ES2319978T3 - Metodo y dispositivo para depositar un marcado resistente al lavado y al rozamiento sobre vidrio transparente. - Google Patents
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- C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
Abstract
Método para depositar un marcado resistente al lavado y al rozamiento o marcado de código, en particular una codificación bidimensional por puntos sobre vidrio o recipientes de vidrio tales como ampollas de vidrio, jeringas, botellas de vidrio, viales y similares por las siguientes etapas de método: - producir preferentemente un haz de luz láser pulsante con una longitud de onda < 380 nm - grabar el marcado sobre el vidrio o la superficie de vidrio por desviación de un haz de luz láser en una primera y segunda direcciones, caracterizado porque - los recipientes de vidrio On (19) son desplazados a lo largo de una trayectoria de transporte y en una dirección de transporte (21), definida a continuación arbitrariamente como dirección X, - como mínimo la posición de un objeto O 1 que debe recibir inscripción individualmente, es detectado o determinado, como mínimo, en una posición a lo largo de la trayectoria de transporte, - a lo largo de la trayectoria de transporte en una posición de escritura W situada a una cierta distancia con respecto al láser, el haz de rayos láser (23) es puesto en marcha dependiendo de la posición del receptáculo de vidrio (10) y un marcado bidimensional Ma almacenado en la unidad de control (47) es escrito sobre la superficie del objeto que debe recibir la inscripción porque el haz de rayos láser (23) es escaneado (rejilla) sobre la superficie en la dirección X y en la dirección Y, y - el marcado M a (25) escrito sobre la superficie del objeto, como mínimo, en una posición R situada después de la posición de escritura apreciada en la dirección de transporte es leída y comparada con el marcado bidimensional Ma almacenado en la unidad de control (47), de manera que en caso de que no exista correspondencia entre el marcado escrito y leído M a el objeto es rechazado y separado.
Description
Método y dispositivo para depositar un marcado
resistente al lavado y al rozamiento sobre vidrio transparente.
La presente invención se refiere a un método y a
un dispositivo para depositar un marcado o marcado de código
resistente al lavado y al rozamiento, en particular un marcado de
código bidimensional, sobre vidrio o contenedores de vidrio tales
como jeringas, ampollas, viales, botellas y similares.
En la industria farmacéutica es obligadamente
necesario disponer un marcado en los medicamentos (a continuación
se designará como código o marcado de código) a efectos de
posibilitar el seguimiento de estos medicamentos. El código que
distingue los productos farmacéuticos debe por lo menos proporcionar
detalles en cuanto a cuando ha sido fabricado el medicamento y en
que proceso de fabricación. No obstante es deseable efectuar el
marcado de los medicamentos con un código individual. Un código
individual permite seguir la trayectoria de cada medicamento
individual (número de lote y fecha de caducidad obligatorias).
Hay varias codificaciones normalizadas que se
utilizan en la práctica. Son generalmente conocidos los códigos de
barras en los envases impresos con una secuencia de barras negras
sobre un fondo blanco formando el marcado de código. Estos marcados
de código son realizados por un proceso de impresión o por
eliminación de la capa superior con un material realizado en capas
de contraste. La lectura de los códigos de barras es realizada por
un haz de luz que es guiado de manera uniforme sobre el marcado de
código. La luz reflejada por el marcado es registrada y
evaluada.
evaluada.
Aparte de los códigos de barras normalizados se
utilizan también frecuentemente códigos de dos dimensiones. En
general, los códigos de tipo matriz se identifican por una
representación cuadrada de celdas de datos redondas, cuadradas o de
otras formas. Los códigos Datamatrix están constituidos
habitualmente como matrices de puntos bidimensionales con 10x10,
8x18, 8x32, 12x26, 20x20, etc. hasta 144x144 puntos. Dado que se
puede almacenar un gran número de diferentes informaciones con un
datamatrix bidimensional, con un datamatrix se pueden individualizar
por completo productos que de otra forma no se podrían
diferenciar.
En la práctica, los productos farmacéuticos son
distinguidos por el hecho de que un marcado de código es escrito
sobre una etiqueta que, a continuación, es depositada sobre el
contenedor mediante una máquina de etiquetar. Las técnicas
conocidas podrían ser utilizadas para la escritura del código. Se
puede escribir un código sobre el contenedor con tinta de manera
económica y simple. Los dispositivos de impresión por chorro de
tinta han encontrado amplia utilización, puesto que son económicos
y fiables. La desventaja con el etiquetado mediante tintas de
escritura es, no obstante, el hecho de que el etiquetado no es
habitualmente resistente al lavado y/o rozamiento. Por otra parte,
una ventaja es el hecho de que, por ejemplo, los dispositivos de
impresión por chorro de tinta requieren solamente un espacio muy
reducido. De acuerdo con ello, éstos pueden ser integrados
fácilmente en líneas de llenado.
De manera alternativa también se puede escribir
un código de manera directa sobre el contenedor sin utilizar una
etiqueta. Una técnica habitual en la industria farmacéutica para
distinguir directamente ampollas de vidrio utiliza anillos de
diferentes colores a efectos de producir marcado de código. Con esta
finalidad, se deposita un máximo de cinco anillos de diferentes
colores sobre el cuello de las ampollas. Además, se utilizan hasta
ocho colores distintos. El número limitado de anillos y los
diferentes colores no permiten, no obstante, que cada muestra
individual sea individualizada lo cual sería deseable pero
normalmente solo permite detalles con respecto al lote en el
proceso de fabricación. La ventaja de la codificación descrita de
las ampollas mediante anillos es, no obstante, el hecho de que los
medios de escritura pueden ser integrados en las líneas de llenado.
El código de anillos de colores sobre las ampollas permite solamente
codificación del número de producto y en algunos casos el número de
lote. Para los viales, la industria utiliza la combinación de un
tapón de colores y una caperuza de colores para diferenciar el
producto o lote. Ninguna de éstas tecnologías permite un número de
serie único (no hay suficiente posibilidades).
El marcado resistente al rozamiento sobre
ampollas de vidrio puede ser realizado mediante serigrafía. Con
este código se escribe en primer lugar sobre las ampollas mediante
serigrafía y a continuación se quema la tinta de impresión en las
ampollas. Hasta el momento estas ampollas de vidrio han tenido que
ser fabricadas en procesos de trabajo separados, alejadas de las
instalaciones de llenado y antes del proceso de llenado. Esto
comporta, no obstante, unos costes considerablemente superiores
puesto que hasta el momento el marcado del código tenia que ser
depositado sobre las ampollas por el fabricante de las mismas. Esto
es complicado y hace el proceso de llenado considerablemente más
caro.
En la industria farmacéutica es muy importante
tener la capacidad de imprimir o codificar ampollas, pequeños
elementos de vidrio, etc. de manera muy rápida. Las máquinas de
llenado son capaces de llenar 200 y más ampollas, pequeños
recipientes de vidrio o cartucho por minuto y se tiene que suponer
que los futuros medios de llenado serán capaces de efectuar llenado
de hasta 600 ampollas, pequeños recipientes de cristal o cartuchos
por minuto. Como resultado los dispositivos de impresión deben ser
capaces de imprimir hasta 10 contenedores por segundo.
Por otra parte, es importante en la industria
farmacéutica que los marcajes sean fácilmente legibles de modo que
los productos puedan ser identificados de forma no ambigua. Existe
además la exigencia de un dispositivo de marcado que permita
marcados individuales resistentes al rozamiento que puedan ser
fabricados de manera controlada.
Las instalaciones de llenado aplicadas en la
industria farmacéutica consisten de las siguientes estaciones:
estación de lavado -> esterilización -> estación de llenado
-> estación de marcado (código de anillos) -> máquina de
etiquetado. Con esta técnica las condiciones de esterilidad
solamente predominan entre la estación de esterilización y la
estación de llenado.
La aplicación de fuentes de luz láser ha sido
sugerida durante muchos años para depositar un marcado de código
sobre botellas de plástico PET retornables. El documento
EP-A-0 354 362 da a conocer un
método con el que se realizan unos rebajes en las superficies de
las botellas mediante rayos láser. De acuerdo con el documento
EP-A-0 354 362 los rebajes tienen
que ser constituidos de manera tal que la base de cada marcado de
código actúa como reflector de dispersión difusa. Con este objetivo
se ha sugerido la utilización de una máscara dispuesta en la
trayectoria del haz de rayos láser. Cada una de las aberturas de la
máscara esta cubierta con una rejilla de barras, una rejilla de
puntos o simplemente con una pantalla. Para leer automáticamente
las marcas del código especial se utiliza un sensor construido por
fibras guía de luz con una fibra de emisión de guía de luz
dispuesta centralmente. El sensor forma un ángulo de menos de 90º
con la superficie de la botella de manera que la luz es reflejada
hacia el sensor solamente en lugares de la superficie en los que
existen marcas.
De acuerdo con el documento
EP-A-0 354 362, el método es
básicamente aplicable asimismo a botellas de vidrio. Los intentos
llevados a cabo por el inventor han demostrado, no obstante, que con
la codificación por punto utilizada en la práctica en la actualidad
es prácticamente imposible formar un punto de la matriz de puntos
en forma de reflector de dispersión difusa similar al ojo de un
gato. Esto es imposible ya debido al hecho de que un punto
individual ocupa un área significativamente menor de 1 mm^{2}. De
acuerdo con ello, no ha sido posible tampoco leer el punto de
codificación con un sensor con una fibra guía de luces de emisión
dispuesta céntricamente. La utilización de una cámara CCD ha
fracasado debido al hecho de que el contraste entre el área de
escritura y el área circundante no es suficiente para poder leer de
manera fiable la forma del punto.
El documento WO 92/15963 se refiere
exclusivamente a la codificación sobre botellas de plástico. El
documento WO 92/15963 muestra la fijación de una botella de
plástico con respecto a los medios transportadores y el guiado del
haz de rayos láser esencialmente a lo largo del eje de la botella o
con un pequeño ángulo de inclinación con respecto a este sobre la
superficie de la botella que tiene un componente horizontal. Este
método tiene la ventaja de que la intensidad de la luz láser que
choca con la superficie de la botella por unidad de ángulo espacial
es constante. El marcado del código puede ser reconocido
supuestamente sin dificultad alguna. El escaneado del marcado no es
necesario. Tampoco se requiere producir las superficies de base con
características especiales de reflexión.
El documento
EP-A-0 354 362 así como el documento
WO 92/15963 no proporcionan detalle alguno en cuanto a las
longitudes de onda necesarias para la producción del marcado. No
obstante, el documento EP-A-0 354
362 menciona la aplicación de un láser de gas o de un láser YAG. El
láser de CO_{2} así como el láser YAG aplicado en la mecanización
de la superficie funcionan con longitudes de onda > 1000 nm. Es
conocido en general que la radiación electromagnética de está
longitud de onda es completamente absorbida incluso por plástico
transparente. Con una suficiente intensidad del haz de rayos láser
el plástico en los lugares radiados con longitudes de onda >
1000 nm se funden y se evaporan. Se producen rebajes de
aproximadamente 100 \mum y el plástico cambia sus características
ópticas.
El documento
DE-A-100 50 263 da a conocer un
método y un dispositivo para inscribir superficies curvadas de
elementos ópticos de un silicato o material plástico, tal como
cristales de gafas con luz UV de onda corta que en particular es
producida por un láser excimer. El objetivo del documento
DE-A-100 50 263 consiste en
depositar números de orden sobre los cristales de las gafas a
efectos de aumentar la seguridad contra el copiado, es decir con
los números de orden se trata de inscripciones que pueden ser
fácilmente leídas a ojo desnudo. De acuerdo con el documento
DE-A-100 50 263 el haz de luz
irradiado por el láser es enfocado mediante un elemento individual
óptico. La superficie a distinguir y el punto focal del haz de luz
son desplazados uno con respecto al otro en la dirección del plano
tangencial en el vértice de la superficie y además la superficie a
distinguir es desplazada en dirección de la normal en el vértice de
manera tal que el punto focal se encuentra siempre sobre la
superficie. El método sugerido por el documento
DE-A-100 50 263 en particular tiene
la ventaja de que se puede prescindir de la utilización de la
mascara y de acuerdo con ello la potencia del láser aplicado puede
ser menor que con otros métodos que conducen el haz de rayos láser a
través de una máscara. Mediante el desplazamiento simultáneo de la
superficie en la dirección de la normal en el vértice de la
superficie se obtiene además unas formas y tamaños uniformes del
punto focal incluso con superficies curvadas.
El dispositivo para llevar a cabo el método
utiliza un espejo galvanométrico que desvía el haz de luz láser
sobre el plano tangencial. La parte que tiene que recibir la
inscripción está dispuesta sobre una mesa de desplazamiento que
puede ser desplazada normalmente al plano tangencial. Una unidad de
control permite que la fuente de luz, el espejo galvanométrico y la
mesa de desplazamiento sean controladas en la disposición con
respecto al distintivo o codificación deseados y también en cuanto a
la forma del objeto que debe recibir la inscripción. Al mismo
tiempo resulta posible efectuar la inscripción de cristales de gafas
individualmente, por ejemplo con números de orden. Por otra parte,
las desventajas del método y el dispositivo del documento
DE-A-100 50 263 son que el objeto
que debe recibir la inscripción debe ser desplazado
perpendicularmente al plano tangencial en el vértice de la
superficie dependiendo de la curvatura de la superficie que debe
recibir la inscripción. Esto requiere una mecánica y control del
proceso de escritura muy precisas. Además, la correspondiente
curvatura de la superficie que debe recibir la inscripción se debe
almacenar en la unidad de control. Debido a la manipulación
necesariamente complicada el método de inscripción no es adecuado
para la inscripción de un gran número de objetos en una determinada
unidad de tiempo tal como se requiere en la industria farmacéutica.
El dispositivo en el documento
DE-A-100 50 263 no da a conocer
medios para controlar la inscripción o medios de transporte.
El documento US 2001/0009707 da a conocer un
vidrio que tiene un dibujo texturado que comprende zonas cónicas
rebajadas situadas a intervalos espaciados sobre la superficie. El
método de texturado de una superficie sobre un cuerpo de vidrio
comprende la exposición de la superficie a radiación láser que tiene
una longitud de onda que es sustancialmente absorbida por el
material de la superficie. Para texturar la superficie o bien el
cuerpo o el láser deben ser trasladados periódicamente. Se ha
propuesto utilizar radiación UV de 193 nm aproximadamente hasta 351
nm aproximadamente que puede ser producida por láseres excimer.
En un artículo titulado "Surface treatment of
glass and ceramics" (Tratamiento superficial de vidrio y
cerámica) (Glastech. Ber. 66, (1993), No. 3) se explica la
utilización de los láseres excimer para un marcado rápido y sin
contacto de vidrio y cerámica. En dicho artículo se examinó el
marcado de vidrio por medio de irradiación láser y utilizando una
máscara. Se descubrió que la eliminación del material empieza cuando
la potencia del láser supera un determinado umbral de densidad de
energía que es específico del material. La velocidad de ablación
así como el umbral de ablación dependen de propiedades físicas del
material y de los parámetros del láser, tales como densidad de
energía, número de impulsos aplicados, tasa de repetición de
impulso, etc.
En 1988 la entidad finlandesa Lambda Physik
anunció un nuevo método de marcar vidrio por medio de un láser
excimer (Sprechsaal, Vol. 121, No. 9, página 708). El láser
utilizado tiene una potencia superior a 1 MW (1'000'000
Watt)/cm^{2}. Han descubierto que cada impulso de rayos láser
tiene como resultado la evaporación de una capa de
0.1 \mum. La profundidad de la marca puede ser controlada por el número de impulsos de láser aplicados.
0.1 \mum. La profundidad de la marca puede ser controlada por el número de impulsos de láser aplicados.
La solicitud de patente Japonesa Nº
JP-A-09 128578 da a conocer un
método de gestión del número de molde en el que el número de molde
y la marca son grabados de manera sucesiva sobre el fondo de la
botella. La marca puede ser leída por una cámara CCD como imagen
con un número del molde de manera clara y uniforme. Por este método
se mejora la tasa de reconocimiento del número del molde.
Si bien se ha conocido desde hace muchos años
que con la luz UV producida por los láseres excimer se puede gravar
marcas directamente sobre las superficies de vidrio y cuerpos de
cerámica, igual que el pasado se utiliza una codificación con
anillos en color para contenedores destinados a contener productos
farmacéuticos. Esto es debido, no en último lugar, al hecho de que
hasta el momento no se ha tenido a disposición ninguna solución
alternativa adecuada o satisfactoria. Las soluciones adecuadas deben
permitir, en particular, una elevada capacidad de producción y
fiabilidad así como la individualización de los receptáculos y una
buena capacidad de lectura. Además, no debe existir el peligro de
que el receptáculo sufra daños en el momento de la inscripción o de
que su espacio interno quede contaminado. Con respecto a este punto
existían ciertas reservas en lo que respecta a la inscripción por
rayos láser dado que el vidrio puede ser dañado en los lugares
irradiados (grietas).
Es objetivo de la presente invención sugerir un
método y un dispositivo para distinguir de manera directa y sin
ambigüedad receptáculos de vidrio preferentemente transparente sin
la aplicación de máscaras. Otro objetivo consiste en sugerir un
método y un dispositivo a efectos de realizar una inscripción de
gravado resistente al lavado en superficies de ampollas de vidrio,
jeringuillas, pequeños recipientes de vidrio y similares, en
particular un código de puntos o líneas bidimensional legible a
máquina (datamatrix). Además es un objetivo dar a conocer un método
y un dispositivo con el que se pueden escribir marcas sobre objetos
de vidrio en movimiento ("on the fly") ("al vuelo"). Otro
objetivo es dar conocer un método y un dispositivo o un sistema con
el que se pueden inscribir en superficies curvadas marcas o marcado
de código resistentes al rozamiento, en particular en áreas
superficiales de receptáculos de vidrio redondo. Otro objetivo
consiste en dar a conocer marcas resistentes al rozamiento y no
manipulables sobre vidrio transparente sin la utilización de
máscaras o de recubrimientos adicionales y sin producir daños en el
vidrio. Un objetivo adicional, es el de dar a conocer una solución
completa para la fabricación de marcas individuales resistentes al
rozamiento en receptáculos farmacéuticos que se pueda integrar en
las instalaciones de llenado existentes y que en particular cumpla
las exigencias de la industria farmacéutica.
De acuerdo con la invención este objetivo se
consigue por un método que presenta las características de la
reivindicación 1. Mediante medios de transporte se pueden
transportar por delante de un láser un gran número de recipientes
de vidrio. Detectando la posición de un recipiente de vidrio y,
según sea el caso, la velocidad de transporte de los medios de
transporte, el haz de rayos láser puede ser disparado en el momento
apropiado y el dibujo del marcado almacenado en un medio de memoria
puede ser grabado en la superficie. Las marcas grabadas en la
superficie pueden ser escaneadas y detectadas directamente después
del proceso de escritura por medio de unos medios de lectura
adecuados y pueden ser comparadas con el dibujo de marcado
almacenado en el medio de memoria. Mediante la comparación del
dibujo de código predefinido con el dibujo de código realmente
escrito se puede asegurar inmediatamente si la inscripción es
correcta. De está manera, se puede cumplir con la exigencia de una
capacidad de seguimiento de cien por cien de las muestras. Por lo
tanto, una mezcla de medicamentos no puede tener lugar a causa del
marcado gravado en la superficie del vidrio. Por lo tanto, por
primera vez se pueden cumplir las diferentes exigencias de la
industria farmacéutica con respecto a un nuevo tipo de distinción
de ampollas, jeringas, pequeños recipientes de vidrio y viales con
el método según la invención. Además el dispositivo de acuerdo con
la invención puede ser integrado en las instalaciones de llenado
existentes. La aplicación de un láser con una longitud de onda <
380 nm, tal como han demostrado las pruebas realizadas por el
inventor, tiene la gran ventaja en comparación con el láser de
CO_{2} aplicado habitualmente, que los lugares de la superficie
de vidrio tratados con el láser son sometidos a un estrés térmico
mucho más reducido por lo tanto, el peligro de que el vidrio pueda
ser dañado es prácticamente nula. Además al desviar el haz de rayos
láser en dos direcciones se puede inscribir las muestras de manera
muy rápida.
De forma ventajosa, el haz de rayos láser es
desviado mediante un espejo de escáner 2D activable en la dirección
X e Y. Este espejo escáner 2D desviable en dos direcciones puede
ser, por ejemplo, un espejo galvanométrico conocido o se puede
desviar por medio de efectos magnéticos, electroestáticos o
piezoeléctricos. El espejo debe tener suficiente dinámica para
modular el haz de rayos láser de manera suficientemente rápida para
recorrer el dibujo completo en el corto tiempo disponible (de
manera típica menos de 200 ms).
De acuerdo con un método particularmente
preferente la variación de la profundidad de foco del haz de rayos
láser en la zona de la superficie de escritura se ajusta a > 0,2
mm, preferentemente > 0,5 mm y muy particularmente preferente
> 1,0 mm. Esto tiene la ventaja de que no es necesario un ajuste
exacto de las muestras con respecto al haz de rayos láser. Además,
se puede también efectuar la inscripción sobre superficies
curvadas. Las superficies curvadas pueden tener al mismo tiempo
radios de 3 mm y superiores. Otra ventaja consiste en el hecho de
que la distancia de los objetos que reciben la inscripción en el eje
de la luz pueden cambiar durante la operación de escritura. Este
es, por ejemplo, el caso si los objetos son trasportados sobre un
carrusel. La densidad de energía del haz de rayos láser aplicada se
tiene que ajustar ventajosamente de manera que se supere el valor
umbral para el que se realiza la eliminación del material. De manera
ventajosa, el haz de rayos láser es ajustado a una densidad de
energía de
> 2 J/cm^{2}, preferentemente de > 5 J/cm^{2} y muy particularmente preferente > 10 J/cm^{2}.
> 2 J/cm^{2}, preferentemente de > 5 J/cm^{2} y muy particularmente preferente > 10 J/cm^{2}.
En principio el recipiente de vidrio puede
encontrase estacionario y el haz de luz láser para escribir la
codificación puede ser desplazado durante la realización de la
codificación. No obstante, es ventajoso que los recipientes de
vidrio sean transportados de manera continua y preferente a la misma
velocidad de transporte y el haz de rayos láser es orientado de
acuerdo con la velocidad de los objetos. Con el transporte continuo
la capacidad de producción puede ser significativamente mayor que
con un transporte por etapas.
El haz de rayos láser es activado
preferentemente de manera tal que para la escritura de un único
punto de datos o píxel los puntos de incidencia de los impulsos de
luz en cada caso se solapen por lo menos parcialmente. Esta tiene
la ventaja de que en el vidrio se genera una superficie mate bien
visible que tiene buen contraste con respecto a las zonas
adyacentes no mecanizadas. De manera ventajosa cada uno de los
puntos de datos o píxel del marcado de código es formado por dos o
más pistas o canales dispuestas uno inmediato a otro. Esto
significa que una datamatrix de n x m se divide, como mínimo, en 2n,
3n, 4n etc. o 2m, 3m, 4m pistas (ver figura 7).
De manera ventajosa, se aplica un haz de luz
láser con una longitud de onda de < 300 nm, en particular de 265
nm o 253 nm. Estas frecuencias pueden ser producidas por los láseres
excimer o láser de estado sólido conocidos con medios de
multiplicación de frecuencia. Preferentemente se aplica un láser Nd
YAG con una frecuencia que funciona en el tercer armónico. Estos
láseres son más económicos y también más pequeños que los láseres
excimer de manera que los medios de inscripción pueden ser también
integrados en las líneas de llenado existentes. Se producen rebajes
de solo < 20\mum, preferentemente < 10\mum en la
superficie del vidrio con el haz de luz láser. El proceso de
escritura puede ser relativamente rápido a causa del poco material
eliminado.
Preferentemente, un objeto O_{2} que sigue al
objeto O_{1} con la marca M_{a} es dotada de un marcado
M_{b}, un objeto subsiguiente O_{3} es dotado de un marcado
M_{c}, etc. Los receptáculos de vidrio pueden ser distinguidos
individualmente de esta manera.
De acuerdo con otro desarrollo ventajoso del
método de la invención, el lugar del vidrio que debe recibir la
inscripción es recubierto con una sustancia líquida o sólido o
mezcla de sustancias sobre la superficie en la que incide el láser.
De manera sorprendente, el proceso de escritura resulta entonces más
eficaz y más rápido. El proceso de escritura resulta ya
sorprendentemente más eficaz si el lugar a inscribir del vidrio es
humedecido previamente. De manera alternativa se puede depositar
sobre el lugar a inscribir, como mínimo, una capa de un compuesto
que se adhiere bien al vidrio, por ejemplo una grasa u otra
sustancia absorbente de UV. Un recubrimiento antes del proceso de
inscripción puede mejorar además la relación de contaste entre las
zonas del vidrio con inscripción y sin inscripción.
De manera ventajosa, inmediatamente después de
la operación de inscripción la legibilidad del marcado es comprobada
mediante medios de lectura, en particular una cámara CCD. Con esta
disposición los recipientes que tienen un marcado erróneo pueden
ser rechazados inmediatamente, es decir, antes de ser llenados. En
los casos en los que el marcado tiene lugar después del llenado,
las piezas defectuosas son rechazadas inmediatamente antes de pasar
a la siguiente etapa de producción. En un desarrollo adicional del
método, para producir una proporción de contraste mejorada entre la
superficie de vidrio con y sin inscripción, el marcado no es
iluminado de manera directa pero la luz es introducida en la pared
del vidrio del receptáculo a una cierta distancia con respecto al
marcado de código. De esta manera la proporción de contraste se
puede mejorar de manera sorprendente tanto que el marcado inscrito
en el vidrio es fácilmente legible. Se puede reconocer de manera
fiable el marcado al disponer, como mínimo, una fuente de luz por
encima por debajo a una cierta distancia con respecto al marcado y
previniendo el impacto directo de la luz sobre el marcado y los
medios de lectura por medio de protecciones o pantallas, el marcado
puede ser reconocido de manera fiable.
El objeto de la presente invención consiste
también en un dispositivo para depositar un marcado resistente a
lavado y a rozamiento, en particular una codificación bidimensional
por puntos, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 16,
que se caracteriza porque:
- los medios de transporte están diseñados para
el transporte de recipientes de vidrio a marcar, a lo largo de una
trayectoria de transporte y en una dirección de transporte que
define un tramo de transporte,
- se dispone, como mínimo, en un punto a lo
largo de la trayectoria de transporte un medio para detectar o
determinar, como mínimo, el lugar de, como mínimo, un medio receptor
o un recipiente de vidrio dispuesto en el mismo, encontrándose
dichos medios conectados a la unidad de control,
- en la unidad de memoria se ha almacenado un
programa que pone en marcha el láser con dependencia de la posición
del receptáculo de vidrio que se debe inscribir así como, como
mínimo, un dibujo de marcado de acuerdo con el cual los medios de
desviación para la escritura del marcado 2D se desplazan en una
primera y segunda dirección,
- un medio de lectura es dispuesto en una
posición de lectura definida R a lo largo de la trayectoria de
transporte después del sistema láser en la dirección de transporte,
para detectar el marcado escrito previamente por el sistema láser,
encontrándose dichos medios de lectura en conexión con la unidad de
control, y
- que en la unidad de control se encuentra
presente un programa o proceso de programa que compara el dibujo de
marcado almacenado con el marcado detectado por los medios de
lectura y proporciona una señal de control dependiendo del
resultado de la comparación a la salida de la unidad de control.
Mediante los medios de trasporte se define un
tramo de transporte de una determinada longitud, a lo largo del
cual se lleva a cabo la operación de escritura y la operación de
lectura por los medios de escritura y lectura respectivamente. Esto
tiene la ventaja de que el objeto que recibe la inscripción no tiene
que ser manipulado de forma adicional (girado) a efectos de leer el
marcado del código.
Los medios de detección de posición son
preferentemente un encoder que dependiendo de la velocidad de
transporte de los medios de transporte suministra señales
(impulsos) a la unidad de control. Las señales que se originan de
un encoder preferentemente de incrementos se pueden utilizar para
determinar la posición de los objetos que deben recibir las
inscripciones o los medios receptores para los objetos (que lo
soportan). De manera alternativa o adicional, la velocidad de los
medios de transporte puede ser determinada por intermedio de las
señales conseguidas.
Con el transporte continuo de los objetos que
deben recibir inscripciones durante la operación de escritura, el
conocimiento de la velocidad de los medios de transporte se puede
utilizar para corregir o efectuar el seguimiento de la desviación
del haz de luz láser por la velocidad de transporte. La aplicación
de un encoder tiene también la gran ventaja de que el sistema láser
efectué la inscripción dependiendo de la velocidad de los medios de
transporte y, por lo tanto, el control del dispositivo puede ser
relativamente simple. Se puede concebir que el espejo del escáner
que tenga una unidad de control y regulación separada que puede
procesar las señales del encoder de manera que el haz de rayos
láser pueda ser controlado o desplazado de acuerdo con la velocidad
de transporte de los objetos.
De manera ventajosa la impulsión del dispositivo
de transporte, por ejemplo un servo-motor, asegura
una velocidad de transporte uniforme de los medios de transporte.
De acuerdo con un ejemplo de realización especialmente preferente,
el programa de la unidad de control asegura que en la escritura
(grabado) el haz de rayos láser es controlado en la dirección de
transporte dependiendo de la velocidad de transporte de los medios
de transporte. De esta manera es posible hacer inscripciones sobre
los objetos "al vuelo". Por lo tanto, es posible una elevada
capacidad de producción.
Los medios de enfoque presentes en la
trayectoria del haz del haz de luz láser, por ejemplo una lente
convergente, un espejo cóncavo o similares, puede enfocar al haz de
luz láser al plano de escritura. Los medios de enfoque tienen
preferentemente una amplitud focal f de más de 5 cm, preferentemente
de más de 10 cm y de manera muy especialmente preferente más de 15
cm. Con una amplitud focal larga la profundidad de enfoque puede ser
más profunda. Si bien en principio se puede aplicar un láser
excimer, el dispositivo utiliza preferentemente un láser Nd YAG con
medios de multiplicación de frecuencia, en particular medios para
cuadruplicar la frecuencia.
Mediante la aplicación de medios deflectores
pivotantes de manera controlada alrededor de dos ejes de
pivotamiento ortogonales entre si se pueden escribir cualesquiera
marcas tales como números o letras, códigos de barras y de punto,
en particular marcas bidimensionales, (matrices M x N) sin la
aplicación de una máscara.
Se dispone ventajosamente una posición de
lectura a lo largo de la trayectoria de transporte en la que se
encuentra presente una fuente de luz que está dispuesta de manera
tal que solamente una parte del receptáculo de vidrio con
inscripciones, pero no el marcado puede ser irradiado de manera
directa. De esta manera, la proporción de contraste se puede
mejorar de manera tal que el marcado inscrito mediante luz UV puede
ser leído por una cámara CCD. De manera ventajosa, a corta
distancia con respecto a la fuente de luz se dispone, como mínimo,
una pantalla opaca que está diseñada de manera tal que se impide la
incidencia directa de luz sobre la cámara CCD y el marcado. En otro
desarrollo ventajoso adicional se han dispuesto dos fuentes de luz
en oposición entre si y están dispuestas en lados en oposición de
la trayectoria de transporte que está dispuestos de manera tal y
cada uno de ellos rodeado por una pantalla de protección de manera
que por delante de estos solamente una parte del recipiente de
vidrio, pero no el marcado, es irradiado directamente por las
fuentes de luz.
De acuerdo con otro aspecto independiente la
materia de la presente invención consiste en un dispositivo de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 29, que se caracteriza
porque:
- se dispone un medio para detectar, como
mínimo, la posición y preferentemente la velocidad de los medios de
transporte, cuyos medios se encuentran en conexión con la unidad de
control,
- en la unidad de memoria se ha almacenado un
programa que en su funcionamiento pone en marcha el láser
dependiendo de la posición del recipiente de vidrio que debe
recibir la inscripción, así, como mínimo, un dibujo de marcado de
acuerdo con el cual los medios de desviación para la escritura del
marcado 2D son desplazados en una primera y una segunda dirección,
y
- se dispone un programa o circuito lógico que
controla el haz de rayos láser de acuerdo con la velocidad de
transporte de los objetos que deben recibir la inscripción.
Este dispositivo tiene la ventaja de que el
objeto desplazado puede ser inscrito "al vuelo" con un marcado,
código, números o letras. En particular, esto permite la
inscripción de un número mayor de objetos que un transporte por
etapas. Otros aspectos de la invención están definidos en las
reivindicaciones dependientes y ya se han explicado en lo
anterior.
De acuerdo con otro aspecto independiente la
materia de la presente invención consiste en un dispositivo de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 33, que se caracteriza
porque mediante los medios de enfoque se puede producir una
profundidad del foco de más de 0,2 mm, preferentemente más de 0,5
mm, y muy especialmente preferente más de 1 mm. De manera típica,
la profundidad del foco es aproximadamente de 2 mm. Mediante estos
medios la posición exacta de los objetos que deben recibir
inscripciones es menos importante. Además, también se pueden
producir inscripciones sobre superficies curvadas sin que la
distancia entre la óptica del láser y la superficie del objeto
tenga que ser cambiada tal como es el caso por ejemplo con el
dispositivo del documento DE-A-100
50 263. No obstante, es importante que el haz de rayos láser tenga
un diámetro esencialmente uniforme o un diámetro que no varía
excesivamente sobre la zona de la profundidad del foco reivindicada
y la densidad de energía del haz de rayos láser es superior al
umbral de ablación que depende del material sobre el que se tienen
que efectuar las inscripciones. Preferentemente la densidad de
energía es > 2 J/cm^{2}, preferentemente > 5 J/cm^{2} y
muy particularmente preferente > 10 J/cm^{2}. Otros aspectos
del dispositivo se definen en las reivindicaciones dependientes ya
explicadas.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación la invención será descrita a
título de ejemplo haciendo referencia a las figuras. En ellas:
La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema
de rayos láser, medios de lectura y un dispositivo de carrusel para
el transporte de ampollas;
La figura 2 muestra la disposición de la figura
1 de manera más detallada en la que el sistema láser se ha mostrado
parcialmente en sección;
La figura 3 muestra medios de lectura de manera
más detallada;
La figura 4 muestra esquemáticamente el control
del dispositivo de codificación;
Las figuras 5a-c muestran
botellas con marcas de código dispuestas a título de ejemplo;
La figura 6 es una ampliación de 18 veces de un
ejemplo de marcas depositadas con un haz de luz láser con una
longitud de onda de 266 nm y una densidad de energía de 10^{6}
J/m^{2};
La figura 7 es un modelo o dibujo de escritura
para la fabricación de una matriz de 10 x 10 puntos;
La figura 8 es un diagrama esquemático de
principio de una segunda realización para un dispositivo de
escritura por láser.
El dispositivo (11) destinado a depositar las
marcas de código que se han mostrado en las figuras 1 y 2 tiene un
dispositivo de transporte diseñado en forma de un carrusel (13), un
sistema de rayos láser (15) dispuesto a una cierta distancia de la
trayectoria de transporte del carrusel (13) así como un dispositivo
de lectura (17). El dispositivo de transporte (13) sirve para
recibir y transportar recipientes de vidrio (19) que deben ser
codificados, por ejemplo ampollas de vidrio, pequeños recipientes de
vidrio o viales, en una determinada dirección de transporte (flecha
21). El carrusel (13) es cargado con un receptáculo de vidrio (19)
en la posición de carga (L) mediante un brazo de robot que no se ha
mostrado de manera detallada o un dispositivo de carga de tipo
conocido. Un haz de luz láser de alta energía (23) del sistema láser
(15) escribe un marcado de código (15) en particular un código de
matriz (25) sobre la superficie (27) de vidrio en una posición de
codificación (W) que sigue en la dirección de transporte. En una
posición de lectura subsiguiente (R) el marcado (25) de código que
se ha escrito es comprobado por un medio de lectura (17) que tiene,
como mínimo, una cámara CCD. Si el marcado del código de lectura
corresponde con el dibujo en la muestra del marcado de código el
receptáculo (19), en una estación de llenado subsiguiente que no se
ha mostrado, es llenado a continuación con la sustancia
medicamentosa y es cerrado. Si el marcado de código escrito (25) no
puede ser leído sin errores, entonces el recipiente (19) es
rechazado.
El dispositivo de transporte por su parte no es
objeto de la presente invención. El dispositivo de transporte puede
ser también un medio de transporte lineal. Es significativo que de
acuerdo con una realización preferente los recipientes de vidrio
(19) a codificar pueden ser dispuestos de manera inmóvil sobre el
dispositivo de transporte correspondiente en medios receptores que
no se han mostrado en detalle. Para escribir un código
bidimensional (25) esto significa que el haz de luz láser (23) debe
ser desviado en una primera y segunda direcciones. No obstante, es
básicamente concebible asimismo mantener el haz de escritura
estacionario en vez de ello desplazar el receptáculo de vidrio.
El sistema de láser mostrado (15) está dispuesto
en un cuerpo envolvente (31). En una forma de realización
preferente comprende una fuente de rayos láser no mostrada de forma
detallada, un dispositivo (33) para doblar, triplicar o
cuadruplicar la frecuencia base del láser de manera que resulte de
ello una longitud de onda de la luz láser de \leq 365 nm,
preferentemente de \leq 300 nm, así como medios de desviación del
haz de rayos láser activables, preferentemente en forma de un
espejo de escáner activable (35). El espejo (35) es pivotante
alrededor de los ejes de pivotamiento perpendiculares entre si,
específicamente un eje de pivotamiento (37) y un eje de
pivotamiento (39) ortogonal al eje (37). El espejo (35) del escáner
puede ser un dispositivo listo para utilizar que comprende su
propia unidad de control que permite el seguimiento del haz de rayos
láser de acuerdo con la velocidad de un objeto a inscribir.
La frecuencia de un haz de rayos láser que se
origina, por ejemplo, en un láser YAG con una longitud de onda de
1060 nm se puede incrementar al cuádruplo de este valor mediante un
cristal cuadriplicador de frecuencia (33) de manera que resulta de
ello un haz de luz láser de 265 nm. El haz de luz láser (23) choca
en el espejo (35) y a continuación para la escritura de un marcado
de código es desviado por un pivotamiento controlado del espejo
(35). En la trayectoria de la luz después del espejo (35) está
dispuesta una lente de enfoque (40) para enfocar el haz de luz
láser desviado (23) a un plano de escritura que forma asimismo un
plano tangencial con respecto a la superficie que se debe
inscribir.
De acuerdo con otra formación ventajosa de la
invención los medios de lectura están constituidos por una cámara
CCD (17). La cámara (17) está dispuesta a una cierta distancia del
dispositivo de transporte (13) y con respecto a la trayectoria de
transporte está dispuesta básicamente a la misma altura que el haz
de escritura (23). Por lo menos una fuente de luz (41) queda
dispuesto a una cierta distancia con respecto al campo de detección
(43) de la cámara CCD de manera que el marcado de código (25) no es
iluminado de manera directa. Con este objetivo se disponen
protecciones (45) que protegen el haz de luz con respecto a la
abertura de la cámara y el marcado del código. Mediante esta
disposición de la fuente de luz (41) se puede conseguir que zonas de
la superficie de vidrio expuestas al haz de rayos láser (23) se
puedan diferenciar significativamente. De forma sorprendente el
contraste del marcado de código parcialmente transparente con
respecto a las superficies de vidrio completamente transparentes
adyacentes se pueden mejorar notablemente de manera que las marcas
de código depositadas pueden ser detectadas de manera fiables por
la cámara CCD. Un aparato de lectura que es adecuado para leer un
código 2D es por ejemplo el lector de código 2D de la compañía Sick
AG que se puede conseguir en el mercado con la designación ICR
850.
El marcado será preferentemente iluminado de
forma indirecta para conseguir una proporción de contraste que es
suficiente para la detección fiable del marcado escrito. Esto se
puede efectuar por la introducción de luz dentro de la pared de
vidrio que contiene la codificación. Mediante la introducción de luz
dentro de la pared de vidrio se consigue que el marcado en código
no sea irradiado de forma directa. La luz conducida hacia dentro de
la pared de vidrio se propaga igual que en una guía de luz. Si la
luz impacta con los rebajes del marcado del código a continuación
sale de manera creciente en estos rebajes y, por lo tanto, mejora
considerablemente la capacidad de lectura del código.
El dispositivo de codificación (11) está
controlado y revisa preferentemente por un ordenador central (47)
(figura 4). El ordenador (47) se encuentra, como mínimo, en conexión
con el dispositivo de transporte (13), el sistema láser así como
los medios de lectura (17). Aparte de ello, el ordenador puede
también controlar los sistemas de manipulación requeridos para el
funcionamiento del dispositivo de código y también para cargar y
descargar el dispositivo de transporte.
\newpage
La figura 5 muestra varias ampollas dotadas de
un código de punto bidimensional (2D) (datamatrix) que comprende
áreas inscritas y no inscritas o puntos de datos. El código de punto
2D (datamatrix) está compuesto de una serie de dichos puntos de
datos únicos o píxeles que pueden ser leídos solamente e
interpretados por una máquina (dispositivos escáner) y los
correspondientes medios de software.
En la figura 6 se ha representado un ejemplo de
realización de un marcado de código que ha sido producido por
eliminación de una delgada capa de vidrio de la superficie de una
placa de vidrio. Sobre la imagen del microscopio electrónico se
puede reconocer claramente que los lugares del vidrio irradiados con
el haz de rayos láser son rugosos y no suaves como en las zonas
adyacentes.
La figura 7 muestra las guías de láser (48) para
la fabricación de una matriz de 10 x 10 puntos. Se puede observar
que se ha formado una columna de datos de cuatro pistas de láser
dispuestas una al lado de la otra, es decir n puntos de datos están
divididos en 4n guías.
Con el ejemplo de realización de la figura 8, un
encoder (51) proporciona señales con respecto al movimiento del
dispositivo de transporte (13) al dispositivo de control, no
mostrado de manera detallada, para el espejo (35) del escáner. Las
señales del encoder permiten que el haz de luz láser o su desviación
alrededor del eje X y del eje Y sean corregidos o guiados por la
velocidad de transporte del dispositivo de transporte. Esto
posibilita que los receptáculos de vidrio sean transportados de
manera continua y grabados con marcas de código. Además es evidente
de la figura 7 que el haz de luz láser con frecuencia cuadruplicada
que sale del cuerpo envolvente del láser es expandido en primer
lugar y luego rectificado. La expansión del haz de luz láser
proporciona la ventaja de que el espejo del escáner puede recibir
los impactos con densidades de energía no excesivamente grandes, de
manera que la vida útil se incrementa. El espejo (35) del escáner
desvía el haz de luz láser expandido aproximadamente en 90 grados.
El haz de luz láser desviado es enfocado, a continuación, a un
diámetro entre 5 y 25 \mum, preferentemente de 8 a 15 \mum por
una lente convergente con una amplitud focal preferentemente de 150
a 300 mm o por medios que actúan de igual modo en el plano de
escritura.
El dispositivo de codificación (11) se utiliza
del modo siguiente: un robot de carga que no se ha mostrado de
manera detallada o un dispositivo de carga retira la ampolla de
vidrio a codificar desde un contenedor de alimentación (no
mostrado) y la carga en la posición de carga (L) en medios
receptores del dispositivo de transporte. Medios de separación
conocidos pueden también ser dispuestos en lugar de un robot de
carga, por cuyos medios la ampolla de vidrio individual llega
directamente a los medios receptores del dispositivo de transporte
sin que el dispositivo de transporte tenga que ser parado. La
ampolla es transportada, a continuación, en la dirección de
transporte a la posición de codificación (R). En este lugar un
código de puntos preferentemente bidimensional es grabado en la
superficie del vidrio mediante un haz de luz láser de alta energía.
El haz de luz láser tiene preferentemente una longitud de onda de
193 nm, 265 nm, o 253 nm.
Para la escritura de un código bidimensional el
haz de escritura es desviado por el espejo del escáner (35)
pivotante alrededor de los ejes (37), (39). El control del espejo es
efectuado por el ordenador (47). En una realización preferente para
la desviación del espejo (33) se aplican accionadores ajustables,
tales como, por ejemplo cristales piezoeléctricos. El haz de rayos
láser utilizado para la escritura es preferentemente un haz láser
pulsante. Se transmite una cantidad de energía por unidad de tiempo
y área al vidrio tal que una capa superior muy delgada de vidrio es
retirada de la superficie del vidrio. El haz de rayos láser es
preferentemente escaneado sobre la superficie del vidrio de forma
similar a una retícula de manera que los puntos de impacto de la
luz de impulsos de luz sucesivos se solapan solamente de forma
parcial. De está manera se puede conseguir una buena proporción de
contraste con un número mínimo de impulsos. No obstante, es
previsible que un primer número de impulsos de luz sucesivos tengan
los mismos puntos de impacto sobre la superficie del vidrio y que
un segundo número de impulsos de luz sucesivos tenga un segundo
punto de impacto ligeramente desplazado con respecto al primer
punto de impacto.
Después de depositar el código la ampolla es
transportada adicionalmente a la posición de lectura. El marcado de
código producido en la superficie de vidrio es escaneado en la
posición de lectura (R). Esto se puede llevara a cabo por un
sistema de inspección de tipo comercial con una cámara CCD. La
ampolla es iluminada preferentemente de forma indirecta con luz y
la luz dispersa de forma difusa es detectada por la cámara CCD. La
luz de medición puede ser introducida en el vidrio de forma
paralela o perpendicular al marcado bidimensional. Es ventajoso que
el marcado no sea iluminado directamente. Para este objetivo se
puede disponer un tipo de protección o guía de la luz. Si la luz ha
sido introducida en el vidrio entonces ésta es reflejada en retorno
desde la superficie de manera similar a la propagación de luz en
una fibra de vidrio. La luz que impacta en el lugar que es tratado
o atacado por ablación puede escapar y dispersarse en todas
direcciones. La luz detectada con la ayuda de la cámara CCD (17)
produce una imagen del marcado de código, por ejemplo en forma de
puntos de luz sobre un fondo oscuro. Las informaciones detectadas
son conducidas hacia el ordenador (47). El ordenador (47) compara
el marcado de código detectado con el dibujo almacenado. Si la
correspondencia del marcado de código escrito con el marcado
predefinido es menor que un cierto valor de umbral, entonces la
ampolla es rechazada como errónea y el receptáculo de vidrio es
excluido (flecha R1). Si el marcado de código se corresponde con el
dibujo de muestra, es decir no tiene errores, entonces el contenedor
de vidrio es transportado sucesivamente a la estación de llenado y
es llenado (flecha R2).
El dispositivo de transporte funciona
preferentemente de forma continua, es decir gira con una velocidad
preferentemente constante. La carga y descarga así como las
acciones de escritura y lectura tienen lugar, por lo tanto, de
manera continua.
El dispositivo según la invención sirve en
particular para la inscripción directa de recipientes de vidrio,
cuerpos de vidrio, placas de vidrio, etc. con codificaciones
legibles a máquina llamadas también marcas 2DMI (identificación de
marcado bidimensional). Entre éstas se encuentran codificaciones por
puntos estandarizadas o sistemas de codificación abierta libremente
escalable que pueden ser adaptadas a exigencias individuales. La
solución de acuerdo con la invención está prevista para distinguir
contenedores y receptáculos de vidrio para las industrias
farmacéutica, cosmética y de bebidas. La codificación por puntos
prevista para esta aplicación tiene habitualmente las siguientes
dimensiones:
Matriz de 10x10 puntos:
\hskip0.5cmlongitud de borde aproximada 1 mm
Matriz de 20x20 puntos:
\hskip0.5cmlongitud de borde aproximada 2 mm
\vskip1.000000\baselineskip
Por lo tanto, el área promedio ocupada por un
punto de datos es de 0,01 mm^{2}.
Los puntos de imagen individual de las matrices
de puntos anteriormente indicadas tienen áreas correspondientes de
aproximadamente 0,01 a 0,1 mm^{2}. Como mínimo se requieren 9
impulsos de láser, de manera típica entre 16 y 32, para producir un
punto de imagen.
Para llevar a cabo el método según la invención
se recomiendan las siguientes especificaciones mínimas:
- Capacidad de la máquina:
- 200 pce/min y valores mayores
- Duración del marcado:
- 200 ms y valores menores
- Densidad de energía del láser:
- 10 GW/m^{2} y valores mayores
- Frecuencia del láser:
- 10 kHz y valores mayores
- Código Datamatrix:
- Celda 10x10 y valores mayores
- Código Datamatrix:
- Celda 10x10 y valores mayores
- Distancia focal:
- aproximadamente 200 mm Dimensión del Datamatrix: 1x1 mm y valores mayores
- Diámetro del punto láser:
- 10 \mum aproximadamente
- "Profundidad" del foco (tolerancia):
- 2 mm y valores mayores
\vskip1.000000\baselineskip
- 11
- Dispositivo de codificación
- 13
- Carrusel (dispositivo de transporte)
- 15
- Sistema láser
- 17
- Medios de lectura (cámara CCD)
- 19
- Receptáculo de vidrio, ampolla de vidrio o botella o viales de vidrio
- 21
- Medios receptores de las ampollas
- 21
- Dirección de transporte
- 23
- Haz de luz láser
- 25
- Marcado de código (código de punto)
- 27
- Superficie de vidrio
- 31
- Cuerpo envolvente
- 33
- Medios (31) para doblar, triplicar o cuadruplicar la frecuencia base del láser
- 35
- Medios de desviación (espejo del escáner)
- 37
- Primer eje de pivotamiento del espejo (33)
- 39
- Segundo eje de pivotamiento del espejo (33)
- 40
- Lente de enfoque
- 41
- Fuente de luz
- 43
- Campo de detección
- 45
- Protecciones
- 47
- Ordenador
- 51
- Encoder
Claims (35)
1. Método para depositar un marcado resistente
al lavado y al rozamiento o marcado de código, en particular una
codificación bidimensional por puntos sobre vidrio o recipientes de
vidrio tales como ampollas de vidrio, jeringas, botellas de vidrio,
viales y similares por las siguientes etapas de método:
- producir preferentemente un haz de luz láser
pulsante con una longitud de onda < 380 nm
- grabar el marcado sobre el vidrio o la
superficie de vidrio por desviación de un haz de luz láser en una
primera y segunda direcciones,
caracterizado porque
- los recipientes de vidrio O_{n} (19) son
desplazados a lo largo de una trayectoria de transporte y en una
dirección de transporte (21), definida a continuación
arbitrariamente como dirección X,
- como mínimo la posición de un objeto O_{1}
que debe recibir inscripción individualmente, es detectado o
determinado, como mínimo, en una posición a lo largo de la
trayectoria de transporte,
- a lo largo de la trayectoria de transporte en
una posición de escritura W situada a una cierta distancia con
respecto al láser, el haz de rayos láser (23) es puesto en marcha
dependiendo de la posición del receptáculo de vidrio (10) y un
marcado bidimensional M_{a} almacenado en la unidad de control
(47) es escrito sobre la superficie del objeto que debe recibir la
inscripción porque el haz de rayos láser (23) es escaneado (rejilla)
sobre la superficie en la dirección X y en la dirección Y, y
- el marcado M_{a} (25) escrito sobre la
superficie del objeto, como mínimo, en una posición R situada
después de la posición de escritura apreciada en la dirección de
transporte es leída y comparada con el marcado bidimensional
M_{a} almacenado en la unidad de control (47), de manera que en
caso de que no exista correspondencia entre el marcado escrito y
leído M_{a} el objeto es rechazado y separado.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el haz de rayos láser (23) es desviado
en la dirección X y en la dirección Y con la ayuda de un espejo de
escáner 2D (35) activable.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la profundidad de foco del haz de rayos
láser (23) en la zona de la superficie de escritura se ajusta a
> 0,2 mm, preferentemente a > 0,5 mm y muy particularmente
preferente > 1,00 mm.
4. Método según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque el haz de rayos láser es ajustado a
una densidad de energía de > 2 J/cm^{2}, preferentemente de
> 5 J/cm^{2} y muy particularmente preferente > 10
J/cm^{2}.
5. Método según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque un objeto O_{2} que sigue al objeto
O_{1} con el marcado M_{a} es dotado con un marcado M_{b}, un
objeto subsiguiente O_{3} es dotado con un marcado M_{c},
etc.
6. Método según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque los recipientes de vidrio (19) son
trasportados de forma continua y preferentemente con la misma
velocidad de transporte y el haz de rayos láser (23) es guiado de
acuerdo a la velocidad de transporte de los objetos (19).
7. Método según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado porque los puntos de impacto de los impulsos
de luz en cada caso se solapan, por lo menos, parcialmente.
8. Método según una de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque cada punto de datos o píxel está
formado por una serie de impulsos láser que se solapan, por lo
menos, parcialmente.
9. Método según una de las reivindicaciones 1 a
8, caracterizado porque cada punto de datos o píxel está
formado por dos o más guías o canales dispuestos uno adyacente al
otro.
10. Método según una de las reivindicaciones 1 a
9, caracterizado porque el marcado es grabado en la
superficie de un recipiente de vidrio (19) o en el cuello o a una
corta distancia de la abertura de llenado de los recipientes de
vidrio (19).
11. Método según una de las reivindicaciones 1 a
10, caracterizado porque las superficies curvadas con radios
entre 3 mm a 50 mm, preferentemente de 5 mm a 30 mm son dotadas con
marcados.
12. Método según una de las reivindicaciones 1 a
11, caracterizado porque una codificación de punto de n x m
puntos o píxel preferentemente cuadrada es escrita en un escáner de
rejilla.
\newpage
13. Método según una de las reivindicaciones 1 a
12, caracterizado porque una sustancia líquida o sólida o
una mezcla de sustancias líquida o sólida es depositada sobre el
lugar del vidrio que debe recibir la inscripción antes del proceso
de escritura.
14. Método según una de las reivindicaciones 1 a
13, caracterizado porque para la lectura del marcado (25)
para producir una proporción de contraste incrementada entre las
superficies de vidrio dotadas de inscripción y sin inscripción se
introduce luz en la pared de vidrio del receptáculo de vidrio (19) a
una distancia con respecto al marcado (25) y la luz dispersa es
detectada con la ayuda de una cámara CCD (17).
15. Método según una de las reivindicaciones 1 a
14, caracterizado porque el marcado (25) es depositado sobre
superficies curvadas, en particular superficies de recipientes de
vidrio que son redondos en sección transversal.
16. Dispositivo (11) para depositar un marcado
(25) o marcado de código resistente al lavado y al rozamiento, en
particular una codificación bidimensional de puntos o líneas que
consiste en una serie de puntos de datos o píxeles sobre
recipientes de vidrio tales como ampollas de vidrio, botellas de
vidrio, viales y similares que comprende:
- medios de transporte (13) que tiene medios de
impulsión con uno o varios dispositivos (20) receptores para los
objetos que deben recibir inscripción,
- un sistema láser (15) dispuesto a una cierta
distancia de los medios de transporte (13) con una fuente de rayos
láser para producir un haz de luz láser (23) con una longitud de
onda < 380 nm, siendo dirigido dicho haz de luz láser (23) en su
funcionamiento sobre la trayectoria de transporte y definiendo un
punto de impacto en la zona de, como mínimo, un dispositivo
receptor desplazado a lo largo de la trayectoria de transporte,
- medios para cambiar o desplazar el punto de
impacto del haz de luz láser con respecto a los, como mínimo unos,
medios receptores de los medios de transporte, por ejemplo,
mediante, como mínimo, unos medios de desviación (35), por ejemplo
un espejo de escáner, a efectos de desviar el haz de luz láser (23)
en una primera y en una segunda direcciones de forma continua o a
ciertos intervalos de incremento,
- comprendiendo, como mínimo, una unidad de
control (47) una unidad de memoria y un microprocesador que está en
conexión con el sistema láser (15) y los medios de desvío (35), para
controlar, como mínimo, un sistema de desvío (35), y el sistema
láser (15),
caracterizado porque
- los medios de transporte (13) están diseñados
para el transporte de recipientes de vidrio (19) que deben recibir
el marcado a lo largo de una trayectoria de transporte,
- un medio (17) para detectar o determinar, como
mínimo, la posición de, como mínimo, unos medios receptores (20) o
un recipiente de vidrio (19) dispuesto en su interior, como mínimo,
en una posición R a lo largo de la trayectoria de transporte,
encontrándose dichos medios conectados con la unidad de control (47)
o los medios de desvió (35),
- en la unidad de memoria se ha almacenado un
programa que pone en marcha el dispositivo láser (15) dependiendo
de la posición del receptáculo de vidrio (19) que debe recibir la
inscripción y asimismo, como mínimo, un dibujo de marcado M_{n},
de acuerdo con el cual los medios de desvío (35) para escribir el
marcado 2D (25) son desplazados en una primera y en un segunda
dirección,
- un medio de lectura (17) queda dispuesto o
colocado en una posición de lectura definida R a lo largo de la
trayectoria de transporte después del sistema láser (15) en la
dirección de transporte (21), para detectar el marcado previamente
escrito por el sistema láser (15), encontrándose dichos medios de
lectura (17) en conexión con la unidad de control (47), y
- en la unidad de control (47) se encuentra
presente además un proceso de programa o un programa que compara el
dibujo del marcado almacenado con el marcado detectado por los
medios de lectura (17) y proporciona una señal de control
dependiendo del resultado de la comparación, en la salida de la
unidad de control.
17. Dispositivo según la reivindicación 16,
caracterizado porque los medios de detección de posición (51)
comprenden un encoder (51), que proporciona señales (impulsos) a la
unidad de control (47) o medios de desvío (35), dependiendo el
número de señales o impulsos por unidad de tiempo de la velocidad de
transporte de los medios de transporte.
18. Dispositivo según la reivindicación 16 o 17,
caracterizado porque la velocidad de transporte de los medios
de transporte (13) es detectada mediante los medios de detección de
posición.
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el dispositivo
de impulsión asegura una velocidad de transporte uniforme de los
medios de transporte.
\newpage
20. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque durante la
escritura (grabado), el programa de la unidad de control (47) o del
medio de desvío (35) dirige el haz de rayos láser (23) en función
de la velocidad de transporte del medio de transporte (13) en la
dirección de transporte (21).
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 16 a 20, caracterizado porque en la
trayectoria del haz del haz de luz láser (23) se han dispuesto
medios de enfoque, por ejemplo una lente convergente, un espejo
cóncavo o similares, que enfocan el haz de luz láser (23) en un
plano de escritura.
22. Dispositivo según la reivindicación 21,
caracterizado porque los medios de enfoque, por ejemplo
lentes convergentes, tienen una anchura focal f superior a 5 cm,
preferentemente superior a 10 cm, y muy particularmente preferente
superior a 15 cm.
23. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 16 a 22, caracterizado porque el sistema
láser (15) utiliza un láser excimer o un láser Nd YAG con medios de
(33) multiplicación de frecuencia, en particular medios para
cuadruplicar la frecuencia.
24. Dispositivo según la reivindicación 23,
caracterizado porque los medios de lectura comprenden una
cámara CCD (17).
25. Dispositivo según la reivindicación 23 o 24,
caracterizado porque en la posición de lectura R de la
trayectoria de transporte se ha dispuesto, como mínimo, una fuente
de luz (41) que está dispuesta de manera tal que en funcionamiento
solamente una parte del recipiente de vidrio (19) dotado de
inscripción, pero no el marcado de código (25), es irradiada
directamente.
26. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque a una reducida
distancia a la fuente de luz (41) se ha dispuesto, como mínimo, una
protección opaca (45) diseñada de manera tal que se impide una
incidencia directa de luz sobre los medios de lectura (17) y el
marcado de código (25).
27. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 23 a 26, caracterizado porque la disposición
de dos fuentes de luz (41) dispuestas en oposición entre si y
colocadas en lados opuestos de la trayectoria de transporte, que
están dispuestas de manera tal y rodeada cada una de ellas por una
protección, de manera tal que solamente una parte del recipiente de
vidrio (19), pero no el marcado (25) escrito en el vidrio es
irradiado directamente por las fuentes de luz.
28. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 23 a 27, caracterizado porque los medios de
lectura (17) están dispuestos a una cierta distancia y de manera
esencialmente preferente perpendicularmente o según un cierto
ángulo con respecto al plano definido por el marcado
bidimensional.
29. Dispositivo (11) para depositar un marcado
(25) o marcado de código resistente al lavado y al rozamiento, en
particular una codificación bidimensional por puntos o líneas, que
consiste en una serie de puntos de datos o píxeles, sobre vidrio o
recipientes de vidrio (19) tal como ampollas de vidrio, botellas de
vidrio, viales y similares que presenta:
- medios de transporte (13) que tiene medios de
impulsión con uno o varios dispositivos (20) receptores para los
objetos que deben recibir inscripción,
- un sistema láser (15) dispuesto a una cierta
distancia de los medios de transporte (13) con una fuente de rayos
láser para producir un haz de luz láser (23) con una longitud de
onda < 380 nm, siendo dirigido dicho haz de luz láser (23) en su
funcionamiento sobre la trayectoria de transporte y definiendo un
punto de impacto en la zona de, como mínimo, un dispositivo
receptor desplazado a lo largo de la trayectoria de transporte,
- medios (35) para cambiar el punto de impacto
del haz de luz láser con respecto a los, como mínimo unos, medios
receptores de los medios de transporte, por ejemplo, mediante, como
mínimo, unos medios de desviación, por ejemplo un espejo de
escáner, a efectos de desviar el haz de luz láser (23) en una
primera y en una segunda direcciones de forma continua o a ciertos
intervalos de incremento,
- una unidad de control (47) que comprende una
unidad de memoria y un microprocesador, que está en conexión con el
sistema láser y los medios de desvío, para controlar, como mínimo,
el sistema de desvío y el sistema láser,
caracterizado porque
- un dispositivo (47) queda dispuesto para
detectar, como mínimo, la posición y preferentemente la velocidad
de los medios de transporte (13), encontrándose dichos medios en
conexión con la unidad de control o los medios (35) para desviar el
haz de rayos láser (23),
- en la unidad de memoria se ha almacenado un
programa que en el funcionamiento pone en marcha el láser
dependiendo de la posición del recipiente de vidrio (19) que debe
recibir la inscripción, así como, como mínimo, un modelo de marcado
(25), de acuerdo con el cual los medios de desvío (35) para escribir
el marcado 2D son desplazados en una primera y en una segunda
dirección, y
- se ha dispuesto un programa o circuito lógico
que dirige el haz de rayos láser (23) de acuerdo con la velocidad
de transporte de los objetos (19) que deben recibir la
inscripción.
30. Dispositivo según la reivindicación 29,
caracterizado porque se dispone o se coloca un dispositivo de
lectura (17) en una posición de lectura definida R a lo largo de la
trayectoria de transporte y después del sistema láser (15) en la
dirección de transporte (21), para detectar el marcado (25) escrito
previamente por el sistema láser (15), encontrándose dichos medios
(17) en conexión con la unidad de control (47).
31. Dispositivo según la reivindicación 29 o 30,
caracterizado porque en la unidad de control (47) se
encuentra presente además un programa o proceso de programa que
compara el modelo de marcado almacenado con el marcado detectado
por los medios de lectura (17) y proporciona una señal de control
dependiendo del resultado de la comparación a la salida de la
unidad de control.
32. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 28 a 30 y 16 a 27.
33. Dispositivo para depositar un marcado o
marcado de código resistente al lavado y al rozamiento, en
particular una codificación bidimensional de puntos o líneas sobre
recipientes de vidrio, tales como ampollas de vidrio, botellas de
vidrio, viales y similares que comprende:
- medios de transporte (13) que tiene medios de
impulsión con uno o varios dispositivos (20) receptores para los
objetos que deben recibir inscripción,
- un sistema láser (15) dispuesto a una cierta
distancia de los medios de transporte (13) con una fuente de rayos
láser para producir un haz de luz láser (23) con una longitud de
onda < 380 nm, siendo dirigido dicho haz de luz láser (23) en su
funcionamiento sobre la trayectoria de transporte y definiendo un
punto de impacto en la zona de, como mínimo, un dispositivo
receptor desplazado a lo largo de la trayectoria de transporte,
- medios para cambiar el punto de impacto del
haz de luz láser con respecto a los, como mínimo unos, medios
receptores de los medios de transporte, por ejemplo, mediante, como
mínimo, unos medios de desviación, por ejemplo un espejo de
escáner, a efectos de desviar el haz de luz láser (23) en una
primera y en una segunda direcciones de forma continua o a ciertos
intervalos de incremento,
medios de enfoque para enfocar el haz de rayos
láser (23) sobre la superficie a escribir el plano de escritura,
- una unidad de control (47) que comprende una
unidad de memoria y un microprocesador, que está en conexión con el
sistema láser (15) y el sistema de desvío (35), para controlar, como
mínimo, el sistema de desvío, y el sistema láser,
caracterizado porque mediante los medios
de enfoque se puede producir una profundidad de foco superior a 0,2
mm, preferentemente más de 0,5 mm, y muy particularmente preferente
más de 1 mm.
34. Dispositivo según la reivindicación 33,
caracterizado porque la densidad de energía del haz de rayos
láser (23) en la zona de la profundidad de foco es de > 2
J/cm^{2}, preferentemente de > 5 J/cm^{2} y de manera muy
especialmente preferente > 10 J/cm^{2}.
35. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 33 o 34 y una de las reivindicaciones 16 a 28.
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