ES2302096T3 - Dispositivo para marcar objetos con un rayo laser. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para marcar objetos con un rayo láser, usando: - al menos una fuente de luz que genere un rayo láser, - un primer elemento de espejo (28) alojado de forma giratoria alrededor de un primer eje (36) y cuya posición angular puede ser ajustada por un primer accionamiento (32), - un segundo elemento de espejo (30) alojado de forma giratoria alrededor de un segundo eje (38) y cuya posición angular puede ser ajustada por un segundo accionamiento (34), y -un control que excita los accionamientos de los elementos de espejo de tal forma que un rayo láser que parte de la fuente de luz sea desviado por el primer y el segundo elemento de espejo, a lo largo de una línea, al objeto que ha de ser rotulado, caracterizado porque - el control descompone la geometría del marcado que se ha de aplicar en una multitud de microvectores que representan respectivamente un tramo de movimiento del rayo láser sobre el objeto, y sumando al menos una parte de los microvectores para resultar en un vector que forma una primera dirección predominante del marcado y sumando, para objetos movidos, la dirección de movimiento de forma vectorial a la primera dirección predominante para determinar una segunda dirección predominante, y - el primer y el segundo eje se orientan de tal forma que durante un movimiento de un elemento de espejo alrededor de un eje, el rayo láser describa sobre el objeto un movimiento en una dirección que presenta tanto una parte en la primera o la segunda dirección predominante como una parte perpendicular respecto a dicha dirección predominante.
Description
Dispositivo para marcar objetos con un rayo
láser.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para marcar objetos con un rayo
láser.
El marcado de embalajes, etiquetas y similares
se realiza mediante un rayo láser móvil que se hace pasar sobre el
objeto que se ha de marcar. El movimiento del rayo láser sobre el
objeto es controlado por un llamado módulo de escáner, desviando el
rayo láser por un par de espejos. Los espejos están alojados de
forma giratoria alrededor de un eje y se giran alrededor de su eje
de giro por un accionamiento electromecánico (galvanómetro). De esta
manera, se modifica la dirección de desviación del rayo láser y
mediante un giro alrededor de un eje, el rayo láser se mueve
localmente de forma unidimensional sobre la superficie del producto.
La dirección de movimiento es perpendicular respecto al eje del
espejo girado. En los módulos escáner conocidos, el rayo láser se
hace pasar sucesivamente sobre dos espejos basculantes de este tipo
y se dirige sobre el producto. Por una superposición de los dos
movimientos de los espejos, el rayo láser se guía sobre la
superficie del producto a lo largo de un contorno bidimensional para
realizar el marcado deseado sobre el producto.
En el estado de la técnica, se conoce disponer
los espejos en ángulo recto entre sí, de tal forma que resulte un
sistema de coordenadas cartesiano, en el que tiene lugar la
desviación del rayo por el primer espejo en dirección X y la
desviación del rayo por el segundo espejo en dirección Y.
Por el documento WO03/032046A1 se conoce un
dispositivo de proyección, en el que la frecuencia de columnas y
líneas o la frecuencia de desviación vertical y horizontal se
distinguen entre sí en menos de una magnitud. De esta forma, se
puede evitar la perturbación de la proyección por frecuencias de
resonancia y frecuencias propias con dispositivos de desviación en
miniatura.
Frecuentemente, se marcan productos en
movimiento que se hacen pasar al lado del módulo de escáner en
dirección X. Este tipo de marcado se denomina marcado o marcaje
"on-the-fly". Debido al
movimiento del producto que se ha de marcar, es preciso que el rayo
láser siga al producto durante el marcado. Por lo tanto, a la
desviación del rayo láser para marcar el producto se superpone otro
movimiento en dirección X. De este modo, queda limitada la
velocidad máxima de marcado para el producto en dirección X, ya que
el galvanómetro tiene una velocidad máxima.
La invención tiene el objetivo de proporcionar
un procedimiento y un dispositivo para el marcado de productos con
un rayo láser que, con medios sencillos, permita una mayor velocidad
de marcado.
Según la invención, el objetivo se consigue
mediante el procedimiento según la reivindicación 1 y mediante un
módulo de escáner con las características según la reivindicación 5.
Variantes ventajosas son objeto de las reivindicaciones
subordinadas.
El procedimiento según la invención emplea al
menos una fuente de luz así como un primer y un segundo elemento de
espejo. La fuente de luz genera un rayo láser que para el marcado se
orienta sobre la superficie del objeto que se ha de marcar. Los
elementos de espejo están alojados cada uno de forma giratoria
alrededor de un eje, y su posición angular puede ajustarse mediante
un accionamiento en cada uno. Asimismo, está previsto un control
que excita los elementos de espejo para dirigir el rayo láser que
parte de la fuente de luz, a través del primer y del segundo
elemento de espejo, a un punto o a lo largo de una línea en el
objeto. Mediante una secuencia de este tipo de puntos y líneas y
mediante la unión elegida entre éstos, resulta el marcado deseado en
el objeto. El principio de la excitación se denomina marcado láser
por vectores. En el procedimiento según la invención, se define una
primera dirección predominante para el marcado que se ha de
realizar. Tanto para objetos movidos como para objetos en reposo,
el marcado que se ha de aplicar se descompone en una multitud de
microvectores que representan respectivamente un tramo de movimiento
del rayo láser sobre el objeto. El control determina la primera
dirección predominante por la adición de al menos una parte de los
microvectores. El vector resultante está orientado entonces en la
primera dirección predominante. El primer y el segundo eje de los
elementos de espejo están orientados de tal forma que en caso de un
movimiento de uno de los dos ejes, el rayo láser describa en la
superficie del objeto un movimiento en una dirección que tiene tanto
una parte en el primer o el segundo dirección predominante como una
parte perpendicular respecto a dicho dirección predominante. En el
procedimiento según la invención, por lo tanto, los ejes de giro de
los elementos de espejo están orientados de tal forma que para un
movimiento del rayo láser en la dirección predominante tenga que
producirse una excitación de ambos accionamientos. La ventaja de
esta excitación es que, a causa de la adición vectorial de la
velocidad, un movimiento del rayo láser en la dirección predominante
puede producirse a una mayor velocidad. Para el marcado de objetos
movidos está previsto sumar la dirección de movimiento de forma
vectorial a la primera dirección predominante de los microvectores
determinada. De esta forma, resulta una segunda dirección
predominante superpuesta que al marcar objetos movidos conlleva una
aceleración para la aplicación del marcado.
En un código de barras, la dirección
predominante transcurre, por ejemplo, a lo largo de la dirección de
extensión de las barras de un código de barras. A diferencia del
marcado convencional donde, por ejemplo, la dirección de las barras
coincide con la dirección Y del módulo de escáner, en la solución
según la invención, se consigue el movimiento a lo largo de la
dirección las barras mediante la excitación superpuesta de ambos
espejos. De este modo, es código de barras puede aplicarse con una
rapidez mucho mayor.
Según una configuración preferida, el primer y
el segundo eje están orientados de tal forma que durante un
movimiento alrededor de uno de los dos ejes, el rayo láser
proyectado sobre el objeto se mueva en una dirección que encierre
aproximadamente un ángulo de 45º con la dirección predominante del
objeto.
Según la invención, los elementos de espejo y la
al menos una fuente de luz están alojados juntos de forma giratoria
alrededor de un eje que es perpendicular a la superficie del objeto
que se ha de marcar. Mediante un giro del conjunto del módulo de
escáner alrededor de un eje común, los elementos de espejo pueden
orientarse en la dirección predominante.
Convenientemente, también en el módulo de
escáner según la invención se trabaja con una descomposición en
coordenadas cartesianas, siendo el primer y el segundo eje
perpendiculares uno respecto a otro.
A continuación, el dispositivo según la
invención se describe más detalladamente con la ayuda de las
figuras. Muestran:
la figura 1 el dispositivo de rotulación según
la invención, con un módulo de escáner girado y
la figura 2 un módulo de escáner no girado, del
estado de la técnica.
En primer lugar, con referencia a la figura 2 se
describirá el módulo de escáner del estado de la técnica. Un primer
espejo 10 y un segundo espejo 12 están alojados de forma giratoria
respectivamente alrededor de un eje 14 y 16. Los ejes 14 y 16 son
perpendiculares uno respecto al otro.
Un láser 18 genera un rayo láser 20 que incide
en el espejo 10. Mediante un giro del espejo 10, el rayo láser se
desvía, por ejemplo, en un ángulo \Phi_{1}. El rayo láser
desviado incide en el espejo 12 que puede ajustarse alrededor del
eje 16.
El rayo láser desviado de esta forma incide, en
el plano X-Y 22, en el objeto que se ha de rotular.
Teniendo en cuenta ahora la rotulación en el primer cuadrado, se
observa que para ello se requiere una desviación de ambos espejos
con un ángulo inferior a los ángulos \Phi_{1}, \Phi_{2}. En
caso de una desviación de cero, el rayo láser 20 incidente da en el
origen del sistema de coordenadas S_{1}. Si ahora, el primer
espejo 10 se desvía en el ángulo \Phi_{2}, el rayo láser se
desplaza a lo largo del trayecto S_{1}P_{1}: cuando el
primer espejo 10 está girado en \Phi_{1} y el segundo espejo 12
se hace girar en \Phi_{2}, el rayo láser se desplaza a lo largo
de la curva dibujada con los puntos finales P_{1} y P_{2}. La
curva es ligeramente convexa, como resulta de la geometría o del
punto de incidencia modificado en el segundo espejo. Este fenómeno
se denomina distorsión de campo de la desviación. Si el espejo 12
está desviado en \Phi_{2} y el primer espejo 10 se vuelve a
girar desde \Phi_{1} a la posición cero, el rayo láser se
desplaza a lo largo del trayecto P_{2}S_{2}. Al reponer
el segundo espejo 12, el rayo láser se desplaza a lo largo del
trayecto S_{2}S_{1}.
Los espejos 10 y 12 se accionan por
galvanómetros 24 y 26 que se excitan por un control no
representado.
La figura 1 muestra en una vista en perspectiva,
la orientación de los espejos 28 y 30 según la invención. Para
mayor claridad, no está representado el láser. Los espejos 28 y 30
están alojados respectivamente de forma giratoria alrededor de sus
ejes 36, 38, a través de galvanómetros 32 y 34. Para ilustrar en el
espacio la posición girada de los ejes de simetría 36 y 38, se
observa de nuevo la distorsión de campo en el primer cuadrado. Si
los espejos 28 y 30 se encuentran en su posición cero, el rayo láser
se desvía al origen S_{1}'. El origen S_{1}' coincide con el
origen S1. Si el espejo 28 se gira, por el galvanómetro 32 alrededor
del eje 34, en un ángulo \Phi_{1}, el rayo láser se desplaza
sobre la superficie del objeto a lo largo del trayecto
S_{1}'P_{1}'. Este movimiento se realiza a lo largo de un
eje designado por X'. Con respecto al sistema de coordenadas X, Y,
no girado el movimiento a lo largo del trayecto
S_{1}'P_{1}' posee tanto un componente en dirección X
como un componente en dirección Y. Si, estando desviado el espejo
28, el espejo 30 se ajusta alrededor del ángulo \Phi_{2}, el
rayo láser se desplaza desde el punto P_{1}' hasta el punto
P_{2}' a lo largo de una curva curvada. Si ahora, en el punto
P_{2}', el espejo 28 se repone a su posición original, el rayo
láser vuelve a desplazarse, a lo largo del trayecto
P_{2}'S_{2}', a lo largo del eje de coordenadas X'
girado. Al reponer el segundo espejo 30 a su posición cero, el rayo
láser vuelve a desplazarse a su origen a lo largo del trayecto
S_{2}'S_{1}'.
Para las demás observaciones se supondrá que la
dirección X no girada es la dirección predominante. En caso de una
rotulación "on-the-fly", X
puede ser, por ejemplo, la dirección de movimiento del producto. Por
lo tanto, para una rotulación a lo largo de la dirección
predominante X es preciso que se exciten tanto el galvanómetro 32
como el galvanómetro 36 del segundo espejo 30. Por la excitación
común de los espejos 28 y 30, el rayo láser puede moverse más
rápidamente en la dirección del eje X. Cuando los ejes X'Y' están
girados 45º con respecto a los ejes X, Y, la velocidad del
galvanómetro 32 puede reducirse en el factor \surd2/2 para
compensar el movimiento de avance.
Además del ejemplo mencionado anteriormente, en
el que la posición del módulo de escáner se adaptó en relación a la
dirección de movimiento, también la disposición del módulo de
escáner puede adaptarse respecto al producto, especialmente a la
geometría del marcado que se ha de aplicar, por lo que también se
reduce sensiblemente el tiempo de proceso. Cada marcado es
descompuesto previamente por el control en llamados microvectores
que entonces se examinan por el rayo láser. A base de la
distribución de la frecuencia de dichos microvectores se define una
dirección predominante para el marcado. Esta puede determinarse, por
ejemplo, mediante la adición de todos los microvectores, resultando
un vector. A continuación, el módulo de escáner se orienta hacia el
objeto, de tal forma que la dirección predominante se componga de
forma vectorial por un movimiento de los dos galvanómetros 32 y 36.
Los microvectores que aparecen con mayor frecuencia en el marcado se
examinan entonces a la velocidad máxima por los dos accionamientos
de galvanómetro 32 y 36. Por la superposición vectorial se puede
lograr una velocidad de marcado en el producto que supera en
\surd2 veces la velocidad máxima de un galvanómetro
individual.
Claims (8)
1. Procedimiento para marcar objetos con un rayo
láser, usando:
- -
- al menos una fuente de luz que genere un rayo láser,
- -
- un primer elemento de espejo (28) alojado de forma giratoria alrededor de un primer eje (36) y cuya posición angular puede ser ajustada por un primer accionamiento (32),
- -
- un segundo elemento de espejo (30) alojado de forma giratoria alrededor de un segundo eje (38) y cuya posición angular puede ser ajustada por un segundo accionamiento (34), y
- -
- un control que excita los accionamientos de los elementos de espejo de tal forma que un rayo láser que parte de la fuente de luz sea desviado por el primer y el segundo elemento de espejo, a lo largo de una línea, al objeto que ha de ser rotulado,
caracterizado porque
- -
- el control descompone la geometría del marcado que se ha de aplicar en una multitud de microvectores que representan respectivamente un tramo de movimiento del rayo láser sobre el objeto, y sumando al menos una parte de los microvectores para resultar en un vector que forma una primera dirección predominante del marcado y sumando, para objetos movidos, la dirección de movimiento de forma vectorial a la primera dirección predominante para determinar una segunda dirección predominante, y
- -
- el primer y el segundo eje se orientan de tal forma que durante un movimiento de un elemento de espejo alrededor de un eje, el rayo láser describa sobre el objeto un movimiento en una dirección que presenta tanto una parte en la primera o la segunda dirección predominante como una parte perpendicular respecto a dicha dirección predominante.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer y el segundo eje están
orientados de tal forma que durante un movimiento alrededor de uno
de los dos ejes, el rayo láser proyectado sobre el objeto se mueva
en una dirección que encierra aproximadamente un ángulo de 45º con
la primera o segunda dirección predominante.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los elementos de espejo y la al menos
una fuente de luz están alojados de tal forma que puedan girar
juntos alrededor de un eje situado perpendicularmente respecto a la
superficie del objeto que se ha de marcar.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer eje
(36) es perpendicular respecto al segundo eje (38).
5. Dispositivo para marcar objetos con un rayo
láser, usando:
- -
- al menos una fuente de luz que genere un rayo láser,
- -
- un primer elemento de espejo (28) alojado de forma giratoria alrededor de un primer eje (36) y cuya posición angular puede ser ajustada por un primer accionamiento (32),
- -
- un segundo elemento de espejo (30) alojado de forma giratoria alrededor de un segundo eje (38) y cuya posición angular puede ser ajustada por un segundo accionamiento (34), y
- -
- un control que excita los accionamientos de los elementos de espejo de tal forma que un rayo láser que parte de la fuente de luz sea desviado por el primer y el segundo elemento de espejo, a lo largo de una línea, al objeto que ha de ser rotulado,
caracterizado porque
- -
- el control descompone la geometría del marcado que se ha de aplicar en una multitud de microvectores que representan respectivamente un tramo de movimiento del rayo láser sobre el objeto y sumando al menos una parte de los microvectores para resultar en un vector que forma una primera dirección predominante del marcado y sumando, para objetos movidos, la dirección de movimiento de forma vectorial a la primera dirección predominante para determinar una segunda dirección predominante, y
- -
- estando la fuente de luz, el primer y el segundo elemento de espejo alojados de tal forma que puedan girar juntos alrededor de un eje para su orientación con respecto a la primera o la segunda dirección predominante.
\newpage
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el primer y el segundo eje están
orientados de tal forma que durante un movimiento alrededor de uno
de los dos ejes, el rayo láser proyectado sobre el objeto se mueva
en una dirección que encierra aproximadamente un ángulo de 45º con
el primer o segundo dirección predominante.
7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el eje, alrededor del cual están
alojados de forma giratoria los elementos de espejo y la al menos
una fuente de luz, es perpendicular respecto a la superficie del
objeto que se ha de marcar.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
5 a 7, caracterizado porque el primer eje (36) es
perpendicular respecto al segundo eje (38).
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Family Applications (1)
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