DE69219370T2

DE69219370T2 - Dynamische Lasermarkierung

Info

Publication number: DE69219370T2
Application number: DE69219370T
Authority: DE
Inventors: Robert Marc Clement; Neville Richard Ledger
Original assignee: United Distillers PLC
Current assignee: United Distillers PLC
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1992-01-15
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: ATE152387T1; HUT64888A; GR3024276T3; ES2102455T3; HU217738B; NO932586D0; SK74493A3; JP2863872B2; CA2100550A1; HK1007118A1; IE920129A1; US5653900A; FI105326B; EP0495647B1; NO308240B1; WO1992012820A1; CZ141893A3; PL169904B1; EP0495647A1; FI933238A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Markieren eines sich bewegenden Materialkörpers, wobei ein Strahl mit hoher Energiedichte verwendet wird.
Viele Produkte werden hergestellt oder bearbeitet auf Fertigungsstraßen, wobei das betreffende Produkt sich kontinuierlich von einer Bearbeitungsstation zu einer anderen bewegt, bis alle Herstellungs- oder Bearbeitungsschritte vollendet worden sind. Häufig ist das Markieren des Produkts in der Fertigungsstraße eingebaut, was ein Bedürfnis nach einer Vorrichtung schafft, die ein Produkt markieren kann, ohne die kontinuierliche Bewegung der Fertigungsstraße nachteilig zu beeinflussen.
Eine solche, derzeit verwendete Vorrichtung ist die Tintenstrahlmarkiervorrichtung, die fähig ist, einen gesteuerten Tintenstrahl auf eine sich bewegende Verpackung zu richten, so daß eine gewünschte Kennzeichnung erzeugt wird. Solche Vorrichtungen sind zum Markieren von bis zu 1000 Artikeln in einer Minute fähig, erfordern jedoch eine konstante Überwachung und eine häufige Wartung, um zu verhindern, daß die Düse des Tintenstrahls verschmutzt. Eine solche Überholung macht das Stillegen der Fertigungsstraße erforderlich, woraus sich ein Verlust an Herstellungs- oder Bearbeitungszeit ergibt. Überdies verbrauchen Vorrichtungen dieser Art eine große Menge Materialien wie Tinte und Lösungsmittel, was dazu führt, daß sie erhebliche Betriebskosten aufweisen. Es sind auch Zweifel hinsichtlich der Unauslöschlichkeit der resultierenden Markierung geäußert worden.
Auf der anderen Seite bietet Laser-Markieren eine saubere und elegante Alternative zum Tintenstrahl-Markieren und verseiht den betreffenden Körper mit einer wirklich unauslöschbaren Markierung. Allgemein gesprochen, fallen gegenwärtige Laser-Markierungstechniken in eine von zwei Kategorien. In der ersten dieser Kategorien wird ein Strahl unfokussierter Laserstrahlung durch eine Maske geschickt, um das gewünschte Muster zu erzeugen, während in der zweiten ein Strahl von Laserstrahlung über den betreffenden Gegenstand gescannt wird, und dabei das gewünschte Muster zeichnet.
Das US-Patent Nr. 4 758 703 ist ein Beispiel einer Markierungstechnik, die in die erste Kategorie fällt, und es beschreibt ein Verfahren, um ein mikroskopisch sichtbares Muster auf der Oberfläche eines sich bewegenden Gegenstandes verborgen zu kodieren. In dem beschriebenen Verfahren wird das Vorhandensein eines sich bewegenden Gegenstandes erfaßt und die Geschwindigkeit seiner Annäherung gemessen, so daß im geeigneten Moment, wenn der Gegenstand am Laserkopf vorbeigeht, ein Strahl unfokussierter Laserstrahlung auf den Gegenstand durch eine Maske gerichtet wird. Es ist die Maske, die für das Erzeugen des Musters der Markierung verantwortlich ist und eine Maskenplatte aufweist mit einer Querschnittsfläche, die größer als die des Strahls ist und eine Matrix von Löchern enthält, die verdeckt sein können oder nicht verdeckt sein können. Nach dem Durchtritt durch die Maske wird der Strahl fokussiert, um sowohl die Größe des Musters, das auf der Oberfläche der Verpackung erzeugt wird, zu verringern, als auch die Intensität des Strahls zu steigern. In dem beschriebenen besonderen Verfahren wird die Intensität des Strahls sorgfältig gesteuert, so daß das Endmuster kaum auf die Oberfläche geätzt wird und für das bloße Auge unsichtbar bleibt.
Die anhängige eigene GB-Patentanmeldung Nr. 2 247 677 der Anmelderin stellt ein Beispiel eines Scan-Verfahrens des Laser-Markierens bereit und betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Versehen eines Materialkörpers mit einer unter der Oberfläche liegenden Markierung in der Form eines Bereichs erhöhter Undurchlässigkeit für elektromagnetischer Strahlung. Das Verfahren weist die Schritte auf: Richten eines Strahls mit hoher Energiedichte, für den das Material durchlässig ist, auf eine Oberfläche des Körpers, und Bringen des Strahls zu einen Brennpunkt an einer Stelle, die von der Oberfläche beabstandet und innerhalb des Körper liegt, um die örtliche Ionisierung des Materials zu bewirken. Die GB-Patentanmeldung Nr. 2 247 677 betrifft zusätzlich einen Körper, der gemäß dem Verfahren oder durch die Verwendung der Vorrichtung markiert wird.
Obwohl die Laserscan-Markierungstechnik den Vorteil hat, insofern flexibler zu sein, als die Form der erwünschten Markierung von außen geändert werden kann, ohne den Betrieb des Lasers zu unterbrechen um ein Maskenelement zu wechseln, wird die Technik noch nicht verbreitet zum Markieren sich bewegender Körper benutzt aufgrund von Befürchtungen, daß die resultierende Markierung verwischt oder in der Richtung der Bewegung des Körpers "gedehnt" wird. Diese Befürchtung hat die Laserscan-Markierungstechnik auf Anwendungen beschränkt, in denen der zu markierende Körper stillsteht, so daß es für bewegte Körper bei der eine Markierung mittels der maskierten Strahltechnik bleibt, obwohl auch bei dieser Technik die Klarheit der resultierenden Markierung letzten Endes durch die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers begrenzt ist.
Ein Scansystem, das zur Verwendung beim Markieren von sich bewegenden Gegenständen bestimmt ist, in EP-A-0 400 476 beschrieben wird. In diesem System werden Werkstücke längs eines Förderbandes bei einer fast konstanten Geschwindigkeit geführt. Ein Laserstrahl wird entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit der Werkstücke geführt, die durch einen dem Förderband benachbarten Meßwandler ermittelt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Markieren einer Folge von Körpern, die sich längs eines vorherbestimmten Weges bewegen, vorgesehen mit den Schritten: Richten eines Strahls hoher Energiedichte auf einen zu markierenden Körper, Konzentrieren des Strahls, um einen Leuchtfleck an einer Stelle auf oder innerhalb des sich bewegenden Körpers zu erzeugen, Bewegen des Flecks, und Steuern der Bewegung des Flecks, so daß die Bewegung der Resultierenden zweier Bewegungskomponenten entspricht, wobei die erste gleich der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körper und die zweite eine Relativbewegung zu dem sich bewegenden Körper ist, um eine Markierung einer vorherbestimmten Form zur erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte aufweist: Ermitteln des Vorhandenseins des zu markierenden Körpers an einer vorherbestimmten Stelle längs des Weges vor dem Schritt des Richtens das Strahls mit hoher Energiedichte auf den Körper und Steuern der Bewegung des Flecks als Reaktion auf die Ermittlung des Körpers an der vorherbestimmten Stelle, so daß die gesteuerte Bewegung so begonnen wird, daß der Fleck auf den Körper an einer gewünschten Stelle auftrifft.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zusätzliche Schritt des Bestimmens der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers enthalten. Obwohl die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers durch Überwachen der Bewegungsgeschwindigkeit der zum Transport des Körpers verwendeten Einrichtungen bestimmt werden kann, wird die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körper vorzugsweise mittels einer direkten Messung bestimmt.
Vorteilhafterweise wird der Strahl mit hoher Energiedichte dadurch auf den sich bewegenden Körper gerichtet, daß der Weg des sich bewegenden Körpers den Weg des eingeschalteten Strahls hoher Energiedichte schneidet, und des Strahls hoher Energiedichte um einer vorherbestimmten Zeitspanne später eingeschaltet wird, als der sich bewegende Körper eine Stelle einer bekannten Entfernung vom Schnittpunkt passiert, wobei die Zeitspanne von der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers abhängig ist.
In einer besonderen Ausführungsform, worin die Markierung eine unter der Oberfläche liegende Markierung aufweist, wird der Strahl hoher Energiedichte vorzugsweise zu einem Brennpunkt an einer Stelle innerhalb des sich bewegenden Körpers gebracht, so daß eine örtliche Ionisierung des Materials, aus dem der Körper besteht, und die Erzeugung einer Markierung in der Form eines Bereichs mit erhöhter Undurchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung bewirkt wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann der sich bewegende Körper durchlässig für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs sein, wodurch die Markierung für das bloße Auge sichtbar wird. Zum Beispiel kann das Material aus Glas oder Kunststoff bestehen. Alternativ kann der sich bewegende Körper undurchlässig für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs sein, so daß die Markierung nur durch optische Instrumente "gesehen" werden kann, die bei einer geeigneten Wellenlänge innerhalb des elektromagnetischen Spektrums arbeiten. Eine solche Markierung kann zwar viele der Funktionen ihres sichtbaren Gegenstücks nicht leisten, stellt aber eine wirklich unauslöschbare verdeckte Markierung dar.
In dieser oder jeder anderen Ausführungsform kann die Markierung eine oder mehrere Ziffern, Buchstaben oder Zeichen oder deren Kombination umfassen, die wiederum eine Kennzeichnung, ein Warenzeichen, einen maschinenlesbaren Code oder jede anderen Kennung darstellen kann. Zusätzlich kann die Markierung dreidimensional sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung zum Markieren einer Folge von Körpern bereitgestellt, die sich längs eines vorherbestimmten Weges bewegen, mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Strahls mit hoher Energiedichte und Richten des Strahls auf einen zu markierenden Körpers, Einrichtungen zum Konzentrieren des Strahls, so daß ein Leuchtfleck an einer Stelle auf oder innerhalb des sich bewegenden Körpers erzeugt wird, Einrichtungen zum Bewegen dieses Flecks, und Einrichtungen zum Steuern der Bewegungseinrichtungen, um eine gesteuerte Bewegung des Flecks entsprechend der Resultierenden zweier Bewegungskomponenten zu bewirken, wobei die erste gleich der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers ist und die zweite relativ zu dem sich bewegenden Körper ist, so daß eine Markierung einer vorherbestimmten Form erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Einrichtungen zum Ermitteln des Vorhandenseins des zu markierenden Körpers an einer vorherbestimmten Stelle längs des Weges aufweist, wobei diese Einrichtungen zum Steuern auf die Einrichtungen zum Ermitteln reagieren, um die gesteuerte Bewegung so zu beginnen, daß der Fleck auf den Körper an einer gewünschten Stelle auftrifft.
Vorteilhafterweise weisen die Einrichtungen zum Bewegen des Flecks Einrichtungen zum Bewegen des Flecks entsprechend der zweiten der beiden Bewegungskomponenten auf, wobei die Einrichtungen mindestens einen beweglichen im Weg des Strahls angeordneten Spiegel aufweisen. Die Bewegung des Spiegels kann entsprechend einem Computerprogramm gesteuert werden, das es ermöglicht, daß die Endform der Markierung leicht beeinflußt werden kann, während der bewegliche Spiegel selbst einen Galvanometerspiegel sein kann. Obwohl jede geeignete Einrichtung vorgesehen werden kann, um den Spiegel zu bewegen, wie ein Stellmotor oder eine manueller Steuerknüppel, stellen die Eigenschaften eines Galvanometerspiegels eine Reaktionsgeschwindigkeit und eine Leichtigkeit der Steuerung zur Verfügung, die einen bedeutenden Vorteil gegenüber alternativen Steuereinrichtungen darstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einrichtungen zum Bewegen des Flecks entsprechend der zweiten der beiden Bewegungskomponenten auch zum Bewegen des Flecks entsprechend der ersten der beiden Komponenten fähig.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Einrichtungen zum Bewegen des Flecks zusätzliche Einrichtungen zum Bewegen des Flecks entsprechend der ersten der beiden Bewegungskomponenten auf, wobei die Einrichtungen vorzugsweise mindestens einen drehbar befestigten Spiegel aufweisen, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit entsprechend der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers verändert wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist der drehbar befestigte Spiegel der vorhergehenden Ausführungsform mehrfach facettiert.
In noch einer weiteren Ausführungsform weisen die Einrichtungen zum Bewegen des Flecks entsprechend der ersten der beiden Bewegungskomponenten mindestens einen Spiegel auf, der mit derselben Geschwindigkeit wie der sich bewegende Körper bewegbar ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform weisen die Einrichtungen zum Bewegen des Flecks entsprechend der ersten der beiden Bewegungskomponenten mindestens einen akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden ferner Einrichtungen zum Bestimmen der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers bereitgestellt.
Die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers kann durch überwachen der Bewegungsgeschwindigkeit der verwendeten Einrichtungen, um den Körper zu transportieren, bestimmt werden; vorzugsweise jedoch wird die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers durch Einrichtungen zur direkten Messung bestimmt. Zum Beispiel kann in einer besonderen Anordnung die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers durch Messung der Zeit bestimmt werden, die der sich bewegende Körper braucht, um sich zwischen zwei in einer bekannten Entfernung voneinander beabstandeten Opto-Detektoren zu bewegen.
Vorteilhafterweise wird der Strahl hoher Energiedichte auf den sich bewegenden Körper dadurch gerichtet, daß der Weg des sich bewegenden Körpers den Weg des Strahls hoher Energie kreuzt, wenn dieser ausgelöst wird, und Einrichtungen sind vorgesehen, um den Strahl hoher Energiedichte zu einer vorherbestimmten Zeit auszulösen, nachdem der sich bewegende Körper eine Stelle in einer bekannten Entfernung vom Schnittpunkt passiert, wobei die Zeit von der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers abhängig ist.
Die Einrichtungen zum Konzentrieren des Strahls können ein Linsenelement aufweisen, das eine Brennweite aufweist, die sich über ihre Breite ändert, so daß ein besonderer Defokussiereffekt kompensiert wird. Alternativ oder zusätzlich können die Einrichtuiigen zum Konzentrieren des Strahls eine Zoomlinse aufweisen, um entweder wieder einen besonderen Defokussiereffekt zu kompensieren oder um es zu ermöglichen, daß Markierungen in verschiedenen Tiefen innerhalb des Körpers hergestellt werden, und so die Erzeugung von dreidimensionalen Markierungen zu gestatten. In einer besonderen Anordnung können die Einrichtungen zum Konzentrieren des Strahls eine Zerstreuungslinse aufweisen.
In einer besonderen Ausführungsform, in der die Markierung eine Oberflächenmarkierung aufweist, weisen die Einrichtungen zum Erzeugen eines Strahls hoher Energiedichte vorzugsweise einen CO&sub2;-Laser auf.
In einer Ausführungsform, in der die Markierung eine unter der Oberfläche liegende Markierung aufweist, weisen die Einrichtungen zum Erzeugen eines Strahls hoher Energiedichte vorzugsweise einen Laser auf, der so fokussiert wird, daß er im Brennpunkt eine maximale Energiedichte von mindestens 10 J/cm² aufweist. Diese maximale Energiedichte wird vorzugsweise mit einem Laser erreicht, der so fokussiert ist, daß er im Brennpunkt eine Leistungsdichte von mindestens 10&sup7; W/cm² aufweist, und mit einer Pulsdauer von mindestens 10&supmin;&sup6; Sekunden gepulst wird. Wenn unter solchen Umständen der zu markierende Materialkörper für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs durchlässig ist, dann ist die Einrichtung zum Erzeugen eines Strahls mit hoher Energiedichte vorzugsweise eine Nd-YAG-(Neodym-dotierter Yittrium-Aluminium-Granat)- Laser, der bei einer Wellenlänge von 1,06 µm arbeitet.
Vorteilhafterweise kann eine sekundäre Quelle sichtbarer Laserstrahlung vorgesehen werden, um die Ausrichtung des Strahls hoher Energiedichte zu erleichtern.
Ein Förderband wird vorzugsweise vorgesehen, um den sich bewegenden Körper zu transportieren, und unter solchen Umständen kann das Förderband mit Einrichtungen versehen sein, um die seitliche Position des sich bewegenden Körpers relativ dazu zu steuern.
Eine Anzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Lasermarkierungsstation gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, in der eine Markierungsvorrichtung und ein Fühlermodul gezeigt werden, die neben einem sich ununterbrochen bewegenden Förderband angeordnet sind;
Fig. 2 eine schematische graphische Darstellung des Fühlermoduls der Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine schematische graphische Darstellung der Markierungsvorrichtung der Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine schematische graphische Darstellung der Art ist, in der elektrische Energie in der ganzen Markierungsvorrichtung der Fig. 1 verteilt wird;
Fig. 5 ein Betriebsabfolgediagramm der kombinierten Betriebsabfolge der Markierungsvorrichtung und des Fühlermoduls der Fig. 1 ist;
Fig. 6 eine schematische graphische Darstellung einer Markierungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
Fig. 7 eine schematische graphische Darstellung einer Markierungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ist; und
Fig. 8 eine schematische graphische Darstellung einer Markierungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Lasermarkierungsstation weist eine Markierungsvorrichtung 10 und ein Fühlermodul 12 auf, von denen beide innerhalb eines Schutzgehäuses 14 enthalten sind, das ein sich ununterbrochen bewegendes Förderband 16 überspannt.
Das Förderband 16 ist allgemein genügend breit, um einen zu markierenden Materialkörper zu der Lasermarkierungsstation zu transportieren und wird ferner durch ein bewegtes Band 18 und zwei senkrecht vorstehende Seitenschienen 20 und 22 definiert. Typischerweise ist die erste der beiden Seitenschienen 20 relativ zu dem bewegten Band 18 befestigt, während die andere Seitenschiene 22 relativ dazu mittels einer Einstellschraube 24 beweglich ist. Durch Festziehen der Einstellschraube 24 wird die Entfernung zwischen den beiden Seitenschienen 20 und 22 verringert, wodurch die wirksame Breite des Förderbandes 16 verengt wird.
Der zu markierende Materialkörper, der in den Zeichnungen als eine Glasflasche 26 dargestellt ist, wird von dem Förderband 16 zu der Lasermarkierungsstation transportiert und tritt in das Schutzgehäuse 14 durch eine erste Öffnung 28 ein. Danach wird der Körper 26 an dem Fühlermodul 12 und der Markierungsvorrichtung 10 vorbei transportiert, bevor er aus dem Schutzgehäuse 14 durch eine zweite Öffnung 30 hinausgeht. Zu Sicherheitszwecken ist die Entfernung zwischen der Markierungsvorrichtung 10 und der ersten und zweiten Öffnungen 28 oder 30 so gestaltet, daß sichergestellt wird, daß ein Bediener nicht versehentlich in das Schutzgehäuse 14 hineingreifen kann und seine Hand vor die Markierungsvorrichtung 10 halten kann.
Das Fühlermodul 12 wird mehr im Detail in Fig. 2 gezeigt und weist ein Paar Opto-Detektoren 32 und 34 auf, die nebeneinander benachbart dem Förderband 16 angeordnet sind. Jeder der Opto-Detektoren 32 und 34 weist eine Lichtquelle 36 und einen geeigneten Detektor 38 auf und ist mit einem von zwei Retroreflektoren 40 oder 42 ausgerichtet, die an der gegenüberliegenden Seite des Förderbandes 16 angeordnet sind. Licht wird von der Lichtquelle 36 zu dem zugehörigen Retroreflektor ausgestrahlt, woraufhin es zurück zu dem Opto-Detektor reflektiert wird und durch den Detektor 38 ermittelt wird. Folglich ist, wenn sich nichts zwischen einem Opto-Detektor und dem entsprechenden Retroreflektor befindet, wie in Beziehung auf den Opto-Detektor 34 in Fig. 2 gezeigt, die durch den Detektor 38 ermittelte Lichtmenge ein Maximum. Wenn jedoch der Lichtweg zwischen einem Opto- Detektor und dem entsprechenden Retroreflektor durch zum Beispiel den Durchgang des zu markierenden Körpers längs des Förderbandes 16 versperrt wird, wie in Fig. 2 in Beziehung auf den Opto-Detektor 32 gezeigt, dann fällt die Lichtmenge, die durch den entsprechenden Retroreflektor, in diesem Fall Retroreflektor 40, reflektiert und durch den Detektor 38 ermittelt wird, unter einen voreingestellten Schwellenwert, und ein geeignetes Signal wird erzeugt.
Um die Empfindlichkeit jedes der Opto-Detektoren 32 und 34 zu steigern, wird die Lichtquelle 36 so ausgewählt, daß sie Licht im sichtbaren oder nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums aussendet, während der Detektor 38 so gewählt wird, daß er nicht nur selektiv empfindlich auf diesen besonderen Frequenzbereich ist, sondern auch nur auf Licht reagiert, das die Polarisationseigenschaften der Quelle 36 aufweist. Auf diese Art ist der Detektor 38 unempfindlich auf Licht, das von anderen Quellen als der Lichtquelle 36 ausgeht, oder auf Licht, das von anderen Oberflächen als dem zugehörigen Retroreflektor, wie zum Beispiel von der Oberfläche des zu markierenden Körpers reflektiert wird, da solche Reflexionen typischerweise andere Polarisationseigenschaften besitzen.
Die Markierungsvorrichtung 10 wird in größerer Genauigkeit in Fig. 3 gezeigt und weist eine Quelle 44 von Laserstrahlung 46 auf, die so gerichtet wird, daß sie den Weg des sich bewegenden Körpers 26 schneidet.
In einer ersten Ausführungsform ist die Markierungsvorrichtung 10 so gestaltet, daß sie das Oberflächenmarkieren des sich bewegenden Körpers 26 vereinfacht. Zu diesem Zweck wird Laserstrahlung einer ausreichenden Energiedichte auf den Körper 26 gerichtet, was bewirkt, daß dadurch getroffene Gebiete der Oberfläche schmelzen und fließen, wobei eine resultierende Markierung zurückbleibt. In der in Fig. 3 dargestellten besonderen Ausführungsform weist die Quelle 44 einen HF-angeregten stimulierten Dauerstrich-Kohlendioxid-(CO&sub2;-)Laser auf, der einen Strahl von Laserstrahlung 46 ausstrahlt, der eine Wellenlänge of 10,6 µm aufweist und der folglich unsichtbar für das bloße Auge ist. Wenn er von dem CO&sub2;-Laser 44 ausgestrahlt worden ist, fällt der Strahl der Laserstrahlung 46 auf eine erste reflektierende Oberfläche 48, die den Strahl 46 durch einen Strahlaufweiter 50 und einen Strahlvereiniger 52 auf eine zweite reflektierende Oberfläche 54 richtet. Eine zweite Laserstrahlungsquelle in der Form eines Kleinleistungs-He-Ne-(Helium-Neon)-Lasers 56 ist benachbart zu dem CO&sub2;-Laser 44 angeordnet und sendet einen sekundären Strahl sichtbarer Laserstrahlung 58 mit einer Wellenlänge von 638 nm aus. Der sekundäre Strahl 58 trifft auf den Strahlvereiniger 52, wo er zu der zweiten reflektierenden Oberfläche 54 zusammenfallend mit dem Strahl der Laserstrahlung 46 aus dem CO&sub2;-Laser 44 reflektiert wird. Folglich sind die erforderlichen Eigenschaften des Strahlvereinigers 52 die, daß er elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 µm durchlassen sollte, während er elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 638 nm reflektiert. Auf diese Art liefert der He-Ne-Laserstrahl 58 den vereinigten CO&sub2;/He-Ne- Strahl 46, 58 mit einem sichtbaren Anteil, der eine optische Ausrichtung erleichtert.
Nach ihrer Vereinigung werden die beiden zusammenfallenden Strahlen 46, 58 an einer zweiten reflektierenden Oberfläche 54 zu einer dritten reflektierenden Oberfläche 60 reflektiert und werden von der dritten reflektierenden Oberfläche 60 weiter zu einer vierten reflektierenden Oberfläche 62 reflektiert. Von der vierten reflektierenden Oberfläche 62 wird der vereinigte Strahl 46, 58 nocheinmal zu einer Kopfeinheit 64 reflektiert, von wo der vereinigte Strahl 46, 58 zuletzt so gerichtet wird, daß er den Weg des sich bewegenden Körpers 26 schneidet. Um das Markieren bei verschieden Höhen von der Grundfläche des Körpers 26 zu vereinfachen, sind die dritte und vierte reflektierende Oberflächen 60 und 62 zusammen mit der Kopfeinheit 64 integral befestigt, so daß sie unter der Wirkung eines (nicht gezeigten) Schrittmotors 66 in einer senkrechten Ebene einstellbar sind.
Innerhalb der Kopfeinheit 64 fällt der vereinigte CO&sub2;/He- Ne-Strahl 46, 58 aufeinanderfolgend auf zwei bewegliche Spiegel 68 und 70. Der erste der beiden Spiegel 68 ist so angeordnet, daß er gegen den vereinigten Strahl 46, 58 geneigt ist, der auf ihn als ein Resultat der Reflexion von der vierten reflektierenden Oberfläche 62 fällt, und ist in einer solchen Art beweglich, daß er bewirkt, daß der daran reflektierte Strahl sich in einer senkrechten Ebene bewegt. Der zweite der beiden Spiegel 70 ist ähnlich geneigt, dieses Mal zum Strahl 46, 58, der als ein Resultat der Reflexion vom ersten Spiegel 68 auffällt, und ist in einer solchen Art beweglich, daß er bewirkt, daß ein reflektierter Strahl 46, 58 sich in einer waagrechten Ebene bewegt. Folglich wird es für den Fachmann offensichtlich sein, daß der Strahl 46, 58, der aus der Kopfeinheit 64 austritt, in jede gewünschte Richtung durch eine gleichzeitige Bewegung der ersten und zweiten Spiegel 68 und 70 bewegt werden kann. Um diese Bewegung zu vereinfachen, sind die beiden beweglichen Spiegel 68 und 70 an einen ersten bzw. zweiten Galvanometer 72 und 74 angebracht. Während jede geeignete Einrichtung vorgesehen werden kann, um die Bewegung der beiden Spiegel 68 und 70 zu steuern, wie durch die Verwendung von einzelnen Stellmotoren oder einem manuellen Steuerknüppel, kombiniert das hier angewandte Verfahren eine Reaktionsgeschwindigkeit mit einer Leichtigkeit der Steuerung, was einen bedeutenden Vorteil gegenüber alternativen Steuereinrichtungen darstellt. Wenn er aus der Kopfeinheit 64 austritt, wird der vereinigte Strahl 46, 58 durch Durchtritt durch eine Linsengruppe 76 fokussiert, der eine oder mehrere Linsenelemente aufweisen kann. Ein Linsenelement 78 ist fähig, den Strahl 46, 58 in einen Brennpunkt an einer ausgewählten Stelle auf der Oberfläche des zu markierenden Körpers zu bringen. Wie wohlbekannt ist, ist die maximale Leistungsdichte des Strahls 46, 58 in seinem Brennpunkt umgekehrt proportional zum Quadrat des Radius des Strahls 46, 58, der wiederum umgekehrt proportional zum Radius des Strahls 46, 58 ist, der auf die Fokussierlinse 78 fällt. Folglich ist für einen Strahl 46, 58 elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ und des Radius R, der auf eine Linse der Brennweite f fällt, die Leistungsdichte im Brennpunkt E in einer ersten Näherung durch den Ausdruck
gegeben, wobei P die durch den Laser erzeugte Leistung ist. Aus diesem Ausdruck ist der Wert und Zweck des Strahlaufweiters 50 leicht zu entnehmen, da eine Steigerung des Radius des Strahls R dazu dient, die Leistungsdichte E im Brennpunkt zu steigern. Zusätzlich ist das Linsenelement 78 typischerweise eine Linse mit kurzer Brennweite, die eine Brennweite im Bereich zwischen 70 mm und 80 mm aufweist, so daß typische Leistungsdichten im Brennpunkt des Strahls 46, 58 mehr als 300 W/cm² betragen. Bei Leistungsdichten dieser Größenordnung treten thermische Wechselwirkungen an der Oberfläche des markierenden Körpers 26 auf, bei denen die einfallende Strahlung 46, 58 als Wärme absorbiert wird. Diese örtliche Erwärmung bewirkt, daß die Oberfläche des Körpers 26 schmilzt und fließt und eine verbleibende, auf die Oberfläche geschriebene Markierung hinterläßt. Durch Bewegen des Brennpunkts des Strahls 46, 58 unter Verwendung der Spiegel 68 und 70 kann die Markierung in einer vorherbestimmten Form hergestellt werden und kann insbesondere so hergestellt werden, daß sie eine oder mehrere Ziffern, Buchstaben oder Zeichen oder deren Kombination umfaßt, die wiederum eine Kennzeichnung, ein Warenzeichen, einen maschinenlesbaren Code oder jede andere Kennung darstellen kann.
Die erforderliche Leistungsdichte, um thermische Wechselwirkungen an der Oberfläche des Körpers auszulösen, wird natürlich vom Material des Körpers und der Geschwindigkeit abhängen, mit der der Strahl 46, 58 gescannt wird. Materialien wie Perspex können unter Verwendung eines Strahls 46, 58 markiert werden, der eine so niedrige Leistungsdichte wie annähernd 50 W/cm² aufweist, während, um einige Metalle zu markieren, der Strahl 46, 58 eine Leistungsdichte von annähernd 1 MW/cm² haben muß. Körper, die aus Glas bestehen, fallen zwischen diese beiden Extreme und können unter Verwendung eines Strahl 46, 58 markiert werden, der eine Leistungsdichte von mehr als 300 W/cm² und eine Scangeschwindigkeit von 3 m/s aufweist.
Im Interesse der Sicherheit sind die beiden Laser 44 und 56 und ihre jeweiligen Strahlen 46 und 58 in einer Sicherheitskammer 80 eingeschlossen wie in Fig. 4 gezeigt, wobei der vereinigte Strahl 46, 58 aus der Sicherheitskammer 80 erst nachdem er durch die Linsengruppe 76 gegangen ist, austritt. Zugang zu den beiden Lasern 44 und 56 und den verschiedenen optischen Elementen, die im Weg der jeweiligen Strahlen 46, 58 angeordnet sind, wird mittels einer Türplatte 82 erhalten, die mit einer Sperre 84 ausgestattet ist, die den Betrieb des CO&sub2;-Lasers 44 bei geöffneter Türplatte 82 verhindert. Es ist zu beachten, daß der He-Ne-Laser 56 nicht notwendigerweise in derselben Art mit einer Sperre ausgestattet zu sein braucht, da er nur bei einer sehr niedrigen Leistung arbeitet und keine bedeutende Gefahr für einen geschulten Bediener darstellt.
Eine elektrische Einphasen-Netzspannungsversorgung von 240 V wird über die Türplattensperre 84 zu einer Netzverteilungseinheit 86 zugeführt, die unter und isoliert von der Sicherheitskammer 80 angeordnet ist, um alle elektrischen Einwirkungen zu verhindern, die den Betrieb der Laser 44 und 56 stören. Von der Verteilungseinheit 86 wird elektrische Netzleistung an den CO&sub2;-Laser 44 und den He-Ne-Laser 56 als auch an eine Kühleinheit 88 geliefert, die dazu dient, den CO&sub2;-Laser 44 zu kühlen. Zusätzlich wird elektrische Netzleistung auch an den Schrittmotor 66 und an einen Computer 90 geliefert. Drei Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler und zugehörige Spannungsregler stellen geregelte Gleichspannungversorgungen von 9 V, 12 V und 15 V bereit, die jeweils dem He-Ne-Laser 56, um den Pumpmechanismus zu vereinfachen, einer weiteren Sperre 92, die ein vorzeitiges Zünden des CO&sub2;-Lasers 44 verhindert, und der Kopfeinheit 64 und insbesondere den ersten und zweiten Galvanometern 72 und 74, um eine vorbestimmte Bewegung der ersten und zweiten Spiegel 68 und 70 zu erzeugen, zugeführt werden.
Die zusammenwirkende Betriebsabfolge der Markierungsvorrichtung 10 und des Fühlermoduls 12 wird schematisch in Fig. 5 dargestellt und beginnt damit, daß der Computer 90 entweder eine Berechnung oder einen Suchlauf durchführt, um die nächste aufzubringende Markierung festzustellen. Folglich kann, wenn die Lasermarkierungsstation zur Markierung einer Anzahl von Körpern mit jeweils aufeinanderfolgenden Bezugszahlen verwendet wird, der Computer 90 die nächste Markierung durch Addieren des notwendigen Inkrements zu der Bezugszahl berechnen, die die vorhergehende Markierung dargestellt hat. Alternativ kann am Beginn einer Charge oder während komplizierterer Markierungsabfolgen der Computer 90 die nächste Markierung aus einer vorprogrammierten Liste von Markierungen ermitteln, die in einer geeigneten Speichervorrichtung enthalten sind. Wie auch immer die nächste Markierung ermittelt wird, kann sie auf der Konsole des Bedieners angezeigt werden, zusammen mit anderen Informationen, wie der Anzahl der in einer bestimmten Charge markierten Körper, der mittleren Bahngeschwindigkeit der am Fühlermodul 12 vorbei transportierten Körper und jeder anderen gewünschten Information.
Wenn er die auf den sich bewegenden Körper 26 aufzubringende Markierung ermittelt hat, berechnet der Computer 90 die Vektoren, die notwendig sind, um die Markierung zu zeichnen, unter der Annahme, daß der Körper 26 zur Zeit des Markierens stillsteht. Diese Vektoren werden in ein elektrisches Signal übertragen, das, wenn es verwendet würde, um die 15 V-Gleichspannungsversorgung zu modulieren, die an den ersten und zweiten Galvanometern 72 und 74 angelegt wird, eine Reihe von Bewegungen der ersten und zweiten Spiegel 68 und 70 erzeugen würde, die den Brennpunkt eines ausgelösten Laserstrahls auf eine solche Art bewegen könnten, daß sie die gewünschte Markierung nachzeichnen würde.
Wenn der zu markierende Körper zu der Lasermarkierungsstation mittels des Förderbandes 16 transportiert wird, kann die Stellung des sich bewegenden Körpers 26 relativ zu der festen Seitenschiene 20 mittels einer Einstellschraube 24 verändert werden. üblicherweise wird die Einstellschraube 24 dazu verwendet, um die effektive Breite des Förderbandes 16, angrenzend an die erste Öffnung 28 in dem Schutzgehäuse 14, enger zu machen. Auf diese Art wird die effektive Breite des Förderbandes 16 nicht viel breiter als der sich bewegende Körper 26 selbst, wodurch ein Maß der Kontrolle über die seitliche Entfernung zwischen dem zu markierenden Körpers und den verschiedenen Komponenten des Fühlermoduls 12 und der Markierungsvorrichtung 10 bereitgestellt wird.
Die ganze Zeit wird das Fühlermodul 12 benutzt, um die Einstellung des zu markierenden Körpers zu ermitteln. Wenn der Körper 26 einen Opto-Detektor 32 erreicht, versperrt seine Vorderkante den Lichtweg zwischen der Lichtquelle 36, dem Retroreflektor 40 und dem Detektor 33, was bewirkt, daß die ermittelte Lichtmenge unter einen voreingestellten Schwellenwert fällt. Als Ergebnis wird ein geeignetes Signal erzeugt und an den Computer 90 geschickt, woraufhin eine Uhr ausgelöst wird. Diese Uhr wird erst angehalten zu einer späteren Zeit t&sub1;, wenn die Vorderkante des sich bewegenden Körpers 26 auf die gleiche Art an dem zweiten Opto-Detektor 34 ermittelt wird. Da die beiden Opto-Detektoren 32 und 34 eine um bekannte Entfernung d&sub1; getrennt sind, kann die Geschwindigkeit v des zu markierenden Körpers ohne weiteres durch Dividieren der bekannten Entfernung d&sub1; durch die Zeit t&sub1;, die durch die Uhr gemessen wurde, berechnet werden. Folglich:
Um eine kompakte Vorrichtung bereitzustellen, die fähig zum Markieren von Körpern ist, die sich mit relativ hohen Bahngeschwindigkeiten bewegen, wird die Entfernung d&sub1; zwischen den beiden Opto-Detektoren 32 und 34 vorzugsweise so klein wie möglich gemacht. Im Grenzfall kann der Opto-Detektor 34 an den Opto-Detektor anstoßen, wodurch ermöglicht wird, daß d&sub1; auf einen Wert von 1 mm verringert wird. Selbst bei solch kleinen Abständen ist der Oszillator, der die Grundlage der Uhr bildet, zu mehr als 5 Taktzyklen während eines typischen Zeitintervalls t&sub1; fähig, so daß die Verringerung von d&sub1; keine wahrnehmbare Wirkung auf die Genauigkeit hat, mit der die Geschwindigkeit v gemessen werden kann.
Wenn er den zweiten Opto-Detektor 34 passiert hat, wird der zu markierende Körper weiter durch das Förderband 16 transportiert, bis er sich zu einer späteren Zeit t&sub2; bei der Markierungsvorrichtung 10 befindet. Da der zweite Opto-Detektor 34 und die Markierungsvorrichtung 10 wieder um eine bekannte Entfernung d&sub2; getrennt sind, kann die Zeit t&sub2; durch Dividieren der Entfernung d&sub2; durch die Geschwindigkeit v des sich bewegenden Körpers 26 berechnet werden. Folglich:
Außerdem kann, um eine kompakte Vorrichtung bereitzustellen, die Entfernung d&sub2; auf ein Minimum gesenkt werden, das schließlich durch die Rechenleistung des Computers 90 begrenzt ist, welche jedoch typischerweise in der Größenordnung von 5 mm liegt.
Unter Verwendung der obigen Gleichung berechnet der Computer 90 die berechnete Ankunftszeit t&sub2; des zu markierenden Körpers bei der Markierungsvorrichtung 10. Dieses Zeitintervall stellt jedoch die Zeit dar, zu der sich die Vorderkante des Körper 26 bei der Markierungsvorrichtung 10 befindet, und deshalb wird, wenn die gewünschte Markierung nicht an der Vorderkante aufgebracht werden soll, eine weitere Verzögerung δt zu dem Zeitintervall t&sub2; addiert, um eine Zeit t&sub3; zu erhalten, zu der jener Abschnitt des Körpers 26, der markiert werden soll, sich bei der Markierungsvorrichtung 10 befindet.
Zu der Zeit t&sub3; nach dem durch den zweiten Opto-Detektor 34 erzeugten Signal wird der CO&sub2;-Laser 44 ausgelöst und der vereinigte CO&sub2;/He-Ne Strahl 46, 58 auf die berechnete Stelle der Oberfläche des Körpers 26 fokussiert. Gleichzeitig wird ein elektrisches Signal erzeugt, um die 15 V-Gleichspannungsversorgung zu modulieren, die an die ersten und zweiten Galvanometer 72 und 74 angelegt wird, die nicht nur die Vektoren reproduzieren, die notwendig sind, um die gewünschte Markierung zu entwerfen, sondern auch eine überlagerte Komponente liefern, die die Bewegung des Körpers 26 mit der Geschwindigkeit v berücksichtigt. Die modulierte 15 V-Gleichspannungsversorgung erzeugt eine Reihe von Bewegungen der ersten und zweiten Spiegel 68 und 70, die den Brennpunkt des vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahls 46, 58 so richten, daß die gewünschte Markierung zu gezeichnet wird, während sie gleichzeitig die Markierung, während sie gezeichnet wird, mit einer Geschwindigkeit v bewegen, wodurch es ermöglicht wird, daß ein dynamisches Echtzeitscannen stattfindet.
Nachdem der Körper 26 markiert worden ist, wird er weiter durch das Förderband 16 transportiert und geht durch die zweite Öffnung 30 aus dem Schutzgehäuse 14 heraus und von der Lasermarkierungsstation weg. Der markierte Körper 26 kann danach wenn notwendig zu weiteren Bearbeitungstationen transportiert werden, während der Computer 90 die nächste auf zubringende Markierung berechnet und die Betriebsabfolge wieder von vorne beginnt.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß, wenn sich der Körper 26 an der Markierungsvorrichtung 10 vorbeibewegt, die Entfernung zwischen der Linsengruppe 76 und dem Abschnitt der Oberfläche des Körpers 26, der zu markieren ist, einer konstanten Veränderung unterworfen ist. Selbst wenn der Körper 26 stehen würde, wenn er markiert wird, würde, wenn die gewünschte Markierung von ausreichender Größe wäre, jede Krümmung des Körpers 26 Anlaß für unterschiedliche Entfernungen zwischen der Linsengruppe 76 und verschiedenen Stellen auf der Oberfläche geben. Obendrein können aufeinanderfolgende Körper, die zu markieren sind, trotz einer Verengung der effektiven Breite des Förderbandes 16 vor der Lasermarkierungsstation auf dem Förderband 16 in unterschiedlichen Entfernungen von der festen Seitenschiene 20 angeordnet sein. Wenn, wie beschrieben, das erste Linsenelement 78 eine feste Brennweite hat, wird jeder der obigen Faktoren dazu beitragen, daß Teile der auf den Körper aufgebrachten Markierung mehr oder weniger unscharf sind. Jedoch kann mit einer sorgfältigen Wahl der Brennweite des Linsenelements 78 dieses Problem auf ein Minimum reduziert werden.
Wie vorher festgestellt wurde, liegt die Brennweite des ersten Linsenelements 78 typischerweise zwischen 70 mm und 80 mm und ist geeignet, den vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 so zu fokussieren, daß im Brennpunkt eine Leistungsdichte erhalten wird, die typischerweise mehr als 300 W/cm² beträgt. Gleichwohl ist bei einem Linsenelement mit einer Brennweite innerhalb dieses Bereichs die Leistungsdichte bei einer kleinen Entfernung δx vom Brennpunkt noch ausreichend, um thermische Wechselwirkungen innerhalb des zu markierenden Körpers auftreten zu lassen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Linsenelement 78 eine Brennweite von 75 mm auf, was es ermöglicht, daß δx für Glas so groß wie 5 mm ist, obwohl die Größe von δx natürlich von dem Material abhängt, aus dem der Körper 26 besteht. Unter Verwendung einer solchen Linse jedoch kann die beschriebene Vorrichtung bewegte Körper wirksam markieren, deren Oberflächen innerhalb eines kleinen Bereichs von Entfernungen auf beiden Seiten einer optimalen Entfernung von der Linsengruppe 76 liegen.
Alternativ oder zusätzlich kann ein zweites Linsenelement 92 in Reihe mit dem ersten Linsenelement 78 angeordnet werden, um einen oder mehrere der oben beschriebenen Defokussiereffekte zu kompensieren. Solch ein Linsenelement 92 kann eine Brennweite besitzen, die sich über seine Breite ändert, und kann zum Beispiel eine plane Feldlinse aufweisen, um jede Krümmung der Oberfläche des zu markierenden Körpers zu kompensieren.
In einer weiteren Anordnung kann die Linsengruppe 76 ein drittes Linsenelement 94 in der Form einer Zoomlinse aufweisen, deren Brennweite verändert werden kann, wenn der zu markierende Körper die Markierungsvorrichtung 10 passiert, wodurch der Brennpunkt des vereinigten CO&sub2;/He-Ne Strahl 46, 58 an der gewünschte Stelle auf der Oberfläche des Körpers 26 trotz der oben beschriebenen Defokussiereffekte aufrechterhalten wird.
In noch einer weiteren Anordnung kann anstelle des zweiten Linsenelements 92 und oder des dritten Linsenelements 94 ein viertes (nicht gezeigtes) Linsenelement 95 angeordnet werden, das die Form einer Zerstreuungslinse hat. Das vierte Linsenelement 95 der Brennweite f&sub2; wird vorzugsweise in einer Entfernung f&sub2; vor dem Brennpunkt angeordnet, der sonst durch das erste Linsenelement 78 erzeugt werden würde. Auf diese Art erzeugt das vierte Linsenelement 95 einen engen parallelen Strahl mit Strahlung hoher Energiedichte, der auf den sich bewegenden Körper 26 gerichtet werden kann, um einen Leuchtfleck auf dessen Oberfläche zu erzeugen. Vorausgesetzt, daß der enge Strahl eine ausreichende Leistungsdichte aufweist, kann er verwendet werden, um das Markieren der Oberfläche des sich bewegenden Körpers 26 zu vereinfachen, während er gleichzeitig für keinen der oben beschriebenen Defokussiereffekte anfällig ist.
In einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt wird, ist die Markierungsvorrichtung 10 wiederum so gestaltet, daß sie das Markieren der Oberfläche eines sich bewegenden Materialkörpers 26 vereinfacht, wobei jedoch anstelle einer Überlagerung einer diese Bewegung kompensierenden Komponente auf die bereits komplexe Bewegung des ersten und zweiten Spiegels 68 und 70 die Bewegung des Körpers 26 insgesamt durch eine fünfte reflektierende Oberfläche 96 kompensiert wird.
Die fünfte reflektierende Oberfläche 96 ist drehbar um eine Achse 98 gelagert und so angeordnet, daß sie den vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 auf den sich bewegenden Körper 26 richtet, der auf sie als Ergebnis einer Reflexion vom zweiten Spiegel 70 fällt. Wenn der zu markierende Körper die Markierungsvorrichtung 10 passiert, dreht sich die reflektierende Oberfläche 96 um die Achse 98 in einer solchen Art, daß der vereinigte CO&sub2;/He-Ne Strahl 46, 58 auf den sich bewegenden Körper 26 gerichtet gehalten wird.
Die fünfte reflektierende Oberfläche 96 ist vorzugsweise ein Spiegel eines (nicht gezeigten) dritten Galvanometers 100. Auf diese Art kann die Bewegung der fünften reflektierenden Oberfläche 96 mit derselben Reaktionsgeschwindigkeit und Leichtigkeit der Steuerung erleichtert werden, wie man sie durch die ersten und zweiten Spiegel 68 und 70 ausgenutzt hat. Unter solchen Umständen kann, wenn der CO&sub2;-Laser 44 ausgelöst wird und die an das erste und zweite Galvanometer 72 und 74 angelegte 15 V-Gleichspannungsversorgung moduliert wird, um die vorherbestimmte Bewegung des ersten und zweiten Spiegels 68 und 70 zu erzeugen, eine getrennte 15 V-Gleichspannungsversorgung an das dritte Galvanometer 100 angelegt werden und entsprechend der vorher gemessenen Geschwindigkeitscharakteristik des sich bewegenden Körpers 26 moduliert werden. Wie zuvor wird durch die kombinierte Wirkung der Bewegung der Spiegel der drei Galvanometer 72, 74 und 100 ein dynamisches Echtzeitscannen des sich bewegenden Körpers 26 durch den vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46,58 ermöglicht.
In Fig. 6 ist die fünfte reflektierende Oberfläche 96 zwischen dem zweiten Spiegel 70 und der Linsengruppe 76 angeordnet gezeigt, obwohl es für Fachleute offensichtlich ist, daß die fünfte reflektierende Oberfläche 96 gleich gut an anderen Stellen längs des Lichtweges des vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahls 46, 58 angeordnet werden kann, wie zum Beispiel unmittelbar nach der Linsengruppe 76.
In einer dritten Ausführungsform, die darin ähnlich zu der zweiten ist, daß die Kompensation der Bewegung des Körpers 26 getrennt von der Erzeugung der Markierung selbst vorgenommen wird, wird die fünfte reflektierende Oberfläche 96 durch einen mehrfach facettierten Spiegel 102 wie in Fig. 7 gezeigt ersetzt. Wie bei der fünften reflektierenden Oberfläche 96, ist der mehrfach facettierte Spiegel 102 drehbar um eine Achse 104 gelagert und so angeordnet, daß er den vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 auf den sich bewegenden Körper 26 richtet, der auf ihn als Ergebnis einer Reflexion vom zweiten Spiegel 70 fällt. Wenn der zu markierende Körpers die Markierungsvorrichtung 10 passiert, dreht sich der mehrfach facettierte Spiegel 102 um die Achse 104 in einer solchen Art, daß der vereinigte CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 auf den sich bewegenden Körper 26 gerichtet gehalten wird.
Der Vorteil dieser dritten Ausführungsform im Unterschied zu der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform ist der, daß sobald der sich bewegende Körper 26 markiert worden ist, der mehrfach facettierte Spiegel 102, im Gegensatz zu der fünften reflektierenden Oberfläche 96 der zweiten Ausführungsform, sich nicht in beiden Richtungen schnell um die Achse 104 drehen muß, um passend für den nächsten zu markierenden Körper ausgerichtet zu sein. Stattdessen kann sich der mehrfach facettierte Spiegel 102 weiter in die gleiche Richtung drehen und mit einer solchen Geschwindigkeit, daß der vereinigte CO&sub2;/He-Ne Strahl 46,58 aufgrund einer Reflexion von einer anderen Oberfläche des mehrfach facettierten Spiegels 102 auf den nächsten zu markierenden Körper gerichtet werden kann. Die Form des mehrfach facettierten Spiegels 102 erlegt jedoch Bedingungen auf dessen Umdrehungsgeschwindigkeit auf, die so sein muß, daß sichergestellt wird, daß er sich nicht über einen Winkel dreht, der größer ist als jener, der durch die wirksame Fläche aufgespannt wird, während der Zeit, die es braucht, um den sich bewegenden Körper 26 zu markieren.
Die Drehung des mehrfach facettierten Spiegels 102 kann durch den Computer 90 gesteuert werden, sobald die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers 26 gemessen worden ist und die Anzahl der Vektoren, die erforderlich sind, um die gewünschte Markierung zu zeichnen, bekannt ist, da die letztgenannte eine Vorhersage der notwendigen Markierungszeit ermöglicht, während die erstere eine Berechnung der Strecke erlaubt, über die der Körper 26 transportiert werden wird, während er markiert wird.
In Fig. 7 wird der mehrfach facettierte Spiegel 102 zwischen dem zweiten Spiegel 70 und der Linsengruppe 76 angeordnet gezeigt, obwohl es für Fachleute offensichtlich sein wird, daß der mehrfach facettierte Spiegel 102 gleich gut an anderen Stellen längs des Lichtweges des vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahles 46, 58 angeordnet sein kann, wie zum Beispiel unmittelbar nach der Linsengruppe 76.
In einer vierten Ausführungsform der in Fig. 8 gezeigten Markierungsvorrichtung 10 wird die Bewegung des Körpers 26 durch eine seitliche Bewegung der gesamten Kopfeinheit 64 und der Linsengruppe 76 kompensiert. Wenn die Geschwindigkeit des zu markierenden Körpers gemessen worden ist, werden die Kopfeinheit 64 und die Linsengruppe 76 in einer Richtung parallel zu dem sich bewegenden Körper 26 unter der Wirkung eines (nicht gezeigten) Motors 106 bewegt. Durch Bewegen der Kopfeinheit 64 und der Linsengruppe 76 mit derselben Geschwindigkeit wie der sich bewegende Körper 26 kann die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden auf Null reduziert werden, während die gewünschte Markierung aufgebracht wird. Sobald der sich bewegende Körper 26 markiert worden ist, werden die Kopfeinheit 64 und die Linsengruppe 76 schnell zu ihren Anfangspositionen wieder unter der Wirkung eines (nicht gezeigten) Motors 106 zurückgestellt, so daß sie für den nächsten zu markierenden Körper bereit sind.
Durch Sicherstellen, daß der vereinigte CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58, der von dem ersten Spiegel 68 reflektiert wird, sich in eine Richtung parallel zum Förderband 16 bewegt, bevor er zu dem sich bewegenden Körper 26 an dem zweiten Spiegel 70 reflektiert wird, wird es für Fachleute offensichtlich sein, daß nur der zweite Spiegel 70 und die Linsengruppe 76 durch den (nicht gezeigten) Motor 106 bewegt werden brauchen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. In der Tat würde dann, wenn die Linsengruppe 76 im Lichtweg des vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahls 46, 58 zwischen der vierten reflektierenden Oberfläche 60 und dem ersten Spiegel 68 angeordnet wäre, nur der zweite Spiegel 70 durch den Motor 106 bewegt werden müssen.
In einer fünften Ausführungsform können ein oder mehrere (nicht gezeigte) akusto-optische oder elektro-optische Kristalle 108 im Weg des Strahls 46, 58 angeordnet werden, um die Bewegung des Körpers 26 zu kompensieren. Kristalle dieser Art besitzen die Eigenschaft, einen einfallenden Strahl um verschiedene Winkel abhängig vom Wert einer daran angelegten Spannung abzulenken. Daher kann durch Anlegen einer geeigneten veränderlichen Spannung an die (nicht gezeigten) Kristalle 108 der vereinigte CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 weiter auf den sich bewegenden Körper 26 gerichtet werden, wenn dieser die Markierungsvorrichtung 10 passiert.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß unter Berücksichtigung der anhängigen GB-Patentanmeldung Nr. 2 247 677 der Anmelderin die in Beziehung zu einer der vorhergehenden Ausführungsformen beschriebene Vorrichtung ohne wesentliche Veränderung auch eingesetzt werden kann, um das Markieren eines sich bewegenden Materialkörpers unter der Oberfläche zu erleichtern.
In der Vergangenheit haben sich, um eine unlöschbare Markierung zu erzeugen, Hersteller fast ausschließlich auf Oberflächenmarkieren verlassen. Jedoch ist es eines der fundamentalen Probleme bei dieser Art des Markierens, daß sie entweder durch Entfernen eines Teils der Oberfläche, auf der die Markierung aufgebracht ist, zerstört werden kann oder durch das Aufbringen einer identischen Markierung auf einem Ersatzkörper nachgemacht werden kann. Durch Verwendung einer Vorrichtung, die ähnlich zu der schon beschriebenen ist, kann ein sich bewegender Materialkörper mit einer unter der Oberfläche liegenden Markierung durch Richten eines fokussierten Strahls von Laserstrahlung, für die das Material durchlässig ist, mit hoher Energiedichte auf den Körper markiert werden. Der Strahl wird auf eine Stelle fokussiert, die von der Oberfläche beabstandet und innerhalb des Körpers ist, so daß eine örtliche Ionisierung des Materials und die Erzeugung einer Markierung in der Form eines Bereichs erhöhter Undurchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung im wesentlichen ohne jede wahrnehmbare Veränderung an der Oberfläche bewirkt werden kann.
Um Zweifel zu vermeiden, bezieht sich der Ausdruck durchlässig, wie er oben unter Bezug auf das zu markierende Material benutzt wird, auf ein Material, in dem der Strahl mit hoher Energiedichte mindestens bis zu der Tiefe der gewünschten Markierung eindringen kann und schließt als solcher lichtdurchlässige Materialien und Materialien wie gefärbtes oder Rauchglas ein, in dem die Transparenz für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen im sichtbaren Bereich vermindert, jedoch nicht beseitigt worden ist. Der Ausdruck durchlässig schließt auch Materialien ein, die undurchlässig für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen im sichtbaren Bereich sind, aber mindestens zum Übertragen von elektromagnetischer Strahlung bei Wellenlängen innerhalb desselben Bereichs des elektromagnetischen Spektrums wie jenem des Strahls mit hoher Energiedichte fähig sind.
Die möglichen Arten der Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und einem Materialkörper können unter drei Überschriften abhängig von der Leistungsdichte der betreffenden Laserstrahlung eingeordnet werden. In der Reihenfolge steigender Leistungsdichte sind diese Überschriften wie folgt:
1. Photochernische Wechselwirkungen einschließlich Photoinduktion und Photoaktivierung;
2. Thermische Wechselwirkungen, in denen die einfallende Strahlung als Wärme absorbiert wird; und
3. Ionisierende Wechselwirkungen, die die nichtthermische Photozersetzung des bestrahlten Materials zu Folge haben.
Der Unterschied zwischen den Schwellen dieser drei Wechselwirkungen wird deutlich demonstriert durch Vergleichen der typischen Leistungsdichte von 10&supmin;³ W/cm², die erforderlich ist, um eine photochemische Wechselwirkung zu erzeugen, mit der Leistungsdichte von 10¹² W/cm², die typisch für Ionisierungswechselwirkungen wie Photoablation und Photospaltung ist.
Damit eine örtliche Ionisierung des Materials stattfindet, muß der Strahl hoher Energiedichte ausreichend Energie besitzen, um molekulare Bindungen zu spalten und ein Plasma an der Stelle des Brennpunkts zu erzeugen. Sobald der Strahl weggenommen worden ist, kühlt sich das Plasma ab, um eine örtliche Zone der Schädigung oder der Zersetzung zu bilden, die jede elektromagnetische Strahlung streut, die darauf fällt, mit dem Ergebnis, daß die Zone als ein Bereich erhöhter Undurchlässigkeit erscheint.
Gegenwärtig sind die einzigen kommerziell erhältlichen Laser, die zum Verursachen von Ionisierungswechselwirkungen fähig sind, gepulste Laser, die eine maximale Energie aufweisen, die, wenn sie fokussiert wird, ausreichend ist, um ein Plasma innerhalb des betreffenden Materials zu erzeugen. Um das Markieren unter der Oberfläche eines sich bewegenden Körpers zu erleichtern, wird die Quelle 48 der Laserstrahlung 50 vorzugsweise durch einen Laser ersetzt, der eine Leistungsdichte in seinem Brennpunkt von mindestens 10&sup7; W/cm² und eine Impulsdauer von nicht mehr als 10&supmin;&sup6; Sekunden aufweist. Auf diese Art beträgt die Energiedichte jedes Impulses mindestens 10 J/cm² und ist ausreichend, um eine örtliche Ionisierung des Materials im Brennpunkt des Strahls zu verursachen.
Wenn die unter der Oberfläche liegende Markierung für das bloße Auge sichtbar sein soll, muß der zu markierende Körper durchlässig für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs sein. Zum Beispiel kann der Körper aus Glas oder Kunststoff bestehen. Der zu markierende Körpers muß jedoch nicht notwendigerweise auf diese Art beschränkt sein und kann ein Material aufweisen, das undurchlässig für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs ist. Unter diesen Umständen ist die resultierende, unter der Oberfläche liegende Markierung dem bloßen Auge verborgen, kann jedoch durch optische Instrumente "gesehen" werden, die bei einer geeigneten Wellenlange innerhalb des elektromagnetischen Spektrums wie jener des Strahls mit hoher Energiedichte arbeiten. Während eine solche Markierung nicht fähig ist, viele der Funktionen ihres sichtbaren Gegenstücks auszuführen, stellt sie eine wirklich unlöschbare verborgene Markierung dar.
Nimmt man an, daß beabsichtigt wird, daß die schließlich unter der Oberfläche liegende Markierung für das bloße Auge sichtbar sein soll, und daß daher der sich bewegende Körper 26 aus einem Material wie Glas oder Kunstoff besteht, die durchlässig für elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Bereichs des elektromagnetischen Spektrums sind, muß die Quelle 48 zusätzlich zu den oben festgestellten Leistungszwängen auch so gewählt werden, daß das Material des Körpers 26 durchlässig für die Laserstrahlung 50 ist, die sie erzeugt. Unter diesen Umständen weist die Quelle 48 vorzugsweise einen Nd-YAG-(Neodym-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat)-Laser auf, der bei einer Wellenlänge von 1,06 µm arbeitet.
Der Rest der beschriebenen Vorrichtung braucht nicht wesentlich geändert werden, um ein Markieren unter der Oberfläche zu erleichtern, obwohl die Auswahl der Quelle 40 natürlich eine Auswirkung auf die Wahl der optischen Elemente hat, die verwendet werden, um die sich ergebende Laserstrahlung 50 zu richten und zu fokussieren, da nicht alle solche Elemente mit derselben Wirksamkeit bei verschiedenen Wellenlängen innerhalb des elektromagnetischen Spektrums arbeiten werden. Es wird jedoch angenommen, daß die passende Aufwahl von Elementen in die übliche Fachkenntnis von Fachleuten fällt.
Wenn die Linsengruppe 76 dazu eingesetzt wird, um das Markieren unter der Oberfläche eines sich bewegenden Körpers zu vereinfachen, kann sie ein drittes Linsenelement 94 in der Form einer Zoomlinse aufweisen, so daß Markierungen in verschiedenen Tiefen innerhalb des sich bewegenden Körpers 26 vorgenommen werden können und so die Erzeugung von dreidimensionalen Markierungen möglich wird.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß während die beschriebene Vorrichtung Einrichtungen zum Bestimmen der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers 26 aufweist, e dies nicht notwendigerweise so sein muß, da eine mechanische Verbindung in die Vorrichtung eingegliedert werden kann, die dem vereinigten CO&sub2;/He-Ne-Strahl 46, 58 eine Bewegungskomponente verleiht, die gleich der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers 26 ist, ohne den Betrag dieser Geschwindigkeit überhaupt zu bestimmen.

Claims

1. Verfahren zum Markieren einer Folge von Körpern (26), die sich längs eines vorgegebenen Weges (16) bewegen, mit den Schritten:

Richten eines Strahls (46) mit hoher Energiedichte auf einen zu markierenden Körper (26), Konzentrieren des Strahls (46) zum Erzeugen eines Leuchtflecks an einer Stelle auf oder in einem bewegten Körper (26), Bewegen des Flecks, und Steuern der Bewegung des Flecks derart, daß die Bewegung der Resultierenden von zwei Bewegungskomponenten entspricht, von denen die erste gleich der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) und die zweite eine Relativbewegung zu dem bewegten Körper (26) ist, um eine Markierung von vorgegebener Form zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet , daß das Verfahren ferner die Schritte aufweist:

Detektieren des Vorhandenseins des zu markierenden Körpers (26) an einer vorgegebenen Stelle (12) längs des Weges (16) vor dem Schritt des Richtens des Strahls (46) hoher Energiedichte auf den Körper (26), und Steuern der Bewegung des Flecks in Abhängigkeit von der Detektierung des Körpers (26) an der vorgegebenen Stelle (12) derart, daß die Bewegung derart gestartet wird, daß der Fleck auf den Körper (26) an einer gewünschten Stelle auftrifft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das den zusätzlichen Schritt des Bestimmens der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) mittels einer direkten Messung und nicht durch Messung der Geschwindigkeit einer für den Transport des bewegten Körpers (26) benutzten Einrichtung erfolgt.

4. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem der Strahl (46) hoher Energiedichte auf den bewegten Körper (26) dadurch gerichtet wird, daß der Weg (16) des bewegten Körpers (26) den Weg des eingeschalteten Strahls (46) hoher Energiedichte kreuzt und daß der Strahl (46) hoher Energiedichte um eine vorgegebene Zeitspanne später eingeschaltet wird, als der bewegte Körper (26) eine Position (12) durchläuft, die einen bekannten Abstand von dem Kreuzungspunkt hat, wobei die Zeitspanne von der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) abhängt.

5. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem der Strahl (46) hoher Energiedichte auf einen Brennpunkt gebracht wird an einer Stelle innerhalb des bewegten Körpers (26), so daß er eine örtliche Ionisierung des Materials, aus dem der Körper (26) besteht, und die Erzeugung einer Markierung bewirkt, die die Form einer Fläche mit erhöhter Undurchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der bewegte Körper (26) für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs transparent ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der bewegte Körper (26) für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen im sichtbaren Bereich undurchlässig ist.

8. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die Markierung ein oder mehrere Ziffern, Buchstaben, Symbole, oder eine Kombination davon aufweist.

9. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die Markierung dreidimensional ist.

10. Vorrichtung zum Markieren einer Folge von Körpern (26), die sich längs eines vorgegebenen Weges (16) bewegen, mit Mitteln (44) zum Erzeugen eines Strahls (46) hoher Energiedichte und zum Richten des Strahles (46) auf einen zu markierenden Körper (26), Mitteln (76) zum Konzentrieren des Strahls (46) zur Erzeugung eines Leuchtflecks an einer Stelle auf oder in dem bewegten Körper (26), Mitteln (64) zum Bewegen des Flecks, und Mitteln (90) zum Steuern der Bewegungsmittel (64) derart, daß eine gesteuerte Bewegung des Flecks gemäß der Resultierenden zweier Bewegungskomponenten erzeugt wird, von denen die erste gleich der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) ist und die zweite eine Relativbewegung zu dem bewegten Körper (26) ist, zur Erzeugung einer Markierung von vorgegebener Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Mittel (32, 34) zum Detektieren des Vorhandenseins des zu markierenden Körpers (26) an einer vorgegebenen Stelle (12) längs des Weges (16) aufweist und daß die Mittel (90) zum Steuern auf die Detektiermittel (32, 34) ansprechen, um die gesteuerte Bewegung derart zu starten, daß der Fleck auf den Körper (26) an einer gewünschten Stelle auftrifft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem die Mittel zum Bewegen des Flecks Mittel (68, 70) zum Bewegen des Flecks entsprechend der zweiten der beiden Bewegungskomponenten aufweist und diese Mittel (68, 70) mindestens einen beweglichen Spiegel aufweisen, der in dem Weg des Strahls (46) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Bewegung des mindestens einen beweglichen Spiegels (68, 70) entsprechend einem Computerprogramm gesteuert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der mindestens eine bewegliche Spiegel (68, 70) ein Galvanometerspiegel ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Mittel (68, 70) zum Bewegen des Flecks gemäß der zweiten der beiden Bewegungskomponenten auch zur Bewegung des Flecks entsprechend der ersten der beiden Komponenten in der Lage sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Mittel zum Bewegen des Flecks (64) zusätzliche Mittel (92, 102) zum Bewegen des Flecks entsprechend der ersten der beiden Bewegungskomponenten aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die Mittel zum Bewegen des Flecks gemäß der ersten der beiden Bewegungskomponenten mindestens einen drehbar gelagerten Spiegel (102) umfassen, dessen Drehgeschwindigkeit entsprechend der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) variiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der mindestens eine drehbar gelagerte Spiegel (102) ein Mehrfacettenspiegel ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die Mittel zum Bewegen des Flecks gemäß der ersten der beiden Bewegungskomponenten mindestens einen Spiegel (68, 70) aufweisen, der mit der gleichen Geschwindigkeit wie der bewegte Körper (26) bewegbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die Mittel zum Bewegen des Flecks gemäß der ersten der beiden Bewegungskomponenten mindestens einen akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall enthalten.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei der ferner Mittel (32, 34) zum Bestimmen der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) vorgesehen sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei dem die Mittel (32, 34) zum Bestimmen der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) derart sind, daß sie die Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) direkt erfassen und nicht einfach die Geschwindigkeit einer zum Transport des bewegten Körpers (26) benutzten Vorrichtung erfassen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei dem die Mittel zum Bestimmen der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) zwei Opto-Detektoren (32, 34) aufweisen, die in einem bekannten Abstand voneinander angeordnet sind, sowie eine Uhr zum Messen der Zeit, in der der bewegte Körper (26) sich zwischen den beiden Optodetektoren (32, 34) bewegt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, bei der der Strahl (46) mit hoher Energiedichte auf den bewegten Körper (26) dadurch gerichtet wird, daß der Weg (16) des bewegten Körpers (26) den Weg des Strahls (46) hoher Energiedichte kreuzt, wenn dieser eingeschaltet ist, und daß Mittel vorgesehen sind zum Einschalten des Strahls (46) hoher Energiedichte um eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Zeitpunkt, zu dem der bewegte Körper (26) eine Position durchläuft, die einen bekannten Abstand von dem Kreuzungspunkt hat, wobei die Zeitspanne von der Geschwindigkeit des bewegten Körpers (26) abhängt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, bei der die Mittel zum Konzentrieren des Strahls (46) ein Linsenelement (92) aufweisen, das eine über seine Breite veränderliche Brennweite hat.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24, bei der die Mittel zum Konzentrieren des Strahls (46) eine Zoomlinse (94) aufweisen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24, bei der die Mittel zum Konzentrieren des Strahls (46) eine Zerstreuungslinse aufweisen.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 26, bei der die Markierung eine Oberflächenmarkierung ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der das Mittel (44) zum Erzeugen des Strahls (46) hoher Energiedichte ein CO&sub2;-Laser ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 25, bei der die Markierung eine unter der Oberfläche liegende Markierung ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der das Mittel (44) zum Erzeugen des Strahls (46) hoher Energiedichte ein Laser ist, der so fokussiert ist, daß er eine maximale Energiedichte am Brennpunkt von mindestens 10J cm² hat.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, bei der das Mittel (44) zum Erzeugen des Strahls (46) hoher Energiedichte ein Laser ist, der so fokussiert ist, daß er eine Leistungsdichte im Brennpunkt von mindestens 10&sup7; W/cm² hat und mit einer Pulsdauer von mindestens 10&supmin;&sup6; sec gepulst ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, bei der das Mittel (44) zum Erzeugen des Strahls (46) hoher Energiedichte ein ND-YAG-Laser ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 32, bei der ferner eine zweite Quelle (46) für sichtbare Laserstrahlung (68) vorgesehen ist zum Erleichtern der Ausrichtung des Strahls (46) hoher Energiedichte.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 33, bei der ein Förderband (16) zum Transportieren des bewegten Körpers (26) vorgesehen ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, bei der Mittel (24) vorgesehen sind zum Steuern der seitlichen Position des bewegten Körpers (26) relativ zum Förderband (16).