ES2336987B1 - Procedimiento y dispositivo de marcaje rotativo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y dispositivo de marcaje
rotativo.
Procedimiento y dispositivo para el marcaje
rotativo de materiales cilíndricos, preferentemente para tapones del
tipo corcho natural, aglomerados de corcho o de materiales
sintéticos utilizados habitualmente para cerrar envases de bebidas
como vino o similares, que comprende por lo menos un sistema de
alimentación de elementos cilíndricos, preferentemente tapones de
corcho natural o sintético; medios de detección de presencia de
dichos elementos cilíndricos; un sistema láser; medios para producir
la rotación de dichos elementos cilíndricos sobre su eje de
revolución a alta velocidad de forma tangencial al plano focal del
sistema láser, medios de medida de la velocidad tangencial y
dirección de giro, medios ópticos de corrección y enfoque; medios de
control basados en microprocesador; medios de extracción de los
elementos cilíndricos y se caracteriza por el hecho de que el
sistema láser comprende medios de generación de por lo menos un haz
láser; medios de modulación temporal de dicho haz láser y medios de
modulación espacial de dicho haz láser.
Description
Procedimiento y dispositivo de marcaje
rotativo.
La presente invención se refiere a un
Procedimiento y dispositivo de mareaje mediante radiación láser de
elementos cilíndricos que permite el mareaje de dichos elementos
cilíndricos girando a alta velocidad.
En la actualidad los sistemas de mareaje de
tapones de corcho utilizados en la industria de manipulación de
tapones de corcho natural están basados en sistemas de impresión
offset con tinta, o de mareaje mediante marcas de bronce calentadas
con resistencias eléctricas o por inducción.
Igualmente en el caso de tapones sustitutivos de
corcho natural, mediante materiales sintéticos como el
polipropileno, termoplásticos espumados o silicona, el proceso de
mareaje se realiza mediante impresión offset, tampografía,
transferencia térmica, utilizando tintas especiales y métodos de
secado que ayuden a fijar la tinta a estos materiales, presentando
gran dificultad debido a la no absorción del material.
En el estado de la técnica, es conocido y
ampliamente extendido en la industria del sector de manipulación de
tapones de corcho el uso de sistemas de mareaje habitualmente
rotativo de tapones de corcho por contacto, tales como los descritos
en las patentes de invención GB164505A, GB187588, US2003/0127000A1,
WO01/08893A1, WO 95/13883A1, WO 2004/O80813A2, US2003/0118745A1
donde el proceso de mareaje de los tapones se realiza generalmente
por técnicas de: 1.- temperatura y presión aplicada sobre el cuerpo
del tapón a través de un sello metálico o marca, mantenida a alta
temperatura y generada a base de resistencias eléctricas o inducción
de gran potencia en contacto con la marca, donde esta se ha
mecanizado previamente para que disponga de un relieve
correspondiente a la forma del logotipo o imagen que la bodega
quiere ver transferida en el cuerpo del tapón, y que por la
temperatura y presión aplicada sobre el cuerpo del tapón dará como
resultado un mareaje basado en el cambio de color de la superficie
afectada del corcho debido al efecto de "tostado", más oscuro
y/o profundo en función de la temperatura y/o presión aplicadas, 2.-
tinta de un solo color, 3.- varias tintas.
Actualmente hay que fabricar el sello de la
marca para colocarla en la máquina de marcar tapones. La fabricación
de este sello (de silicona o de metal, según si el mareaje es por
tinta o por temperatura y presión) se externaliza en empresas
mecánicas especializadas.
Otro inconveniente del proceso de mareaje de
tapones mediante sellos, es el hecho de que la empresa de
manipulación de tapones se ve obligada a almacenar cada uno de los
juegos de marcas, requiriendo de gran espacio de almacenaje en las
instalaciones productivas a medida que van pasando los años.
Es cierto además que estas marcas requieren de
mantenimiento, reparación y en muchos casos sustitución por otra
marca nueva, puesto que con el uso pueden llegar a deteriorarse
completamente o en parte.
El proceso aplicado a los tapones de corcho de
mareaje del cuerpo (habitualmente en tinta) y cabezas (siempre a
fuego) del tapón según requiera cada cliente, precisa de un secado
intermedio de 24 horas para dar tiempo a que la tinta quede bien
fijada al cuerpo del tapón.
Cada fase del proceso de manipulación de los
tapones, especialmente aquellas que requieren la aplicación de
productos para su tratamiento, se acostumbra a realizar por lotes de
entre 5.000 y 20.000 tapones dentro de una misma máquina a la que se
le añaden los productos químicos en las cantidades y proporciones
adecuadas. En la actualidad y al finalizar el proceso, los tapones
no acostumbran a incorporar información relativa a estas partidas
llamadas "lavadas". Por este motivo, y en caso de que la bodega
detecte, dentro de la globalidad de todo un pedido de tapones, un
tapón al que por algún motivo no se le ha realizado uno de los
procesos químicos de forma adecuada (por ejemplo: exceso de
parafinas, mala igualación del color, etc.), por seguridad la bodega
acostumbra a devolver el pedido entero al manipulador de tapones.
Esto puede llegar a representar partidas de hasta 100.000 tapones,
con los inconvenientes que esto puede llegar a representar.
Hoy en día, y por motivos de trazabilidad de los
procesos, se exige cada vez más la lotificación en los tapones para
tener un control. Esta lotificación en la marca supone una gran
dificultad con los sistemas actuales, puesto que supone un cambio de
marca continuo o cambio de unas de las piezas de la marca, como si
fuese una numeradora que cambia los números. Habitualmente este
proceso es manual, limitado a pocas cifras/letras y requiere el paro
del proceso de mareaje para la limpieza y sustitución de las marcas
correspondientes a los números a variar.
Una vez todo listo, el proceso de mareaje por
tinta se realiza de la siguiente forma: la marca ha de impregnarse
de tinta para marcar los tapones. Este proceso se realiza de forma
continua, donde un tapón tras otro giran a alta velocidad y son
forzados a pasar debajo de una rueda giratoria que contiene la marca
impregnada de tinta, sujeta alrededor de dicha rueda giratoria,
transfiriendo por contacto la tinta que previamente un rodillo habla
depositado en el relieve de la marca.
\newpage
Por otro lado, y aun que este método de mareaje
por tinta desde su introducción años atrás consiguió mayor
resolución en las marcas de las bodegas sobre el tapón, incorporando
a estas marcas dibujos de castillos, silueta del perfil de la bodega
y su paisaje, motivos florales, etc., comparado con los mareajes de
los tapones obtenidos previamente con las antiguas marcas/sellos
metálicos utilizadas hasta entonces para realizar el mareaje por
calor y presión, hay que destacar que el proceso sigue arrastrando
graves y molestos inconvenientes, asociados al hecho del mareaje por
tinta, y especialmente en materiales poco porosos como es el caso
del corcho, y que la industria del tapón de corcho requiere
mejorar.
Algunos de los inconvenientes asociados al
mareaje de tapones con tinta son: 1.- la dificultad en realizar
marcas cuyas imágenes/logotipos tienen grandes zonas que deberían
aparecer marcadas, dando como resultado una imagen emborronada por
el exceso de tinta, 2.- el hecho de tener que dejar secar durante
alrededor de 24 horas los tapones marcados con tinta, previo a
realizar el siguiente proceso de siliconas/parafina descrito, 3.- el
utilizar una tinta especifica para la aplicación en materiales de
uso alimentario, que se usa para marcar tan solo el cuerpo del tapón
pero que en ningún caso las autoridades sanitarias permiten que
pueda ser usada para marcar las cabezas del tapón, una de las cuales
estará tarde o temprano en contacto con la bebida contenida en el
interior de la botella en cuestión, 4.- el hecho que a cada cambio
de marcas/sellos es necesario un paro de máquina de entre 5 y 10
minutos para no tan sólo sustituir la marca sino además limpiar todo
el mecanismo de mareaje y así evitar la acumulación de residuos que
entorpecerían el proceso y deteriorarían la calidad del mareaje (se
ha medido el tiempo medio de parada de máquina destinado a la
limpieza y cambio de marcas por un operario formado que supervisa
dos marcadores de tinta, en alrededor de 1 hora diaria por turno de
trabajo), 5.- el uso de tintas en productos del sector alimentario
al que gobiernos de todos los países y usuarios en general añaden
presión al sector para eliminar y así evitar riesgos de
contaminación de los alimentos y de sus consumidores.
Aunque este tipo de sistemas funcionan bastante
bien, tienen un elevado mantenimiento, coste de consumibles y
marcas, así como requerir elevada mano de obra para dichas tareas y
supervisión lo que representa un inconveniente evidente para el
sector.
Por otro lado, es conocida la existencia de la
patente WO2004/007599 A1 para la confección de un tipo de tapón
sintético mediante la mezcla de material termoplástico espumado con
aditivos especiales para la reacción ante radiación láser, así como
el método específico para el mareaje de dichos tapones. Cabe
destacar que dicha patente hace referencia al método de mareaje de
tapones sintéticos de dicha composición, los cuales deben ser
fabricados previamente con la mezcla adecuada que incluya el aditivo
especial, además de un tipo específico de láser para su mareaje, y
de una configuración óptica y de focalización que son criticas para
conseguir un resultado adecuado que no deteriore la superficie del
tapón, dando como resultado un procedimiento de mareaje de baja
fiabilidad, baja cadencia y la imposi-
bilidad de marcar todo el cuerpo del tapón, y de elevado importe de inversión y coste variable (aditivo específico).
bilidad de marcar todo el cuerpo del tapón, y de elevado importe de inversión y coste variable (aditivo específico).
A pesar de existir diversas técnicas láser, ya
combinadas en otras patentes anteriores y para otras aplicaciones,
en ningún caso se presentan en la configuración de la presente esta
invención, ni tampoco siendo capaces de generar las prestaciones
descritas en el siguiente apartado, y mucho menos en el procesado de
materiales con geometría cilíndrica y movimiento rotativo a alta
velocidad como es el caso de los tapones de corcho.
Por otro lado, cabe destacar que en el pasado,
ciertas barreras tecnológicas no han permitido el uso de láseres
para formar gráficos a altas velocidades en tapones de corcho, o
superficies cilíndricas girando a alta velocidad, básicamente debido
a dos motivos: 1.- Generación de alta frecuencia de repetición de
pulsos, con ciclo de trabajo y frecuencia variable pulso a pulso,
especialmente con láseres del tipo infrarrojo lejano (FIR), 2.-
Medios de modulación espacial capaces de generar frecuencias de
modulación de hasta 800-1000 Hz con amplitudes de
hasta +/- 30º.
Existen en el mercado distintas tecnologías de
generadores láser según la longitud de onda y potencia generada, de
los que cabe destacar los de generación de radiación infrarroja
(CO2, Nd:YAG, Nd:YVO4, ...) siendo los de CO2 los más adecuados para
la aplicación descrita a continuación debido a la importante
absorción del material descrito (corcho natural), pero existiendo
una grave dificultad que impide el uso directo de cualquiera de los
mencionados anteriormente para la aplicación en cuestión,
básicamente debido a que ninguno de ellos es capaz de generar pulsos
a frecuencias superiores a los 100 Khz. (en esta aplicación puede
requerir frecuencias de repetición superiores a 500 Khz.), con ciclo
de trabajo y frecuencia variable pulso a pulso, y nivel de potencia
constante a lo largo de la duración de cada pulso.
En el momento que estas configuraciones se
intentaron, el resultado era que el haz láser no era capaz de
producir un mareaje regular, o agujereaba, o carbonizaba en
profundidad o fundía el material en el punto de contacto con el haz
láser generando defectos en el material a procesar, o bien que la
velocidad máxima aceptada para el proceso era tan lenta que hacia
descartar la técnica por no ser un proceso industrializable y
requerir de elevada inversión.
En el caso que dichas barreras tecnológicas
desaparecieran, un sistema láser seria un método deseable para
generar los logotipos y imágenes de alta definición en los tapones y
materiales cilíndricos, al mismo tiempo que permitirla un control
electrónico con todas las ventajas añadidas debidas a este último,
tales como la generación de códigos variables para, por ejemplo
insertar información sobre la trazabilidad del material a procesar,
lotes, fechas, números secuenciales, y otros códigos alfanuméricos
definidos por el usuario, mezclados incluso con las imágenes y
logotipos que ya hasta la fecha se vienen marcando en la superficie
de dichos materiales, almacenamiento electrónico de los diseños,
reduciendo el espacio necesario, etc.
El reto principal es la velocidad del proceso de
mareaje para conseguir la productividad esperada por el mercado,
acorde con los equipos existentes de manipulación del corcho. Este
reto afecta directamente al tipo de láser y a los sistemas de
modulación temporal y espacial a utilizar, que deben disponer de
prestaciones muy superiores a las disponibles hasta este momento en
el mercado.
El reto secundario se centra en la forma como
viaja el tapón de corcho en el proceso de manipulación, así como la
forma de asegurar la visualización completa de todo el perímetro de
su cuerpo, con el fin de poder llegar a marcarlo completamente. Esto
define la ergonomía de aplicación y la programación del software que
controla y sincroniza todo el proceso.
En la actualidad no existe ningún sistema de
marcación por láser que utilice la tecnología descrita a
continuación, lo que representa la invención de un método y sistemas
con novedades muy importantes y grandes ventajas sobre la tecnología
y procesos actuales.
El objetivo de la presente invención es resolver
los inconvenientes antes mencionados, desarrollando un procedimiento
y dispositivo de mareaje rotativo mediante radiación láser de
elementos cilíndricos que permite el mareaje de dichos elementos
cilíndricos girando a alta velocidad que presenta las ventajas que
se indican a continuación.
La presente invención permite a los
manipuladores de tapones de corcho poder realizar el proceso de
mareaje sin la necesidad de fabricar ningún tipo de sello o marca,
ni de utilizar ningún producto consumible (tinta de mareaje o
disolventes de limpieza) sino que tan solo es necesaria la imagen a
reproducir, habitualmente proporcionada por la misma bodega/cliente.
Esta imagen en formato digital será introducida en el sistema de
control del proceso y este podrá iniciar inmediatamente el proceso
de mareaje sin demora alguna. Este punto agilizará el proceso de
producción en alrededor de 3-4 días al evitar el
proceso intermedio de fabricación y puesta a punto de las marcas,
así como el ahorro económico debido a los costes asociados
(fabricación de las marcas, transportes de estas) si se tienen en
cuenta los métodos de mareaje actuales.
Además, esta configuración evita tener que parar
el proceso de mareaje para cambiar las marcas, ya que al tratarse de
un proceso con control electrónico, este permite cambiar el patrón
de mareaje entre un tapón y el siguiente, sin necesidad de detener
el proceso.
Además, esta invención elimina por completo el
mantenimiento y limpieza asociados al uso de tintas y marcas
metálicas con temperatura, o debidos al desgaste sufrido en los
procesos por contacto.
El dispositivo de la presente invención por el
contrario realiza el mareaje sin contacto, evitando los desajustes y
mantenimientos frecuentes de las tecnologías actuales.
Esta misma propiedad (mareaje sin contacto)
garantiza además un correcto mareaje alrededor de todo el tapón
incluso en las zonas irregulares, a diferencia de los sistemas de
contacto anteriores, los cuales no podían reproducir correctamente
la marca en aquellas zonas del tapón que tuvieran una hendidura,
canal o diferencia de relieve.
Todo ello representa un elevado ahorro en
mantenimiento, horas de operario, coste de fabricación de las marcas
y tintas y disolventes consumibles, así como el aumento de
productividad y calidad gracias a no requerir parada en el
proceso.
El procedimiento de la invención, además de
ahorrar entre 48-72 horas al proceso por evitar la
fabricación y transporte de las marcas, agiliza además en un mínimo
de 24 horas por partida el tiempo de proceso, gracias a no tener que
esperar al presecado de los tapones marcados con tinta.
El procedimiento de la invención además mejora
una de las grandes dificultades existentes en el método y los
sistemas de mareaje por tinta y fuego, que es la mala calidad
obtenida en el mareaje de zonas con gran densidad de color, puesto
que la tinta emborronaba las zonas colindantes, y el sello por
temperatura quemaba demasiado la superficie.
Paralelamente, este procedimiento y dispositivo
asociado permite que la tecnología utilizada para el mareaje del
cuerpo del tapón, pueda ser utilizada para el mareaje de las
cabezas, dando como resultado que un mismo equipo puede marcar el
tapón por completo, evitando la actual combinación de técnicas.
Actualmente esto se realiza en dos procesos y máquinas separadas: el
cuerpo habitualmente a tinta, en otra estación de trabajo, las
cabezas a fuego (presión y temperatura), debido a las regulaciones
administrativas que impiden el uso de tintas en las cabezas.
Además el método láser, y debido a que no usa
productos nocivos como tintas y disolventes de limpieza el sistema y
proceso resultante no genera ningún riesgo para el producto
alimentario al que más tarde se aplicará el corcho resultante,
siendo en definitiva un proceso respetuoso con el medio
ambiente.
Paralelamente a estas ventajas, aparecen otras
debidas a las mayores posibilidades que esta nueva tecnología ofrece
al sector de aplicación, tales como la posibilidad de: 1.- marcar
información variable de trazabilidad del proceso de manipulación del
corcho, 2.- mejora de la calidad de las imágenes reproducidas en los
tapones, 3.- posibilidad de generar imágenes monocromáticas o que
dispongan de distintas tonalidades (a diferencia de las tecnologías
anteriores que en todos los casos tan solo podían generar imágenes
monocromáticas de un tono único), 4.- facilidad para realizar
partidas de reducido volumen sin costes añadidos y sin afectación de
la capacidad productiva, permitiendo abrir el negocio a un nuevo
segmento de mercado dentro de las categorías de sus clientes, con
mayor valor añadido como es el de per-
sonalizaciones de tapones, al mismo tiempo que seguir fabricando grandes lotes con todas las mejoras mencionadas.
sonalizaciones de tapones, al mismo tiempo que seguir fabricando grandes lotes con todas las mejoras mencionadas.
El proceso es innovador en su sector debido a
una mejora el la calidad de mareaje, un recorte en los costes de
fabricación de los tapones, mejora en los plazos de entrega a sus
clientes, facilidad de puesta en marcha del proceso, permite la
realización de series cortas y personalizadas, además de permitir la
introducción de códigos variables de trazabilidad o numeración
distinta en cada tapón, y ser respetuoso con el medio ambiente al no
requerir tintas ni disolventes.
El procedimiento y dispositivo de mareaje
rotativo de la presente invención permite marcar elementos
cilíndricos en todas sus caras a una velocidad superior a 4.000
mm^{2}/s, alcanzándose en la realización preferida descrita una
velocidad de 16.585 mm^{2}/s, lo que permite el mareaje de más de
18.000 elementos/hora.
El procedimiento para el mareaje rotativo de
elementos cilíndricos de la invención, preferentemente tapones de
corcho natural, aglomerados de corcho o de materiales sintéticos
para cerrar envases, se caracteriza por el hecho de que comprende
las etapas siguientes:
A. Disposición de por lo menos un elemento
cilíndrico, preferentemente tapones de corcho natural, en un sistema
de movimiento rotatorio continuo o discontinuo, el cual mantiene
durante un mínimo de un octavo de vuelta el elemento cilíndrico en
el campo óptico de acción de un sistema láser.
B. Detección de la presencia del elemento
cilíndrico a través de medios de detección o a través de la señal
procedente de una unidad externa de proceso de información que
controla la alimentación de los elementos cilíndricos.
C. Detección de la velocidad tangencial del
elemento cilíndrico mediante medios de medida apropiados.
D. Aplicación de una radiación láser continua o
pulsada sobre la superficie del elemento cilíndrico en movimiento,
punto a punto, línea a línea, durante la rotación de dicho elemento
cilíndrico, hasta completar un patrón predeterminado, habitualmente
el logotipo de la bodega que adquiere el tapón.
E. Retirada del elemento cilíndrico del sistema
de movimiento rotatorio.
Ventajosamente el procedimiento se caracteriza
por el hecho de que simultáneamente a la etapa D se inicia la etapa
A para un segundo elemento cilíndrico en un segundo sistema de
movimiento rotatorio situado en el campo óptico de acción del
sistema láser, de forma que mientras se está procesando el primero
de ellos el otro, marcado anteriormente, puede ser sustituido por un
tapón nuevo sin pérdida de productividad, reorientando el haz láser
a alta velocidad sobre el segundo, una vez finalizado el primero.
Ventajosamente la etapa D incluye por lo menos una subetapa de
disposición de por lo menos una de sus caras planas del elemento
cilíndrico frente al centro óptico del sistema láser, de forma
secuencial al proceso rotativo, por medio del utillaje
apropiado.
Provechosamente después de la etapa E se dispone
el elemento cilíndrico en un segundo sistema para el mareaje
mediante radiación láser para la marcación de por lo menos una de
las superficies planas del elemento cilíndrico.
Ventajosamente antes o después de la etapa E se
incluye una etapa de detección de errores de marcación, tanto en la
cabeza como en el cuerpo del elemento cilíndrico, mediante
comparación con un patrón o margen de patrones preestablecidos.
Ventajosamente además comprende una etapa de
clasificación y direccionamiento.
Ventajosamente además comprende después de la
etapa E una etapa de aplicación de siliconas y parafinas.
Ventajosamente antes de la etapa A el elemento
cilíndrico es sometido a un tratamiento de igualación de color y
clasificación.
El dispositivo para mareaje rotativo de
materiales cilíndricos de la presente invención, preferentemente
tapones del tipo corcho natural, aglomerados de corcho o de
materiales sintéticos utilizados habitualmente para cerrar envases
de bebidas como vino o similares, apto para realizar el
procedimiento descrito en las reivindicaciones anteriores, que
comprende por lo menos un sistema de alimentación de elementos
cilíndricos, preferentemente tapones de corcho natural o sintético;
medios de detección de presencia de dichos elementos cilíndricos; un
sistema láser; medios para producir la rotación de dichos elementos
cilíndricos sobre su eje de revolución a alta velocidad de forma
tangencial al plano focal del sistema láser, medios de medida de la
velocidad tangencial y dirección de giro, medios ópticos de
corrección y enfoque; medios de control basados en microprocesador;
medios de extracción de los elementos cilíndricos y se caracteriza
por el hecho de que el sistema láser comprende medios de generación
de por lo menos un haz láser; medios de modulación temporal de dicho
haz láser y medios de modulación espacial de dicho haz láser.
Ventajosamente el láser aplicado tiene una
longitud de onda entre 0,2 y 11 \mum, preferentemente entre 0,5 y
11 \mum, preferentemente entre 9 y 11 \mum para tapones de
corcho natural y preferentemente 1064 nm o 532 nm para tapones
sintéticos.
Ventajosamente al haz láser se le aplica una
modulación temporal a frecuencias comprendidas en el rango 0,1 hz a
2,5 Mhz y ciclo de trabajo variable, preferentemente entre 0,1 hz y
500 Khz.
Ventajosamente el haz láser se forma según una
distribución sustancialmente gausiana.
Según una primera opción el generador de haz
láser es de estado gaseoso, preferentemente un láser CO2 sellado con
polarización lineal y factor M2 próximo a 1. Dicho haz láser se
genera de forma continua (CW) o bien de forma pulsada mediante
modulación temporal electrónica aplicada a la fuente de alimentación
del generador láser. El haz láser se modula a frecuencias
comprendidas en el rango 1 a 500 Khz, preferentemente entre 50 y 500
Khz. Los pulsos del haz láser tienen una duración comprendida en el
rango de 0,5 a 400 \muS. El haz láser, asimismo, se modula con un
ciclo de trabajo comprendido en el rango de 0% a 100%.
Según otra opción de los medios de modulación el
haz del láser es generado de forma pulsada mediante un modulador
externo a la cavidad láser que comprende por lo menos uno de los
sistemas del tipo "chopper", un modulador electro- óptico,
acusto-óptico o piezo-eléctrico, preferentemente del
tipo acusto-óptico.
Según esta opción de modulación, el modulador
genera una deflexión de 1r orden del haz láser con un ángulo
resultante respecto del eje original del haz, también llamado de
orden 0, controlado con medios de control de la frecuencia de la
radiofrecuencia aplicada y de la longitud de onda del láser
utilizado. Opcionalmente el 1r orden es guiado opcionalmente hasta
un medio de colimación y posteriormente al cabezal de modulación
espacial, que posteriormente será usado para procesar el material
cilíndrico, mientras que el orden 0 es guiado hasta un obturador o
"beam dump" y es desechado de forma controlada. El haz
reflectado de 1r orden es dirigido hacia un medio de colimación y
posteriormente al sistema de modulación espacial. Asimismo según
esta opción de modulación, los pulsos generados a través de los
medios de modulación tienen una duración en un rango comprendido
entre 0,3 y 1000 \muS, preferentemente entre 0,7 y 50 \muS.
Según una opción preferente se aplica una distribución de potencia
sustancialmente plana a lo largo de la duración del pulso,
especialmente para pulsos de duración inferior a 40 \muS.
Según esta opción del tipo de generador láser de
estado gaseoso, se aplica una potencia de láser en un rango
comprendido entre 10 y 300 w, preferentemente entre 30 y 100 w.
Según otra opción de la invención el generador
del haz del láser es del tipo estado sólido, semiconductor o de
fibra óptica, preferentemente de estado sólido. Dicho haz láser se
genera de forma continua (CW) o bien de forma pulsada mediante un
modulador o Q-switch intra-cavidad,
o externo, del tipo transductor electro-acústico o
transductor acusto-óptico, situado, preferentemente un transductor
acusto-óptico. Los pulsos generados a través de dicho modulador o
Q-switch se aplican con una duración en un rango
comprendido entre 1 nanosegundo (nS) y 400 microsegundos (\muS),
preferentemente entre 4 nS y 20 \muS. Según esta opción de
generación láser se aplica una potencia de láser en un rango
comprendido entre 10 y 300 w, preferentemente entre 30 y 100 w; y
con una potencia de pico en un rango comprendido entre 10 Kw y 500
Kw.
Ventajosamente el haz láser focalizado sobre la
superficie del cuerpo cilíndrico, presenta una forma sustancialmente
circular.
La luz del láser está modulada temporalmente
bien a través del propio generador láser y su fuente de
alimentación, bien gracias a moduladores
intra-cavidad, o bien a través de medios externos
como un modulador basado en un sistema "chopper", un modulador
electro-óptico, acusto-óptico o piezo-eléctrico, que
permite generar pulsos de:
- corta duración, preferentemente entre 1 ns y
400 \muS
- frecuencia variable, preferentemente entre 0,1
Hz y 2,5 Mhz
- ciclo de trabajo variable, preferentemente
regulable entre 0% y 100%
- potencia estable, durante la durada del
pulso
Ventajosamente, el haz láser al salir de los
medios de modulación temporal se modula con medios de modulación
espacial que comprende por lo menos uno de los sistemas de deflexión
del tipo espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico,
deflector acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o
preferentemente un sistema de escáner galvanométrico.
Ventajosamente el haz láser es aplicado durante
un rango de tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo de
exposición disponible, en función de la repetición de la línea y la
cantidad de puntos a generar a lo largo de ésta, para un punto dado,
perteneciente este punto a la línea o al plano XY proyectado.
\newpage
El haz del láser procedente del generador láser,
o opcionalmente procedente de los medios de modulación temporal, es
colimado y expandido en diámetro en un rango comprendido entre x1,1
y x7 veces sobre su diámetro original, preferentemente a través de
un colimador.
La repetición de pulsos láser es sincronizada en
tiempo y espacio con la posición que en cada instante dispongan los
medios de modulación espacial.
La luz del láser está modulada espacialmente
mediante por lo menos uno de los sistemas de deflexión del tipo
espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico, deflector
acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o preferentemente un
conjunto XY de escáneres galvanométricos, el cual es capaz de
deflectar el haz láser modulado temporalmente, a alta velocidad
angular sobre la línea de exploración (1D) o de un plano de
exploración (2D) del elemento cilíndrico, preferentemente a
frecuencias de repetición de línea de exploración de hasta 1000 Hz,
y que es controlado a través de la señal eléctrica o óptica, digital
o analógica, procedente de la unidad de proceso de información que
gestiona el sistema.
El medio de deflexión espacial está basado en un
mínimo de un sistema piezoeléctrico o escáner galvanométrico el cual
incorpora un espejo sujeto a su eje de rotación, donde el espejo es
adecuado para la reflexión de la longitud de onda y potencia del
láser utilizado.
Cada escáner, en caso de optar por una
pluralidad recorre un ángulo mecánico comprendido en un rango entre
-30 y +30 grados.
Opcionalmente el medio de deflexión espacial
comprende por lo menos un espejo poligonal rotativo motorizado,
permite un único eje de deflexión de velocidad controlable, o dos
ejes en caso de ser combinado con otro de los métodos descritos.
Opcionalmente el medio de deflexión espacial
está basado en un deflector acusto-óptico de alta resolución, de uno
o dos ejes de deflexión, el cual es controlado a través de un
oscilador de frecuencia variable o sintetizador de frecuencias, de
forma que variando la frecuencia, varía el ángulo de deflexión de
forma proporcional a la primera.
El haz láser es aplicado durante un rango de
tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo de exposición
disponible (en función de la repetición de la línea y la cantidad de
puntos a generar a lo largo de ésta) para un punto dado,
perteneciente este punto a la línea o al plano XY proyectado, siendo
la intensidad de afectación que se quiere obtener en el material
proporcional al producto del tiempo de exposición por la densidad de
potencia del haz láser focalizado.
La repetición de pulsos láser sea cual sea su
duración, es sincronizada en tiempo y espacio con la posición que en
cada instante dispongan los medios de modulación espacial,
resultando en un punto o una línea en una posición deseada sobre el
material, que presenta una intensidad de afectación proporcional a
un parámetro preestablecido.
Ventajosamente la repetición de puntos, o de
líneas exploradas está sincronizada con el desplazamiento o avance
de la superficie lateral del elemento cilíndrico a marcar mediante
medios de medida de velocidad y dirección así como medios para la
detección de un elemento cilíndrico; preferentemente los medios de
medida de velocidad y dirección comprenden un tacómetro incremental
unido al eje de rotación del sistema de giro de los elementos
cilíndricos Dicha unión puede ser directa o a través de conexión
flexible, de contacto directo con una rueda, o mediante reductor,
por ejemplo al eje de rotación del sistema de giro de los elementos
cilíndricos, y siendo preferentemente el medio de detección de
nuevos elementos cilíndricos, una señal eléctrica o óptica
procedente de la unidad de proceso de información del sistema de
alimentación de tapones, o de un sensor.
En caso de utilizar dos ejes de modulación
espacial, los dos elementos de deflexión se disponen de forma que
son adecuados para guiar el haz láser a lo largo de un plano XY, de
forma que el haz láser es guiado inicialmente hasta el primero de
los deflectores (X), guiando posteriormente la deflexión obtenida en
este primer elemento hasta el 2º deflector (Y), y guiando finalmente
la deflexión combinada resultante hacia la lente focal, dando lugar
a un cambio de posición del haz proyectado sobre un plano XY.
La luz del láser está focalizada mediante medios
ópticos sobre la superficie del material a procesar en movimiento,
preferentemente una lente del tipo f-Theta, lente
pre-focal o sistemas ópticos de ajuste de foco
dinámicos tipo "3D". Los medios de focalización disponen de una
distancia focal que combinada con el ángulo de proyección del haz
láser (según la técnica usada), permite cubrir un eje o un plano de
mareaje, en este último de los casos con el tamaño de uno de sus
lados en el rango comprendido entre 40 y 200 mm, preferentemente
entre 50 y 120 mm.
El haz láser es focalizado sobre la superficie
del material cilíndrico en movimiento, resultando en un rango
comprendido entre 0, 005 y 1 mm de diámetro de spot, preferentemente
entre 0,01 y 0,04 mm.
La luz del láser continua (CW) o pulsada
modulada temporalmente, colimada, modulada espacialmente y
focalizada, es aplicada a lo largo de una línea (o ráster) dispuesta
a lo largo de la altura del cuerpo principal del material
cilíndrico, y repetida ráster a ráster para formar una imagen
compacta sincronizadamente con la rotación del elemento
cilíndrico.
La luz del láser es aplicada de forma que la
intensidad del haz a lo largo de la línea varia de forma controlada
gracias al efecto producido por el medio de modulación temporal o
bien a través del sistema de alimentación del propio láser. El
control de la intensidad es adecuado para llevar a cabo la
reproducción de una imagen reproducida ráster a ráster (línea a
línea).
Mediante la aplicación de la radiación láser de
intensidad adecuada, se genera sobre el corcho natural un efecto
térmico que modifica el color superficial de éste, generando un
cambio de color, habitualmente oscurecimiento en mayor o menor
proporción, permitiendo la reproducción de imágenes monocromáticas o
con tonalidades del color, según la intensidad, concentración y
duración del haz láser aplicado.
Opcionalmente puede usarse un aditivo
superficial aplicado sobre el tapón de corcho natural o sintético ya
confeccionado, y que excitado con la longitud de onda, concentración
y duración adecuadas, éste aditivo superficial reacciona con un
cambio de color sin afectar la estructura superficial del material,
pero fijando el aditivo a éste y forzando un cambio de color del
aditivo.
Ventajosamente el dispositivo además comprende
medios de verificación del mareaje, preferentemente basados en
visión artificial. Comprende medios de captura de imagen durante la
rotación del cilindro, capturada línea a línea del cuerpo del
elemento cilíndrico marcado, preferentemente mediante elementos de
visión artificial tales como una cámara matricial de un mínimo de
una fila, de velocidad de adquisición adecuada a la frecuencia de
repetición y iluminación apropiada, siendo esta imagen capturada
comparada con un patrón predeterminado, con el fin de rechazar cada
uno de los mareajes realizados en caso que no tenga un importante
parecido con el patrón predeterminado, o bien en caso de detectar un
defecto en la forma del cuerpo del tapón, no detectado en fases
anteriores del proceso o producidos durante los procesos posteriores
al de inspección y clasificación de los tapones.
Es posible a partir de una señal proporcionada
por la unidad de control de proceso del sistema de inspección de
mareaje, en caso de no haber realizado una marcación correcta,
rechazar el tapón marcado recientemente, separándolo del resto de
tapones marcados correctamente.
Opcionalmente puede procederse finalmente a la
aplicación de siliconas y parafinas para dar el acabado final del
tapón de corcho y facilitar la inserción y extracción de este, del
cuello de la botella.
Los procesos de marcación y inspección están
gestionados por una unidad de proceso de información que ejecuta
unos algoritmos adecuados para la realización del método
descrito.
Ventajosamente el dispositivo además comprende
medios de clasificación de dichos elementos cilíndricos
expulsados.
Ventajosamente se realiza el mareaje sobre
aditivos superficiales aplicados al elemento cilíndrico después de
la confección del tapón.
A continuación para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte
íntegramente de la misma, se acompañan una serie de figuras en las
que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el
objeto de la invención.
Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y sólo a
título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de
realización.
En la figura 1 se muestra un esquema funcional
de una realización preferida de la generación y modulación temporal
del haz láser basada en un generador de RF (110), un generador láser
(120), medios de adaptación y guiado del haz láser (130), medios de
modulación temporal (140), generador de RF (150) para el control del
elemento de modulación, y de un obturador (160) encargado de
bloquear de forma controlada el haz láser no usado en la
aplicación.
En la figura 2 se muestra un esquema funcional
de una realización preferida de la colimación, modulación espacial y
focalización del haz láser basada en un sistema óptico de adaptación
y/o colimación (280) del haz láser (146), de modulación espacial X y
opcionalmente Y, que incluye los elementos de deflexión (290) así
como los elementos de control (270) y los elementos ópticos de
focalización (210).
En la figura 3 se muestra un esquema funcional
de una realización preferida de un sistema lógico de control (300)
capaz de generar las instrucciones y señales necesarias para que un
elemento de comunicación (320) serie de alta velocidad envíe las
señales adecuadas al conjunto de modulación espacial (270 y 280), al
mismo tiempo que es capaz de recibir las señales de los medios de
detección (330) y de los medios de medida de velocidad y sentido de
giro (340).
En la figura 4 se muestra un esquema
constructivo del dispositivo de marcación rotativa mediante láser,
en la que se aprecian los medios para producir la rotación (401) de
dichos elementos cilíndricos (404) sobre su eje de revolución a alta
velocidad, los medios de modulación espacial y de focalización del
sistema láser (402) así como el cono (403) que cubre el haz
láser.
En una realización preferente de la invención,
la configuración del sistema de mareaje láser comprende: 1.- Medios
de generación de radiación láser basados en un generador láser de
CO2 sellado, de 100 w de potencia, excitado por radiofrecuencia, y
con polarización lineal, 2.- Medios de modulación temporal, basados
en un modulador acustoóptico de Germanio excitado por
radiofrecuencia, 3.- Medios de colimación basados en un expansor de
haz, 4.- Medios de modulación espacial basados en un conjunto XY de
escáneres galvanométricos modificados para conseguir oscilaciones de
hasta 800 Hz a la amplitud necesaria para la aplicación, con espejos
en el extremo de cada uno de sus ejes, adecuados para reflejar la
longitud de onda y concentración de potencia del haz láser, 5.-
Medios de focalización basados en una lente f-Theta
fabricada en ZnSe y de distancia focal 100 mm.
Según esta realización preferida, pero no
excluyente, además de la configuración del sistema de mareaje láser,
esta incorpora los medios de alimentación, desplazamiento y rotación
de los elementos cilíndricos, basado en un doble sistema de dos
rodillos rotativos, sobre cada par de los cuales se ubica y gira el
elemento cilíndrico a procesar, alimentados por lados opuestos, y
con la extracción diseñada de forma que un tapón puede ser extraído
sin interferir el proceso de mareaje del otro tapón, y que ambos
tapones quedan inscritos en el área de acción del haz láser
proyectado a través del modulador espacial XY y de la óptica de
focalización.
Esta configuración preferente permite marcar un
tapón mientras el otro, una vez marcado, puede ser reemplazado por
un nuevo tapón a marcar, maximizando la productividad del método y
sistema descritos.
Como es sabido, cada tipo de material a marcar
requiere una energía diferente para facultar la ablación,
volatilidad o tostado de dicha superficie según requiera cada
aplicación, para ello la unidad realiza una modulación temporal del
haz láser, al mismo tiempo que opcionalmente puede realizar una
modulación de amplitud para controlar el nivel de energía
necesario.
El sistema de la invención puede comprender
además un sistema de visión artificial que detecte posibles errores
de marcación y que sirva para separar los elementos que contengan
errores, de los que sean correctos.
En una realización de la invención, este sistema
de inspección está constituido por una cámara matricial de una sola
matriz, con la óptica y iluminación necesaria para la correcta
adquisición de la imagen resultante del mareaje, durante el tiempo
de rotación del tapón marcado, así como los medios electrónicos y
programa para su control.
El sistema descrito, a parte de las ventajas ya
mencionadas, además requiere mucho menor espacio para su instalación
comparado con las tecnologías de impresión actuales, al mismo tiempo
que permite trabajar a cadencia de los tapones menor que la actual,
puesto que hay menos perdidas de productividad en cada turno de
trabajo, frente a las tecnologías actuales basadas en tinta o
calor.
En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques
funcionales de una realización preferida del generador láser y del
modulador temporal y de amplitud, en el que se utiliza un generador
de radiofrecuencia (110) que incorpora un oscilador (111) patrón,
sistema electrónico de modulación (112), un amplificador de alta
potencia (113), que sirven para generar radiofrecuencia (115) según
solicite la señal eléctrica de modulación (114).
La señal de radiofrecuencia (115) generada con
alta potencia, es suministrada a un generador láser (120) definido
por una cavidad láser comprendida entre el espejo trasero (121) y el
espejo delantero o de salida (123), entre los cuales se disponen los
electrodos de la cavidad (122) que mediante la señal eléctrica
aplicada (115) generan un fuerte campo eléctrico en el medio gaseoso
a excitar, dando como resultado la emisión del haz láser resultante
(124), habitualmente continuo (CW).
Este es conducido (130) a través de espejos o
ópticas adaptativas (131 y 132) hasta incidir sobre el elemento de
modulación temporal (140) basado en un cristal de Germanio (141)
sobre el que se incide con un ángulo determinado (144) también
llamado de Bragg sobre la perpendicular de la ventana de entrada del
mismo. El cristal de Germanio incorpora un transductor
electro-acústico (142) que transforma la señal de
radiofrecuencia (155) aplicada sobre éste en una onda de presión
sobre la estructura cristalina del Germanio, creando una red de
difracción en su interior, que a su vez deflectará el haz incidente
(143) en un haz (146) de salida de primer orden con un ángulo medido
sobre el haz (145) directo o de orden 0, proporcional a la longitud
de onda del láser y a la frecuencia de la radiofrecuencia utilizada
(155).
Esta radiofrecuencia procede de un controlador o
driver (150) basado en un oscilador de frecuencia patrón (151), que
es modulado mediante un dispositivo de control (152) según una señal
de modulación lógica/digital (154) que permite variar tanto la
amplitud como la duración de la oscilación a generar, afectando así
la amplitud y duración del haz láser resultante en el primer orden
de deflexión.
El haz resultante en el orden cero (145) no es
de utilidad para la aplicación, por lo que es absorbido de forma
controlada a través de un obturador (160).
\newpage
En la figura 2 se muestra un diagrama de bloques
funcionales de una realización preferida de los medios de adaptación
del haz láser (146) basados en un colimador o expansor de haz (280)
que está dotado de dos lentes (281 y 282) encargadas de la expansión
adecuada del haz láser. El haz adaptado (283) es guiado hasta los
elementos de modulación espacial (290) de un eje (X) o de dos ejes
(XY) de deflexión, basado en escáneres galvanométricos,
piezo-eléctricos o rotación de espejo poligonal, o
de cualquier combinación de ellos, donde el haz modulado
temporalmente (146) según descrito en la figura 1, y colimado (283)
es guiado hasta los medios de modulación espacial (290), que
incorporan un elemento de deflexión X (291) y su elemento de
reflexión (p.ej.: espejo) (292) y, opcionalmente, un segundo
elemento de deflexión Y (294) y su elemento de reflexión (p.ej.:
espejo) (295),dando como resultado un haz modulado espacialmente
(293) capaz de ser orientado dentro de un plano XY (213) el cual
quedará descrito según las características de los medios de
focalización (210) basados en una lente prefocal, o sistema dinámico
de focalización tipo "3D", o lente del tipo
f-Theta (211) que marcaran la distancia (212) hasta
el plano de focalización (213) donde habrá que situar la superficie
del material a marcar.
Estos medios de modulación espacial están
controlados a través de sus amplificadores analógicos o digitales
(270) los cuales utilizan la señal de control X (273) adaptada a
través de la lógica de adaptación y predicción (271) para
posteriormente generar la señal adecuada (274) a través del
amplificador de señal (272) y que servirá para controlar el
modulador espacial X. Idem en el caso de usar un segundo eje Y, a
partir de la señal (277) y los módulos (275), (276) y señal
resultante (278). En la figura 3 se muestra un diagrama de bloques
funcionales de una realización preferida de los medios de control de
proceso y comunicación con el resto del sistema, basados en una
unidad de proceso (300) que incorpora circuitos de adaptación (301)
de señales (305) de comunicación con elementos y procesos externos,
una memoria estática (302) del programa y algoritmos del proceso,
una memoria (303) para almacenaje de los patrones digitales y sus
configuraciones a usar en la aplicación, un bus de datos y
direcciones (304) para la comunicación entre los distintos
elementos, una unidad central de proceso (306) basada en un
microprocesador o DSP, que es capaz de generar señales de
comunicación (307) dirigidas al sistema de deflexión o modulación
espacial, adaptadas a comunicación serie a través de un circuito
(313) específico de comunicación serie a alta velocidad (314), que
posteriormente es interpretado a través de un receptor con el mismo
protocolo serie (320) que gracias a la decodificación realizada
(321) y la conversión a dos canales separados (322 y 323) permite la
comunicación con los dos canales del sistema de modulación espacial
XY (270).
Además incluye otras señales de comunicación
genéricas unidireccionales (308 y 309) y bidireccionales (312) para
gestión de otros procesos relacionados, así como señales de entrada
(310) para la detección de señal de inicio del proceso o detección
del elemento a procesar, procedente de los medios de detección (330)
que incorporan lógica adaptativa y regulación (331) para discriminar
señales erróneas de reales (332). Al mismo tiempo incluye canales de
comunicación de entrada (311) para interpretar la señal procedente
de los medios de lectura de velocidad (340) que mediante su propia
circuitería interna (341) son capaces de indicar la velocidad y
sentido del desplazamiento medido (342).
Claims (28)
1. Procedimiento para el mareaje rotativo de
elementos cilíndricos, preferentemente tapones de corcho natural,
aglomerados de corcho o de materiales sintéticos para cerrar
envases, caracterizado por el hecho de que comprende las
etapas siguientes:
A. Disposición de por lo menos un elemento
cilíndrico, preferentemente tapones de corcho, en un sistema de
movimiento rotatorio continuo o discontinuo, el cual mantiene
durante un mínimo de un octavo de vuelta el elemento cilíndrico en
el campo óptico de acción de un sistema láser.
B. Detección de la presencia del elemento
cilíndrico.
C. Detección de la velocidad tangencial del
elemento cilíndrico.
D. Aplicación de una radiación láser continua o
pulsada sobre la superficie del elemento cilíndrico en movimiento
durante la rotación de dicho elemento cilíndrico, hasta completar un
patrón predeterminado.
E. Retirada del elemento cilíndrico del sistema
de movimiento rotatorio.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que simultáneamente a la etapa
D se inicia la etapa A para un segundo elemento cilíndrico en un
segundo sistema de movimiento rotatorio situado en el campo óptico
de acción del sistema láser.
3. Procedimiento según reivindicación 1 o 2
caracterizado por el hecho de que la etapa D incluye por lo
menos una subetapa de disposición de por lo menos una de sus caras
planas del elemento cilíndrico frente al centro óptico del sistema
láser.
4. Procedimiento según reivindicación 1 o 2
caracterizado por el hecho de que después de la etapa E se
dispone el elemento cilíndrico en un segundo sistema para el mareaje
mediante radiación láser para la marcación de por lo menos una de
las superficies planas del elemento cilíndrico.
5. Procedimiento según reivindicación 1 a 4
caracterizado por el hecho de que antes o después de la etapa
E se incluye una etapa de detección de errores de marcación mediante
comparación con un patrón o margen de patrones preestablecidos.
6. Procedimiento según reivindicación 1 o 5
caracterizado por el hecho de que además comprende una etapa
de clasificación y direccionamiento.
7. Dispositivo para el mareaje rotativo de
materiales cilíndricos, preferentemente del tipo tapones de corcho
natural, aglomerados de corcho o de materiales sintéticos utilizados
habitualmente para cerrar envases de bebidas como vino o similares,
apto para realizar el procedimiento descrito en las reivindicaciones
anteriores, que comprende por lo menos un sistema de alimentación de
elementos cilíndricos (404), preferentemente tapones de corcho
natural o sintético; medios de detección de presencia de dichos
elementos cilíndricos; un sistema láser; medios para producir la
rotación (401) de dichos elementos cilíndricos sobre su eje de
revolución a alta velocidad de forma tangencial al plano focal del
sistema láser, medios de medida de la velocidad tangencial y
dirección de giro, medios ópticos de corrección y enfoque; medios de
control basados en microprocesador; medios de extracción de los
elementos cilíndricos caracterizado por el hecho de que el
sistema láser comprende medios de generación (120) de por lo menos
un haz láser; medios de modulación temporal de dicho haz láser y
medios de modulación espacial (290) de dicho haz láser.
8. Dispositivo según la reivindicación 7
caracterizado por el hecho de que el láser aplicado tiene una
longitud de onda entre 0,2 y 11 \mum, preferentemente entre 1 y 11
\mum, preferentemente entre 9 y 11 \mum para tapones de corcho
natural y preferentemente 1064 nm o 532 nm para tapones
sintéticos.
9. Dispositivo según la reivindicación 8
caracterizado por el hecho de que al haz láser se le aplica
una modulación temporal a frecuencias comprendidas en el rango 0,1
hz a 2,5 Mhz y ciclo de trabajo variable, preferentemente entre 0,1
hz y 500 Khz.
10. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado por el hecho de que el haz del láser es
generado de forma pulsada mediante un modulador que comprende por lo
menos uno de los sistemas del tipo "chopper", un modulador
electro-óptico, acusto-óptico o piezo-eléctrico,
preferentemente del tipo acusto-óptico.
11. Dispositivo según reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que el haz láser se forma según
una distribución sustancialmente gausiana.
12. Dispositivo según la reivindicación 11
caracterizado por el hecho de que el generador de haz láser
es de estado gaseoso, preferentemente un láser CO2.
13. Dispositivo según la reivindicación 12
caracterizado por el hecho de que el haz del láser es
generado de forma pulsada mediante modulación electrónica temporal
aplicada a la fuente de alimentación del generador láser.
14. Dispositivo según la reivindicación 10
caracterizado por el hecho de que el modulador genera una
deflexión de Ir orden del haz láser con un ángulo resultante
respecto del eje original del haz controlado con medios de control
de la frecuencia de la radiofrecuencia aplicada y de la longitud de
onda del láser utilizado.
15. Dispositivo según la reivindicación 14
caracterizado por el hecho de que el haz reflectado de 1r
orden es dirigido hacia un medio de colimación y posteriormente al
sistema de modulación espacial, y por el hecho de que el haz de
orden 0 es guiado hasta un obturador y es desechado de forma
controlada.
16. Dispositivo según la reivindicación 10
caracterizado por el hecho de que los pulsos generados a
través de los medios de modulación tienen una distribución de
potencia sustancialmente plana a lo largo de la duración del
pulso.
17. Dispositivo según la reivindicación 12
caracterizado por el hecho de que se aplica una potencia de
láser en un rango comprendido entre 10 y 300 w, preferentemente
entre 30 y 100 w.
18. Dispositivo según la reivindicación 8
caracterizado por el hecho de que el haz del láser procede de
un generador láser del tipo estado sólido, semiconductor o de fibra
óptica, preferentemente de estado sólido.
19. Dispositivo según la reivindicación 18
caracterizado por el hecho de que el haz de láser se aplica
con una potencia media en un rango comprendido entre 3 y 300 w,
preferentemente entre 10 y 100 w.
20. Dispositivo según la reivindicación 19
caracterizado por el hecho, de que el haz de láser se aplica
con una potencia de pico en un rango comprendido entre 10 Kw y 500
Kw.
21. Dispositivo según la reivindicación 8
caracterizado por el hecho de que el haz láser focalizado
sobre la superficie del cuerpo cilíndrico, presenta una forma
sustancialmente circular.
22. Dispositivo según la reivindicación 7
caracterizado por el hecho de que el haz láser al salir de
los medios de modulación temporal se modula con medios de modulación
espacial que comprende por lo menos uno de los sistemas de deflexión
del tipo espejo poligonal rotativo, escáner piezoeléctrico,
deflector acusto-óptico de alta resolución, guía lineal, o
preferentemente un conjunto XY de escáneres galvanométricos.
23. Dispositivo según reivindicación 22
caracterizado por el hecho de que el haz láser es aplicado
durante un rango de tiempo comprendido entre 0 y el máximo de tiempo
de exposición disponible, en función de la repetición de la línea y
la cantidad de puntos a generar a lo largo de ésta, para un punto
dado, perteneciente este punto a la línea o al plano XY
proyectado.
24. Dispositivo según reivindicación 23
caracterizado por el hecho de que la repetición de pulsos
láser es sincronizada en tiempo y espacio con la posición que en
cada instante dispongan los medios de modulación espacial.
25. Dispositivo según reivindicación 24
caracterizado por el hecho de que la repetición de puntos, o
de líneas exploradas está sincronizada con el desplazamiento o
avance de la superficie lateral del elemento cilíndrico a marcar
mediante medios de medida de velocidad y dirección así como medios
para la detección de un elemento cilíndrico; preferentemente los
medios de medida de velocidad y dirección comprenden un tacómetro
incremental unido al eje de rotación del sistema de giro de los
elementos cilíndricos.
26. Dispositivo según reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que además comprende medios de
verificación del mareaje, preferentemente basados en visión
artificial.
27. Dispositivo según reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que además comprende medios de
clasificación de dichos elementos cilíndricos expulsados.
28. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que se realiza el mareaje sobre
elementos cilíndricos que incorporan un aditivo que reacciona ante
la radiación láser.
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