SI20226A - Sledenje kovinskih predmetov s pomočjo informacije, ki je vključena v njih - Google Patents

Abstract

Predmet izuma sta postopek in priprava za vnašanje in ponovno pridobivanje informacije iz površinske plasti predmeta, ki je iz trdne snovi. Informacija se vnaša s (zgoščenim) snopom, ki je usmerjen proti površini in ima gostoto moči, ki je izbrana tako, da se povzroči trajna sprememba vsaj v površinski plasti strukture materiala tako, da je gostota snopa manjša od gostote moči snopa, ki povzroči vidno deformacijo, vendar večja od tiste, ki povzroči - znotraj reda velikosti premera snopa - nehomogenosti, ki so skladne s strukturnimi nehomogenostmi, ki so na splošno prisotne v materialu. Izum se lahko uporabi za vse materiale, katerih struktura ali notranja napetost se lahko modificira s površinsko obdelavo z visoko gostoto energije - na mestu obdelave, predvsem s krajevno lasersko obdelavo feromagnetnega materiala.ŕ

Description

MAGYAR ALLAMVASUTAK RESZVENYTARSASAG

Sledenje kovinskih predmetov s pomočjo informacije, kije vključena v njih

Področje izuma

Predmet izuma je postopek za kompleksno pripravo oznak ali sistemov oznak preko modificiranja zgradbe ali notranje napetosti znotraj materialov in za nedestruktivno branje teh oznak ali naborov oznak. Zagotavlja kompleksen sistem za označevanje in branje oznak, torej gre za postopek po eni strani in sistem opreme po drugi strani, da se izdelajo oznake, označevanja preko modificiranja strukture - teksture - oziroma lokalnih napetosti v plasti blizu površine materiala z obdelavo površine z visoko gostoto energije. Med postopkom se informacija nanaša s pomočjo snopa, ki je usmerjen - zgoščen - na površino, in z gostoto moči, ki je prilagojena nivoju, ki zagotavlja ireverzibilno spremembo vsaj v strukturi površinskega sloja materiala. Oznake se lahko berejo na nedestruktiven in brezkontakten način s pomočjo merjenja magnetnih, električnih ali akustičnih značilnosti in vsebnost informacij - kodiranih ali položaja - lokaliziranje - oznak se lahko določi s pomočjo posebne elektronike ali merilnega sistema.

V spisu WO-A-94/11146 je opisan sistem za sledenje kovinskih predmetov z vnašanjem in zatem branjem in primerjavo informacije, ki je vključena v njih, s shranjenimi podatki, pri čemer sistem vključuje pripravo za vnašanje informacije na predmet po vnaprej določenem vzorcu, shranjevalne priprave in pripravo za branje informacije z označenega predmeta. Oznake se stvorijo s prenašanjem toplotne energije po vnaprej predpisanem vzorcu ob uporabi laserja, ki trajno spremeni površinsko plast predmeta do predpisane globine. Priprava za branje informacije obsega vzbujevalno pripravo za vzbujanje površinske plasti označenega predmeta s svetlobo in optično detekcij sko enoto za detektiranje odzivnega signala, ki je povzročen z omenjeno vzbujevalno svetlobo, in enoto za obnovitev informacije iz odstopanj zaradi krajevnih neenakosti omenjenega odzivnega signala. Te oznake so pogosto primerne in uporabniki dosežejo svoj namen, s tem da jih uporabljajo, niso pa primerne v nekaj primerih, ker se lahko zlahka poneverijo.

Opis izuma

V mnogo primerih je lahko pomembno, da se informacija ne bere lahko - to se pravi, informacija naj bo skrita. V drugih primerih običajno vidno - optično - branje ni mogoče uporabiti zanesljivo zaradi okolskih pogojev, na primer onesnaženja, korozije. Cilj izuma je razviti sistem za sledenje kovinskih predmetov z nanašanjem in zatem branjem značk, oznak, ki so vključene v ali pritrjene na omenjene predmete, in za primerjavo prebrane informacije z zabeleženimi podatki, pri čemer omenjeni sistem obsega označevalno pripravo, ki nanaša informacijo na predmet preko predpisanega vzorca, priprave za shranjevanje zapisa in pripravo za branje informacije z označenega predmeta.

Postopek nadalje zagotavlja informacijo o različnih postopkih nanašanja oznak, ki nosijo informacijo, opisuje postopke za branje, instrumente, ki se lahko uporabljajo za to, kot je opredeljeno v priloženih patentnih zahtevkih.

Kratek opis postopka

Priprava znakov, oznak ali naborov oznak znanih značilnosti preko obdelave površine z visoko gostoto energije, na primer z laserjem, plasti materiala blizu površine. Oznake nosijo analogno ali digitalno informacijo, ki lahko pomaga pri identifikaciji, so kodirane - na primer nakazujejo zaporedno številko s črtno kodo - ali določajo geo3 metrično mesto - na primer enote razdalje pri merjenju dolžine. Oznake so lahko nevidne - na primer prekrite z barvo, vdelane v plastiki ali papirju, ali pa so lahko celo pod korodiranimi površinami. Oznake se lahko berejo z ali pa brez zračne reže, s stacionarno ali premikajočo se bralno glavo. Kodirana informacija oznak se lahko dekodira s pomočjo posebne elektronske priprave. Predpisani razmak se lahko določi s posebnim merilnim instrumentom.

Predloženi izum ponuja postopke, ki so primerni za rešitev nalog na izboljšani način in zbrani v sisteme.

V primerih, ki so razloženi v prijavi, se informacija zagotovi z remanentno modifikacijo v materialni strukturi, ki je povzročena v plasti blizu površine, in preko bralnosti njenih ločljivih magnetnih, električnih ali akustičnih značilnosti. Primemo je, da se uporabijo strukturne spremembe, ki se lahko merijo - berejo - v otipovalnem načinu in brez razrušitve ali znatne oslabitve signala celo skozi prevleko - barvo, korozijo - brez kakršnegakoli dotika na nedestruktiven način. Strukturna sprememba je lahko različna za različne materiale - na primer za jeklo je tudi primerna sprememba v teksturi, remanentnem stanju napetosti in torej v magnetni strukturi.

Osnova - fizikalna in tektonska - za pripravo in branje signalov

S krajevnimi spremembami v strukturi in/ali remanentnem napetostnem stanju v plasti materiala blizu površine izvajajo krajevna odstopanja tudi magnetne, električne oziroma akustične lastnosti.

Z vnašanjem - ali odstranjevanjem - krajevne toplotne energije se kot posledica sprememb, ki so s tem povzročene, - gre za remanence pod pogoji prijave - lokalno lezenje materiala - plastična deformacija - in krajevne remanentne spremembe v napetosti vnesejo v vse trdne materiale.

Če trdna snov lahko obstoja v različnih strukturnih stanjih - faze, zrnje, alotropska oblika -, je možno z vnašanjem obdelave z zahtevano gostoto energije vnesti krajevne strukturne spremembe.

Dobro je poznano, da magnetne električne lastnosti, kot so permeabilnost, koercitivnost in tako dalje, magnetnih materialov zavisijo od strukture materiala in napetosti.

Za magnetljive materiale bo torej lokalna sprememba napetosti imela za posledico lokalno spremembo magnetnih lastnosti.

Za nizko ogljična jekla (0,1%) je na primer Barkhausnov šum (BN) v napetostnem stanju blizu meje tečenja lahko mnogokratnik tistega, ki se izmeri v breznapetostnem stanju.

V magnetljivih materialih bo krajevno modificirana struktura materiala - ali pri nemagnetljivih materialih krajevno modificirana magnetna struktura materiala - imela za posledico krajevno spreminjajoče se magnetne lastnosti.

Primer za strukturna jekla (0,2-0,8 % C): možno je povzročiti področno martenzitsko transformacijo preko površinske toplotne obdelave, ki se izvede z laserjem z dovolj visoko gostoto moči in se povzroči s hitrim prevajanjem toplote v notranjosti s samim materialom. Magnetni Barkhausnov šum, ki se meri pod istimi pogoji v področju martenzitske transformacije, je le del tistega za osnovni material, torej se lahko zlahka zaznata geometrijsko mesto in velikost žarjenega področja na osnovi meritve Barkhausnovega šuma.

Primer: kot posledica krajevne obdelave lahko pride do feromagnetnih sprememb v austenitskem jeklu, ki je odporno na korozijo, kar - jasno - rezultira v merljivi vrednosti magnetnega Barkhausnovega šuma.

Iz zgornjega sledi, daje z merjenjem magnetnih lastnosti mogoče priti do deduktivnih sklepov o napetostnem stanju in njegovih spremembah, na osnovi česar se lahko določita mesto in določene značilnosti obdelave.

Lokalne spremembe v materialni zgradbi, ki se dosežejo preko obdelave, ki se izvaja z dovolj gostote moči, bodo povzročile krajevne spremembe v električni prevodnosti prevodnih materialov, ki torej omogočajo, da se določita mesto in določene značilnosti obdelave.

Spremembe v teksturi in mehanski napetosti povzročajo spremembe v akustičnih značilnostih (hitrost, padanje).

Priprava oznak - v osnovnem materialu, polizdelkih in končnih izdelkih

Oznake se lahko pripravijo na značilen način po postopkih z visoko gostoto energije (HED). Ti vključujejo obdelavo z laserskim, plazemskim, ionskim, elektronskim in fokusiranim svetlobnim snopom - v odvisnosti od željenih geometrijskih značilnosti in materiala -, razmišlja pa se lahko o kateremkoli drugem postopku, ki lahko povzroči krajevne strukturne spremembe prek svoje gostote moči, ki povzroča intenzivno gretje ali hlajenje.

Kratek opis risb

Izum, njegove nadaljnje značilnosti, prednosti, izvedbeni primeri in sredstva so opisani podrobno s sklicevanjem na priložene risbe in neomejujoče izvedbene primere. Na risbah prikazujejo:

sl. 1 pripravo oznak z laserskim snopom, pri čemer nastanejo na površini obdelovanca temperaturne spremembe, s tem da se premika fokusirani laserski snop, in so te spremembe zadostne, da povzročijo krajevne strukturne spremembe - materialne strukture, remanentne napetosti.

Sl. 2 shematično zasnovo možnega nabora oznak, kjer elipse, ki se stvorijo okoli nabora oznak, omejujejo vrhove napetosti - po možnosti škodljive za strukturo.

Sl. 3 možno razporeditev za branje oznak med gibanjem na komponenti s prebarvano površino preko merjenja Barkhausnovega šuma.

Sl. 4 možno razporeditev indukcijskih tipal za zaznavanje toka - na primer za merjenje magnetnega Barkhausnovega šuma.

Sl. 5 črtni sistem, ki obstoji iz kontrolnih črt in podatkovnih Črt, ki se lahko berejo z uporabo dveh neodvisnih merilnih kanalov, in signalno porazdelitev, ki se dobi z mešanima signaloma.

Sl. 6 možno razporeditev za merjenje razdalje v železniški tirnici.

Sl. 7 razpoznavo in določanje oznak, ki so pripravljene s tekstumo modifikacijo s pomočjo ultrazvoka.

Sl. 8 pripravo nabora oznak z radialno nameščenimi nadzornimi črtami in podatkovnimi črtami in rotirajočo dualno magnetno glavo za primemo branje.

Sl. 9 blokovni diagram za merjenje sipanega toka.

Sl. 10 shemo značilnih merilnih parametrov pri merjenju sipanega toka.

Sl. 11 shematični diagram velikosti napetosti, ki se inducira v tipalu merilne razporeditve, ki je prikazana na sliki 9, in je povzročena z oblikovanjem gostote toka pri oznaki.

Sl. 12 velikost napetosti, ki se inducira v tipalu merilne razporeditve, ki je prikazana na sliki 9, s strani treh oznak v različnih razdaljah, če je širina zračne reže tipala sorazmerna s širino oznake.

Podroben opis prednostnih izvedibenih primerov

Med opisovanjem izuma so navedeni primeri, na osnovi katerih in tudi ob upoštevanju znanja iz pripadajočega področja bo izvedenec na tem področju lahko praktično uporabil izum.

Sistemi za prenos toplote z velikimi gostotami energije se lahko prednostno uporabijo za izvedbo različnih izvedbenih primerov izuma. Vključujejo snope, ki so selektivno usmerjeni in fokusirani s primernimi elementi - na dobro opredeljeno velikost -, različnega sevanja, predvsem svetlobe, ki se na splošno uporabljajo za obdelavo kovin - rezanje, taljenje, žarjenje - s pomočjo toplotne obdelave. Prenos toplote se lahko izvede tudi s pomočjo odstranjevanja toplote, krajevnim ohlajanjem, na primer z vzpostavljanjem toplotnega mostu ali usmerjanjem koncentriranega curka hladilnega sredstva na površino. Značilni podatki za gostoto (P) moči in efektivni premer (d) pri tehnologiji obdelovanja z visoko gostoto energije so:

laser:

P = 10³ - 10⁸ W/mm² elektronski snop: P = 10³ - 10⁷ W/mm² plazemski oblok: P = 10³ - 10⁴ W/mm² d= 10‘³- 10° mm d - 10'³ - 10° mm d = 10° - 10¹ mm

V primeru površinske obdelave - na primer z laserjem - z visoko gostoto energije kot posledico visoke gostote energije fokusiranega snopa, ki zadeva površino, se površina segreva s hitrostjo okoli 10 K/s do temperature nad transformacijsko temperaturo, ki je značilna za material - vendar se lahko odvisno od vrste površinske obdelave lahko celo stali. Zaradi medsebojnega premikanja snopa in obravnavanega obdelovanca nakazano je s puščico 303 (slika 1) - se vnašanje toplote, ki se nanaša na točko obdelovanca, preneha po hitrem dvigu temperature. Ker temperaturni dvig zadeva zelo majhno prostornino, kije reda velikosti fokusiranega snopa 101, po končanju vnašanja toplote obdajajoča velika prostornina osnovnega materiala odvzema toploto neposredno od mesta obdelave in s tem povzroča hitrost ohlajanja, ki je skoraj enaka tisti pri segrevanju. Značilna lastnost kristalinskih materialov je, da se struktura njihove teksture spreminja, ko se ohlajajo od temperature nad njihovo transformacijsko temperaturo, kar vodi do sprememb v strukturi mreže in torej do spremembe stanja notranje napetosti.

V primeru točkastega vnašanja toplote se lahko del obdelovanca, ki se ne segreva, obravnava kot polneskončni prostor, odtekanje toplote torej poteka enako močno v vseh smereh polprostora. Rezultat je žarjeno področje teoretično s prerezom v obliki polkroga, torej oznaka 102. Predpisani nabor oznak 102 se imenuje skupina 201 oznak - slika 2.

Polja krajevnih notranjih napetosti, ki jih povzročijo žarjena področja, morajo biti zaščitena pred učinki razpada ali slabitve napetosti z željenimi zasnovami, medtem ko mora biti hkrati struktura zaščitena pred morebitno neugodno koncentracijo napetosti, ki jo povzročijo žarjena področja. Eden izmed postopkov je v tem, da se razmejijo oznaka 102 ali skupina 201 od okolice s stališča napetosti, s tem da se umestijo znotraj zaprte krivulje 202, ki napetostno omejuje žarjeno področje. Elipse okoli skupine 201 oznak na sliki 2 ponazarjajo to rešitev.

Tehnološki podatki označevanja z laserskim - ali drugim, na primer elektronskim snopom so odvisni od velikega števila parametrov. Značilno so določeni v predhodnih tehnoloških poskusih ustrezno uporabi.

Na učinek laserske površinske obdelave v veliki meri vplivata sposobnost površine za absorpcijo snopa in valovna dolžina laserja - valovna dolžina laserja, ki se uporablja za obdelavo, se lahko izbere iz razpoložljivega izbora. Z večanjem absorpcije pri dani valovni dolžini bo identična laserska moč preoblikovala večje prostornine ali v nasprotnem primeru, zmanjšana laserska moč lahko doseže označevanje z isto globino.

Na primer, na podatke laserske tehnologije - moč snopa, velikost osvetljene točke, hitrost relativnega gibanja snopa in podobno - vplivajo lastnosti materialov, kakovost sestava, površinska hrapavost, absorpcijska zmožnost za snop in drugo -, kakovost laserskega snopa - valovna dolžina, struktura načinov in drugo. Odvisno od praktične priprave oznak je možno določiti vrsto spremembe, ki naj se zgodi - na primer, ali je dovoljeno taljenje ali le sprememba v teksturi oziroma ali naj pride do remanentne spremembe napetosti pri obdelavi. Časovna vzdržljivost oznak je odvisna od postopka, po katerem so pripravljene - na primer del remanentne napetosti se lahko s časom razgradi.

Presek oznak pravokotno na smer vlečenja linije naj bo kar se le da podoben polkrožni obliki, da se poveča zanesljivost.

Oblika - globina - oznak mora biti na primer

- s stališča odpornosti na korozijo - železniške tirnice - morajo biti oznake nameščene kar se le da globoko, razdalja naborov oznak mora biti oblikovana pri znani temperaturi - na primer 20 °C - na dani razdalji - na primer 840 mm,

- v primeru oznak, ki se uporabljajo za oštevilčenje pločevin okrovov za vozila, morajo biti oznake trpežne, vendar pripravljene tako, da ne škodujejo kakovosti površine, in morajo biti pripravljene v predizdelovalni fazi, ker se v tem primeru oznake lahko uporabljajo v sledečih izdelovalnih fazah za upravljanje proizvodnje, rokovanje z materialom oziroma zagotovitev kakovosti. Odvisno od stopnje proizvodnje, v kateri se postopek vstavi v izdelovalni postopek, se lahko oznake nanesejo: pred hladnim stiskanjem na ravne pločevine, ki so manj podvržene obremenitvi med nadaljnjo obdelavo, ali po hladnem stiskanju na mestih, ki so manj izpostavljena obremenitvam - nevtralno polje napetosti.

Priprava oznak med izdelavo

Oznake se lahko pripravijo ne le pozneje v nosilni material ampak tudi med njegovo izdelavo. V tem primeru se oznake ne pripravijo s krajevnim vnašanjem energije temveč s krajevnim odvzemanjem energije oziroma krajevnim hlajenjem - na primer s curkom tekočinskih kapljic.

Med ulivanjem se bo na primer kot posledica povečanega odtekanja toplote razvila globulama grafitna struktura namesto ploskovne grafitne strukture. Krajevno odvzemanje toplote se lahko doseže s pomočjo toplotnih mostov, ki so vgrajeni v model za ulivanje na primernih mestih ulitega izdelka, na primer nad tako imenovani štrlini.

Z določenimi omejitvami je možno uporabiti selektivno odvzemanje toplote tudi med vročim valjanjem, kar pomaga pri označevanju valjanih izdelkov.

Pri izdelavi kovinsko-steklenih trakov se s hitrim ohlajanjem hladilni boben pripravi s selektivno različnimi ohlajevalnimi lastnostmi, s tem da se vgradijo odseki z različnimi lastnostmi pri prevajanju toplote.

Oznake, ki so izdelane z uporabo nosilnega materiala za oznake, ki je vdelan v material, ki ga je treba označiti

Kompozitni materiali se uporabljajo v različnih področjih industrijske izdelave. Sistem za označevanje in branje, ki je predmet predloženega izuma, bi bilo nemogoče ali težko uporabljati v vseh izmed materialov ali njegovi največji prostorski komponenti, medtem ko je možno, da ima kompozitvni material komponento - na primer določene vrste ojačitve z vlakni -, na kateri se postopek lahko uporabi. Oznake se lahko pripravijo na primerni komponenti kompozita pred vdelavo ali pod določenimi okolnostmi po vdelavi v kompozit. Kot primer so navedeni s kovinskim vlaknom ojačene plastike, tekstili ali papirji s kovinsko nitjo. Če gre za potrebo po označevanju, se lahko v kompozit namenoma vdela posebna komponenta, ki je primerna za označevanje - na primer papirnati bankovci s kovinskimi nitmi, ki so primerne za označevanje.

Ta postopek se lahko uporablja tudi za biološke materiale, s tem da se uporabi isti princip.

Priprava označevalnih skupin iz oznak

V odvisnosti od okoliščin uporabe se lahko izvede razporeditev oznak 102 v skupme 201 oznak na različne načine.

Uporaba tako imenovanih nadzornih črt 503 - glej sliko 5 - omogoča branje shranjene informacije. Nadzorna črta 503 zagotavlja, da med ročnim premikanjem tipala z nestalno hitrostjo ne pride do odčitkov z napako, to se pravi izgube signala.

Slika 5 prikazuje možni izvedbeni primer za to.

Črtni sistem, ki je prikazan na sliki 5 in obstoji iz nadzornih črt in podatkovnih črt, se lahko uporabi hkrati z uporabo dveh neodvisnih merilnih kanalov. Prvo tipalo 501 meri nadzorne črte 503, ki obstojijo iz oznak 102, ki so nameščene v skladu z razmakom, ki ustreza podatkovni črti, drugo tipalo 502 meri podatkovne črte 504. Napetostna porazdelitev 505 na sliki se dobi s seštevanjem napetosti, ki se inducirata v tipalih 501 in 502. Slika 5 prikazuje napetostne nivoje, na osnovi katerih se lahko ponovno pridobi prvotna informacija kot 506 - brez podatkovne in nadzorne črte, 507 - med dvema nadzornima črtama, 508 - na nadzorni črti, 509 - med dvema podatkovnima in nadzornima črtama, 510 - na podatkovni in nadzorni črti.

Obstoj ali neobstoj podatkovne črte - da/ne oz. 1/0 - se lahko določi na osnovi signala, ki se izmeri pri nadzorni črti, če je prisotna nadzorna črta, vendar ni podatkovne črte, potem je informacija 0, če je prisotna nadzorna črta in je prisotna podatkovna črta, potem je informacija 1.

Da se izvedejo enodimenzionalna geometrijska merjenja - vzdolž ravne črte -, se lahko uporabijo oznake 102, skupine 20/oznak, ki obstojijo iz dveh ali več oznak, ki so nameščene pravokotno na smer razdalje 602, ki jo je treba meriti.

Z običajnim črtno-kodnim sistemom je odkrivanje in branje skupin 201 oznak odvisno od smeri, to se pravi bralnost postaja slabša z napako kota, če se kot, ki je določen z usmeritvijo črt in smerjo premikanja, razlikuje od 90 °.

Če se oznake 102 razporedijo kot radialne črte okoli središča z vnaprej določenim kotnim razmikom - glej sliko 8 - in se branje izvede z vrtečim se tipalom, potem se pri približevanju skupini 201 oznak iz katerekoli smeri po zaznavanju kateregakoli izmed njenih elementov lahko izvede primemo poravnanje. Po zaznavi vseh oznak se zagotovi centralizirano poravnavanje na osnovi identičnega razmika nadzornih Črt 503, zaznavanje, ki je pogoj za geometrijsko merjenje in prav tako se lahko prebere kodirana informacija.

Ravninska mnogoosna merjenja se lahko izvedejo s skupino 201 oznak, ki vsebuje vsaj dve oznaki 102. Prednostna razporeditev je prikazana na sliki 8.

V tem primeru se branje oznak ne izvede s tipalom, ki se premika vzdolž linije temveč z vrtečim se tipalom in skupina oznak, ki so razporejene, kot je prikazano na sliki 8, se lahko bere s tipaloma 501 in 502, ki se premikata po predpisanem polmeru vrtenja. Ponovna vzpostavitev informacije iz vsote napetosti, ki se merijo v dveh tipalih, je identična tisti, ki je opisana na osnovi slike 5. Približevanje skupini oznak z merilno glavo tipala 501, ki se premika vzdolž večjega polmera, preseka nadzorne črte in pomaga pri poravnanju s skupino oznak. Točno poravnanje se lahko identificira, če je periodičnost signalov, ki jih povzročijo nadzorne črte, enakomerna. Tipalo 502 prebere informacijske črte znotraj nadzornih črt.

Fizikalne značilnosti, ki se merijo na skupini 201 oznak v odvisnosti od medsebojnega premika 303, bodo zagotavljale električno napetost v odvisnosti od medsebojnega premika 303. Obstoj ali neobstoj te električne napetosti ali ene izmed njenih značilnih vrednosti, na primer poznejših položajev vrednosti vrha ali prevojnih točk, se lahko pripiše oznaki 102, ali pa je rezultat merjenja vrednosti, ki se izvede iz aritmetičnega povprečja točk, ki pripadajo polovičnim vrednostim skupin oznak.

Princip branja značk - značk in oznak

Vsi postopki, ki so primerni za določanje mesta in velikosti strukturne spremembe, prihajajo v poštev za branje oznak. S praktičnega vidika se lahko uporabijo postopki, ki so primerni za hitro tipalno branje. Ti v osnovi delujejo na temelju merjenja sprememb magnetnih, električnih oziroma akustičnih lastnosti.

Najpogostejši postopki, ki se uporabljajo, so: Barkhausnov šum, sipani tok, vrtinčni tokovi, ultrazvok.

Skupna značilnost vseh teh postopkov je ta, da so primerni za nakazovanje sprememb v krajevnih magnetnih lastnostih, lastnostih prevodnosti ali akustičnih lastnosti brez neposrednega dotika na tipalni način.

:4

V teku teh postopkov in z označevalnimi postopki, ki so zgoraj nakazani, so bile izvedene strukturne spremembe na vnaprej predvidenih mestih in s predpisano geometrijo. Te strukturne spremembe povzročajo spremembe v magnetnih, električnih oziroma akustičnih lastnostih, ki se lahko merijo s pomočjo zgoraj navedenih postopkov, torej je možno določiti geometrijo, mesto oznak in odtod tudi vsebnost informacije - celo v primeru optično nevidnih oznak je možno rekonstruirati jih z meritvami.

Merilni razpored za odbiranje mesta in velikosti sprememb v materialni strukturi kovin z ultrazvočnim merilnim postopkom

Slika 7 ponazarja, daje ultrazvok, ki se odbije od vmesne površine oznake 102, ki nastane zaradi tekstumih sprememb, in osnovnega materiala 103, primeren za razpoznavanje in določanje oznak.

Ultrazvok 702 je tudi primeren za nakazovanje krajevnih strukturnih sprememb vmesna ploskev, meja. Ultrazvok 702 se odbije od vmesne ploskve med oznako 102, kije izvedena kot tekstuma sprememba, in osnovnim materialom 103, ki se lahko loči od odboja na meji ali drugega odboja, ki prihaja od katerekoli druge odbojne površine, odzivnega signala 703, na osnovi različnih poti; torej je oznaka 102 razpoznavna; njeno mesto se lahko določi s pomočjo generiranja ultrazvoka in detekcijskih tipal 701.

Merilni razpored za odbiranje mesta in velikosti sprememb v materialni strukturi in notranje napetosti blizu površine v magnetljivem materialu na brezdotičen način ob uporabi merilnega postopka na osnovi Barkhausnovega šuma

Dobro je poznano, da lastnosti - na primer efektivna vrednost - tako imenovanega magnetnega Barkhausnovega šuma, ki nastane med magnetnim obračanjem magnetljivih materialov zavisi od strukturnega in napetostnega pogoja preizkušanega materiala 15 [Pashley, R.L.,: Barkhausen effect - an indication of stress, Materials Evaluation, 28. št. 7, str. 157-161, 1970.

Dobro je poznano, da se sprememba v stanju remanentne napetosti in materialni strukturi, ki je povzročena z žarjenjem z laserjem, lahko zazna z merjenjem Barkhausnovega šuma - Altpeter I., Meyendorf N.: Microscopic techniques for nondestructive characterization of material structures and measurement of local residual stresses with high resolution, Proč. 6. ECNDT, Nica, zvezek 1, str. 531-535, 1994.

Dobro je znano, da se merjenje magnetnega Barkhausnovega šuma lahko izvede tako v stacionarnem stanju kot v tipalnem načinu glede na površino - Titto, S.I.: Barkhausen noise method for stress and defecting in hard Steel, US patent št. 4,634,976, 6. jan. 1987.

Dobro je znano, da pri merjenju magnetnega Barkhausnovega šuma ni potrebno, da je merilna glava v neposrednem dotiku z materialom, ki se testira, rezultati merjenja se lahko popravijo z merjenjem razdalje med merilno glavo in materialom, in v primeru zračnih rež določenih širin se lahko dobijo rezultati, ki so neodvisni od velikosti zračne reže - METALELKTRO Kft: STRESSTEST 20.04 User Guide, 1995.

Torej se oznake, ki so predmet predloženega izuma in so izvedene z lasersko površinsko obdelavo, lahko berejo z glavo za merjenje magnetnega Barkhausnovega šuma brez dotika - slika 3.

Merjenje se lahko izvede z glavo za merjenje Barkhausnovega šuma neposredno ali posredno skozi zračno režo 302 ali plast barve 302 na predmetu, ki obsega informacijo, ki jo nosi oznaka 102. Merilna glava 301 se lahko premakne v smeri puščice 303 glede na oznako 102 v primeru črtnih oznak v prečni smeri glede na črte.

Merjenje magnetnega Barkhausnovega šuma

Na tržišču so na razpolago instrumenti za merjenje magnetnega Barkhausnovega šuma - na primer vrste STRESSCAN od ameriške AST Co. ali vrste STRESSTEST od madžarske firme METALELEKTRO.

Osnova meritve je v tem, da se uporabi vzbujevalno polje sinusne oblike, ki s frekvenco 10 do 100 Hz periodično obrača magnetno polariteto materiala in povzroča oddajanje visokofrekvenčnega elektromagnetnega odzivnega signala. Odzivni signal se na splošno zazna z merilno tuljavo značilno v frekvenčnem pasu od nekaj 100 Hz do nekaj 100 kHz.

Konstrukcija priprave, ki je primerna za merjenje Barkhausnovega šuma, se lahko najde v prejšnjem patentu - WO 96/35974.

Zgradba detektorja, ki je primeren za to nalogo

Železno jedro 402, ki prevaja tok, je odprto v smeri osnovnega materiala 103, ki gaje treba preizkusiti. Del tokovnic, ki zapuščajo prevodnik toka, se zaključi skozi testni material. Površina testnega materiala, kjer tokovnice zapuščajo material, se imenuje vidno polje detektorja. Velikost vidnega polja je sorazmerna širini prevodnika toka, širini reže v prevodniku toka in je odvisna od razdalje tipala od testnega materiala in magnetnih lastnosti prevodnika toka in testnega materiala.

Slika 4 prikazuje različne zgradbe tipala: tipala obstojijo iz tuljav 401, ki so nameščene na železnih jedrih 402; možne variante pri tem so naslednje: 403 - tipalo s feritnim jedrom glave pri magnetofonu, 404 - tipalo s feritnim jedrom v obliki obroča z režo, 405 - tipalo s polovico feritnega jedra glave magnetofona, 406 tipalo s feritnim jedrom v obliki črke U. Material železnega jedra je mehkomagnetni ferit, visoko17 frekvenčni material z nizkim Barkhausnovim šumom, na primer material iz jedra z železnim prahom ali nanokristalinski material.

Natančnost pri določanju porazdelitve magnetnega Barkhausnovega šuma, ki se meri pri posameznih žarjenih oznakah, glede na mesto in velikost zavisi od razmerja značilnih razsežnosti detektorskega vidnega polja glede na značilno razsežnost oznake, to se pravi značilno porazdelitev po prostoru magnetnega Barkhausnovega šuma, ki se meri pri oznakah. Značilne razsežnosti polja zaznavanja detektorja se ne morejo znižati pod vse meje, ker je detektorjeva razdalja gledanja, to se pravi debelina zračne reže, preko katere detektor še vedno vidi material, istega reda velikosti kot najmanjše polje zaznavanja.

Značilna razsežnost reže, ki se uporablja pri železnem jedru 402 kot prevodniku toka, je nekaj desetink mm; širina železnega jedra pa je nekaj mm.

Izbor smeri vzbujanja

Smer vzbujanja se izbere na osnovi patenta WO 96/35497, vendar z razliko, da je značilna za napetostno stanje, ki se stvori okoli palice, ki je pripravljena z laserskim žarenjem, da so glavne napetosti poravnane z dvema geometrijskima smerema v palici. Praktično je torej izbrati smer vzbujanja vzporedno z žarjenim trakom.

Optimiziranje nivoja vzbujanja

Optimiziranje nivoja vzbujanja se izvede v skladu s patentom WO 96/35947, vendar s to razliko, da bo optimalni nivo vzbujanja za dani material nivo vzbujanja, ki se dobi s povprečenjem rezultatov, ki so izmerjeni v nekaj predpisanih točkah materiala, tako na osnovnem materialu kot na žarjenem traku.

Hitrost tipanja

Meja hitrosti tipanja za znane glave za meritev Barkhausnovega šuma je določena s frekvenco magnetnega obračanja (3).

Merilna razporeditev za odbiranje mesta in velikosti sprememb v strukturi materiala in notranji napetosti blizu površine v magnetljivem materialu na nedotičen način z merjenjem sipanega toka

Dobro je znano, da sta relativna permeabilnost in magnetilna krivulja traku, ki je obdelan z laserskim snopom, in teksture osnovnega materiala različni.

Nadalje je znano, da se porazdelitev toka na meji z laserjem obdelanega traku, ki izvira od predmagnetenosti in/ali remanence, lahko zazna in lokalizira z magnetnim tipalom. Takšno tipalo lahko deluje na osnovi magnetne indukcije - tuljava -, Hallovega efekta, spremembe magnetnega upora, jedrske resonance.

Branje oznak z merjenjem sipanega toka na osnovi principa magnetne indukcije

Dobro je poznano, da sprememba magnetnega toka s časom inducira napetost v obdajajoči tuljavi. Velikost napetosti je premosorazmema s hitrostjo spremembe toka in številom ovojem v tuljavi.

Indukcijska tuljava z železnim jedrom je bolj primerna za zaznavanje sipanega toka; oblika železnega jedra in širina zračne reže določate detekcijsko površino.

Med detektiranjem indukcije se zahtevana sprememba toka s časom lahko zagotovi s premikanjem tuljave ali prostornine, ki jo je treba meriti, z neprestanim gibanjem po ravni liniji ali z magnetnim poljem, ki neprestano altemira s časom.

Shema možne merilne postavitve je razvidna s slike 9.

Namagnetenje vzorca 103 se izvede s pomočjo tuljave 902 z železnim jedrom, ki se lahko napaja z enosmerno ali izmenično napetostjo in je priključena na napajalno enoto 901, lahko pa se uporabi tudi magnet namesto tuljave. Signal se zaznava med relativnim premikanjem vzdolž puščice 303 s tipalom 406 na odprto železno jedro.

Sprejeti signal 102 gre skozi vrsto ojačevalnikov 903, 905, ki imajo primemo izbrane parametre, in filtre 904 in se nato digitalizira z A/D enoto 906, digitalne vrednosti se nato zberejo in ovrednotijo z osebnim računalnikom, kije priključen na merilni pribor.

Tvorjenje induciranega signala v tipalu

Vzbujevalna tuljava 902, ki skrbi za magnetiziranje, je nameščena v stalni razdalji 1003 od tipala 406 med meritvijo. Povzroča se torej stalna inducirana napetost v tipalu v homogenem, sorazmerno stacionarnem magnetnem polju. Medsebojno gibanje vzorca 303, ki je sorazmerno homogen in z magnetnega stališča izotropen, pred tipalom povzroči stalno napetost v tipalu 406, ker se vse točke osnovnega materiala 103 magnetijo in razmagnetijo identično in zaradi homogenosti ne prihaja do spremembe v porazdelitvi 1101 toka.

Vzorec z nehomogenimi magnetnimi - ali električnimi - lastnostmi, kot sta razžarjeni trak in osnovni material, vpliva na magnetno polje - tok 1101. Sprememba magnetnega polja, ki nastane na ta način, povzroči inducirano napetost v tipalu 406.

Signal, ki se inducira v tipalu 406, bo vključeval tudi učinek spremembe 1101 v toku, do katere pride na meji dveh materialov z različno lastnostjo v prostornini materiala, ki ima drugačne magnetne lastnosti.

Parametri, ki vplivajo na detektirani signal, se lahko optimizirajo z vrsto meritev, ki ustrezajo dani nalogi. To je prikazano na sliki 10, kjer so referenčne oznake naslednje: 103 - osnovni material, 102 - oznaka, 1004 - širina oznake, 1006 - širina zračne reže v tipalu 406, 1005 - razdalja tipala od površine osnovnega materiala 103, 1002 - razdalja vzbujevalne tuljave 902 od površine osnovnega materiala 103, 1007 - jakost vzbujevalnega toka, 1003 - razdalja vzbujevalne tuljave 902 od tipala 406, 303 - hitrost medsebojnega premikanja.

Napetost, ki se inducira v tipalu, je odvisna od osnovnega materiala, z laserjem žarjenega traku, širine 1004 lasersko žarjenega traku, širine 1006 zračne reže v tipalu, oddaljenosti 1005 tipala od površine vzorca, oddaljenosti 1002 vzbujevalne tuljave od površine vzorca, jakosti 1007 vzbujevalnega toka, oddaljenosti 1003 vzbujevalne tuljave od tipala, velikosti medsebojne hitrosti 303. S temi nastavitvami je bilo doseženo razmerje signal/šum enako 7.

Krivulja na sliki 11 se lahko meri s parametri, ki so navedeni zgoraj, kjer je širina traku, ki ima različne lastnosti, večja za red velikosti, kot je detektorjevo polje zaznavanja; če je detektorjevo polje zaznavanja sorazmerno s širino traku, se oblika signala na sliki 12 tvori na enem ali dveh trakovih.

Nekaj značilnih uporab izuma:

1. Za - nevidno - označevanje serijskih številk pri vozilu in hitro, nedestruktivno branje oznak

Doslej so se zaporedne številke vozil - številka motorja, številka šasije in tako naprej običajno nanašale mehanično s strani izdelovalca, na primer z vtiskovanjem, s kovičenjem ločenih plošč s številkami, v določenih primerih z barvanjem in v novejšem času s številkami, ki se lahko preberejo in so nanesene z laserjem, ali s pripravo vrste laserskih izvrtin kot oznak na skritih mestih, ki so težko dostopna, Ti postopki so v osnovi označeni z možnostjo vidnega branja. Nekateri izdelovalci so uvedli elektronsko kodiranje.

Izkušnje, zbrane pri tatvinah vozil, kažejo, da se znaki in oznake lahko preprosto ponovno zapišejo z najmanjšimi stroški in se ponovno zapisane oznake vidno lahko zamenjajo z originalnimi - čeprav obstojajo postopki, da se preveri pristnost.

Drugi postopki, ki se lahko uporabijo za označevanje, na primer žarjene črtne kode se sorazmerno lahko nadomestijo, magnetne oznake se lahko poškodujejo v močnem magnetnem polju, se lahko zgubijo ali se lahko v nekaterih primerih ponovno napišejo.

Postopek po predloženem izumu je bolj zanesljiv kot drugi znani postopki. Sistem označevanja uporablja primemo modificiranje strukture materiala ali notranje napetosti, da stvori in shrani informacijo, oznake torej niso nujno berljive z vidnimi postopki, vendar obstojijo materiali, kjer so lahko vidne, na primer zaradi krajevne spremembe barve. Oznake se lahko berejo na nedestruktiven način, saj bralna glava lahko zazna vsebino oznak z zračno režo celo pod barvno prevleko. V takšnih primerih pa naj bo lokacija oznak znana, da se ohranja merilni čas na razumnem nivoju.

Oznaka serijske številke obstoji iz oznake črtne kode - skupina oznak -, ki je pripravljena z laserskim snopom, in je nanesena na primemo izbrano običajno mesto ali celo na vse komponente šasije - med izdelovanjem. Ta črtna koda ni nujno vidna z golim očesom. Globina oznak - črt -, ki so stvorjene po tehnologiji laserskega snopa, je izbrana iz praktičnih razlogov - na splošno - okoli nekaj desetink mm. Nanašanje teh oznak ni dražje od običajnega nanašanja - na primer z vtiskovanjem - in ne predstavlja problemov v izboljšanih izdelovalnih okoljih, saj se tehnologija laserskega označevanja lahko zlahka vstavi v izdelovalno linijo in nudi nadaljnje prednosti tudi pri nadzoru kakovosti. S pomočjo teh oznak je možno voditi vmesno izdelovalno informacijo - vse komponente lahko pomagajo CIM (Computer Integrated Manu22 facturing system) z oznakama za številko šasije in številko komponente, ki ju zajame računalnik - in se zato lahko hkrati poveča učinkovitost nadziranja izdelovanja.

S številkami delov šasije, ki se izdelajo s hladnim vtiskovanjem, se lahko spisek delov zbere in shrani za vsako vozilo in poznejša nadomestitev delov se lahko nadzoruje tako s strani kupca kot s strani prodajalca. Ta sistem bi lahko bil tudi osnova za nadzor sestavljanja. Da se pripravijo oznake v primeru pločevine iz globoko vlečenega jekla z vsebnostjo 0,1% C - valjano, korozijsko obstojno se priporoča, da se CO₂-laser v približno TEMoo načinu nastavi na 2-3 mm defokusiranje - točka žarišča bo padla v notranjost materiala -, to se pravi izbere se premer obsevane pege z močjo P = 300 W - 400 W in s hitrostjo tipanja okoli 33 mm/s - 50 mm/s, Z zniževanjem hitrosti tipanja, višanjem moči laserja se bo povečevala absorpcijska zmogljivost materiala oziroma globina modificirane strukture, medtem ko ni nevarnosti za taljenje površinske plasti. Zmanjšanje premera žariščne pege ob hkratnem zadržanju moči na istem nivoju bo imelo isti učinek na strukturno spremembo, medtem ko bo znižanje žariščnega premera tudi znižalo verjetno globino obdelave.

Uporabljena priprava je lahko polprevodniški laser ali druga priprava, ki seva zgoščeno svetlobo.

Oznake so izdelane kot posledica krajevnega žarjenja s preprosto nadzorovanim laserskim snopom, ki povzroča krajevne spremembe (teksture) strukture ali notranjih remanentnih napetosti v traku širine okoli 1 mm in na globini nekaj desetin mm - 0,4 mm do 0,5 mm -, kar se lahko bere po nedestruktivnih postopkih. Bralna priprava je primerna za branje informacije oznak pod prebarvanimi ali korodiranimi površinami na tipalni način, na splošno z majhno zračno režo.

Branje oznak se lahko izvede s sorazmerno preprosto pripravo, na primer z bralnikom magnetnega Barkhausnovega šuma z majhno zračno režo ali z merjenjem na tipajoči način z vrtečim se detektorjem sipanega toka. Tipanje - celo z ročnim premikanjem 23 se lahko izvede z bralno glavo za magnetni Bakrhausnov šum ali sipani tok, ki jo podpira lahek, premičen voziček. Uporaba priprave je preprosta in omogoča hitro in zanesljivo preverjanje na javnih cestah ali mejnih prehodih. Delo z bralno pripravo je lahko in se lahko s sorazmerno majhnim izdatkom izdela v premični obliki.

Primer: merjenje, ki temelji na principu magnetnega Barkhausnovega šuma z naslednjimi parametri:

osnovni material tekstura žarjenega traku: širina žarjenega traku: vzbujanje:

jakost magnetnega polja: število ovojev na tipalu: filtriranje signala: ojačenje signala:

A/D pretvorba: hitrost merilne glave: razmerje signal/šum:

jeklo z 0,1% C 20 vol. % martenzitska 1004 = 0,8 mm 1 kHz sin.

0,4 kA/m 300 kHz - 250 kHz 10⁴ 12 bit 0,005 m/s

6,5

Primer: merjenje na osnovi principa sipanega toka z nastavljenimi parametri, ki ustrezajo znakom na sliki 10:

osnovni material tekstura žarjenega traku:

širina zračne reže tipala:

oddaljenost tipala od površine vzorca: oddaljenost vzbujevalne tuljave od površine vzorca: jakost vzbujevalnega toka:

oddaljenost vzbujevalne glave od tipala:

jeklo z 0,1% C 20 vol. % martenzitska

1006 - 0,4 mm 1005 = 0,8 mm

1002 = 8,0 mm

1007 = 0,35 A (0,2 kA/m)

1003 = 7 mm medsebojna hitrost: razmerje signal/šum:

303 = 20 m/s 5,0

Na izdelovalni liniji se oznake lahko nanašajo ločeno na vse dele, ki se lahko - naj se označijo, na primer šasijo, področje potnikov, prtljažni prostor, pokrov motorja, vrata in tako naprej. S tem postopkom se lahko izvede ne le označevanje ampak tudi zagotovilo kakovosti, ker se lahko različni deli vozila pripišejo drug drugemu. Ker je zato, da bi se odpravile - uničile ali prepisale - oznake, potrebno zvišati temperaturo strukture preko transformacijske temperature in v primeru običajnih materialov za telo vozila in šasijo, to pomeni segrevanje na nekaj sto °C in je to praktično nemogoče, ne da bi se poškodovala barva ali oblazinjenje. Zato se nadomestitev informacijske vsebine v poznaj šem času ne more izvesti po preprostih postopkih, celo v primeru običajnih materialov.

Prepisovanje informacije z izboljšano lasersko tehnologijo v primeru sestavljenega in končanega vozila je drago in težavno in se lahko pozneje odkrije - na primer v primeru kriminala - delno zaradi sprememb v končni obdelavi, delno zaradi globinske oblike oznak, ker imajo laserji značilnosti, ki so odvisne od tipa in časa uporabe. Medtem ko označevanje komaj povečuje izdatke na izdelovalni liniji, je torej strošek poznejše spremembe znaten in tako skoraj nesmiseln. Oznake so časovno odporne, ker je za modificiranje oznak potrebno povišati temperaturo strukture - prostornine, ki obsega oznako - na temperaturo nad transformacijsko temperaturo.

Elementi sistema:

priprava ali priprave za lasersko označevanje za nanašanje oznak - so vstavljene v tehnološko izdelovalno linijo vseh komponent, ki jih je treba označiti,

- izbira sprejetega položaja za označevanje,

- izbira tehnoloških podatkov za označevanje ustrezno komponentam,

- sistem kodiranja, ki ustreza vsebnosti oznake,

- glava ali glave za branje magnetnega Barkhausnovega šuma ali sipanega toka za dekodiranje oznak - nameščene so na vsakem dekodimem mestu zaradi nadziranja izdelave ali preverjanja oznak,

- glava mora biti poravnana s sprejetim položajem oznak,

- s tipalnim gibanjem in razvozlavanjem kodiranih signalov.

Prednosti uvajanja postopka

Izdelovalci so lahko zainteresirani za uvedbo bolj zanesljivega označevanja, ki ščiti pred tatvinami, ker to lahko predstavlja tržne prednosti, to se pravi, bolj zanesljivo označevanje lahko omogoča zvišanje cen v primerjavi s konkurenco.

Zavarovalne družbe lahko znižajo svoja tveganja pri zavarovanju vozil z oznakami, ki se ne dajo preprosto prepisati.

v

Ce bi izdelovalec uporabljal opisani sistem označevanja, bi to predstavljalo novo možnost pri identificiranju delov rabljenih vozil.

2. Uporaba postopka za merjenje deformacije ali v primeru omejene deformacije rezultirajoče remanentne napetosti jeklenih struktur - mostov, železniških tirnic, struktur v zgradbah in tako naprej

Postopek, ki je predmet izuma, se lahko posebno prednostno uporablja za nadzor dimenzijskih sprememb struktur, ki so povzročene z mehansko napetostjo in/ali spremembami temperature, ker je označevanje vdelano v material. Dejanske razdalje v kateremkoli času med oznakami, ki so bile nanešene v stanju brez napetosti in pri znanih temperaturah, pri znanih spremembah razdalj pod vplivom sprememb mehanskih napetosti in/ali temperature. Če pride hkrati do dveh vrst spremembe, se lahko izračuna mehanska napetost v odvisnosti od dejansko merjene razdalje in temperature ob upoštevanju koeficienta temperaturnega raztezanja in koeficienta elastičnosti.

Za merjenje nevtralne temperature na železniških tirnicah

Na varjenih tirnicah prag prepreči premikanje tirnic preko elementov, ki pritrjujejo tirnico. Potem ko so bile tirnice vpete, vsaka temperaturna sprememba povzroči napetost v tirnicah zaradi omejevanja pri širjenju. Ta napetost se imenuje termična napetost. Temperatura, pri kateri je termična napetost v preizkušanem preseku tirnice enaka nič, se naziva nevtralna temperatura. Če se par oznak lahko nanese na tirnico pri znani temperaturi in znanem stanju termične napetosti tirnice in se lahko pozneje meri razdalja med oznakama z zadostno natančnostjo, bo možno pozneje določiti termično napetost, to se pravi nevtralno temperaturo tega kosa tirnice v vseh časih.

Termična napetost, ki se pojavlja v tirnicah, ki so vgrajene v zvarjene železniške tire, in je povzročena z omejenim širjenjem, se lahko določi iz merjene razdalje oznak, znane merilne temperature in osnovne razdalje ter ustrezne temperature. Nevtralna temperatura se nato lahko izračuna iz termične napetosti.

Merilni postopek obsega:

- izdelavo oznak pri znani razdalji in znani temperaturi na breznapetostni tirnici ali z znanim stanjem napetosti tirnice,

- merjenje razdalje oznak pri znanih temperaturah na delujoči tirnici.

V tekoči praksi so oznake osnovne točke prilepljene, zvrtane ali vtisnjene na tirnico in branje njihove razdalje se na splošno izvaja ročno z mehanskim merjenjem.

Osnova novega merilnega postopka je izdelava časovno odpornih oznak preko strukturnih sprememb na primernih mestih tirnice in merjenje njihovega položaja, razdalje brez neposrednega dotika, natančneje, kot se to vrši sedaj.

Oznake se lahko izdelajo na osnovi sedanjega znanja z lasersko obdelavo površine.

Praktično je, da se ne izdela ena oznaka, ampak skupina oznak, katerih položaj naj bo povezan z izdelovalnimi oznakami na tirnici, da se olajša vidno lokaliziranje.

Označevanje obstoji iz vzporednih črt dolžine nekaj mm, ki so izdelane z laserskim snopom.

Primer: da se pripravi označevanje s pomočjo laserskega žarjenja v jeklu z vsebnostjo 0,45-0,6% C, se uporabi CO₂-laser s TEM₀₀ načinom, nastavljen na 3-6 mm defokusiranju - žarišče je pega na zunanji površini materiala -, priporoča se moč P - 300 W 400 W in najmanjša hitrost tipanja 200 mm/min -300 mm/min.

Z zmanjšanjem hitrosti tipanja, povečanjem moči laserja in absorbcijske zmogljivosti materiala, bo narastla globina modificirane strukture, medtem ko obstoji nevarnost taljenja površinskega sloja. Zmanjševanje premera žariščne pege ob zadržanju moči na istem nivoju bo imelo isti učinek na strukturno spremembo, medtem ko bo zmanjšanje premera žarišča tudi zmanjšalo verjetno globino obdelave.

Obdelava z laserskim snopom modificira teksturo na mestu obdelave in to se lahko lokalizira, na primer: na osnovi meritve Barkhausnovega šuma s pomočjo od prostora odvisne spremembe vrednosti. Razdalja oznak druge od druge je vnaprej določena in optimizirana v skladu z bralno glavo in drugimi zahtevami. Število oznak - črt - naj bo več kot 2, da se poveča natančnost določanja mesta branja. Najpreprosteje je izdelati oznake v enakih razdaljah. Skupina oznak označuje geometrijsko lokacijo vzdolž tirnice, ki se lahko določi. Simetrijska os skupine treh oznak je lahko na primer osnovna linija za določanja razdalje. To geometrijsko mesto je lahko iz praktičnih namenov začetna točka, končna točka, sredina in tako dalje skupine oznak.

Izvajanje branja oznak na osnovi principa merjenja magnetnega Barkhausnovega šuma, je prednostno, da se stvorijo in berejo signali z naslednjimi parametri:

osnovni material: tekstura žarjenega traku: širina žarjenega traku: vzbujanje pri branju: jakost magnetnega polja: število ovojev tipala: filtriranje signala: ojačanje signala:

A/D pretvorba: hitrost merilne glave: razmerje signal/šum:

jeklo z 0,5% C 50 vol. % martenzitna 1004 = 1,0 mm 1 kHz sin.

1,0 kA/m 300 kHz - 250 kHz 10⁵ 12 bit 0,005 m/s

7,5

Če branje oznak temelji na principu meritve sipanega toka, se oznake lahko tvorijo in berejo na prednosten način z naslednjimi parametri - parametri so postavljeni v skladu z znaki na sliki 10:

osnovni material:

tekstura žarjenega traku:

širina žarjenega traku:

širina zračne reže v tipalih:

oddaljenost tipala od površine vzorca: oddaljenost vzbujevalne tuljave od površine vzorca: jakost vzbujevalnega toka:

oddaljenost vzbujevalne tuljave od tipala: velikost medsebojne hitrosti: razmerje signal/šum:

jeklo z 0,5% C 50 vol. % martenzitna 1004= 1,0 mm

1006 = 0,4 mm 1005 = 0,8 mm

1002 = 10,0 mm

1007 = 1,0 A (0,6 kA/m)

1003 = 10,0 mm 303 = 15 m/s 7,0

Nabori oznak se morajo namestiti v normalni razdalji in, če se pozna temperatura označevanja, se za tirnice, ki so zvarjene v progo, pozna ali izračuna nevtralna temperatura timičnega odseka med dvema oznakama.

Predpisana timična temperatura je temperatura - na primer 20 °C -, pri kateri je razdalja skupine oznak pri breznapetostnem stanju stalna - na primer: 870 mm. Ta razdalja se imenuje predpisana razdalja.

Popravljena razdalja je razdalja med nabori oznak, pri kateri morajo biti nabori oznak, ki sodijo skupaj, stvorjeni, če temperatura tirnice pri označevanju ali v primeru tirnic, vgrajenih v progo, nevtralna temperatura odstopa od predpisane temperature. Popravljena razdalja se lahko izračuna v primeru prosto stoječih tirnic iz temperature tirnice pri označevanju, v primeru tirnic, ki so vgrajene v progo, iz nevtralne temperature in koeficienta temperaturnega raztezanja za material tirnice.

Oblika prereza krajevne materialne strukture, ki je vnešena z laserjem, pravokotno na smer črt, naj bo polkrog - slika 1 - in naj bo tako globoka, kot je le možno - na primer: 0,5 mm - zaradi korozije, torej zaradi zagotavljanja možnosti branja skozi daljši čas.

Mesto skupin oznak naj bo izbrano na tirnici tako, da se kar se da zmanjšajo učinki upogibanja, krivljenja in da se omogoči, da se skupine oznak berejo tako z ročno merilno pripravo kot merilno pripravo, ki je pritrjena na vozičku. V ta namen sta na primer primerni obe stranski površini glave tirnice pod nivojem točke dotika s kolesom. Slika 6 prikazuje možno razporeditev za merjenje razdalje na železniški tirnici 601. Oznake 201 so nameščene na obeh straneh tirnice vzdolž spodnjega roba glave. Razdalja skupin 602 oznak je razdalja med značilnimi točkami - na primer središčno - skupin oznak, ki sodijo skupaj.

Učinek dolžinskih sprememb, ki izvirajo od upogibanja tirnice, se lahko popravi, s tem da se merijo skupine oznak, ki so izdelane na obeh straneh tirnice.

Položaji oznak se lahko določijo po brezkontaktnem postopku. Številne tehnične rešitve se lahko izvedejo za merjenje razdalje oznak z zadostno natančnostjo tako v ročnih izvedbah ali z vozičkom.

Ročno branje

Priprava za ročno branje obsega dve tipali, ki se gibata vzdolž ravne linije, pri čemer je razdalja med tipali znana. V skladu s tehnologijo, ki se uporablja za izdelavo oznak - položaj skupine oznak glede na izdelovalne oznake -, je ročna merilna priprava pritrjena, tako da je pozicionirana glede na izdelovalne oznake. Merilne glave, ki se premikajo vzdolž ravne linije, merijo porazdelitev magnetnih lastnosti in tvorijo porazdelitev, na osnovi katere je možno določiti razdaljo med nekaterimi značilnimi lastnostmi porazdelitve. Ko se poznajo ta razdalja, koeficient temperaturnega raztezanja materiala tirnice, Young modul in temperatura, se lahko določi nevtralna temperatura.

Premično ali otipovalno branje

Premična bralna priprava, ki je pritrjena na vozičku, ki se premika po tirnici, obsega dve merilni glavi, ki sta nameščeni v ravni liniji, ki se približujeta označeni površini tirnice. Razdalja glav je znana.

Merilni glavi med premikanjem vozička, ki se giba vzdolž ravne linije, bereta porazdelitev magnetnih lastnosti. Iz oblike porazdelitve je možno določiti razdaljo med določenimi značilnimi lastnostmi porazdelitve. Poznavajoč to razdaljo, koeficient temperaturnega raztezanja za material tirnice, Youngov modul in temperaturo, se lahko določi nevtralna temperatura.

Ocena natančnosti postopka

Po sedanjem znanju in ob upoštevanju vseh naštetih dejavnikov ima določanje nevtralne temperature z ročnim merjenjem natančnost 1 K - 2 K, v primeru premičnega merjenja pri hitrosti, ki ne presega 15 m/s, pa je natančnost ocenjena na 2 K - 3 K.

Oznake se lahko tvorijo na novih tirnicah, tako imenovanih dolgih tirnicah, ali na tirnicah, ki jih je treba vgraditi na izrezih z opremo za vgradnjo ali na tirnicah, ki so vgrajene na progah, s premično opremo.

3. Nevidno označevanje bankovcev in dokumentov ter hitro in nedestruktivno branje teh oznak

Zelo dobro je poznano, da se tako imenovani papirji s kovinsko nitko uporabljajo pri izdelavi bankovcev, zavarovanih papirjev in podobno To je pomembno, ker sta izdelava in porazdelitev papirjev s kovinsko nitko omejeni, zato je poneverjanje težko. Kovinska nit v papirju nosi majhno informacijo, ki je povezana z besedilom, ki je natisnjeno na papirju - na primer: ime banke izdajateljice.

Skozi uporabo postopka, ki je predmet izuma, je možno izdelati vrsto oznak v kovinski niti, ki se lahko izvedejo tako, da korelirajo z besedilom - na primer: v primeru denarja z denominacijo, serijo, serijsko številko -, natisnjenim na papirju.

Oznaka se lahko nanese na kovinsko nit, preden se vdela v papir, vendar se lahko vnese tudi posamična v skladu s posameznim besedilom na papirju.

Modifikacija teksture se v homogeni kovinski niti lahko izvede z lokalnim žarenjem. V primeru laserskega žarenja se na primer za bor-silicijevo stekleno kovino priporoča uporaba TEM_Oo modalnega CO2-laserja, ki je defokusiran za 3-6 mm - žariščna točka leži nad materialom - z močjo P = 100 W in z najmanjšo hitrostjo tipanja 200 mm/min - 300 mm/min.

Pri izdelavi steklene kovine se hitrost odvzemanja toplote s hladilnim bobnom sistematične geometrije spreminja - 0,5 mm široke kristalne vezi so primerne za tvorjenje oznak. V takšnem primeru trak iz steklene kovine obsega identične oznake, ki se pozneje ne bodo spreminjale s tehnologijo, ki se uporablja, da se vstavijo v papir. Papir torej ne bo poškodovan bodisi z vnosom energije ali strukturnimi spremembami, ki se vršijo v kovini.

Kovinska vlakna v izdelanem papirju naj bodo označena na način, ki ne poškoduje papirja. V ta namen so primerni materiali, pri katerih se fazne spremembe lahko sprožijo pri nižjih temperaturah, ne da bi se poškodoval papir, in sicer na način, da se prepreči, da bi kovinska nit absorbirala vnešeno energijo. Strukturne spremembe strukturna relaksacija in kristalizacija - se lahko vnesejo na primer v tako imenovane amorfne kovine - kovinska stekla - ali nekristalinične kovine pri nizkih temperaturah, precej pod vžigno temperaturo papirja in te strukturne spremembe so ireverzibilne. Potrebna energija se lahko vnese na primer z elektronskim snopom, ki se v celoti absorbira v kovinskem vlaknu - na primer za stekleno kovino Fe80B20 se uporabi gostota elektronskega snopa 1200 W/cm² - 1700 W/cm² in obsevalni čas 10° s - 10² s in se na ta način omogoči, da se vnesejo posamezni znaki.

Informacija, ki je zapisana v kovinsko nit, se lahko bere z merjenjem magnetnih lastnosti, pri čemer se uporabi eden izmed zgoraj opisanih postopkov.

Če branje oznak temelji na principu meritve magnetnega Barkhausnovega šuma, se oznake lahko prednostno izdelajo in zaznajo z naslednjimi parametri:

osnovni material: žarjeni trak: vzbujanje:

jakost magnetnega polja: število ovojev na tipalu: filtriranje signala: ojačanje signala:

A/D pretvorba: hitrost merilne glave: razmerje signal/šum:

steklena kovina (amorfna) Fe80B20 strukturna relaksacija ~ 220 °C 1 kHz sin.

0,05 kA/m

300 kHz - 250 kHz

10⁵ bitna

0,005 m/s

5,5 v

Ce branje oznak temelji na principu meritve sipanega toka, se oznake lahko tvorijo in berejo na prednosten način z naslednjimi parametri - parametri so nastavljeni v skladu z znaki na sliki 10:

osnovni material:

žarjeni trak:

širina žarjenega traku:

širina zračne reže pri tipalih:

oddaljenost tipala od površine vzorca: oddaljenost vzbujevalne tuljave od površine vzorca: jakost vzbujevalnega toka:

oddaljenost vzbujevalne tuljave od vzorca: velikost medsebojne hitrosti: razmerje signal/šum:

steklena kovina (amorfna) Fe80B20 strukturna relaksacija ~ 200 °C

1004 = 0,4 mm

1006 = 0,4 mm

1005 = 0,5 mm

1002 = 5,0 mm

1007 = 0,05 A (0,06 kA/m)

1003 = 10,0 mm

303 = 10,0 m/s

6,5

Pregled

Izum zagotavlja postopek in sistem opreme za vnos in ponovno pridobivanje informacije iz površinske plasti predmetov, ki so izdelani iz trdne snovi. Po izumu se informacija vnese s snopom neposredno na površino - koncentrirano - in je gostota moči izbrana tako, da povzroči trajno spremembo vsaj v zgradbi površinske plasti materiala, tako daje gostota moči snopa

- manjša od gostote moči snopa, ki povzroči vidno deformacijo,

- vendar presega gostoto moči snopa, ki povzroči - znotraj reda velikosti premera snopa - nehomogenost, ki so sorazmerna z inherentno strukturalno nehomogenostjo, kije običajno prisotna v materialu.

• Izum se lahko uporablja za vse materiale, katerih struktura ali notranja napetost se lahko modificirata s površinsko obdelavo z visoko gostoto energije - na mestu obdelave; prednost z lokalno lasersko obdelavo feromagnetnega materiala; slika 1.

• Po predloženem izumu oznake ali skupine oznak - na površini, ki je obdelana z energijskim snopom - obsegajo vrsto majhnih točk, pasov ali njihovih kombinacij, ki so razporejene, tako da nosijo zahtevano informacijo, predvsem kot sistem črtne kode - za vpis enotnih ali zaporednih številk -, ali oznak ali skupin oznak, ki so nameščene na določenih mestih, v skladu z danimi dimenzijami, da se nakažejo geometrijska mesta - na primer točke - ali položaji, predvsem za merilno dolžino - slika 2.

• Globinska - in druge - dimenzija oznak ali elementov oznak - od površine proti notranjosti materiala - zavisi od značilnosti površinske obdelave, ki naj bo izbrana v skladu s parametri označene strukture in vsebnostjo informacije, tako da se zagotovi trajnost in berljivost, ki se zahtevata z nameravano uporabo, celo pod prevleko po izbiri, barvo in površinsko korozijo majhne globine.

• Oznake in sistem oznak se lahko berejo s pomočjo vseh postopkov, ki so primerni za zaznavanje mesta in velikosti strukturnih sprememb v materialih, predvsem brez neposrednega dotika in na nedestruktiven način - na stacionaren ali otipovalen način - s pomočjo merjenja magnetnih in električnih lastnosti - slika 3.

• Oznake in elementi oznak se lahko uničijo ali prepišejo le s poznejšo sledečo obdelavo, ki rezultira v transformaciji tipa značilne strukture materiala ali relaksaciji napetosti.

Za

MAG Y AR ALLAMVASUTAK RESZVENYTARSASAG:

Claims (13)

1. Patentni zahtevki

   1. Sistem za sledenje kovinskih predmetov z vnašanjem in poznejšim branjem ter primerjavo informacije, ki je v njih vključena, s shranjenimi podatki, pri čemer sistem obsega pripravo za vnašanje informacije na predmet po vnaprej predpisanem vzorcu, shranjevalne priprave in pripravo za branje informacije z označenega predmeta, in priprava za vnašanje informacije obsega elemente, ki so prilagojeni za izvajanje prenosa lokalne toplotne energije po vnaprej predpisanem vzorcu, da se stvorijo oznake s trajnim spreminjanjem površinske plasti predmeta, ki ga je treba označiti, do predpisane globine, in priprava za branje informacije obsega vzbujevalno pripravo, ki je prilagojena za vzbujanje površinske plasti označenega predmeta, in detekcijsko enoto za detektiranje odzivnega signala, ki izhaja iz predmeta, ki je označen z omenjenim vzbujanjem, in enoto za ponovno pridobivanje informacije zaradi odstopanj, ki jih povzroči krajevna neenakomernost omenjenega odzivnega signala, označen s tem, da je omenjena vzbujevalna priprava (902) prilagojena za vzbujanje površinske plasti označenega predmeta (103) vsaj do globine oznake in je omenjena detekcijska enota (406) prilagojena za detektiranje odzivnega signala iz omenjenega označenega predmeta (103).
2. 2. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da omenjena označevalna priprava obsega enoto za tvorjenje energijskega snopa, pri kateri je gostota energije omenjenega energijskega snopa in razsežnost snopa zadostna, da povzroči vsaj v površinski plasti predmeta, ki ga je treba označiti, trajno spremembo, ki povzroči zaznavne nehomogenosti v odzivnem signalu, ki ga povzroči omenjeno vzbujanje, v primerjavi z nehomogenostmi, ki so prisotne v odzivnem signalu za neobdelano stanje, in ponovno vzpostavi informacija iz zaznanih nehomogenosti.
3. 3. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da označevalna priprava vsebuje elemente, ki so primerni za krajevno odstranjevanje toplote s površine predmeta, ki ga je treba označiti, v skladu z vzorcem oznake.
4. 4. Sistem po zahtevku 3, označen s tem, daje element za odstranjevanje toplote vdelan v del opreme, ki obdeluje predmet, pri čemer ta del pride v dotik s površino predmeta, ki gaje treba označiti.
5. 5. Sistem po kateremkoli izmed zahtevkov 1 do 4, označen s tem, da bralna priprava obsega magnetno vzbujevalno enoto, detekcij sko enoto za zaznavanje signala odziva, ki ga odda označeni predmet v odziv na vzbujanje, in enoto za ponovno vzpostavljanje informacije, ki jo nosi oznaka, iz sprememb v detektiranem signalu odziva.
6. 6. Sistem po zahtevku 5, označen s tem, da omenjena detekcijska enota obsega senzorsko enoto za detektiranje magnetnega toka, ki pride od površine označenega predmeta.
7. 7. Sistem po zahtevku 6, označen s tem, da omenjena vzbujevalna enota tvori izmeničen tok in da je enota za detektiranje Barkhausnovega šuma priključena na omenjeno detekcijsko enoto.
8. 8. Sistem po kateremkoli izmed zahtevkov 1 do 4, označen s tem, da bralna priprava obsega ultrazvočni generator, ki je prilagojen, da se akustično sklopi z označenim predmetom, in enoto za detektiranje signala odziva označenega predmeta in enoto za ponovno vzpostavitev informacije, ki jo nosi omenjena oznaka, iz nehomogenosti signala odziva.
9. 9. Sistem po kateremkoli izmed zahtevkov 1 do 8, označen s tem, da je priprava za prilagajanje razdalje sklopljena z omenjeno označevalno pripravo za nanašanje več kot ene oznake na vnaprej določenih medsebojnih razdaljah, pri čemer je omenjena bralna priprava pritrjena na pripravo za merjenje razdalje med oznakami.
10. 10. Sistem po zahtevku 9, označen s tem, da omenjena bralna priprava obsega vsaj dve detekcijski enoti, ki sta nameščeni v razdalji, ki ustreza omenjenemu vnaprej določenemu razmiku.
11. 11. Katerikoli izmed sistemov po zahtevkih 1 do 10, označen s tem, daje kovinski predmet pritrjen na nekovinski predmet.
12. 12. Sistem po zahtevku 11, označen s tem, daje kovinski predmet vdelan v omenjeni nekovinski predmet, da se vnese informacija.
13. 13. Sistem po zahtevku 11, označen s tem, daje omenjeni kovinski predmet opremljen s prevleko po vnosu informacije.