ES2342458T3 - Retrorreflector con divergencia controlada hecho por el procedimiento de ondulacion de ranuras. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para hacer un patrón de elementos triédricos sobre una superficie de sustrato, trazando una pluralidad de ranuras en V en dicha superficie del sustrato usando una herramienta de corte, comprendiendo cada ranura en V dos paredes laterales de la ranura que se cruzan en el fondo de ranura, estando situada dicha superficie del sustrato en el plano x-y de un sistema de referencia ortogonal x-y-z, caracterizado porque la herramienta de corte y la superficie del sustrato oscilan una con respecto a la otra durante el trazado de al menos una de dichas ranuras en V.
Description
Retrorreflector con divergencia controlada hecho
por el procedimiento de ondulación de ranuras.
Esta invención se refiere a un procedimiento
para hacer un artículo autorreflectante que tiene divergencia
controlada y a artículos hechos por el procedimiento.
Es bien conocido que los artículos
retrorreflectantes se pueden hacer a partir de un agrupamiento de
elementos microtriédricos. Dicho agrupamiento de elementos
microtriédricos se pueden hacer trazando un patrón de triedros
"macho" en una superficie plana de una placa. Esto lo enseña en
general Stamm en el documento US 3.712.706; y también lo enseña con
detalle Pricone en el documento US 4.478.769.
El documento US 4.478.769 describe un
procedimiento bien conocido de hacer elementos triédricos
triangulares, en los que en la superficie plana de una placa
maestra se traza con una herramienta de corte de diamante una serie
de ranuras en V paralelas precisas. Para trazar triedros
triangulares equilaterales, se hacen 3 conjuntos de ranuras
paralelas que se cortan entre sí en ángulos de 60º; cada ranura
también tendrá un ángulo incluido de sustancialmente 70,53º
dispuesto de forma simétrica, y se trazará a una profundidad de la
ranura determinada por la altura de los triedros deseados. Este
procedimiento da como resultado automáticamente un agrupamiento de
pares de microtriedros triangulares equilaterales orientados en
forma puesta en la cara del patrón. Para trazar triedros
triangulares no equilaterales las ranuras dentro de los conjuntos
paralelos contendrán ángulos distintos de 70,53º, y se cortarán en
ángulos distintos de 60º, como describe, por ejemplo, Rowland en el
documento US 3.384.348. Los procedimientos para trazar triedros no
triangulares en general no usan 3 conjuntos de ranuras en V
dispuestas de forma simétrica en paralelo, sino que las caras de los
triedros se forman, no obstante, a partir de paredes de ranuras,
como describe, por ejemplo Nelson en el documento US 4.938.563.
El patrón trazado puede usarse entonces para
hacer una serie de reproducciones, tal como por electroformación, y
los duplicados se montan juntos para formar una sola herramienta
"madre". La herramienta "madre" montada se usa para
electroformar moldes, que después se pueden montar en una
herramienta capaz de proporcionar elementos microtriédricos
retrorreflectantes en una red de material laminado de plástico, tal
como por procedimientos de grabado en relieve, fundido, u otros
procedimientos conocidos en la materia.
El laminado retrorreflectante de microtriedros
tal como el hecho por el procedimiento descrito antes, se usa en
aplicaciones de seguridad de carreteras tal como en señales de
carreteras y marcadores de pavimento. En dichas aplicaciones los
elementos microtriédricos retrorreflejan la luz desde los faros
delanteros de un vehículo de vuelta al conductor del vehículo. Esta
es una retrorreflexión inexacta en cuanto que el ángulo de
divergencia, \alpha, está en el intervalo entre aproximadamente
0º y más de 3º. El valor de un operativo en cualquier situación
depende de la geometría del vehículo y la distancia desde el
vehículo al material retrorreflectante. Por ejemplo, el ángulos de
divergencia \alpha para el faro delantero derecho de un camión
grande y su conductor a una distancia de aproximadamente 40 metros
desde una señal de la carretera será aproximadamente 3º, mientras
que el ángulo de divergencia \alpha para el faro delantero
izquierdo de un automóvil y su conductor a una distancia de
aproximadamente 600 metros desde una señal de la carretera será
aproximadamente 0,05º.
También está asociado con el ángulo de
divergencia, \alpha, un ángulo de rotación, \varepsilon, que es
una medida de la dirección de la divergencia. El valor de
\varepsilon será diferente para los faros delanteros izquierdo y
derecho de un vehículo, y también dependerá de la geometría del
vehículo y la posición de la señal de la carretera.
De forma ideal, el laminado retrorreflectante de
microtriedros usado en las señales de carretera producirá un patrón
de luz retrorreflejada que tiene suficiente intensidad a lo largo de
un intervalo de valores de ángulos de divergencia y valores de
ángulos de rotación. Por ejemplo, incluso una señal de carretera
retrorreflectante no urbana debe retrorreflejar la luz a través de
un ángulo de divergencia \alpha de aproximadamente 1º, el cual
corresponde al valor de \alpha desde el faro delantero derecho de
un camión grande de vuelta a su conductor a una distancia de
aproximadamente 120 metros de la señal de la carretera.
Las mejoras en la precisión con las que los
elementos microtriédricos se pueden trazar en una placa patrón y
duplicar por grabado en relieve han conducido a la preocupación de
que dicho laminado retrorreflectante de microtriedros puede ser
retrorreflectante a lo largo de solo un intervalo muy pequeño de
ángulos de divergencia, tal como aproximadamente
0,0-0,5 grados, así como de intervalos pequeños de
ángulos de rotación. Sería preferible proporcionar un agrupamiento
trazado con triedros que produjera el intervalo deseado entero de
divergencia y dentro de distancias muy cortas en el agrupamiento
trazado.
La luz que es retrorreflejada por elementos
triédricos de microtamaño experimentará una determinada cantidad de
difracción debido al tamaño muy pequeño de los microcubos. Dicha
difracción dará como resultado retrorreflexión a lo largo de
intervalos más amplios tanto del ángulo de divergencia como del
ángulo de rotación. Los intervalos particulares de \alpha y
\varepsilon dependerán del patrón de difracción particular de un
microcubo dado, que dependerá a su vez del tamaño del cubo, la
forma del cubo, el índice de refracción del material del cubo, y de
si se han metalizado o no las caras del cubo. Sin embargo, la
difracción no es un procedimiento deseable para mejorar la
retrorreflexión mediante el ángulo de diferencia y de rotación más
amplios, porque los microcubos muy pequeños que logran mayor
difracción también producen una cantidad sustancial de luz que es
retrorreflejada con un ángulo de divergencia \alpha mayor que
aproximadamente 3º, en el que la luz no es útil para el conductor
del vehículo. Esto se resume en la tabla 1.
La tabla 1 indica la expansión de la
retrorreflexión debido a la difracción. En cada caso se usan
triedros triangulares equilaterales acrílicos. La magnitud en
milímetros mide la longitud del borde del triángulo (de forma
idéntica 2,449 x profundidad del cubo, o 1,155 x el espaciado del
trazado). Los porcentajes indican cuánto del flujo retrorreflejado
total está dentro de un ángulo de observación máximo de 1º, 2º o 3º.
Por ejemplo, para el triedro triangular con lado de 0,05 mm sólo
27,9% de la luz retrorreflejada total llega entre ángulos de
observación de 0º y 1º.
La difracción da como resultado patrones
idiosincráticos que no es probable que distribuyan la luz
retrorreflejada de una forma que sea la más útil para el conductor
de un vehículo. Esto se muestra en las figuras 4
A-D.
En la técnica se sabe crear aberraciones
deliberadas en elementos triédricos haciendo que los ángulos diedros
de los elementos triédricos se desvíen ligeramente de 90º. El
artículo clásico "Study of Light Deviation Errors in Triple
Mirrors and Tetrahedral Prisms", J. Optical Soc. Amer.,
vol. 48, no. 7, pág. 496-499, Julio, 1958 de P.R.
Yoder, Jr., describe los patrones de manchas conocidos que resultan
de dichas aberraciones.
El documento US3.833.285 de Heenan, concedido al
concesionario del mismo, enseña que tener un ángulo diedro de un
elemento triédrico de macrotamaño mayor que los otros dos, da como
resultado una angularidad de la observación extendida en los
macrocubos, y específicamente que la luz retrorreflejada diverge en
un patrón alargado.
El documento US 4.775.219 de Appledorn, describe
artículos retrorreflectantes que tienen perfiles de divergencia
diseñados, en los que los elementos triédricos están formados por 3
conjuntos que se cruzan, de ranuras en V paralelas, y en los que al
menos uno de los conjuntos incluye, en un patrón que se repite, al
menos dos ángulos laterales de la ranura que difieren entre sí.
El documento US 6.015.214 de Heenan y col.,
concedido al concesionario del mismo, enseña procedimientos de
formación de microcubos trazando ranuras en V en los bordes de una
pluralidad de placas planas, y describe que el ángulo de
inclinación de una herramienta de corte con respecto a la superficie
de los bordes que se están tranzando, se puede ajustar de forma
continua para que cada ranura se corte en función de la distancia
recorrida por la herramienta de corte a lo largo de la superficie
trazada.
El documento WO 96/30786 A de Nilsen describe
un laminado retrorreflectante y un procedimiento de formación y uso
de dicho laminado en el que se forma un cuerpo base con microprismas
espaciados estrechamente. Los microprismas tienen facetas que se
extienden a lo largo de la parte del cuerpo en un plano con facetas
retrorreflectantes que se extienden desde las facetas hasta los
vértices. La superficie del cuerpo base o las caras laterales
tienen una textura para desviar el camino de la luz que entra y/o se
retrorrefleja de los prismas para proporcionar una distribución
uniforme de la luz.
Por lo tanto, un objeto de la invención es
proporcionar un artículo que comprende un agrupamiento de elementos
microtriédricos retrorreflectantes que tienen divergencia controlada
más amplia.
Otro objeto de la invención es proporcionar
procedimientos para hacer dicho artículo.
Se proporciona un artículo retrorreflectante que
tiene una divergencia más amplia controlada mediante trazado de uno
o más conjuntos de ranuras en V en general paralelas para formar una
pluralidad de elementos triédricos, teniendo cada ranura en V dos
paredes laterales que se cortan en un fondo de ranura, en el que se
introduce deliberadamente el trazado de desviaciones no uniformes
de los ángulos diedros del cubo desde exactamente 90º, haciendo que
la herramienta de corte y la superficie del sustrato oscilen una con
respecto a la otra de una forma controlada durante el trazado de al
menos una de las ranuras en V. La ranura en v así formada será una
ranura ondulatoria. Los ángulos diedros de los elementos triédricos
que tienen al menos una cara definida por una pared lateral de una
ranura en V ondulatoria, serán no ortogonales en diferente medida,
dependiendo de la fase, la frecuencia y la amplitud de la
oscilación durante el trazado. Esta introducción de variable, la no
ortogonalidad controlada de ángulos diedros en distancias muy cortas
entre sí en una sola ranura trazada dará como resultado una
divergencia más amplia controlada del artículo retrorreflectante
final hecho de dichos elementos triédricos trazados.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 ilustra un sustrato orientado en el
plano x-y y que tiene una ranura en V trazada en la
dirección del eje y, usando el procedimiento de la técnica
anterior; y
La Figura 2 ilustra una pequeña parte de un
agrupamiento de elementos triédricos hechos de acuerdo con el
primero modo descrito de práctica de la invención, en el que la
magnitud de la ondulación de la ranura y las desviaciones de los
ángulos diedros están muy exageradas para ilustrar.
La figura 3 ilustra una pequeña parte de un
agrupamiento de elementos triédricos hechos de acuerdo con el
tercer modo descrito de práctica de la invención, en el que la
magnitud de la ondulación de la ranura y las desviaciones de los
ángulos diedros están muy exageradas para ilustrar.
Las figuras 4A-D ilustran
patrones de difracción de 4 triedros no aberrados diferentes de la
técnica anterior. Los patrones muestran ángulos de observación de
0º a 3º a lo largo de todos los ángulos de rotación. El ángulo de
entrada es 0º. Las ilustraciones tienen el patrón a escala
logarítmica de modo que un paso corresponde a la diferencia de
retrorreflectancia de aproximadamente 2,5 veces. La figura 4A es
para un triedro acrílico no inclinado, magnitud de la base 0,2 mm,
profundidad trazada 0,082 mm. La figura 4B es para el mismo triedro
cuando está aluminizado. La figura 4C es para un cubo triangular
inclinado (cara más paralela) -9,74º, 0,256 mm de base, 0,091 mm de
profundidad del trazado. La figura 4D es para un cubo triangular
acrílico (borde más paralelo) de +11,17º, 0,194 mm de base, 0,089
mm de profundidad de trazado. Los tamaños de los cubos se han
elegido con las mismas áreas ópticas activas con el propósito de
comparación de difracciones.
La figura 5 ilustra el patrón de difracción
calculado para el triedro de la técnica anterior de la figura 4A,
pero con una aberración sencilla de +14 minutos de arco en cada
ángulo diedro. El patrón de manchas geométrico tiene una
divergencia media de 1,1º.
Las figuras 6A-B ilustran
patrones de difracción calculados para el triedro de la figura 4A,
pero con aberraciones de acuerdo con el primer modo de la presente
invención. La figura 6A usa una ondulación sinusoidal en cada una
de las 3 ranuras suficiente para dar al patrón geométrico una
divergencia media de 1,1º. La figura 6B usa una combinación de una
aberración sencilla de 9 minutos de arco en cada ángulo diedro con
una ondulación sinusoidal en cada una de 3 ranuras suficiente para
dar el patrón geométrico con divergencia media de 1,1º.
Las figuras 7A-B ilustran los
patrones de difracción calculados para el triedro de la figura 4A,
pero aplicando aberraciones de acuerdo con el primer modo de la
presente invención, de forma desigual a las 3 ranuras. Para la
figura 7A solo una de las 3 ranuras recibe ondulación sinusoidal.
Para la figura 7B 2 de las 3 ranuras reciben ondulación sinusoidal.
Para cada uno de estos diseños, el patrón de luz geométrico tiene
una divergencia media de 1,1º.
La figura 8 compara dos formas de ondulación
llamadas "sen" y "sen \pm ½sen^{2}".
La figura 9 compara la angularidad de
observación calculada del triedro triangular sin aberraciones de la
técnica anterior para la figura 4A, con 4 triedros triangulares
aberrados de acuerdo con la presente invención, siendo los de la
figura 5, figura 6A, la variante "sen \pm ½sen^{2}" de la
figura 6A y la figura 6B.
La figura 10 ilustra la aplicación de las
ecuaciones (1)-(3) al primer modo descrito de la invención.
La figura 11 ilustra la aplicación de las
ecuaciones (4)-(6) al segundo modo descrito de la invención.
La figura 12 ilustra la aplicación de las
ecuaciones (10)-(12) a los modos tercer y cuarto de la invención
descritos.
\vskip1.000000\baselineskip
Los artículos retrorreflectantes triédricos
hechos por un procedimiento que incluye la etapa de trazar uno o
más conjuntos de ranuras en V generalmente paralelas en una
superficie con una herramienta de corte en forma de V, se pueden
proporcionar con una divergencia más amplia controlada, mediante
oscilación de la herramienta de corte y el sustrato uno con
respecto a otro de una forma controlada cuando la herramienta corta
una o más ranuras en V. La oscilación controlada durante el trazado
dará como resultado una ranura en V ondulatoria que produce una
variación controlada de los ángulos diedros de los elementos
triédricos en cualquiera de los lados de la ranura ondulatoria, lo
que amplía de forma controlada la divergencia del artículo
retrorreflectante final. Preferiblemente, se proporcionará un
intervalo deseado entero de divergencia en incrementos muy cortos
de longitud de ranura.
El término "posición" tal como se usa en el
presente documento, significa la orientación de un eje definido de
una herramienta de corte con respecto a la superficie del sustrato
que se va a trazar. El eje definido empezará en la punta de la
herramienta y apunta en general alejándose de la superficie del
sustrato.
La expresión "elementos triédricos" tal
como se usa en el presente documento, incluye aquellos elementos que
consisten en 3 caras que se cortan entre sí, cuyos ángulos diedros
en general son del orden de 90º, pero no necesariamente exactamente
90º.
La expresión "fondo de ranura" tal como se
usa en el presente documento, significa la curva continua definida
por el movimiento de la punta de la herramienta de corte en la
superficie que se está trazando. Un corte de "fondo de ranura"
de acuerdo con el procedimiento de esta invención puede ser recto u
ondulado, dependiendo del modo de operación de la presente
invención.
La expresión "ángulo de la ranura" tal como
se usa en el presente documento, significa el ángulo incluido,
medido en un plano normal al fondo de ranura, entre las dos paredes
de la ranura cortada en la superficie mediante la herramienta de
corte en cualquier punto a lo largo de la longitud de la ranura.
La frase "la herramienta de corte y el
sustrato oscilan uno con respecto al otro", y los equivalentes
sustanciales, tal como se usa en el presente documento, significa
que durante el trazado de una ranura en V o bien la herramienta de
corte oscila con respecto al sustrato, o el sustrato oscila con
respecto a la herramienta de corte, o tanto la herramienta de corte
como el sustrato oscilan al mismo tiempo, para así crear una ranura
en V ondulatoria.
El término "divergencia" tal como se usa en
el presente documento, es el ángulo entre el rayo de luz que entra
en un elemento retrorreflectante (p. ej., un triedro) y el rayo de
luz después de salir de ese elemento.
La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de
un sustrato 20 que tiene una superficie plana 22 en la que se
pueden trazar ranuras en V con una herramienta de corte en forma de
V, como se conoce en la materia. Como se ilustra en la figura 1, el
sustrato 20 está orientado en la superficie 22 para ser trazado
dispuesto en el plano de referencia x-y del sistema
de referencia ortogonal x-y-z, en el
que la dirección z es perpendicular a la superficie 22. A lo largo
de esta patente, las expresiones "el plano
x-y", "el plano x-z" y "el
plano y-z" significan el plano de referencia
x-y, el plano de referencia x-z y el
plano de referencia y-z, definidos por los ejes de
referencia x, y y z de la figura 1. La figura 1 ilustra demás una
ranura en V 24 típica de la técnica anterior trazada paralela al
eje x-y, siendo la ranura 25 una línea recta a una
profundidad z constante con respecto a la superficie 22, y teniendo
la ranura un ángulo incluido
constante.
constante.
Debe entenderse que para los trazados en un
sustrato no plano, los procedimientos de esta invención requerirán
pequeñas modificaciones evidentes para el experto en la materia.
Dichas modificaciones se considera que están dentro del alcance de
esta invención.
La presente invención se describirá en términos
de 4 modos de operación. Sin embargo, se entenderá que estos 4
modos de operación no se excluyen mutuamente de forma necesaria, y
que se pueden usar simultáneamente dos o más de dichos modos de
operación. Para facilitar la comprensión, los modos de operación se
describe e ilustran en el presente documento con respecto al caso
más sencillo en el que los elementos triédricos que se van a trazar
son triángulos equilaterales no inclinados. Sin embargo, la
aplicabilidad de la presente invención no está limitada, y los
procedimientos de la invención se pueden aplicar a trazados
triangulares inclinados y elementos triédricos hexagonales y
rectangulares, como se ilustran y se describen en los documentos US
5.914.813 (Smith y col.); US 5.721.640 (Smith y col.); US 4.938.563
(Nelson y col.); y US 4.895.428 (Nelson y col.). Además, aunque las
ondulaciones ilustradas y descritas en el presente documento se
imaginan más fácilmente como sinusoidales, se apreciará que dichas
ondulaciones sinusoidales no son un requisito de la presente
invención. Sólo hay el requisito de que las ondulaciones sean
suaves a trozos y que las aceleraciones de la herramienta sean
tales que no rompan la herramienta o estropeen el corte. Se puede
hacer una sola ranura en varias partes consecutivas, cada una de
las cuales incluye algún aspecto de la ondulación.
A modo de ejemplo y no como limitación, la
figura 8 ilustra dos formas de curvas de ondulación adecuadas para
usar en diferentes modos de operación de la presente invención. La
curva marcada "sen" es una sinusoide perfecta. La curva
marcada "sen \pm ½sen^{2}" sigue la función sen - ½
sen^{2} desde 0 hasta \pi y después la función sen + ½sen^{2}
desde \pi hasta 2\pi, y continua alternando entre las dos
funciones. La ondulación sen \pm ½sen^{2}, al tener regiones
casi aplanadas, da más peso a los cubos no aberrados. En la figura
8, la ondulación sen se ajustó a 0,6*sen para así producir la misma
divergencia geométrica media que la ondulación sen \pm
½sen^{2}, con el fin de proporcionar una base de comparación más
adecuada. Se entenderá que las escalas horizontal y vertical de la
figura 8 requieren el ajuste adicional a las dimensiones del trazado
de triedros, como se muestra en la tabla 2.
Las dos curvas en la figura 9 marcadas
"20[sen]" y "33[sen \pm ½sen^{2}]"
muestran la diferencia en la angularidad de observación para las
ondulaciones sen y sen \pm ½sen^{2} ilustradas en la figura 8,
respectivamente. Ambas ondulaciones se eligieron para dar
divergencias geométricas medias de 1,1º. La notación entre corchetes
usada en esta solicitud para indicar diseños ondulatorios describe
la extensión de la ondulación. "20[sen]" indica
ondulación sinusoidal de una amplitud y frecuencia tal que dicha
ranura sola contribuye un máximo de 20 minutos de arco en el error
del ángulo diedro en el trazado. "33[sen \pm
½sen^{2}]" indica que la ondulación sen \pm ½sen^{2} de
una amplitud y frecuencia que dicha ranura sola contribuye un máximo
de 33 minutos de arco en el error del ángulo diedro en el trazado.
El que ambos trazados produzcan la misma divergencia geométrica
media de 1,1º en el producto acrílico se explica por la ondulación
sen \pm ½sen^{2} que tiene regiones casi aplanadas y por lo
tanto produce una mayor proporción de cubos casi no aberrados en la
población. Las ondulaciones útiles para la presente invención no
tienen que ser perfectamente periódicas y no tienen que seguir
ninguna función matemática explícita.
Los 4 modos de operación más sencillos de la
invención se explican a continuación. En la siguiente discusión, la
notación \dot{\delta} significa el cambio en la elevación o bajada
de cada fondo de ranura introducida por el primer modo de operación
de la presente invención; la notación \ddot{\delta} significa el
cambio en la dirección del fondo de ranura en el plano
x-y introducido por el segundo modo de operación de
la presente invención; y la notación \dddot{\delta} significa el
cambio en los semiángulos de las respectivas ranuras trazadas de
acuerdo tanto con el tercer como el cuarto modo de operación de la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En un primer modo de operación de la presente
invención, la herramienta de corte se mantiene en una posición
constante con respecto al sustrato, y durante el trazado de al menos
una ranura en V la herramienta de corte y el sustrato oscilan uno
con respecto al otro en una dirección vertical, es decir, en una
dirección paralela al eje z de la figura 1. Esto dará como
resultado una ranura en V que tiene un ángulo de ranura no
constante. El fondo de ranura resultante es una curva ondulatoria
en vertical. La proyección bidimensional del fondo de ranura en el
plano x-y es una línea recta. Sin embargo, el cruce
de la pared de la ranura con el plano x-y es una
curva ondulatoria en horizontal. De acuerdo con la definición de la
frase "la herramienta de corte y el sustrato oscilan uno con
respecto al otro" como se ha expuesto antes, se observará que se
puede lograr el mismo efecto manteniendo el sustrato en una
posición fijada y moviendo la punta de la herramienta de corte en
una curva ondulatoria en vertical, mientras se mantiene constante la
posición de la herramienta de corte, o por la oscilación vertical
del sustrato mientras la herramienta de corte se mueve en una línea
recta, o mediante movimiento simultáneo fuera de fase en la
dirección z tanto de la herramienta de corte como del sustrato. La
elección de si mover la herramienta de corte o el sustrato o ambos
durante el corte de la ranura en V dependerá del diseño y
funcionalidad del grabador que controla la herramienta de corte y la
fijación que sostiene el sustrato.
Un primer efecto, poco importante, de este
primer modo de operación de la presente invención es la introducción
de errores de intersección en un patrón de elementos triédricos
triangulares trazados. Es decir, incluso si los otros dos conjuntos
de ranuras están formados enteramente de ranuras rectas de la
técnica anterior, el fondo de ranura ondulatorio en vertical hecho
de acuerdo con el primer modo de operación de la presente invención
no siempre se cruzará con los vértices de los otros dos conjuntos de
ranuras en sus puntos de intersección exactos.
Un segundo efecto, importante, de este primer
modo de operación de la invención es la introducción deliberada de
variaciones o "errores" en los ángulos diedros de los cubos que
tienen una cara del cubo formada por una pared lateral de una
ranura ondulatoria. La frecuencia de la oscilación será tal que un
periodo de oscilación abarca varias anchuras de triedros. Por lo
tanto, para un solo triedro triangular descrito en parte por un
segmento de un fondo de ranura ondulatorio, el segmento del fondo de
ranura es esencialmente descendente, esencialmente ascendente, o
esencialmente nivelado. El ángulo diedro del cubo que termina en o
cerca del extremo inferior de un segmento del fondo de ranura será
ligeramente más obtuso que el que tendría el fondo de ranura
nivelado. Igualmente, el ángulo diedro del cubo que termina en o
cerca del extremo elevado de un segmento del fondo de ranura, será
ligeramente más agudo que el que tendría el segmento del fondo de
ranura nivelado. Para triedros triangulares sustancialmente
equilaterales, el cambio al ángulo diedro del cubo es el ángulo de
la pendiente de la ranura dividido entre \sqrt{6}. En general,
cuando las 3 ranuras que definen un elemento triédrico son ranuras
ondulatorias en vertical, entonces para cada uno de dichos
elementos triédricos, la desviación en la profundidad de cada ranura
afectará a los dos ángulos diedros definidos en parte por esta
pared lateral de la ranura, siendo el efecto total en los ángulos
diedros muy aproximadamente
aditivo.
aditivo.
La figura 10 resume las aberraciones debidas al
primer modo, cuando la ondulación es suficientemente larga de modo
que la curvatura en un solo cubo es insignificante. Un triedro
triangular equilateral macho se ilustra como formado por 3 ranuras.
Cada una de las ranuras, g_{1}, g_{2} y g_{3} se muestra
aumentada una cantidad angular correspondiente
\dot{\delta}_{1}, \dot{\delta}_{2}, \dot{\delta}_{3}
en la dirección indicada. Si un valor \dot{\delta} es negativo,
entonces la ranura en su lugar es descendente. Los tres bordes
diédricos están marcados con sus errores de ángulo, e_{1},
e_{2}, e_{3}, es decir sus desviaciones respecto a los 90º
perfectos. Los errores de los ángulos diedros se dan mediante las
ecuaciones aproximadas (1)-(3).
\vskip1.000000\baselineskip
Se apreciará que estas ecuaciones requieren
algún ajuste para triedros triangulares no equilaterales.
La figura 2 representa en líneas generales una
parte de una sola ranura g trazada de acuerdo con el primer modo de
operación de la invención, vista como proyección en el plano
x-y, en el que la profundidad de la herramienta de
corte varía con respecto al plano de trazado. En este caso, la punta
de la herramienta de corte va subiendo a medida que la herramienta
se mueve a lo largo de la ranura g de izquierda a derecha en la
figura. En cada cubo, el ángulo diedro d_{1} termina en o cerca
del extremo inferior del segmento de fondo de ranura, y el ángulo
diedro d_{2} termina en o cerca del extremo elevado de un segmento
de fondo de ranura. Por lo tanto, en los 10 cubos ilustrados, los
ángulos diedros d_{1} serán ligeramente mayores de 90º, y los
ángulos diedros d_{2} serán ligeramente menores de 90º. Se puede
ver en la figura 2 que no es necesario que los ángulos diedros
d_{1} y d_{2} terminen exactamente en el fondo de ranura g, sino
que pueden terminar cerca del fondo de ranura. También puede verse
que al ángulo diedro d_{3} no le afecta la ondulación del fondo
de ranura g.
\vskip1.000000\baselineskip
En un segundo modo de operación, la herramienta
de corte se mantiene en una posición constante y a una profundidad
constante con respecto al sustrato y durante el trazado de al menos
una ranura en V, la herramienta de corte y el sustrato oscilan uno
con respecto al otro en una dirección horizontal, lateralmente a la
dirección de trazado. Esto dará como resultado una ranura de
profundidad constante a lo largo del eje z y ángulo de ranura
sustancialmente constante y en el que el fondo de ranura es una
curva ondulatoria en un plano paralelo al plano
x-y. Se apreciará que se puede lograr el mismo
efecto sosteniendo el sustrato en una posición fija y moviendo la
punta de la herramienta de corte en una curva ondulatoria en el
plano x-y, mientras se mantiene constante la
posición de la herramienta de corte, o por oscilación horizontal del
sustrato mientras la herramienta de corte se mueve en una línea
recta, o por movimiento horizontal fuera de fase simultáneo tanto de
la herramienta de corte como del sustrato. La elección de si mover
la herramienta de corte o el sustrato o ambos, dependerá del diseño
y funcionalidad del grabador que controla la herramienta de corte y
la fijación que sostiene el sustrato. Los expertos en la técnica
del trazado entenderán dichas elecciones. Además, cuando el objetivo
de la herramienta de corte es constante, en lugar de tangente a la
curva ondulatoria, habrá una variación muy ligera en el ángulo de
ranura, pero esta variación no tendrá un efecto significativo en la
divergencia para las amplitudes de las ondulaciones de la ranura
aplicable a la presente inven-
ción.
ción.
Un primer efecto, poco importante, de este
segundo modo de operación de la presente invención es la
introducción de errores de intersección en un patrón de elementos
triédricos triangulares trazados. Es decir, incluso aunque los
otros dos conjuntos de ranuras estén formados enteramente de ranuras
rectas de la técnica anterior, el fondo de ranura ondulatorio en
horizontal hecho de acuerdo con el segundo modo de operación de la
presente invención no siempre se cruzará con los vértices de los
otros dos conjuntos de ranuras en sus puntos exactos de
intersec-
ción.
ción.
Un segundo efecto, importante, de este segundo
modo de operación de la invención, es que los tres ángulos triedros
de un triedro triangular se modifican. El ángulo diedro de un
triedro triangular se hace agudo si converge en una esquina
triangular en la que el ángulo se ha modificado para ser más
pequeño. Igualmente, el ángulo diedro de un triedro triangular se
hace obtuso si converge en una esquina triangular en la que el
ángulo se ha modificado para ser más grande. Para un triedro
triangular sustancialmente equilateral, el cambio a un ángulo
diedro es aproximadamente igual al cambio al correspondiente ángulo
de la esquina de triángulo dividido entre \sqrt{3}.
Estos cambios a los ángulos diedros de los
triedros afectados dan como resultado un artículo triédrico que
tiene una divergencia más amplia.
La figura 11 resume las aberraciones que
resultan del segundo modo, cuando la ondulación es suficientemente
larga de modo que la curvatura en un solo cubo es insignificante. Se
ilustra un triedro triangular equilateral macho como formado por 3
ranuras. Cada una de las ranuras que forma el triángulo se muestra
rotada por una cantidad angular correspondiente
\ddot{\delta}_{1}, \ddot{\delta}_{2},
\ddot{\delta}_{3} en la dirección indicada. Si un valor
\ddot{\delta} es negativo, entonces la ranura está rotada de forma
opuesta. Los tres bordes diédricos están marcados con sus errores
de ángulo, e_{1}, e_{2}, e_{3}, es decir sus desviaciones de
los 90º perfectos. Los errores de los ángulos diedros se dan
mediante las ecuaciones aproximadas
(4)-(6).
(4)-(6).
Se apreciará que estas ecuaciones requieren
algún ajuste para triedros triangulares no equilaterales.
En un tercer modo de operación de la invención,
se traza al menos una ranura en V de forma que el movimiento de la
punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura recta
paralela al plano x-y, y la posición de la
herramienta de corte oscila en un plano que contiene el fondo de
ranura. Es decir, el extremo superior de la herramienta de corte
oscila hacia adelante y hacia atrás paralela a la dirección de la
ranura. La posición de la herramienta con respecto al sustrato debe
controlarse como función de la posición de la herramienta de corte
a lo largo de la ranura. En este tercer modo de operación, el centro
de la oscilación es preferiblemente la punta de la herramienta de
corte. Este modo produce una ranura que tiene paredes de ranura que
ondulan de modo que el ángulo de ranura incluido se expande y
contrae a lo largo de la longitud de la ranura.
Puesto que la posición de la herramienta de
corte oscila de acuerdo con este tercer modo de la invención, el
ángulo de ranura incluido variará continuamente de acuerdo con la
técnica de ajuste para ángulos de ranuras conocida. Un cortador en
V con semiángulo incluido h, inclinado al ángulo R, corta una ranura
de semiángulo H, ligeramente mayor que h, dado por la ecuación
(8).
Independientemente de la dirección de
inclinación, considerar R positivo. Considerar una variación pequeña
de la magnitud, mucho menor que la propia inclinación, aplicada a
R. La variación \DeltaR puede ser positiva o negativa. Cuando el
ángulo de inclinación cambia a R + \DeltaR, el semiángulo incluido
H de la ranura cambia en una cantidad \DeltaH por la ecuación
aproximada (9).
Por lo tanto una ondulación inclinada en el
cortador en V produce una ondulación aproximadamente proporcionar
en el semiángulo de ranura.
La figura 3 ilustra 10 triedros a lo largo de
una parte de una ranura que se estrecha de izquierda a derecha. Las
paredes de la ranura producidas de acuerdo con este tercer modo de
la invención se cruzaran con el plano x-y en curvas
ondulatorias correspondientes a las variaciones en el ángulo de
ranura incluido. Estas variaciones del ángulo de ranura a lo largo
de la longitud de la ranura darán como resultado variaciones de los
ángulos diedros de los elementos triédricos definidos en parte por
las paredes laterales de la ranura. Para cada uno de los cubos
ilustrados en la figura 3, los dos ángulos diedros d_{1} y d_{2}
son aproximadamente iguales, mientras que su valor promediado
disminuye de un cubo a otro de izquierda a derecha a lo largo de la
parte ilustrada de la ranura g. Los ángulos diedros d_{3}
permanecen sin afectar. Para triedros triangulares sustancialmente
equilaterales, el aumento de un ángulo incluido de ranura tiene el
efecto de aumentar los ángulos diedros del cubo formados en parte a
partir de esta ranura, en una cantidad igual al aumento de ranura
dividido entre 2\sqrt{2}. Igualmente, la reducción de un ángulo
incluido de ranura reduce los ángulos diedros del cubo
correspondientes en el mismo factor 2\sqrt{2}. Para un triedro
triangular sustancialmente equilateral formado por dos o más ranuras
modificadas, las modificaciones de los ángulos diedros del cubo son
muy cercanas a la suma de los efectos de las modificaciones de las
ranuras separadas. Las variaciones introducidas deliberadamente en
los ángulos diedros del cubo darán como resultado un artículo
retrorreflectante de diedros de divergencia más amplia.
La figura 12 resume las aberraciones debidas al
tercer modo cuando la ondulación es suficientemente larga para que
la curvatura en un solo cubo sea insignificante. Un triedro
triangular equilateral macho se ilustra formado por 3 ranuras. Cada
una de las ranuras que forman el triángulo se designan por sus
errores de semiángulo de ranura, \dddot{\delta}_{1},
\dddot{\delta}_{2}, \dddot{\delta}_{3}, es decir sus
desviaciones respecto a los 35,26º perfectos. Los tres bordes
diédricos están marcados con sus errores de ángulo, e_{1},
e_{2}, e_{3}, es decir, sus desviaciones de los 90º perfectos.
Los errores de los ángulos diedros se dan por las ecuaciones
aproximadas (10)-(12).
Se apreciará que estas ecuaciones requieren
algún ajuste para triedros triangulares no equilaterales.
\vskip1.000000\baselineskip
Mientras que el tercer modo de operación
anterior se puede entender como oscilación "hacia
adelante-hacia atrás" de la posición de la
herramienta de corte, el cuarto modo de operación de la invención
usa la oscilación de "lado a lado" de la herramienta de corte.
Es decir, la punta de la herramienta de corte todavía define un
fondo de ranura recto paralelo al plano x-y,
mientras que la posición de la herramienta de corte oscila en
planos perpendiculares al fondo de ranura. Es decir, la posición
oscila en transversal respecto a la dirección del trazado. En este
procedimiento, aunque la magnitud del propio ángulo de ranura no
cambiará a lo largo de la longitud de la ranura, el cambio
progresivo de posición de la herramienta de corte a lo largo de la
ranura dará como resultado variaciones en el ángulo entre el plano
x-y y las paredes de la ranura que producen los
elementos triédricos en ambos lados de la ranura. Los ángulos
diedros de los elementos triédricos definidos en parte por las
superficies de la ranura ondulatoria serán de esta forma
modificados, de la misma forma al tercer modo de operación de la
invención. Se aplican ecuaciones idénticas a (10)-(12) a este cuarto
modo. Estos errores en los ángulos diedros a su vez darán como
resultado un artículo retrorreflectante de triedros de divergencia
más amplia.
\vskip1.000000\baselineskip
Se contempla que el procedimiento de ondulación
de la presente invención puede dar desviaciones respecto a la
planaridad de las caras de los triedros trazados del orden de 0,01º.
Para los tamaños de triedros contemplados, esto será solo una
pequeña fracción de una longitud de onda de luz visible. Este efecto
será insignificante, en particular cuando el artículo
retrorreflectante hecho del ordenamiento de triedros es un laminado,
tela retrorreflectante o dispositivos de control de tráfico.
\vskip1.000000\baselineskip
Para cualquiera de las ecuaciones (1)-(3) (es
decir, el primer modo de operación) o las ecuaciones (4)-(6) (es
decir el segundo modo de operación), se ve que debe cumplirse la
ecuación (7).
Por lo tanto, el primero y segundo modos,
aplicados como se describe, dan como resultado triedros sin error
neto del ángulo diedro. A veces es deseable tener error neto del
ángulo diedro como se muestra en el ejemplo 4 más adelante. Para
producir error neto con el primer o segundo modos, es una simple
cuestión de incorporar un error sistemático bajo los errores
producidos por la ondulación. Por ejemplo, se pueden elegir los
ángulos de ranura diferentes del los 70,53º perfectos, y estas
ranuras imperfectas se pueden someter a ondulación vertical (primer
modo) u horizontal (segundo modo). Para determinar los ángulos de
ranura imperfectos deseados para el error sistemático, deben
resolverse las ecuaciones (10)-(12) para los errores de las ranuras
en términos de los errores diédricos. Esto da las nuevas ecuaciones
(13)-(15).
Otra vez, se apreciará que estas ecuaciones
requieren algún ajuste para triedros triangulares no equilaterales.
Los \dddot{\delta}_{1}, \dddot{\delta}_{2},
\dddot{\delta}_{3}, de las ecuaciones (13)-(15) servirán como
ajuste del error sistemático a los ángulos de ranura que después se
ondularán para producir los errores adicionales de acuerdo con el
primer o segundo modo. Cuando se usan el tercer o cuarto modos, no
es necesaria el error sistemático separado, puesto que los errores
sistemáticos descubiertos de las ecuaciones (13)-(15) pueden ser
partes de \dddot{\delta}_{1}, \dddot{\delta}_{2},
\dddot{\delta}_{3}, de la ondulación.
En cada uno de los modos de operación anteriores
de la invención, el resultado será que los ángulos diedros de los
elementos triédricos formados por las ranuras cortadas por el
procedimiento de la invención, diferirán de un elemento triédrico
al siguiente. Esta no equivalencia de los elementos triédricos
ampliará, de una forma controlada, la divergencia de una estructura
retrorreflectante hecha de un ordenamiento que incluye los elementos
triédricos no equivalentes.
Se apreciará que los modos de operación
descritos antes se pueden usar en cualquier combinación. Cuando los
elementos triédricos están hechos de 3 conjuntos de ranuras
aproximadamente paralelas que se cruzan, las variaciones de las
ranuras se pueden hacer en cualquier número de ranuras en un
conjunto, y en uno, dos o tres conjuntos. Si se varían las ranuras
en más de un conjunto, el resultado en general será una combinación
aleatoria de 3 ángulos diedros en cada cubo.
Cada ondulación también puede ser una ondulación
compuesta, producida por una combinación de cualquier número de los
cuatro modos básicos, o cualquier otro modo de oscilación. Por
ejemplo, el grabador se puede oscilar tanto en vertical como en
horizontal a la vez (modo 1 + modo 2), o se puede balancear hacia
adelante y hacia atrás y de un lado a otro a la vez (modo 3 + modo
4), o cualquiera de las otras nueve combinaciones lógicas. En los
modos compuestos, la amplitud y longitud de las ondulaciones no es
necesario que se correspondan. En todos dichos casos, los conjuntos
de ecuaciones (1)-(3), (4)-(6) y (10)-(12) se pueden aplicar por
separado para obtener los errores de los ángulos diedros para un
cubo, y añadir los resultados separados para determinar los errores
de los ángulos diedros de la ondulación de modo compuesto.
Las figuras 10-12 y los
correspondientes conjuntos de ecuaciones (1)-(3), (4)-(6) y
(10)-(12) muestran el efecto de los diferentes modos de la
invención en la aberración de un solo triedro. El propósito de esta
invención es permitir al diseñador óptico producir un ordenamiento
con una variedad grande de triedros aberrados. Cada triedro
triangular tiene seis vecinos contiguos (dos en cada uno de sus
vértices) con su misma orientación. Cada uno de estos vecinos del
primer triedro en general tendrá aberraciones bastante diferentes
del primero, porque estos vecinos estarán formados de una ranura en
común con el primero, el cual habrá cambiado ligeramente, y dos
ranuras no en común con el primero, que pueden tener ondulaciones
fuera de fase con las ondulaciones de las correspondientes ranuras
que forman el primer cubo. Los expertos en la materia reconocerán
que no se pueden conseguir todos los patrones geométricos de luz
con la presente invención. Por un lado, como se muestra en el
artículo de Yoder, hay límites en las distribuciones de luz
geométricas que se pueden lograr con aberraciones diédricas. Por
otro lado, no se pueden lograr todas las distribuciones de
aberración diédrica con la presente invención. Cualquier técnica
que combine aleatoriamente tres variaciones de ranuras debe incluir
todos los "términos cruzados", es decir, para cualquier parte
la variación 1 de ranura, cualquier parte de la variación 2 de
ranura y cualquier parte de la variación 3 de ranura, estas 3 partes
se encontrarán juntas formando un triedro en algún punto del
ordenamiento. Esto hace que la invención sea más adecuada para
expansiones suaves de la retrorreflexión que las organizaciones
precisas de la luz, como se ilustra en los ejemplos
3-6 descritos más adelante.
Todos los siguientes ejemplos
1-6 se basarán en un triedro triangular acrílico no
inclinado que tiene una dimensión de la base de 0,2 mm
correspondiente a una profundidad del trazado de 0,082 mm. Se
considerarán ángulos de observación de 0º a 3º, mientras que el
ángulo de entrada se fija a 0º. Se supone que la fuente de luz
tiene la distribución de potencia espectral del iluminante A de CIE,
correspondiente a una lámpara incandescente, y el detector se
supone que tiene la función de la sensibilidad espectral V
(\lambda) de CIE, correspondiente a una visión fotópica
humana.
Todos los resultados de los ejemplos son
resultados del cálculo óptico. Los modelos ondulatorios se basan en
1000 triedros generados aleatoriamente. Se han usado abreviaturas
para describir las ondulaciones sinusoidales: N[sen] se
entenderá como ondulación de grado tal que dicha ranura sola
contribuye en hasta N minutos de arco al error del ángulo
diedro.
Ejemplo
1
(Técnica
anterior)
El primer ejemplo es el triedro no aberrado
perfecto con el patrón de luz retrorreflejada mostrado en la figura
4A. El patrón de luz geométrico debe tener divergencia cero, pero el
tamaño del cubo introduce una difracción notable, como se resume en
la tabla 1. El carácter del ángulo de observación del patrón de
difracción de luz también se muestra en la figura 9 como la curva
marcada "sin aberración". La curva en la figura 9 se obtiene
de la figura 4A.
El patrón de luz geométrico de un solo triedro
consiste en 6 manchas puntuales, como se explica en el trabajo
citado de P.R. Yoder, Jr. Un triedro no aberrado produce sus 6
manchas coincidentes. En los siguientes ejemplos
2-6 se usan técnicas diferentes para la aberración
de triedros. Con propósitos de comparación, las aberraciones en
cada uno de estos ejemplos se eligen de modo que el patrón de luz
geométrico en cada caso tiene una divergencia media aproximada de
1,1º, en los que la divergencia se mide desde el centroide de todas
las manchas puntuales. Todas las ilustraciones muestran patrones de
difracción de luz en lugar de patrones geométricos, ya que esto es
lo que realmente producen los triedros pequeños.
Ejemplo
2
(Técnica
anterior)
El ejemplo 2 representa el modo más sencillo
conocido en la técnica anterior para hacer una matriz de triedros
aberrados que tienen una divergencia geométrica media de 1,1º. Cada
ángulo diedro de cada triedro se hace 14 minutos mayor que el
perfecto de 90º. La figura 5 muestra el patrón de difracción
resultante. La mayor parte de la energía está cerca de las 6
manchas puntuales características como se ha descrito antes, cuya
difracción se une en un anillo. La figura 9 muestra el anillo como
un monte en la curva marcada 14,14,14 que alcanza el máximo a
aproximadamente 1,1º. La intensidad media en el ángulo de
observación de 1,1º es aproximadamente 8 veces la intensidad en el
ángulo de observación de 0º. Un retrorreflector de este tipo no
tendría aplicaciones en carretera puesto que solo funciona bien en
un intervalo de ángulos de observación tan corto que, a cualquier
distancia, no podría beneficiarse a la amplia variedad de vehículos
(desde camiones a coches). Podría tener aplicaciones especializadas
para instrumentación.
Los ejemplos 3-6 ilustran
trazados que se pueden hacer de acuerdo con la presente invención.
Los trazados ilustrativos tienen aberraciones aplanadas que dan
como resultado perfiles de divergencia más ensanchados. En todos
estos ejemplos, las ondulaciones se ajustan para dar la misma
divergencia geométrica media, 1,1º, como en el ejemplo 2 de la
técnica anterior. Las figuras 6A y 6B ilustran expansiones de
divergencia suaves logradas con los trazados de los ejemplos 3 y 4,
mientras que las figuras 7A y 7B muestran algunas capacidades de
enfoque limitadas logradas con los trazados de los ejemplos 5 y 6.
La tabla 2 da detalles del trazado correspondiente a los ejemplos
3-6.
La figura 9 ilustra la angularidad de la
observación lograda con los trazados de los ejemplos
1-4, así como de 33[sen \pm ½
sen^{2}].
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Para el ejemplo 3 se supone ondulación
sinusoidal vertical de acuerdo con el modo 1 de esta invención. Las
dimensiones de trazado se muestran en la tabla 2 como
20[sen]. La figura 6a muestra el patrón de difracción
calculado resultante. Tiene un máximo central suave y no está
emborronado con artefactos de difracción y aberración fuera del
ángulo de observación de aproximadamente 2º. Este es el resultado
beneficioso de los triedros que no son como los de los ejemplos 1 y
2. La figura 9 muestra la angularidad de la observación del ejemplo
3 como la curva 20[sen]. Su intensidad a 1,1º es solo 37% de
la del ejemplo 2 de la técnica anterior a 1,1º. Sin embargo, su
intensidad a 0º es 16 veces la del ejemplo 2 de la técnica anterior,
y su intensidad a 2º es 2,2 veces la del ejemplo 2 de la técnica
anterior. A diferencia del ejemplo 2, un retrorrefelector que tiene
los triedros aberrados del ejemplo 3 no está limitado a aplicaciones
de cerca, sino que se comporta bien en un amplio intervalo de
distancias.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Para el ejemplo 4 se supone ondulación
sinusoidal vertical de acuerdo con el modo 1 en combinación con un
error sistemático de 9 minutos de arco en cada ángulo diedro. Es
decir, todas las ranuras son inicialmente aplanadas para hacer un
error del ángulo diedro de 9 minutos de arco y se superpone en este
una ondulación sinusoidal 15/20 tan grande como la del ejemplo 3.
Las dimensiones del trazado se dan en la tabla 2 como
9+15[sen]. La figura 6B muestra el patrón de difracción
resultante, prácticamente plano hasta aproximadamente 1,5º. Debe
apreciarse que las ilustraciones de los patrones de difracción están
en escala logarítmica y un paso corresponde a una diferencia en
retrorreflexión de aproximadamente 2,5 veces. La figura 9 muestra
que la angularidad de la observación del ejemplo 4 es casi plana
hasta aproximadamente 1,5º. El ejemplo 4 podría funcionar como un
retrorreflector para distancias cortas en aplicaciones de
carretera.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
El ejemplo 5 muestra el efecto de la ondulación
sinusoidal vertical de acuerdo con el modo 1, pero adoptada para un
solo conjunto de ranuras, G3, de los 3 conjuntos de ranuras G1, G2,
G3, trazadas para hacer los triedros triangulares. Las dimensiones
del trazado se dan en la tabla 2 como "35[sen] en G3".
Las ecuaciones (1)-(3) muestran cómo afecta esto a dos de los tres
ángulos diedros. La figura 7A muestra el patrón de difracción. Este
ejemplo ilustra cómo el procedimiento puede producir patrones con
angularidad de la observación dirigida. Esta es la razón de que
este ejemplo 5 no esté incluido entre las curvas de la figura 9, las
cuales son medias en todas las direccio-
nes.
nes.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
El ejemplo 6 muestra el efecto de la ondulación
sinusoidal vertical de acuerdo con el modo 1 adoptada para 2 de los
3 conjuntos de ranuras. Las dimensiones del trazado se dan en la
tabla 2 en "24[sen] en G1 y G2". Las ecuaciones (1)-(3)
muestran cómo afecta esto a dos de los tres ángulos diedros. La
figura 7B muestra el patrón de difracción. Este ejemplo ilustra un
tipo diferente de angularidad de la observación dirigida que se
puede lograr con el procedimiento de la presente invención.
Se apreciará que aunque los ejemplos
3-6 usan el modo 1, usando las dimensiones de la
tabla 2, se podría haber usado el modo 2 con diferentes dimensiones
para dar resultados idénticos y los modos 3 ó 4 para dar resultados
casi idénticos.
Preferiblemente, el intervalo de divergencia
entero deseado se proporcionará con un incremento corto de longitud
de la ranura con el fin de evitar un aspecto moteado. Para las
aplicaciones de señales de carretera retrorreflectantes no debe
haber piezas mayores de aproximadamente 4 mm de diámetro
visiblemente diferentes de las piezas adyacentes. Son posibles
procedimientos de ondulación prácticos en los que el grabador hace
su ciclo entero de cambio en 4 mm. Para el primer o segundo modos
de la invención, las ondulaciones de la ranura típicas tienen
aproximadamente 10 micrómetros de amplitud en un ciclo de 4 mm.
Usando el primer o segundo modos de la presente invención, la
ondulación sinusoidal en las 3 ranuras da como resultados errores de
los ángulos diedros de los triedros que tienen una curva de
distribución que se puede describir como parecida a la forma de un
triángulo más pequeño montado sobre un trapecio más grande.
Se puede ver que, en cada modo de operación solo
de la invención, la amplitud del movimiento de la herramienta de
corte o del sustrato o de ambos, puede ser constante o variable,
tanto a lo largo de la longitud de una sola ranura como de una
ranura a la siguiente, facilitando así el ensanchamiento controlado
de la angularidad de la observación en cualquier sitio del sustrato
trazado según desee el diseñador del trazado. Cuando se componen
los modos, no es necesario que concuerden en amplitud o longitud.
Además, dicha variabilidad controlada se puede introducir en 1, 2 o
los 3 conjuntos de ranuras, en el trazado de microtriedros
triangulares, y en algunas o en todas las ranuras en cada conjunto
de ranuras.
Los trazados hechos por los procedimientos
descritos en el presente documento se pueden usar para hacer
productos retrorreflectantes de acuerdo con los procedimientos
conocidos en la materia. Por ejemplo, la superficie trazada se
puede reproducir a lo largo de sucesivas generaciones y las
reproducciones se pueden montar entre sí con o sin reproducciones
de ordenamientos de triedros no aberrados. Se pueden hacer copias
integrales del montaje tal como por electrodeposición de níquel
para proporcionar herramientas de grosor uniforme. Las herramientas
que tienen dichos patrones de elementos triédricos se pueden usar
para fabricar productos retrorreflectantes tales como laminados.
Dichos procedimientos de fabricación se conocen en la técnica e
incluyen, por ejemplo, grabado en relieve, fundido y moldeo por
compresión. La herramienta de la presente invención se puede usar
en cada uno de estos procedimientos de fabricación y variaciones de
los mismos.
La invención se ha descrito en el presente
documento en términos de realizaciones y metodologías preferidas.
Los expertos en la materia reconocerán que se pueden hacer
variaciones de la realización descrita en el presente documento
dentro del alcance de la invención.
Claims (18)
1. Un procedimiento para hacer un patrón de
elementos triédricos sobre una superficie de sustrato, trazando una
pluralidad de ranuras en V en dicha superficie del sustrato usando
una herramienta de corte, comprendiendo cada ranura en V dos
paredes laterales de la ranura que se cruzan en el fondo de ranura,
estando situada dicha superficie del sustrato en el plano
x-y de un sistema de referencia ortogonal
x-y-z, caracterizado porque
la herramienta de corte y la superficie del sustrato oscilan una con
respecto a la otra durante el trazado de al menos una de dichas
ranuras
en V.
en V.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la herramienta de corte y dicha superficie del sustrato
oscilan una con respecto a la otra en la dirección z durante dicho
trazado de dicha al menos una de dichas ranuras en V.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la herramienta de corte y dicho sustrato oscilan uno con
respecto al otro en el plano x-y lateralmente
respecto a la dirección de la ranura durante dicho trazado de dicha
al menos una de dichas ranuras en V.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura
recto paralelo al plano x-y, y la posición de la
herramienta de corte oscila en un plano que contiene el fondo de
ranura.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura
recto paralelo al plano x-y, y la posición de la
herramienta de corte oscila en los planos perpendiculares al fondo
de ranura.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la herramienta de corte respecto al sustrato produce una
ondulación compuesta.
7. Un procedimiento para hacer un artículo
retrorreflectante que comprende
a) hacer un patrón de elementos triédricos de
acuerdo con la reivindicación 1;
b) hacer una herramienta de reproducción a
partir de dicho trazado, llevando dicha herramienta de reproducción
dicho patrón de elementos tridédricos; y
c) usar dicha herramienta para formar un
artículo retrorreflectante que comprende una replicación de dicho
patrón de elementos triédricos.
8. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que dicha herramienta de corte y dicha superficie del sustrato
oscilan una con respecto a otra en la dirección z durante dicho
trazado de dicha al menos una de dichas ranuras
en V.
en V.
9. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que dicha herramienta de corte y dicho sustrato oscilan uno con
respecto al otro en el plano x-y lateralmente
respecto a la dirección de la ranura durante dicho trazado de dicha
al menos una de dichas ranuras en V.
10. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura
recto paralelo al plano x-y, y la posición de la
herramienta de corte oscila en un plano que contiene el fondo de
ranura.
11. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la punta de la herramienta de corte define un fondo de ranura
recto paralelo al plano x-y, y la posición de la
herramienta de corte oscila en los planos perpendiculares al fondo
de ranura.
12. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que al menos una ranura en V se traza de modo que el movimiento
de la herramienta de corte respecto al sustrato produce una
ondulación compuesta.
13. Un artículo que tiene en una superficie del
mismo un patrón de elementos triédricos definidos por el cruce de
ranuras en V, estando situada dicha superficie paralela al plano
x-y de un sistema de referencia ortogonal
x-y-z, comprendiendo cada ranura en
V dos paredes laterales de ranura que se cortan en un fondo de
ranura, caracterizado porque al menos una de dichas ranuras
en V es una ranura ondulatoria.
14. El artículo de la reivindicación 13, en el
que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una curva
ondulatoria en un plano perpendicular al plano
x-y.
15. El artículo de la reivindicación 13, en el
que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una curva
ondulatoria en un plano paralelo al plano x-y.
16. El artículo de la reivindicación 13, en el
que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una línea
recta paralela al plano x-y y dichas paredes de
ranura de dicha ranura ondulatoria ondulan de modo que el ángulo de
ranura incluido se expande y contrae a lo largo de la longitud de la
ranura.
17. El artículo de la reivindicación 13, en el
que dicho fondo de ranura de dicha ranura ondulatoria es una línea
recta paralela al plano x-y y dichas paredes de
ranura de dicha ranura ondulatoria ondulan de modo que el ángulo de
ranura incluido es sustancialmente constante a lo largo de la
longitud de la ranura.
18. El artículo de la reivindicación 13, en el
que dicha ranura ondulatoria tiene una ondulación compuesta en el
sistema de referencia x-y-z.
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