够继续。

参照图2描述根据本发明的一个实施例。类似于现有技术步骤10，在步骤50中注射树脂。在步骤52中识别与热流道相关联的透镜缺陷。本发明随后提出一系列基于软件的步骤80以解决问题。令人惊讶的是，本发明使用共注射成型模板软件应用程序（application）54以解决热流道缺陷。该软件是Transvalor的产品并且被称为它们的REM3D包。

REM3D包包括用于数据准备的预处理器和实现模拟结果的容易的可视化的后处理器。预处理器被称为GIpre并使用用于注射、气体辅助注射、共注射、与模具的热耦合以及冷却应用的特定模板。项目经理能够利用不同的过程设置来处理多种模拟。它包括用于不同文件格式（例如Step、Patran、Nastran、Ideas Universal和STL格式）的阅读器。材料数据库包括大约几百种聚合物参考。其他材料能够由用户指定。

REM3D还包括用于对零件的初始体积进行网格划分的模块。自动网格划分器被用来创建以表面网格（具有3节点线性三角形）开始的待填充的零件的体积网格（具有4节点四面体）。标准计算中的第一步骤是经由预处理器定义浇口、所有边界条件和材料数据。第二步骤是利用GIpre模块内包括的计算管理器运行模拟。3D OpenGL后处理器GIview使用户能够观看结果。

图3是其中A（152a）树脂被利用与B（152b）树脂的交叉影线图案不同的交叉影线图案进行编码的图示。经由两个浇口从两个分开的输送系统把A和B树脂输送到模腔156中，模腔156在数字存储器154a中被存储为有限元网格。显示器150和存储器154a被耦合到正在运行该共注射模板软件的通用计算机处理器154b。

共注射成型模板154是允许工程师观看两种树脂将如何填充模腔的模拟应用程序。共注射是两种不同树脂被注射到一个模具中以形成一个零件的过程。这两种树脂典型地具有不同材料性质。因此，从两种不同树脂成型的零件可具有比从单一树脂成型的零件更好的质量。例如，具有高的光泽整理（finish）的一种材料能够被用于外部，并且不大昂贵的材料能够被用作中心填料。高密度材料能够被用于外部表面以提供耐磨性，并且较轻的材料能够被用在内部以减小零件的重量。

因此，为了模拟共注射过程158，软件处理针对模腔的两种不同树脂的流入。每种树脂经由单独的输送系统通过它自己的浇口进入模腔。正如本领域技术人员能够认识到的那样，不同材料将以变化的量以及在独立控制的压力水平下被引入。

相比之下，按照步骤56，本发明构造共注射模板以处理两种类别的相同树脂，其中每种树脂将基于它的热机械历程被不同地显示。根据本发明，提供代表管道（例如通向模腔的热流道和/或冷流道）的有限元（FE）网格，而非仅提供模腔的FE网格。该模拟将通过一个管道和单个浇口从同一输送系统把树脂运输到模腔中。如由该共注射软件模板所设想的那样，通过针对热机械历程对树脂编码，能够把树脂彼此区分，如果针对机械性质对材料编码则将不可能实现这一点。

当运行共注射方案时，在不同树脂通过不同浇口流入到同一模腔时它们被设置为非零流速。根据本发明，第一批树脂C以零流速位于热流道中。当这种材料处于熔化状态时，热机械历程在增加。在本发明中，在步骤58中模拟顺序射入。更详细地，下一批树脂C’通过喷嘴从丝杠被注射到热流道中。

图4示出如何修改模拟模板254以显示通过一个浇口通向模腔的热流道。热流道256b和模腔256a在存储器254a中被存储为有限元网格。显示器250和存储器254a被耦合到正在运行该共注射模板软件的通用计算机处理器254b。C（254c）和C’（254c’）树脂被选择成是相同的材料。针对第一交叉影线图案对C树脂进行编码，并且针对不同的交叉影线图案对C’树脂进行编码。

位于热流道中的C材料的体积是将在下一批次中进入热流道的C’材料的体积的1/5。当C’材料经过热流道时，将预期C材料首先被推出。换句话说，4部分的C’材料应该完全取代1部分的C材料。在该模拟中，C树脂被编码为红色，并且C’材料被编码为绿色。在模拟258 C’射入之后，保留在热流道中的任何红色材料将指示C树脂残留，从而暗示热流道的设计中的缺陷。

按照步骤60，一种解决方案是创建经修改的热流道260的替换FE网格，并运行该模拟以看看C树脂是否仍然残留，或者残留减少的量。一个实验指示：在C’树脂射入之后，C树脂的2%保持残留。在下一周期之后，该2%的2%可能仍然保留在热流道中，并且附加的C’树脂在下一周期之后保持嵌入。嵌入的树脂可能驻留在对着温度最高的热流道的壁的拐角中。该嵌入的材料在剥落并被运送到透镜成型腔（在透镜成型腔中它表现为棕色漩涡缺陷）之前可能在几个周期上氧化。

一旦从该模拟实现可接受的模具设计（步骤60），按照步骤62，能够利用替换的布局来机加工（machine）热流道。在安装和测试之后，在步骤64中注射树脂，并且在步骤66中测试透镜。如果透镜在规格内，则按照步骤68，透镜制造能够继续进行。

不同热塑性材料的实例

共注射模板包括具有大约700种聚合物参考的材料库。每种参考能够被视为具有定义该聚合物的各种材料性质的条目的数据库记录。用户能够创建记录以把材料添加到数据库。为了做到这一点，识别用于运行特定模拟的条件。包括温度、时间、剪力和压力的条件的全部的集合被称为域。测试新材料以生成覆盖该域的数据。也就是，该材料在实验室中经受各种温度、时间、剪力和压力。所得到的材料的行为被记录，并构成将被输入到定义将要添加的材料的新记录中的数据。以下是几个示例性记录列表，其示出添加新材料记录所需的数据的形式和类型。

材料1 - Lexan聚碳酸酯

性质1—流变性质（作为温度、剪切速率和压力的函数的粘性）。

性质2—热性质（密度、比热、导热性）。

性质3—PVT性质。

材料2 - 尼龙

性质1—流变性质（作为温度、剪切速率和压力的函数的粘性）。

性质2—热性质（密度、比热、导热性）。

性质3—PVT性质。

材料3 - 热塑性聚氨酯（TPU）

性质1—流变性质（作为温度、剪切速率和压力的函数的粘性）。

性质2—热性质（密度、比热、导热性）。

性质3—PVT性质。

对于热塑性塑料，通常使用数学模型描述行为，例如用于流变性质的Carreau-WLF、Cross-WLF或者用于PVT性质的2域Tait。在现有技术中已知其他合适的模型。

一旦新记录包含覆盖该域的所有数据，就能够利用该新材料运行模拟。对于高度假塑性材料，流动特性不同于高度牛顿流体的流动特性。在假塑性塑料的情况下，通常有减少的倾向来形成产生潜在的死点的无流动的区域。而牛顿流体有更大的倾向来形成无流动的区域。能够测试这些行为并在材料数据库中说明这些行为。

铸造透镜

在铸造透镜系统中，本发明根据图5的流程图操作。在典型的铸造过程中，在步骤350中单体和引发剂被输送到模具。在步骤352中识别透镜缺陷。为了校正这些缺陷，根据本发明，在步骤354中，提供共注射成型模板，并在电子存储器中存储输送管道的有限元（FE）网格。接下来，构造模板以输送相同的单体并基于时间历程不同地显示单体356。

该过程继续进行以模拟顺序的输送批次从而定位管道中的缺陷；即单体可能残留并在进入铸模之前过早地聚合的部分；少量的残留单体随后剥落并进入模具，在模具中它们表现为缺陷358。接下来，利用经修改的管道设计反复地运行该模拟360，直至减少或消除残留或过早的聚合。该模拟包括创建替换的材料管道结构的有限元（FE）网格以及把其存储在存储器454a中。

步骤354-360包括基于软件的步骤380。通过这个过程，在制造车间制造并安装实际管道之前，能够测试许多不同的管道结构。一旦选择合适的电子管道结构，就在步骤362中提供具有替换的结构的实际管道。安装该管道并通过该管道输送单体和引发剂以铸造透镜364。针对缺陷来测试透镜366。如果透镜通过检查，则铸造透镜制造可继续进行368。

图6示出如何修改模拟模板454以显示450在存储器454a中存储为有限元（FE）网格的材料输送管道456。显示器450和存储器454a被耦合到正在运行该共注射模板软件的通用计算机处理器454b。D（454d）和D’（454d’）树脂被选择成是相同的材料。共注射模板软件被设计为模拟两批不同材料，每批材料在它们自己的管道中被传送，如图3中所示。令人惊讶的是，本发明包括被设计为在一个管道中模拟两批相同材料的软件的未预见到的替换结构。这被称为步骤358，步骤358被标记为“模拟顺序输送批次以定位缺陷/残留材料”。它在图6上被示出为“模拟后续周期458”，其将包括通过管道456传送材料的动画视频。

管道456在其喷嘴端包含材料454d。材料454d的量包括大约一剂（shot）。在这一剂后面，驻留一剂的材料454d’。沿输送管道继续，是交替的剂的材料454d和454d’。一剂被定义为在一个周期中用来填充模具490的材料的体积。在铸造透镜中，在喷嘴480处的材料454d的大部分应该被输送到铸模490。这将把一剂的材料454d’带到喷嘴。在铸造第二透镜中，材料454d’的大部分应该被输送到下一个空的模具。

该材料包括填充模具490的单体和引发剂，模具490被显示为具有下模具部分。第二上模具部分将被安装以产生具有透镜的形状的模腔。完整的模具将被传送到另一处理站，在该处理站，铸造材料将经由热或UV辐射而被聚合。然而，在单体和引发剂被组合之后，某一小程度的聚合开始发生。因此，该材料必须以及时的方式通过管道被运输并被输送到模具。如果该材料被延迟，则能够发生显著程度的聚合，这能够导致透镜中的缺陷。

一旦识别缺陷，该模拟被构造成在发生缺陷的制造车间反映实际条件。已发现：根据本发明的模板的构造能够导致输送管道中的残留单体的发现。典型地，单体与引发剂组合，并且所得到的材料454d和454d’在N个周期中经过管道。周期是从一个模具490的填充到下一模具的填充的时间。管道的形状或者结构可引起死点，在所述死点，材料在大于N的某一数量的周期中保留在管道中。这能够被表示为N+1, N+2,…,N+X。此外，在长于N+T的时间中保留的材料将导致透镜缺陷。

该模板被构造为说明包括作为温度、剪切速率和时间的函数的粘性或转换的程度的流变性质。这些性质可进一步包括反应动力学性质，其中反应速率是转换、时间和温度的函数。这些性质可进一步包括收缩性质和热性质，例如密度、比热和导热性。当该材料被迫使通过该管道时，以上性质中的一个或多个的组合可增加粘性。当该材料变得更加抵抗流动时，它可能保持残留在弯曲处或接合处。然后能够计算驻留时间以确定它是否超过N+T。

能够设计替换的管道并把它在存储器460中存储为另一有限元（FE）网格。按照步骤360，能够运行模拟以看看是否所有材料在小于N+T的时间段中存在于管道中。根据步骤362，一旦选择合适的管道，就能够构造硬件管道。在步骤364中，实际材料被传送到铸造透镜。针对缺陷来测试透镜366，并且透镜制造能够继续进行368。

不同热固性材料的实例

共注射模板包括具有各种材料参考的材料库。每种参考能够被视为具有定义该聚合物的各种材料性质的条目的数据库记录。用户能够创建记录以把材料添加到数据库。为了做到这一点，识别用于运行特定模拟的条件。在单体的情况下，包括流变性质、反应动力学性质、热和收缩的条件的全部集合被称为域。测试新材料以生成覆盖该域的数据。也就是，该材料在实验室中经受各种温度、时间、剪力和压力。所得到的材料的行为被记录，并构成将被输入到定义将要添加的材料的新记录中的数据。以下是几个示例性记录列表，其示出添加新材料记录所需的数据的形式和类型。

要与铸造材料一起使用的样本材料记录

铸造材料1 - CR39

性质1—流变性质（作为温度、剪切速率和时间的函数的粘性或转换的程度）。

性质2—反应动力学性质（作为转换、时间和温度的函数的反应速率）。

性质3—热性质（密度、比热、以及导热性）。

性质4—收缩性质。

铸造材料2 - 高指数材料

性质1—流变性质（作为温度、剪切速率和时间的函数的粘性或转换的程度）。

性质2—反应动力学性质（作为转换、时间和温度的函数的反应速率）。

性质3—热性质（密度、比热、以及导热性）。

性质4—收缩性质。

对于热固性材料，通常使用数学模型来描述行为，例如用于动力学性质的N级反应、自催化反应模型，用于流变性质的Castro and Macosko and Hershel-Bulkley-WLF。在现有技术中已知其他合适的模型。高指数材料被分类为具有1.640和1.740之间的折射率。它们包括聚氨酯和硫代氨基甲酸S-乙酯。高指数材料的实例包括以下商品名称：具有折射率1.67的MR-7；具有指数1.67的MR-10；以及具有指数1.74的MR-174。可从Mitsui Chemicals获得MR材料。

系统细节

本发明的另一实施例包括存储装置，例如硬盘驱动器、闪速存储器或者其他合适的易失性或非易失性数字存储器。通用数字计算机被可操作地耦合到所述存储装置。该计算机包括一组指令，例如运行共注射模拟的软件应用程序。显示装置（例如CRT或LED显示器）被可操作地耦合到该计算机。共注射软件模板被设计为以在视觉上不同于第二材料的方式显示一种材料。例如，一种材料以红色显示并且第二材料以绿色显示。

输送管道的有限元FE网格被存储在该存储装置中。也可以存储特定部件，例如热流道、冷流道和模腔。构造该模板，使得提供模拟相同材料通过热流道或其他管道被顺序地射入的另一组指令。该模拟跟踪树脂或各批树脂的时间或热机械历程。显示器被用来以在视觉上不同于具有第二时间历程的第二树脂的方式显示具有第一时间历程的一种树脂。相同的内容能够关于热机械历程被显示。

提供用于监测管道内的透镜材料以减少透镜缺陷的方法和系统。通过逐批地跟踪材料，能够评估以前的材料是否在比预期时间长的时间中保持嵌入在管道中。如果热塑性塑料在延长的时间中保留在管道中，则它能够劣化并且铸造材料能够过早地聚合。两种条件都能够导致透镜缺陷。在此描述的方法和系统允许工程师校正管道设计和结构以减少这种缺陷。

尽管已相对于硬件、系统和过程步骤显示并描述了特定细节，但是应该理解，其他选项和变化可以被结合在本发明的精神内。可使用各种存储装置、计算机系统和软件应用程序。附图中显示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实施。优选地，这些元件在具有处理器和存储器和输入/输出接口的一个或多个适当编程的通用数字计算机上以软件来实施。

本发明的原理的实施可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或既包括硬件元件又包括软件元件的实施例的形式。涉及数据处理的本发明的特定方面和材料模拟步骤以软件来实施，所述软件包括但不限于固件、常驻软件、微码等等。

本发明的原理可被实施并且能够采用从计算机可用或计算机可读介质可访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或者结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。出于该描述的目的，计算机可用或计算机可读介质能够是可包括、存储、传送、传播或传输程序的任何设备，所述程序由指令执行系统、设备或装置使用或者结合指令执行系统、设备或装置使用。该介质能够是电子、磁、光、或半导体系统（或设备或装置）。计算机可读介质的实例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬磁盘、以及光盘。光盘的当前实例包括光盘-只读存储器（CD-ROM）、光盘-读/写（CD-R/W）、以及DVD。

适合用于存储和/或执行程序代码的数据处理系统可包括直接或通过系统总线间接耦合到服务器和存储元件的至少一个处理器。存储元件能够包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量存储器、以及高速缓冲存储器，所述高速缓冲存储器提供至少一些程序代码的临时存储以减少在执行期间从大容量存储器检索代码的次数。输入/输出或者I/O装置（包括但不限于键盘、显示器、定点装置等等）可直接或通过中间I/O控制器被耦合到系统。网络适配器也可以被耦合到系统以使该数据处理系统能够通过中间专用或公共网络耦合到其他数据处理系统或远程打印机、服务器或存储装置。调制解调器、电缆调制解调器、以及以太网卡仅是当前可用类型的网络适配器中的几种。

已描述为了提供改进的材料输送以减少透镜缺陷而在此使用的过程、设备和系统的优选实施例（它们意图是说明性的而非限制性的），要注意的是，本领域技术人员能够考虑到以上教导而做出修改和变化。本发明可在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下以其他特定形式来体现。所描述的实例应该在所有方面被视为仅是说明性的而非限制性的。本发明的范围因此由所附权利要求指示，而非由前述的描述指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化应该被包括在权利要求的范围内。因此已利用专利法所要求的细节和特殊性描述了本发明，由专利证书要求并期望保护的内容被阐述在所附权利要求中。