RO110428B1

RO110428B1 - Procedeu si instalatie pentru marcarea dinamica, cu ajutorul unei raze laser

Info

Publication number: RO110428B1
Application number: RO93-01000A
Authority: RO
Inventors: Robert Marc Clement; Neville Richard Ledger
Original assignee: United Distillers Plc
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1992-01-15
Publication date: 1996-01-30
Also published as: US5653900A; ES2102455T3; HK1007118A1; BG60904B1; HU217738B; EP0495647B1; WO1992012820A1; DE69219370D1; DE69219370T2; FI933238A; JPH06504484A; GR3024276T3; DK0495647T3; PL169904B1; BG98040A; CA2100550A1; EP0495647A1; FI105326B; CZ141893A3; AU1159492A

Description

Invenția se referă la un procedeu și o instalație pentru marcarea unui corp în mișcare, prin utilizarea unei radiații cu o densitate ridicată de energie.

In numeroase cazuri, produsele sunt fabricate sau prelucrate pe linii de producție, iar produsul respectiv se deplasează, în mod continuu, de la un punct de lucru la altul, până la încheierea tuturor fazelor tehnologice de fabricație sau prelucrare. Adesea, operația de marcare a produsului este încorporată în însăși linia tehnologică de producție, ceea ce duce la necesitatea de a prevedea un dispozitiv, anume pentru marcarea produsului, fără ca prin aceasta să fie afectată continuitatea funcționării respectivei linii de producție.

□ astfel de instalație, folosită în prezent, este de tipul, în care se folosește un jet controlat de cerneală, ce se dirijează către un ambalaj în mișcare și prin care se urmărește obținerea reperului dorit. Instalațiile de acest tip sunt capabile să marcheze până la 10OO de articole pe minut, dar necesită o supraveghere atentă și neîntreruptă, precum și frecvente revizii generale, pentru a preîntâmpina colmatarea ajutajului prin care se dirijează jetul de cerneală. Astfel de revizii generale pot impune însă oprirea respectivei linii de producție, cu pierderi inerente de timpi de fabricație sau prelucrare. In afară de aceasta, nu trebuie trecut cu vederea că dispozitive de acest tip presupun un consum important de materiale cerneală și solvent - ceea ce are drept urmare o creștere însemnată a costurilor de exploatare. In plus, sunt unele dubii legate de durabilitatea marcajului.

Pe de altă parte, spre deosebire de marcarea cu jet de cerneală, marcarea cu ajutorul unei raze laser oferă o alternativă elegantă și curată, prin care se obține un reper, care realmente nu poate fi îndepărtat.

In linii mari, tehnicile curente de marcare, cu ajutorul unei raze laser, pot fi grupate în două categorii. La tehnicile din prima categorie, o rază a unei radiații laser nefocalizate este făcută să traverseze o mască pentru a imprima reperul dorit, în vreme ce la tehnicile din a doua categorie, o rază a unei radiații laser este făcută să baleieze respectivul obiect și să traseze astfel reperul dorit.

Brevetul US 4 758 703 oferă un exemplu de tehnică de marcare, din prima categorie, și prezintă o metodă de codificare a unui reper de dimensiuni microscopice, realizat pe suprafața unui obiect în mișcare. Conform metodei descrise, este detectată prezența unui obiect în mișcare și se măsoară viteza sa de apropiere astfel, încât la momentul potrivit, când obiectul trece în dreptul capului de laser, asupra obiectului este dirijată o rază de radiație laser nefocalizată, care este obligată să traverseze o mască. Această mască, prin care se realizează reperul de marcare, cuprinde o placă de mascare cu o secțiune transversală mai mare decât cea a razei și o matrice de orificii, ce pot fi obturate sau nu. După ce traversează masca, raza este focalizată pentru a se reduce dimensiunile modelului imprimat pe suprafața ambalajului, cât și pentru a mări intensitatea razei respective. Referinduse la procedeul specific prezentat mai sus, este de menționat că intensitatea razei este atent controlată, pentru ca astfel modelul să fie gravat pe suprafață, rămânând invizibil pentru ochiul liber.

Se cunoaște marcarea cu rază laser, prin metoda de baleiaj și se referă la un procedeu și o instalație prin care se realizează un marcaj în adâncime, care se prezintă sub forma unei zone de opacitate mărită față de radiațiile electromagnetice. Procedeul cuprinde o fază în care, asupra suprafeței corpului se îndreaptă o rază cu o densitate ridicată de energie și față de care materialul este transparent, urmată de o fază, în care raza este focalizată într-un punct distanțat de suprafață și prin care se urmărește o ionizare locală a materialului.

Cu toate că tehnica de marcare prin baleiaj, cu rază laser, are avantajul unei mai mari flexibilități, în sensul că forma marcajului poate fi modificată, din exterior, fără să fie necesară oprirea ra110428 zei laser pentru schimbarea elementului mască, această tehnică nu a cunoscut încă o răspândire semnificativă la marcarea unor corpuri în mișcare reținere ce se explică prin teama că marcajul obținut ar putea fi insuficient de clar sau s-ar putea întinde pe direcția de deplasare a corpului. Datorită acestori temeri, tehnica de marcare prin baleiaj cu rază laser s-a văzut limitată la acele aplicații în care corpul ce urmează a fi marcat este imobil, urmând ca marcarea corpurilor în mișcare să se facă, în continuare, prin metoda razei laser ce este obligată să traverseze o mască - și aceasta în pofida faptului că claritatea marcajului, obținut prin aplicarea acestei tehnici, este și ea limitată, în ultimă instanță, de viteza de deplasare a corpului în mișcare.

Procedeul de marcare a unui corp în mișcare, conform invenției, înlătură dezavantajele prezentate mai sus, prin aceea că cuprinde mai multe faze: dirijarea către corpul în mișcare a unei raze cu o densitate ridicată de energie, concentrarea razei pentru a obține astfel spot iradiat și care este situat pe suprafața corpului sau în interiorul acestuia, urmată de deplasarea acestui spot conform rezultantei a două componente ale mișcării, dintre care prima este egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare, iar a doua este raportată la corpul în mișcare, astfel încât să rezulte un marcaj de o formă prestabilită.

Intr-o varantă preferată, se adaugă o fază suplimentară de determinare a vitezei corpului în mișcare. Cu toate că se admite că viteza de deplasare a unui corp în mișcare poate fi determinată prin urmărirea vitezei de deplasare a mijlocului folosit pentru transportul respectivului corp, se consideră preferabil ca viteza de deplasare a corpului în mișcare să fie determinată prin măsurări directe.

Se consideră indicat ca faza cu densitate ridicată de energie să fie dirijată asupra corpului în mișcare, făcând traiectoria de mișcare a corpului să intersecteze traiectoria razei de densitate de energie, urmând ca acestă rază, cu densitate ridicată de energie, să fie activată cu un decalaj de timp predeterminat, după ce corpul în mișcare trece de un punct situat la o distanță cunoscută față de punctul de intersecție decalajul de timp fiind dependent de viteza de deplasare a corpului în mișcare.

Intr-o anume variantă, în care marcajul se face în adâncime, raza cu densitate ridicată de energie este focalizată, de preferință, într-un punct situat în interiorul corpului în mișcare, pentru a realiza aici o ionizare locală a materialului și a crea un marcaj având forma unei zone de opacitate mărită față de radiațiile electromagnetice. Intr-o asemenea variantă, corpul în mișcare poate fi dintr-un material transparent pentru radiații electromagnetice, cu lungimi de undă în limitele spectrului vizibil, astfel încât marcajul devine vizibil cu ochiul liber. Astfel, de exemplu, corpul poate fi din sticlă sau plastic. Intro altă variantă, corpul în mișcare poate fi dintr-un material opac pentru radiații electromagnetice, cu lungimi de undă cuprinse în limitele spectrului vizibil, astfel încât marcajul poate fi văzut numai cu ajutorul unor instrumente optice care lucrează cu o lungime de undă corespunzătoare, în limitele spectrului electromagnetic. Un astfel de marcaj reprezintă realmente un marcaj ascuns și indestructibil, chiar dacă nu este capabil să preia o serie din funcțiunile echivalentului său vizibil.

In această variantă sau în oricare alta, marcajul poate fi format din una sau mai multe cifre, litere sau simboluri, sau într-o combinație a acestora și care, la rândul lor, pot reprezenta un mijloc de identificare, o marcă de fabrică, un cod ce poate fi citit la mașină sau orice alt indiciu dorit. In afară de aceasta, marcajul poate fi și tridimensional.

Instalația pentru marcarea unui corp în mișcare, care pune în aplicare procedeul prezentat mai sus, cuprinde un sistem de realizare a unei raze cu densitate ridicată de energie și de dirijare a acesteia către corpul în mișcare, un sistem de concentrare a razei astfel încât să se obțină un spot iradiant, situat pe suprafața sau în interiorul corpului în mișcare, precum și un sistem de deplasare a acestui spot în corelare cu rezultanta a două componente ale mișcării, din care prima este egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare, iar a doua se referă la însuși corpul în mișcare - rezultatul final fiind realizarea unui marcaj de o formă prestabilită.

Se consideră indicat ca sistemul de deplasare a spotului, în corelare cu rezultanta celor două componente, să includă și un sistem de deplasare a respectivului spot, în corelare cu a două din cele două componente și se consideră preferabil ca, acest din urmă sistem să cuprindă cel puțin o oglindă mobilă, dispusă pe traiectoria razei. Mișcarea acestei oglinzi poate fi controlată pe baza unui program pentru calculator, astfel conceput, încât să permită manevrarea lesnicioasă a formei finale a marcajului, oglinda mobilă însăși putând include o oglindă de galvametru. Cu toate că suntem convinși că orice mijloc adecvat - servomotor sau joy stick manual - poate fi prevăzut pentru a comanda mișcările oglinzii, trebuie menționat că o oglindă de galvametru asigură, prin caracteristicile sale, o serie de avantaje - viteză de reacție și simplitate a controlului - față de alte sisteme similare.

Intr-o anumită variantă preferată, sistemul de deplasare a spotului, în corelare cu a două din cele două componente, este totodată capabil să asigure deplasarea și în corelare cu prima din cele două componente.

Intr-o altă variantă, sistemul de deplasare a spotului, în corelare cu rezultanta celor două componente, include și un sistem suplimentar de deplasare a spotului, în corelare cu prima din cele două componente, sistemul incluzând - de preferință - cel puțin o oglindă rotativă, a cărei viteză de rotație este făcută să varieze în funcție de viteza de deplasare a corpului în mișcare.

Intr-o altă variantă, oglinda rotativă, din varianta precedentă, este multifațetată.

Intr-o altă variantă, sistemul de deplasare a spotului, în corelare cu prima din cele două componente, include cel puțin o oglindă, ce se poate deplasa cu aceiași viteză cu care se deplasează corpul în mișcare.

Intr-o altă variantă, sistemul de deplasare a spotului, în corelare cu prima din cele două componente, include cel puțin un cristal electrooptic sau acustooptic.

Intr-o variantă preferată, se mai prevede și un sistem de determinare a vitezei corpului în mișcare. Cu toate că se știe că viteza unui corp în mișcare poate fi determinată prin supravegherea vitezei de deplasare a mijlocului folosit pentru transportul corpului, se preferă ca viteza de deplasare a corpului în mișcare să fie determinată prin măsurarea directă. Astfel, de exemplu, la o anumită dispoziție generală, viteza de deplasare a corpului în mișcare poate fi determinată prin măsurarea timpului necesar pentru ca respectivul corp în mișcare să se deplaseze de la un detector optic la altul, cele două detectoare optice fiind dispuse la o distanță cunoscută.

Se consiseră indicat ca raza de densitate ridicată de energie să fie dirijată către corpul în mișcare, obligând traiectoria corpului în mișcare să intersecteze traiectoria razei cu densitate ridicată de energie, atunci când aceasta din urmă este pusă în funcțiune; se obține astfel un mijloc de a pune în funcțiune raza cu densitate ridicată de energie, la un interval de timp prestabilit, după ce corpul în mișcare trece printr-o poziție situată la o distanță cunoscută față de punctul de intersecție, care interval de timp este dependent de viteza de deplasare a corpului în mișcare.

Sistemul de concentrare a razei poate include un element de tip lentilă cu distanță focală variabilă pe lățime pentru compensarea anumitor efecte de defocalizare. Alternativ sau suplimentar, sistemul de concentrare a razei mai poate cuprinde un transfocator, fie pentru compensarea anumitor efecte de defocalizare, fie pentru a permite realizarea de marcaje situate la adâncimi diferite în interiorul corpului, în vederea obțineri de marcaje tridimensionale. Pentru o anumită dispoziție generală, sistemul de concentrare a razei poate include și o lentilă divergentă.

Intr-o anumită variantă, când marcajul include un marcaj de suprafață, este preferabil ca sistemul de creare a unei raze cu densitate ridicată de energie să includă un laser cu CO₂.

Intr-o variantă în care marcajul curinde și un marcaj de adâncime, este preferabil ca sistemul de creare a unei raze cu densitate ridicată de energie să curindă un laser astfel focalizat, încât vârful de densitate de energie, din dreptul focarului, să fie cu 10 J/cm² minimum. Este preferabil ca acest vârf de densitate de energie să fie obținut cu ajutorul unui laser astfel focalizat, încât să prezinte în dreptul focarului o densitate de putere de minimum 1O⁷ W/cm² și să fie plasat cu durată de pulsare de minimum 1O^-6 s. Dacă în asemenea condiții, corpul ce urmează a fi marcat, este transparent la radiații electromagnetice, cu lungimi de undă în limitele spectrului vizibil, atunci este preferabil ca sistemul de creare a unei raze corespunzătoare, cu densitate ridicată de energie, să fie un laser de tipul Nd-YAG (granat de ytriu-aluminiu dopat cu neodim] lucrând la o lungime de undă de 1,06 pm.

Se consideră avantajos să se prevadă o sursă secundară de radiație laser vizibilă, pentru o mai lesnicoasă aliniere a razei cu densitate ridicată de energie.

Pentru transportul corpului în mișcare, este preferabil să se folosească un transportor cu bandă care, în aceste condiții, poate fi echipat cu un sistem prin care să se permită un control al poziției laterale a corpului în mișcare față de transportorul cu bandă.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- permite realizarea unor marcaje în adâncime, superficiale, invizibile sau tridimensionale;

- marcajul obiectelor se poate realiza, în mersul acestora, pe o bandă transportoare, detectându-se prezența obiectelor, ținând seama de variațiile intervenite în modul de amplasare a lor, precum și de orice patinare intervenită între aceste obiecte și mijlocul de transport.

Se dau, în continuare, mai multe exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig,1...8, care reprezintă: fig.l, vedere în plan schematizată a unei stații de marcare cu raze laser, conform celui de al doile aspect al prezentei invenții și în care dispozitivul de marcare și modulul sensibil apar amplasate în vecinătatea unui transportor cu bandă, cu deplasare continuă;

-fig.2, prezentare schematizată a modulului sensibil din fig. 1;

- fig.3, prezentare schematică a dispozitivului de marcare din fig.Ί ;

- fig.4, prezentare schematică a modulului în care se face distribuția energiei electrice la dispozitivul de marcare din fig.Ί ;

- fig.5, schema logică a unei succesiuni combinate de operații, referitoare la funcționarea dispozitivului de marcare și a modulului sensibil din fig. 1 ;

- fig.6, prezentare schematică a unui dispozitiv de marcare, conform unei a doua variante;

- fig.7, prezentare schematică a unui dispozitiv de marcare, conform unei a treia variante;

- fig.8, prezentare schematică a unui dispozitiv de marcare, conform unei a patra variante.

Stația de marcare, cu raze laser, prezentată în fig. Ί , este formată dintr-un dispozitiv de marcare 10 și un modul sensibl 12, ambele amplasate într-o carcasă de protecție 14, care îmbracă un transportor cu bandă 1S, cu deplasare continuă.

De regulă, transportorul cu bandă 16 are o lățime suficientă pentru a permite transportul către stația de marcare, cu raze laser, a corpului ce urmează a fi marcat și este format dintro bandă mobilă 18 și două șine verticale 20 și 22. De regulă, prima din cele două șine și anume cea marcată cu 20, este fixă, în raport cu banda mobilă 18, în vreme ce a doua șină laterală 22 este mobilă, față de aceasta, și prevăzută cu un șurub de reglaj 24. Prin strângerea șurubului de reglaj 24, se micșorează distanța între cele două șine laterale 20 și 22 și se reduce lățimea transportorului cu bandă 16.

Corpul al cărui material urmează a fi marcat și care este reprezentat în fig.1 și în celelalte desene, sub forma unui recipient din sticlă 26, este transportat către stația de marcare, cu raze laser, pe un transportor cu bandă 16 și pătrunde în carcasa de protecție 14, printr-o primă deschidere 28. Apoi, corpul 26 trece prin fața modulului sensibil 12 și a dispozitivului de marcare 10 și părăsește carcasa de protecție 14, traversând o a doua deschidere 30. Din considerente de securitate, distanța dintre dispozitivul de marcare 10 și prima sau a doua deschidere 28 sau 30 este astfel determinată, pentru ca operatorul să nu poată accede în interiorul carcasei de protecție 14 și să ajungă cu mâna în fața dispozitivului de marcare 10.

Modulul sensibil 12, prezentat mai detaliat în fig.2, este format dintr-o pereche de detectoare optice 32 și 34, dispuse alăturat, în vecinătatea transportorului cu bandă 16. Fiecare, din aceste detectoare optice 32 și 34, este format dintr-o sursă de lumină 36 și un detector corespunzător 38 și este aliniat cu unul dintr-o pereche de retroreflectoare 40 sau 42, dispuse pe partea opusă a transportorului cu bandă 16. Lumina emisă de sursa de lumină 36 este dirijată către retroreflectorul asociat, după care este reflectată către detectorul optic și detectată de detectorul 38. In aceste condiții, atunci când nimic nu se interpune între detectorul optic și retroreflectorul ce îi corespunde, așa cum se vede în legătură cu detectorul optic 34 din fig.2, cantitatea de lumină detectată de detectorul 38 atinge un maximum. Pe de altă parte însă, atunci când traiectoria optică, ce face legătura între detectorul optic și retroreflectorul ce îi corespunde, este blocată, de exemplu, de trecerea corpului ce urmează a fi marcat și care se deplasează în lungul transportorului cu bandă 16 (vezi fig.2 referitor la detectorul optic 32], cantitatea de lumină reflectată de retroreflectorul ce îi corespunde (în acest caz retroreflectorul 40) și apoi detectată de către detectorul 38, scade sub o valoare de prag prestabilită și se ajunge la generarea unui semnal adecvat.

In vederea măririi sensibilității fiecăruia din cei doi detectori optici 32 și 34, sursa de lumină 36 este selectată astfel, încât să emită lumină în spectrul vizibil sau în vecinătatea spectrului de infraroșu, aparținând spectrului electromagnetic, iar detectorul 38 este ales nu numai pentru a prezenta o sensibilitate selectivă la o anume gamă de frecvențe, dar și pe criteriul de a reacționa numai la o lumină având caracteristicile de polarizare ale sursei 36. In felul acesta, detectorul 38 este insensibil la o lumină ce emană de la o sursă diferită de sursa de lumină 36 sau la o lumină reflectată de alte suprafețe decât retroreflectorul asociat - de exemplu, de suprafața corpului ce urmează a fi marcat - și aceasta, deoarece aceste reflexii prezintă caracteristici de polarizare fundamental diferite.

Dispozitivul de marcare 10 se prezintă mai detaliat în fig.3 și este format dintr-o sursă 44 de radiație laser 46 astfel dirijată, încât să intersecteze traiectoria corpului în mișcare 26.

Intr-o primă varantă, dispozitivul de marcare 10 este astfel conceput, încât să faciliteze marcarea la suprafață a corpului în mișcare 26. In acest scop, o radiație laser, cu densitate de energie suficientă, este dirijată către corpul 26, unde zonele de suprafață, de care se lovește, sunt topite și lichefiate, lăsând în urmă un marcaj. In varianta exemplificativă, din fig.3, sursa 44 cuprinde un laser de bioxid de carbon (C0₂) cu radiație continuă simulată și excitație în radiofrecvență, care emite o rază 46 de radiație laser, cu o lungime de undă de

10,6 pm și care deci, este invizibilă cu ochiul liber. Raza de radiație laser 46, emisă de laserul de C0₂ 44, cade pe o primă suprafață de reflexie 48 care o dirijează, prin expansorul de rază 50 și combinatorul de rază 52, către o a doua suprafață de reflexie 54. 0 a doua sursă de radiație laser, sub forma unui laser He-Ne (heliu-neon) 56 de mică putere, este dispusă în vecinătatea laserului 44 de C0₂ și emite o rază secundară 58 de radiație laser vizibilă, cu o lungime de undă de 638 nm. Această rază secundară 58 cade asupra cobinatorului de raze 52, de unde este reflectată către a doua suprafață de reflexie 54, coincizând cu raza 46 de radiacție laser, emisă de laserul 44 de C0₂. In aceste condiții, caracteristicile cerute combinatorului de raze 52 sunt de a transmite o radiacție electromagnetică, cu o lungime de undă de 10,6 pm și totodată, de a reflecta o radiație electromagnetică, cu o lungime de undă de 638 nm. In felul acesta, raza de laser He-Ne 58 furnizează o rază combinată C0₂/He-Ne 46, 58 cu o componentă vizibilă, care facilitează alinierea optică.

După combinare, cele două raze coincidente 46, 58 sunt reflectate de a doua suprafață de reflexie 54 către o a treia suprafață de reflexie 60, iar pe această a treia suprafață de reflexie 60, sunt apoi reflectate către o a patra suprafață de reflexie 62. De pe această a patra suprață de reflexie 62, raza combinată 46, 58 este din nou reflectată către o unitate principală 64, de unde raza combinată 46, 58 este, în final, dirijată astfel, încât să intersecteze traiectoria urmată de corpul în mișcare 26. Pentru a facilita marcarea corpului 26 la diverse cote măsurate de la baza sa, a treia și a patra suprafață de reflexie 60 și respectiv 62 sunt montate pentu a face corp comun cu unitatea principală, astfel încât să permită o reglare, în plan vertical, cu ajutorul unui motor pas cu pas (nefigurat] montat într-o zonă 66.

In unitatea principală 64, raza combinată C0₂/He-Ne 46, 58 cade succesiv pe două oglinzi mobile 68 și 70 Prima, din cele două oglinzi, notată cu 68, este astfel dispusă, încât să prezinte o înclinare față de raza combinată 46, 58, ce cade asupra ei după reflectarea sa pe a patra suprafață de reflexie 62 și se poate astfel mișca, încât raza reflectată să se deplaseze într-un plan vertical. A doua, din cele două oglinzi, notată cu 70, prezintă o înclinare similară, dar de astă dată, față de raza incidență 46, 58 după reflectarea sa pe prima oglindă 68, și se poate astfel mișca, încât raza reflectată 46, 58 să se deplaseze într-un plan orizontal. Față de cele de mai sus, orice specialist în domeniu va înțelege că raza 46, 58, care pleacă din unitatea principală 46, poate fi dirijată în orice direcție dorită, prin acționarea simultană a primei și a celei de a doua oglinzi 68 și 70. Pentru a facilita mișcarea acestora, cele două oglinzi mobile 68 și 70 sunt montate pe un prim și respectiv un al doilea galvanometru 72 și 74. Cu toate că este știut că, pentru a controla mișcarea celor două oglinzi 68 și 70, se poate recurge la orice mijloc adecvat - de exemolu, servomotoarele independente sau un joy stick manual - sistemul adoptat prezintă un avantaj semnificativ, prin comparația cu orice alte mijloace de control alternative, prin aceea că îmbină viteza de reacție cu simplitatea controlului.

Plecată din unitatea principală 64, raza combinată 46, 58 este focalizată prin traversarea unui ansamblu de lentile 76, care poate cuprinde una sau mai multe lentile elementare. O primă lentilă 78 poate dirija raza 46, 58 către un focar situat într-un punct anume, de pe suprafața corpului ce urmează a fi marcat. După cum știm, densitatea maximă de putere a razei 46, 58 este invers proporțională cu pătratul razei acestui fascicul 46, 58 în dreptul focarului, iar raza acestei secțiuni transversale este, la rândul său, invers propor110428 țională cu raza secțiunii transversale a fasciculul incident, ce cade asupra lentilei de focalizare 78. Astfel, în cazul unui fascicul 46, 58 de radiație electromagnetică, de lungime de undă λ și având o rază R și care cade pe o lentilă cu o distanță focală f, densitatea de putere în dreptul focarului este dată, într-o primă aproximație, de formula:

P R² _/2

E =----- W /m λ² f² unde P este puterea furnizată de laser. Din această formulă, se înțelege imediat importanța ce revine expansorului de rază 50, precum și rolul acestuia: prin mărirea razei R a fasciculului se obține o mărire a densității de putere E în focar. In afară de aceasta, lentila 78 este - de regulă - o lentilă cu o distanță focală mică, variind între 70 și 80 mm , astfel încât se ajunge la concluzia că - de regulă - densitățile de putere ale fasciculului 46, 58 se situează peste nivelul de 300 W/m². La densități de putere de acest ordin de mărime, interacțiunile termice au loc la suprafața corpului 26 ce urmează a fi marcat și unde radiația incidență 46, 58 este absorbită sub formă de căldură. Această încălzire locală conduce la o topire și lichefiere la suprafața corpului 26 și care are drept urmare formarea unui marcaj gravat la suprafață. Prin deplasarea focarului fasciculului 46, 58 cu ajutorul oglinzilor 68

Și 70, se poate obține un marcaj de o formă dată, care poate cuprinde una sau mai multe cifre, litere sau simboluri și care, la rândul lor, pot constitui un mijloc de identificare, o marcă de fabrică, un cod ce poate fi citit la mașină sau orice alt indiciu dorit.

Firește că densitatea de putere necesară pentru stimularea interacțiunilor termice de la suprafața corpului depinde de natura materialului din care este executat respectivul corp și de viteza de baleiaj a respectivei raze 46, 58. Anumite materiale, de tipul plasticului, pot fi marcate folosind o rază 46, 58 cu o densitate de putere de numai circa 50 W/cm², în vreme ce pentru marcarea anumitor metale este necesară o rază 46, 58 cu o densitate de putere de aproximativ 1 MW/cm². Corpurile din sticlă se situează între aceste două limite extreme și pot fi marcate folosind o rază 46, 58 cu o densitate de putere de minimum 300 W/cm² și o viteză de baleiaj de 3 m/s.

Din considerente de securitate în exploatare, cele două surse de radiații laser 44 și 56 și fasciculele respective 46 și 58 sunt cuprinse într-o cameră de siguranță 80, așa cum se vede în fig.4, iar fasciculul combinat 46, 58 părăsește camera de siguranță 80, numai după traversarea ansamblului de lentile 76. Accesul de la cele două surse laser 44 și 56, precum și la diversele componente optice, dispuse pe traseul respectivelor fascicule 46, 58, este posibil numai prin panoul de închidere 82, prevăzut cu un sistem de blocare 84, prin care se împiedică funcționarea laserului de C0₂, notat cu 44, atunci când panoul de închidere 82 este în poziția deschis. Este de menționat că laserul He-Ne, notat cu 56, nu trebuie prevăzut obligatoriu cu un sistem de blocare de același tip, având în vedere faptul că funcționarea sa are loc la nivele de putere extrem de coborâte și deci nu constituie un pericol real pentru un operator specializat în acest domeniu.

Un cablu electric de alimentare monofazat de 240 V traversează sistemul de blocare 84 a ușii de acces și face legătura cu sistemul de distribuție 86, dispus în partea de jos a camerei de siguranță 80 și izolat de aceasta, pentru a preveni apariția unor fenomene electrice care să interfereze cu funcționarea surselor de radiații laser 44 și 56. Unitatea de distribuție 86 asigură alimentarea prin cablu a laserului de C0₂notat cu 44 și a laserului de He-Ne notat cu 56, precum și a sistemului de răcire 88, prin care se asigură răcirea laserului de C0₂ notat cu 44. In afară de aceasta, mai este prevăzută alimentarea prin cablu a motorului pas cu pas 66 și a calculatorului 90. Trei convertizoare de curent alternativ/curent continuu și regu110428 latoarele de tensiune corespunzătoare asigură alimentarea în curent continuu la tensiunile de 9, 12 și 15 V a laserului de He-Ne, notat cu 56, pentru a permite funcționarea sistemului de pompare, a unui al doilea sistem de blocare 92 prin care se împiedică intrarea prematură în funcțiune a laserului de C0₂ notat cu 44, precum și a unității principale 64 și, în special, a primului și a celui de al doilea galvanometru 72 și 74 pentru acționarea prestabilită a primei și a celei de a doua oglinzi 68 și 70.

In fig.5, se prezintă succesiunea de operații combinate, efectuate de dispozitivul de marcare 10 și de modulul sensibil 12 și care începe cu o verificare cu ajutorul calculatorului 90, în vederea identificării marcajului ce trebuie aplicat în următorul pas. Astfel, dacă stația de marcare, cu ajutorul laserului, servește pentru a imprima un număr de referință stabilit după o lege secvențială, calculatorul 90 poate determina următorul marcaj prin majorarea cu o cantitate dată a numărului de referință ce reprezintă marcajul anterior. Pe de altă parte, la introducerea unui lot nou sau atunci când marcarea se face după o lege secvențială mai complicată, calculatorul 90 poate identifica următorul marcaj, prin consultarea unei liste de marcaje, elaborată în prealabil și introdusă într-un dispozitiv corespunzător de memorare. In momentul în care următorul marcaj a fost identificat, el poate fi afișat pe consola operatorului împreună cu alte informații utile numărul de obiecte dintr-un lot și care au fost marcate, viteza liniară medie de deplasare a obiectelor în fața modulului sensibil 12 sau orice alte informații dorite.

Odată identificat marcajul ce trebuie aplicat corpului în mișcare 26, calculatorul determină vectorii necesari pentru trasarea marcajului, în ipoteza că obiectul 26 este staționar pe durata marcării. Acești vectori se transformă într-un semnal electric care, atunci când este folosit pentru a modula alimentarea în curent continuu la 15 V a primului și a celui de al doilea galvanometru 72 și 74, determină o serie de mișcări efectuate de prima și a doua oglindă 68 și 70 și prin care poate obține deplasarea focarului unei raze laser comandate, astfel încât să se realizeze trasarea marcajului dorit.

Cum obiectul ce urmază a fi marcat este adus în dreptul stației de marcare cu ajutorul unui transportor cu bandă 16, poziția relativă a obiectului în mișcare 26 față de șina laterală fixă 20 poate fi modificată cu ajutorul șurubului de reglaj 24. De regulă, șurubul de reglaj 24 este folosit pentru micșorarea lățimii efective a benzii de transport 16 în vecinătatea primei deschideri 28 a carcasei de protecție 14. In felul acesta, lățimea efectivă a benzii transportoare 16 poate fi adusă să fie doar cu puțin mai mare decât lățimea obiectului în mișcare 26 însuși, ceea ce permite obținerea unui grad avansat de control asupra distanței transversale dintre corpul ce urmează a fi marcat și diversele componente ce intră în alcătuirea modulului sensibil 12 și a dispozitivului de marcare 10.

In tot acest timp, modulul sensibil 12 este folosit pentru a detecta apropierea corpului ce urmează a fi marcat. Pe măsură ce corpul 26 ajunge în dreptul detectorului optic 32, muchia sa conducătoare obturează traiectoria optică între sursa de lumină 36, retroreflectorul 40 și detectorul 38, ceea ce are drept urmare diminuarea cantității de lumină detectată sub valoarea de prag stabilită în prealabil. In consecință, este generat un semnal adecvat care este dirijat către calculatorul 90 și este comandat un mecanism de ceasornic. Acest mecanism de ceasornic nu se oprește decât după un timp t_v când al doilea detector optic 34 a detectat, în același mod, muchia conducătoare a obiectului în mișcare 26. Cum cele două detectoare optice 32 și 34 sunt situate, unul fată de celălalt, la o distantă • l cunoscută d_q, viteza de deplasare a obi110428 ectului ce urmează a fi marcat poate fi determinată prin simpla împărțire a distanței d₃ la timpuț t măsurat de mecanismul de ceasornic. In consecință:

^dl

V - -Având în vedere că se urmărește obținerea unui dispozitiv cât mai compact de marcare a unor obiecte ce se deplasează liniar și cu viteze relativ ridicate, se consideră avantajos ca distanța d_v ce separă cele două detectoare optice 32 și 34, să fie cât mai mică posibil. In cazul limită, detectorul optic 34 este dispus lipit de detectorul optic 32, ceea ce permite ca distanța d_n să fie redusă la valoarea de 1 mm. Chiar și la distanțe atât reduse, oscilatorul care formează baza sistemului de ceasornic este capabil să efectueze cinci cicluri de măsurare, într-un interval de timp tipic t_1r astfel încât diminuarea distanței d₃ nu afectează în mod semnificativ precizia de măsurare a vitezei v.

După ce a trecut de al doilea detector optic 34, obiectul ce ur-mează a fi marcat este transportat, în continuare, pe transportorul cu bandă 16 până când ajunge, după un timp tg, în dreptul dispozitivului de marcare 10. Cum al doilea detector optic 34 și dispozitivul de marcare 10 sunt separate între ele printr-o distanță d_a, care de asemenea este cunoscută, timpul tg poate fi determinat împărțind distanța d₂la viteza v de deplasare a corpului în mișcare 26. In consecință:

sau:

o distanță limitată caracteristică de ordinul a 5 mm.

Cu ajutorul ecuației de mai sus, calculatorul 90 determină timpul tg estimat pentru ajungerea obiectului ce urmează a fi marcat, în dreptul dispozitivului de marcare 10. Acest interval de timp reprezintă însă momentul în care muchia conducătoare a obiectului 26 ajunge în dreptul dispozitivului de marcare 10 și astfel, cu excepția situațiilor în care se dorește aplicarea marcajului, chiar în dreptul muchiei conducătoare, la intervalul de timp tg, se adaugă o întârziere 6t și se obține astfel timpul tg, când în dreptul dispozitivului de marcare 10 apare acea porțiune a obiectului 26 ce urmează a fi marcată.

La momentul tg de la generarea semnalului de către al doilea detector optic 34, se pune în funcțiune laserul de COg, notat cu 44, iar fasciculul combinat 46, 58 de COg/He-Ne este focalizat asupra poziției estimate de pe suprafața corpului 26. In același moment, este generat un semnal electric de modulare a alimentării în curent continuu la 15 V și care, aplicat fiind asupra primului și celui de al doilea galvanometru 72 și 74, nu numai că reproduce vectorii necesari pentru trasarea marcajului dorit, dar include și o componentă suprapusă, prin care se ține seama de mișcarea obiectului 26 cu o viteză v. Alimentarea modulată în curent continuu la 15 V determină o serie de mișcări efectuate de prima și a doua oglindă 68 și 70 și prin care se dirijează focarul fasciculului combinat 46, 58 de radiație CD₂/He-Ne astfel, încât să fie gravat marcajul dorit, asigurând totodată și dplasarea cu o viteză v a marcajului, pe măsura gravării lui, prin realizarea unui baleiaj dinamic în timp real.

După ce a fost marcat, corpul 26 continuă să se deplaseze pe transportorul cu bandă 16 și părăsește carcasa de protecție 14, depărtându-se de stația de marcare cu fascicul laser și ieșind prin a doua deschidere 30 prevăzută în acest scop. Mai departe, corpul 26 astfel marcat poate fi trans

Si în acest caz, din considerente legate de realizarea unei aparaturi compacte, distanța d₂ poate fi redusă la un minimum determinat, în ultima instanță, de capacitatea de calcul a calculatorului 90, ajungându-se astfel la portat, dacă este necesar, către alte instalații de prelucrare, iar calculatorul 90 trece la determinarea următorului marcaj ce urmează a fi aplicat, iar întrega succesiune de operații se reia de la început.

Orice specialist în acest domeniu își va da lesne seama că atunci când obiectul 26 trece în dreptul dispozitivului de marare 10, distanța care separă ansamblul de lentile 76 de porțiunea de pe suprafața corpului 26, în care urmează să fie aplicat marcajul, este supusă unor continue variații. Chiar dacă obiectul 26 ar fi imobil, în timpul aplicării marcajului, este suficient ca marcajul respectiv să prezinte anumite dimensiuni, pentru ca simpla curbură a obiectului 26 să conducă la variații ale distanței între ansamblul de lentile 76 și diversele puncte de pe suprafața obiectului. La aceasta, se adaugă faptul că obiectele succesive, ce urmează a fi marcate, pot fi poziționate pe banda transportoare 16 la distanțe diferite față de șina fixă 20, și aceasta, în pofida faptului că, în amonte de stația de marcare cu ajutorul unui fascicul laser, s-a procedat la micșorarea lățimii efective a benzii transportoare 16. Dacă, așa cum s-a arătat mai sus, prima lentilă 78 are o distanță focală fixa, fiecare din factorii enumerați mai sus contribuie ca numite zone ale marcajului aplicat pe obiectul în mișcare să se situeze, mai mult sau mai puțin. în afara focarului. Totuși, prin alegerea corespunză-toare și atente a distanței focale a lentilei 78, efectele pot fi reduse la minimum.

Așa cum s-a arătat mai sus, distanța focală a primei lentile 78 se situează, de regulă, între 70 și 80 mm și permite focalizarea fasciculului combinat 46, 58 de C0₂/He-Ne, de așa manieră, încât să se realizeze în zona focarului o densitate de putere care depășește, de regulă, nivelul de 300 W/cm². Chiar și în aceste condiții însă, densitatea de putere într-un punct situat la o distanță mică δχ față de focarul unei lentile, a cărei distanță focală se situează în limitele domeniului de mai sus, este încă suficientă pentru a asigura realizarea interacțiunilor termice necesare în obiectul ce urmează a fi marcat. Intr-o variantă preferată, lentila 78 are o distanță focală de 75 mm, ceea ce permite ca δχ să atingă valoarea de 5 mm în cazul sticlei - cu toate că distanța δχ este, evident, dependentă de natura materialului din care este executat obiectul 26. Cu ajutorul unei asemenea lentile, dispozitivul descris mai sus poate asigura marcarea obiectelor, în mișcare, la care punctele de la suprafață la distanțe cuprinse într-un domeniu relativ limitat, de o parte și de alta a distanței optime față de ansamblul de lentile 76.

In afară de aceasta, se mai poate recurge la montarea unei a doua lentile 92, în serie cu prima lentilă 78, pentru a compensa astfel unul sau mai multe din efectele de defocalizare, prezentate mai sus. O asemenea lentilă 92 poate avea o distanță focală variabilă pe lățime și poate include, de exemplu, o lentilă plană prin care să se compenseze efectele date de curbura suprafeței corpului ce urmează a fi marcat.

Intr-o altă variantă de dispoziție generală, ansamblul de lentile 76 poate cuprinde o a treia lentilă 94, sub forma unui transfocator a cărui distanță focală poate fi modificată în momentul în care obiectul trece prin fața dispozitivului de marcare 10, astfel încât să se asigure focalizarea fasciculului 46, 58 de laser de C0₂/He-Ne, în punctul dorit de pe suprafața obiectului 26 - și aceasta în pofida efectului de defocalizare descrise mai sus.

Intr-o altă variantă de dispoziție generală, în locul celei de a doua lentile 92 și/sau a celei de a treia lentile 94, se poate amplasa o a patra lentilă (nefigurată), având forma unei lentile divergente. Aceasta a patra lentilă de distanță focală f₂, este preferabil să fie amplasată la o distanță f₂, în amonte de focarul pe care altfel l-ar fi produs prima lentilă 78. In felul acesta, a patra lentilă realizează un fascicul paralel, îngust și cu o mare densitate de energie de radiație și care poate fi dirijat către corpul în miș care 26, în vederea obținerii unui spot iradiant, situat pe suprafața respectivului corp. Dacă acest fascicul îngust are o densitate de putere suficientă, el poate fi utilizat pentru a facilita marcajul de suprafață al unui corp în mișcare 26 - și aceasta, fără apariția efectelor de defocalizare, descrise mai sus.

Intr-o a doua variantă de realizare a acestei invenții și care se prezintă în fig. 6, dispozitivul de marcare 10 este de asemenea conceput pentru a facilita marcarea la suprafață a unui obiect în mișcare 26, cu deosebirea însă că, în loc de a suprapune o componentă care să compenseze efectele acestei deplasări asupra mișcărilor suficient de complexe ale primei și celei de a doua oglinzi 68 și 70, deplasarea efectuată de corpul 26 este integral compensată prin introducerea unei a cincea suprafețe de reflexie 96.

Această a cincea suprafață de refelxie 96 este astfel montată, încât să se poată roti în jurul unei axe 98 și astfel poziționată, încât să dirijeze, asupra obiectului în mișcare 26, fasciculul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne, ce cade asupra ei, după ce a fost reflectat de a doua oglindă 70. In momentul în care, corpul ce urmează a fi marcat trece în dreptul dispozitivului de marcare 10, această a cincea suprafață de reflexie 96 se rotește astfel în jurul axei 98, încât fasciculul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne să rămână costant dirijat către corpul în mișcare 26.

De preferință, această a cincea suprafață de reflexie 96 este alcătuită dintr-o oglindă ce aparține unui al treilea galvanometru (nefigurat). In felul acesta, mișcarea celei de a cincea suprafețe de reflexie 96 se face cu aceeași viteză de reacție și aceeași simplitate de control ca și mișcările primei și celei de a doua oglinzi 68 și 70. In aceste condiții, în momentul în care se pune în funcțiune laserul de C0₂, notat cu 44, iar alimentarea în curent continuu la 15 V a primului și celui de al de al doilea galvanometru 72 și 74 este astfel modulată. încât să determine o mișcare prestabilită a primei și a celei de a doua oglinzi 68 și 70, o alimentare separată în curent continuu la 15 V poate fi aplicată celui de al treilea galvanometru și modulată în concordanță cu caracteristica de viteză - anterior măsurată - a corpului în mișcare 26. Ca și mai înainte, efectul combinat al mișcărilor executate de oglinzile celor trei galvanometre permite fasciculului combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne să efectueze, în timp real, baleiajul dinamic al corpului în mișcare 26.

In fig.6, a cincea suprafață de reflexie 96 este amplasată între a doua oglindă 70 și ansamblul de lentile 76; orice specialist în domeniu va înțelege însă că această a cincea suprafață de reflexie 96 poate fi, la fel de bine, amplasată în orice alt punct de pe traiectoria optică a fasciculului combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne de pildă, imediat după ansamblul de lentile 76.

Intro a treia variantă de realizare, similară cu a doua variantă, în sensul că compensarea mișcării obiectului 26 este separată de realizarea marcajului propriuzis, a cincea suprafață de reflexie 96 este înlocuită cu o oglindă multifațetată 102 - vezi fig.7. Ca și în cazul celei de a cincea suprafețe de reflexie 96, oglinda multifațetată 102 este montată cu posibilitate de rotire în jurul axei 104 și astfel amplasată, încât să asigure dirijarea asupra corpului în mișcare 26 a unui fascicul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne și care cade asupra ei după ce a fost reflectat de a doua oglindă 70. In momentul în care obiectul ce urmează a fi marcat trece în dreptul dispozitivului de marcare 10, oglinda multifațetată 102 se rotește în jurul axei 104 astfel, încât fasciculul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne să rămână constant îndreptat asupra obiectului în mișcare 26.

Această a treia variantă, distinctă de a doua variantă, prezentată anterior, are avantajul că - spre deosebire de a cincea suprafață de reflexie 9B, din a doua variantă - după ce obiectul în mișcare 26 a fost marcat, nu este necesar ca oglinda multifațetată 102 să se rotească rapid în jurul axei 104 pentru a fi adusă în alineament cu următorul obiect asupra căruia se aplică un marcaj. Dimpotrivă, oglinda multifațetată 102 poate continua să se rotească, în același sens și cu o astfel de viteză. încât fasciculul combinat 46, 58 de laser C0₂/He-Ne să poată fi dirijat către următorul corp pe care să fie aplicat marcajul, fasciculul fiind reflectat acum de o altă suprafață a acestei oglinzi multifațetate 102. Forma oglinzii multifațetate impune însă, anumite condiții, în ce privește viteza proprie de rotație și care trebuie astfel aleasă, încât să se asigure că viteza unghiulară nu depășește unghiul subîntins de fațeta activă, în intervalul de timp necesar pentru marcarea corpului în mișcare 26.

Mișcarea de rotație a oglinzii multifațetate 102 poate fi controlată cu ajutorul calculatorului 90, dacă a fost măsurată viteza de deplasare a corpului în mișcare 26 și au fost determinați vectorii necesari pentru trasarea marcajului. Aceștia din urmă permit stabilirea pralabilă a duratei de marcare, în vreme ce primul element face posibilă determinarea spațiului parcurs de corpul în mișcare 26 pe durata operației de marcare.

In fig.7, oglinda multifațetată 102 apare ca fiind amplasată între a doua oglindă 70 și ansamblul de lentile 76. Pentru orice specialist familiarizat cu acest domeniu este însă clar că oglinda multifațetată 102 poate fi, la fel de bine, amplasastă în oricare punct aparținând traiectoriei optice a fasciculul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne de pildă, imediat după ansamblul de lentile 76.

Intr-o a patra variantă de realizare a dispozitivului de marcare 10 și care se prezintă în fig.8, compensarea mșcării efectuate de corpul 26 se realizează printr-o deplasare laterală a întregii unități principale 64 și a ansamblului de lentile 76. Cunoscând viteza de deplasare a corpului ce urmează a fi marcat, unitatea principală 64 și ansamblul de lentile 76 se deplasează pe o direcție paralelă cu direcția de mișcare a corpului, folosind în acest scop un motor (nefigurat). Prin deplasarea unității principale 64 și a ansamblului de lentile 76, cu o viteză egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare 26, viteza relativă a acestor două elemente este egală cu zero pe durata aplicării marcajului. După ce s-a încheiat operația de marcare a corpului în mișcare 26, unitatea principală 64 și ansamblul de lentile 76 revin rapid în pozițiile lor inițiale, prin intermediul motor (nefigurat), fiind astfel pregătite, pentru a trece la marcarea următorului obiect.

Prin faptul că fasciculul combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne, reflectat de prima oglindă 68, se propagă pe o direcție paralelă cu banda transportoare 16, înainte de a fi dirijat către obiectul în mișcare 26 prin reflectare de a doua oglindă 70, orice specialist familiarizat cu acest domeniu își va da seama că numai această a doua oglindă 70 și ansamblul de lentile 76 trebuie deplasate cu ajutorul motorului (nefigurat), pentru a se obține efectul scontat. Intr-adevăr, dacă ansamblul de lentile 76 este amplasat pe traiectoria optică a fasciculului combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne, între a patra suprafață de reflexie 60 și prima oglindă 68, este suficient ca doar a doua oglindă 70 să fie mișcată cu ajutorul motorului

Intr-o a cincea variantă, compensarea deplasării corpului în mișcare 26 poate fi realizată cu ajutorul unuia sau mai multor cristale acustopice sau electrooptice (nefigurate), dispune pe traiectoria razei combinate 46, 58. Cristalele de acest tip au proprietatea de a fi capabile să deflecteze o rază incidență după diverse unghiuri, a căror valoare depinde de valoarea tensiunii aplicate. Prin aplicarea unei tensiuni cu o variație corespunzătoare asupra cristalelor (nefigurate), fasciculul combinat 46, de radiație laser de C0₂/He-Ne poate fi menținut continuu dirijat către obiectul în mișcare 26, atunci când acesta din urmă trece în dreptul dispozitivului de marcare 10.

Orice specialist familiarizat cu acest domeniu își poate da seama că, în lumina cererii de brevet de invenție înregistrată de solicitant în Marea Britanie sub nr. 91175216 și aflată în curs de rezolvare, dispozitivul prezentat, în legătură cu oricare din variantele de mai sus, poate fi utlizat penru a facilita fără modificări majore - marcarea Tn adâncime a unui obiect în mișcare.

In trecut, pentru obținerea unui marcaj indelebil, producătorii erau obligați să se limiteze, aproape exclusiv, la marcaje de suprafață. Una din problemele legate de acest sistem de marcare rezidă însă, în faptul că marcajul poate fi distrus prin îndepărtarea parțială a suprafeței pe care a fost aplicat, sau că poate fi imitat prin aplicarea unui marcaj identic pe un obiect înlocuitor. Prin folosirea unui dispozitiv similar cu cel descris mai sus, un obiect în mișcare poare fi prevăzut cu un marcaj de adâncime, dacă asupra suprafeței respectivului obiect se dirijează un fascicul focalizat, de radiație laser, cu densitate ridicată de energie și față de care materialul prezintă proprietatea de transpa-rență. Fasciculul este focalizat într-un punct situat în interirul corpului, la oarecare distanță față de suprafață, obținându-se astfel o ionizare locală a materialului și deci realizarea unui marcaj ce se prezintă sub forma unei zone de opacitate crescută față de respectiva radiație electromagnetică, dar fără modificări de suprafață sesizabile.

Pentru eliminarea oricăror dubii, termenul transparent folosit mai sus, în legătură cu materialul ce urmează a fi marcat, se referă la un material în care o rază cu o densitate ridicată de energie poate pătrunde cel puțin până la adâncimea la care se realizează marcajul respectiv. In consecință, el se referă la materialele translucide și la materialele de tipul sticlei colorate sau fumurii, la care s-a redus, dar nu s-a eliminat, caracteristica de transmisie față de radiațiile electromagnetice, cu lungimi de undă în zona vizibilă. Termenul transparent” se referă și la materialele opace pentru radiații electromagnetice, cu lungimi de undă în zona vizibilă, dar care sunt cel puțin capabile să transmită radiații electromagnetice, cu lungimi de undă cu densitate ridicată de energie.

Posibilele interacțiuni ce pot avea loc între o radiație laser și materialul din care este executat un obiect, pot fi clasificate în trei categorii, în funcție de densitatea de putere a respectivei radiații laser. In ordinea crescândă a densității de putere, aceste trei categorii sunt:

1. - interacțiuni fotochimice inclusiv fotoinducția și foto activa re a;

2. - interacțiuni termice la care radiația incidență este absolută sub formă de căldură și;

3. - interacțini de ionizare ce presupun fotodescompunerea neter-mică a materialului iradiat.

Diferențele de valoare de prag, între aceste trei tipuri de interacțiuni, sunt puse clar, în evidență, dacă se compară densitatea tipică de putere de 1CT³ W/cm² necesară pentru producerea unei interacțiuni fotochimice cu densitatea de putere de 1O¹² W/crrf, tipică pentru unele interacțiuni de ionizare, cum ar fi fotoablațiunea și fotostrăpungerea.

Condiția pentru a obține o ionizare localizată a unui material este ca raza cu densitate ridicată de energie să posede o energie suficientă pentru a desface legăturile moleculare și a produce o plasmă în punctul de focalizare. După îndepărtarea fasciculului de radiații, plasma se răcește, pentru a forma o zonă locală de distrugere sau străpungere, care dispersează orice radiație electromagnetică incidență și astfel, zona respectivă apare ca o zonă de opacitate crescută.

In prezent, singurele lasere puse pe piață și care sunt capabile de a induce o interacțiune de ionizare, sunt laserele pulsate și care au o energie de vârf care, atunci când este focalizată, este suficientă pentru crearea de plasmă, în masa materialului respectiv. Pentru a facilita marcarea în adâncime a unui corp în mișcare, este deci necesar ca sursa 48 de radiație laser 50 să fie înlocuită, de preferință, cu un laser cu o densitate de putere de cel puțin 1O⁷ W/cm², în dreptul focarului și cu o durată de pulsație de cel mult 10^-6 s. In felul acesta, densitatea de energie a fiecărei pulsații este de cel puțin 10 J/cm² ceea ce este suficient pentru a induce o ionizare localizată a materialului în dreptul focarului fasciculului.

Dacă se urmărește ca marcajul de adâncime să fie vizibil pentru ochiul liber, este necesar ca obiectul ce urmează a fi marcat să fie transparent la radiații electromagnetice cu lungimi de undă în domeniul vizibil. De exemplu, obiectul poate fi executat din sticlă sau material plastic. Acesta nu constituie totuși, în mod necesar, o limitare netă a obiectelor ce se pretează a fi astfel marcate, iar lista poate cuprinde orice material ce se dovedește a fi opac la radiații electromagnetice cu lungimi de undă situate în zona vizibilului. In aceste condiții, marcajul de adâncime ce se obține poate fi inaccesibil pentru ochiul liber, dar poate fi văzut cu ajutorul unor instrumente optice adecvate, ce lucrează cu o lungime de undă aparținând domeniului electromagnetic - de pildă, radiații cu o densitate ridicată de energie. Chiar dacă un asemenea marcaj nu poate prelua o mare parte din funcțiunile îndeplinite de echivalentul său vizibil, trebuie amintit că reprezintă un marcaj ascuns și cu adevărat indelebil.

Admițând că se urmărește ca, în forma sa finală, marcajul de adâncime să fie vizibil pentru ochiul liber și că, deci, obiectul în mișcare 26 este dintr-un material, cum ar fi sticlă sau plastic, care sunt trans-parente la radiații electromagnetice din zona vizibilă a spectrului electromagnetic, sursa 48 trebuie astfel selectată încât, în afara restricțiilor enumerate mai sus, în legătură cu puterea dezvoltată, să mai fie îndeplinită și condiția ca materialul din care este executat obiectul 26 să fie transparent la radiația laser 50 furnizată de respectiva sursă. In aceste condiții, este de preferat ca sursa 48 să încorporeze un laser Nd-YAG (granat de ytriu-aluminiu dopat cu neodim) cu funcționare la o lungime de undă de 1,06 μιτι.

In rest, dispozitivul descris mai sus nu trebuie să sufere modificări substanțiale pentru a permite realizarea unor marcaje de adâncime și aceasta, în pofida faptului că alegerea sursei 40 va avea - în mod firesc - un cuvânt de spus la stabilirea elementelor optice folosite pentru dirijarea și focalizarea radiației laser rezultate 50, având în vedere faptul că nu toate componentele lucrează cu aceeași eficiență la diverse lungimi de undă din spectrul electromagnetic. Se consideră însă că alegerea corespunzătoare a elementelor componente face parte din domeniul curent de competențe ale oricărui specialist familiarizat cu asemenea probleme.

□ri de câte ori este folosit, pentru a facilita marcarea în adâncime a unui obiect în mișcare, ansamblul de lentile 76 poate cuprin-de și o a treia componentă 94 sub forma unui transfocator, astfel încât marcarea obiectului în mișcare 26 să poată fi executată la diverse adâncimi în masa materialului - ceea ce per-mite realizarea unor marcaje tridi-mensionale.

In pofida faptului că dispozitivul descris cuprinde și mijloacele nece-sare pentru determinarea vitezei de deplasare a obiectului în mișcare 26, se consideră că orice specialist familiarizat cu acest domeniu își va da seama că aceasta nu constituie o condiție ce trebuie - în mod necesar - îndeplinită, având în vedere faptul că respectivul dispozitiv poate fi echipat cu un sistem care să confere fasciculului combinat 46, 58 de radiație laser de C0₂/He-Ne o componentă de mișcare egală cu viteza de deplasare a obiectului în mișcare 26, putându-se astfel renunța la determinarea acestei viteze.

Claims

Revendicări

1. Procedeu de marcare a unei succesiuni de corpuri (26), ce se deplasează în lungul unei traiectorii (16) predeterminate și care cuprinde următoarele faze tehologice: dirijarea unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) către corpul (26), ce urmează a fi marcat, concentrarea fasciculului (46), în vederea realizării unui spot iradiat, situat într-un punct aflat pe suprafața sau în masa corpului (26) în mișcare, deplasarea respectivului spot și reglarea deplasării acestui spot în așa fel, încât această deplasare să fie în corelare cu rezultanta celor două componente ale mișcării, din care prima este egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare (26), iar a doua se referă la respectivul corp în miș-care (26), astfel să se realizeze un marcaj de o formă predeterminată, caracterizat prin aceea că, procedeul mai cuprinde fazele de detectare a prezenței corpului ce urmează a fi marcat (26), într-un punct predeterminat (12) de pe traiectoria de deplasare (16), înaintea fazei de dirijare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) către respectivul corp (26), și de reglare a mișcării spotului ca efect a detectării corpului (26) în punctul predeterminat (12), așa fel încât mișcarea controlată să fie declanșată de o asemenea manieră, încât spotul să vină în contact cu corpul (26) într-un punct prestabilit.
2. Procedeu conform reven-dicării

1, caracterizat prin aceea că include și faza suplimentară de determinare a vitezei de deplasare a corpului în mișcare (26).
3. Procedeu conform reven-dicării

2, caracterizat prin aceea că, viteza de deplasare a corpului în mișcare (26) se determină prin măsurarea directă.
4. Procedeu conform uneia din revendicările 1 până la 3, caracte-rizat prin aceea că, fasciculul de densitate ridicată de energie (46) este dirijat către corpul în mișcare (26), obligând traiectoria (16) descrisă de corpul în mișcare (26) să intersecteze traiectoria fasciculului cu densitatea ridicată de energie (46) ce a fost declanșat și declanșând fasciculul cu densitate ridicată de energie (46) la un interval de timp prestabilit, după ce corpul în mișcare (26) a trecut în dreptul unui punct (12) situat la o distanță cunoscută de punctul de intersecție, care interval de timp este funcție de viteza de deplasare a corpului în mișcare (26).
5. Procedeu conform uneia din revendicările 1 până la 4, caracterizat prin aceea că, fasciculul de densitate ridicată de energie (46) este focalizat într-un punct situat în masa corpului în mișcare (26), pentru a determina astfel o ionizare locală a materialului din care este executat corpul în mișcare (26) și a realiza un marcaj sub forma unei zone de opacitate mărită la radiații electromagnetice.
6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, materialul din care este executat corpul în mișcare (26) este transparent la radiații electromagnetice cu lungimi de undă din domeniul vizibilului .
7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, materialul din care este executat corpul în mișcare (26) este opac la radiații electromagnetice de undă din domeniul vizibilului.
8. Procedeu conform uneia din revendicările 1 până la 7, caracterizat prin aceea că, marcajul este format din una sau mai multe cifre, litere sau simboluri, sau o combinație a acestora.
9. Procedeu conform uneia din revendicările 1 până la 8, caracterizat prin aceea că, marcajul este tridimensional.
10. Instalație, care pune în aplicare procedeul de la revendicarea 1, se utilizează pentru marcarea unei succesiuni de corpuri (26) ce se deplasează în lungul unei traiectorii (16) predeterminate și care cuprinde un sistem (44) de generare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) și de dirijare a acestui fascicul (46) către un corp (26) ce urmează a fi marcat, un sistem (76) de concentrare a acestui fascicul (46), Tn vederea realizării unui spot iradiant, într-un punct aflat pe suprafața sau în masa corpului în mișcare (26), un sistem (64) de deplasare a respectivului spot și un sistem (90) de reglare a sistemului de deplasare (64), așa fel încât să se obțină deplasarea controlată a spotului, în corelare cu rezultanta celor două componente ale mișcării, din care prima este egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare (26), iar a doua se referă la respectivul corp în mișcare (26), astfel încât să se realizeze un marcaj de o formă predeterminată, caracterizată prin aceea că, instalația mai este prevăzută cu mijloace (32,34) de detectare a prezenței corpului ce urmează a fi marcat (26) într-un punct predeterminat (12) de pe traiectoria de deplasare (16), că sistemul de reglare (90) reacționează la semnalele primite de la mijloacele de detectare (32,34) pentru a declanșa o deplasare controlată așa fel, încât spotul să vină în contract cu corpul (26) într-un punct prestabilit.
11. Instalație conform revendicării

10, caracterizată prin aceea că, sistemul de deplasare a spotului (64) este prevăzut cu mijloacele (68,70) necesare pentru deplasarea spotului în corelare cu a doua din cele două componente ale mișcării, și că respectivele mijloace (68,70) sunt prevăzute cu cel puțin o oglindă mobilă, dispusă pe traiectoria fasciculului (46).
12. Instalație conform revendicării

11, caracterizată prin aceea că, mijloacele (68, 70) prin care se asigură deplasarea spotului în corelare cu a doua din cele două componente ale mișcării mai sunt prevăzute cu un mijloc programabil de control (90) pentru reglarea mișcării la cel puțin una din cele două oglinzi mobile (68, 70).
13. Instalație conform reven-dicării 11 sau 12, caracterizată prin aceea că, cel puțin una din cele două oglinzi mobile (68, 70) este o oglindă de galvanometru.
14. Instalație conform revendi-cării 11 până la 13, caracterizată prin aceea că mijloacele [68, 70) prin care se asigură deplasarea spotului în corelare cu a doua din cele două componente ale mișcării, sunt capabile să asigure deplasarea spotului și în corelare cu prima din cele două componente.
15. Instalație conform uneia din revendicările 11 până la 13, caracterizată prin aceea că, sis-temul de deplasare a spotului (64) este prevăzut cu mijloace suplimentare (92, 102) prin care se asigură deplasarea spotului în corelare cu prima din cele două componente ale mișcării.
16. Instalație conform reven-dicării

15, caracterizată prin aceea că, sistemul de deplasare a spotului în corelare cu prima din cele două componente ale mișcării este prevăzut cu cel puțin o oglindă rotativă (102) și un sistem de reglare (90) prin care se controlează viteza de rotație a oglinzii (102). în corelare cu viteza de deplasare a corpului în mișcare (26).
17. Instalație conform reven-dicării

16, caracterizată prin aceea că, această, cel puțin unică oglindă rotativă (102), este o oglindă multifațetată.
18. Instalație conform reven-dicării

15, caracterizată prin aceea că, sistemul de deplasare a spotului în corelare cu prima din cele două componente ale mișcării cu cel puțin o oglindă mobilă (68,70) si un mijloc (106) prin care se asigură mișcarea acestei cel puțin unice oglinzi mobile (68,70) cu o viteză egală cu viteza de deplasare a corpului în mișcare (26).
19. Instalație conform reven-dicării

15. caracterizată prin aceea că. sistemul de deplasare a spotului în corelare cu prima din cele două componente ale mișcării este prevăzut cu cel puțin un cristal acustooptic sau electrooptic.
20. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 19, caracterizată prin aceea că este echipat și cu mijloace (32,34) de determinare a vitezei de deplasare a corpului în mișcare (26).
21. Instalație conform revendi-cării

20, caracterizată prin aceea că, respectivele mijloace (32, 34) de determinare a vitezei de deplasare a corpului Tn mișcare (26) sunt astfel concepute, încât să permită determinarea directă a vitezei de deplasare a corpului în mișcare (26), spre deosebire de simpla determinare a vitezei de deplasare a mijlocului utilizat pentru transportul corpului în mișcare (26).
22. Instalație conform revendicării

21, caracterizată prin aceea că, respectivele mijloace de determinare a vitezei de deplasare a corpului în mișcare (26) sunt echipate cu două optodetectoare (32,34) separate între ele printr-o distanță cunoscută, și cu un ceasornic pentru determinarea duratei necesare corpului în mișcare (26) pentru a parcurge distanța care separă cele două optodetectoare (32, 34).
23. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 20, caracterizată prin aceea că, sistemul de dirijare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46), către un corp (26) ce urmează a fi marcat, include un mijloc prin care traiectoria (16) parcursă de corpul în mișcare (26) este obligată să intersecteze traiectoria pe care o parcurge, după declanșare, fasciculul cu densitate ridicată de energie (46) și că sistemul (90), prin care se reglează sistemul de deplasare (64), este prevăzut cu un mijloc prin care se declanșează fasciculul cu densitate ridicată de energie (46J. la un interval de timp predeterminat, după ce corpul în mișcare (26) a trecut în dreptul unui punct situat la o distanță cunoscută de punctul de intersecție, care interval de timp depinde de viteza de deplasare a corpului în mișcare (26).
24. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 23, caracterizată prin aceea că, sistemul de concentrare a fasciculului (76) cuprinde o lentilă (92) a cărei distanță focală este variabilă pe lățime.
25. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 24, caracterizată prin aceea că, sistemul de concentrare a fasciculului (76) cuprinde un transfocator (94).
26. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 23, caracterizată prin aceea că, sistemul de concentrare a fasciculului (76) cuprinde o lentilă divergentă.
27. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 26, caracterizată prin aceea că, sistemul (44) de generare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) cuprinde un laser de C0₂.
28. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 26, caracterizată prin aceea că, sistemul (44) de generare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) cuprinde un laser astfel focalizat, încât în dreptul focarului, să se realizeze un vârf de densitate de energie de cel puțin 10 J/cm²,
29. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 26, caracterizată prin aceea că, sistemul (44) de generare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) cuprinde un laser astfel focalizat, încât în dreptul focarului, să se realizeze un vârf de densitate de energie de cel puțin 10⁷W/cm² și care este pulsat cu o durată de pulsație de cel puțin lO^s. 3 O . Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 26, caracterizată prin aceea că, sistemul (44) de generare a unui fascicul cu densitate ridicată de energie (46) cuprinde un laser Nd-YAG.
31. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 30, caracterizată prin aceea că, pentru a facilita alinierea fasciculului cu densitate ridicată de energie (46), se prevede suplimentar o sursă secundară (56) de radiație laser vizibilă (58).
32. Instalație conform uneia din revendicările 10 până la 31, caracterizată prin aceea că, pentru transportul corpului în mișcare (26), este prevăzut un transportor cu bandă (16).
33. Instalație conform revendi-cării 32, caracterizată prin aceea că este prevăzut cu mijloace (24), prin care se controlează poziția corpului în mișcare (26) față de transportorul cu bandă (16), respectiv transversal față de direcția de deplasare a acestuia.