Marcador codificado para sistema electrónico de identificación de artículos.

Un marcador codificado de un sistema de identificación de artículos electrónico resonante magnetomecánico,

adaptado para resonar mecánicamente a frecuencias preseleccionadas, que tiene una pluralidad de tiras magnetoestrictivas dúctiles rectangulares, en el que al menos dos de las tiras están adaptadas para ser polarizadas magnéticamente para resonar a una de las frecuencias preseleccionadas única y diferente, el marcador codificado se caracteriza porque las tiras se cortan a diferentes longitudes predeterminadas a partir de cintas de aleación ferromagnética amoría, las tiras tienen curvaturas a lo largo de una dirección longitudinal de la cinta y muestran resonancia magnetomecánica bajo excitaciones de campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo las tiras una dirección de anisotropía magnética perpendicular a un eje de la cinta.

Marcador codificado para sistema electrónico de identificación de artículos ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una cinta de aleación amoría ferromagnética y a un marcador para uso en un sistema electrónico de identificación de artículos, incluyendo el marcador una pluralidad de tiras rectangulares a base de un material magnetoestrictivo amorfo que vibra mecánicamente en un campo magnético alternante a múltiples frecuencias resonantes, con lo que el efecto magnetomecánico del marcador se utiliza efectivamente con fines de codificación y descodificación. La presente invención también se refiere a un sistema electrónico de identificación que utiliza tal marcador.

2. Antecedentes de la invención

La magnetoestricción de un material magnético es un fenómeno en el que tiene lugar un cambio dimensional al aplicar un campo magnético externo al material magnético. Cuando el cambio dimensional es tal que el material se alarga al ser magnetizado, el material se denomina "magnetoestrictivo positivo". Cuando un material es "magnetoestrictivo negativo", el material se contrae al magnetizarlo. De este modo, en cualquier caso, un material magnético vibra cuando está en un campo magnético alternante. Cuando se aplica un campo magnético estático junto con el campo alternante, la frecuencia de la vibración mecánica del material magnético varía con el campo estático aplicado a través del acoplamiento magnetoelástico. Esto se conoce habitualmente como el efecto ∆E, que se describe, por ejemplo en "Physics of Magnetism" de S. Chikazumi (John Wiley & Sons, Nueva York, 1964, página 435) . Aquí, E (H) representa el módulo de Young, que es una función de un campo aplicado H, y la frecuencia vibracional o de resonancia del material fr está relacionada con E (H) mediante fr = (1/2l) [E (H) /!]1/2 (1)

en la que l es la longitud del material y ! es la densidad másica del material. El efecto magnetoelástico o magnetomecánico descrito anteriormente se utiliza en sistemas electrónicos de vigilancia de artículos que se presentaron por primera vez en las patentes U.S. nos 4.510.489 y 4.510.490 (en lo sucesivo, las patentes ‘489 y ‘490) . Tales sistemas de vigilancia son sistemas ventajosos, por cuanto ofrecen una combinación de elevada sensibilidad de detección, elevada fiabilidad de funcionamiento y bajos costes de funcionamiento.

El marcador en tales sistemas es una tira, o una pluralidad de tiras, de longitud conocida de un material ferromagnético, empaquetado con un ferroimán magnéticamente más duro (material con una mayor coercitividad) que proporciona un campo estático denominado campo de polarización, para establecer un acoplamiento magnetomecánico pico. El material ferromagnético del marcador es preferiblemente una cinta de aleación amoría, puesto que la eficiencia del acoplamiento magnetomecánico en las aleaciones es muy elevada. La frecuencia de resonancia mecánica, fr, está determinada esencialmente por la longitud de la cinta de aleación y por la intensidad del campo de polarización, como indica la Ecuación (1) anterior. Cuando una señal interrogante sintonizada con la frecuencia de resonancia se encuentra en un sistema de identificación electrónico, el material del marcador responde con un campo de señal grande, que es detectado por un receptor en el sistema.

En la patente U.S. nº 4.510.490 se consideraron varios materiales ferromagnéticos amorfos para sistemas de identificación codificados basados en la resonancia magnetomecánica descrita anteriormente, e incluyeron aleaciones amorías de Fe-Ni-Mo-B, Fe-Co-B-Si, Fe-B-Si-C y Fe-B-Si. De las aleaciones, una aleación de METGLAS®2826MB a base de Fe-Ni-Mo-B amoría comercialmente disponible se usó extensamente hasta el desencadenamiento accidental, por un marcador de resonancia magnetomecánica, de otros sistemas basados en la generación/detección de armónicos magnéticos. Esto se produce debido a que un marcador de resonancia magnetomecánica usado en ese momento mostraba algunas veces características de BH no lineales, dando como resultado la generación de mayores armónicos de la frecuencia del campo excitatriz. Para evitar este problema, denominado algunas veces un "problema de contaminación" del sistema, se ha inventado una serie de nuevos materiales de marcador, cuyos ejemplos se describen en las patentes U.S. nº 495.231, 5.539.380, 5.628.840, 5.650.023, 6.093.261 y 6.187.112. Aunque los nuevos materiales de marcador se comportan, de media, mejor que los materiales utilizados en los sistemas de vigilancia de las patentes ‘489 y ‘490 originales, se ha encontrado un comportamiento magnetomecánico en cierto modo mejor en los materiales de marcador descritos, por ejemplo, en la patente U.S. nº 6.299.702 (en lo sucesivo patente ‘702) . Estos nuevos materiales de marcador requieren procesos de tratamiento térmico complejos para lograr las propiedades magnetomecánicas deseadas como se describen, por ejemplo, en la patente ‘702. Claramente, es necesario un nuevo material de marcador magnetomecánico que no requiera tales procedimientos complicados de post-fabricación de la cinta, y es un objetivo de la presente invención proporcionar tal material de marcador con un comportamiento magnetomecánico elevado sin provocar el "problema de contaminación" mencionado anteriormente. Utilizando completamente el nuevo material de marcador magnetomecánico de la presente invención, la presente invención incluye un marcador con capacidad codificante y descodificante, y un sistema de identificación electrónico que utiliza el marcador. En la patente U.S. nº 4.510.490 se enseñó un sistema de vigilancia codificado que tiene un marcador magnetomecánico, pero el número de tiras del

marcador constituyentes estaba limitado debido a un espacio limitado disponible en un marcador, limitando así el universo de capacidad codificante y descodificante que usa tal marcador.

La patente US 6.359.563 (documento WO 2000/048152) describe un enfoque diferente para lograr resonancia magnetomecánica, prefiriendo generalmente una composición de aleación que tiene un contenido elevado de Co, haciendo de este modo caro a tal tipo de marcador.

Claramente, es necesario un marcador en el que el número de tiras del marcador aumente considerablemente sin sacrificar el comportamiento como marcador codificado en un sistema electrónico de identificación de artículos que tiene capacidad codificante y descodificante, en lo sucesivo denominado "sistema electrónico codificado de identificación de artículos".

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Según la invención, se incluye un material magnético blando en un marcador de un sistema de identificación electrónico basado en resonancia magnetomecánica.

Un material de marcador con propiedades de resonancia magnetomecánica globales mejoradas se fabrica a partir de una cinta de aleación amoría de manera que un múltiplo de tiras de marcador están alojadas en un marcador codificado: un material magnético blando en forma de cinta que tiene capacidad de resonancia magnetomecánica se moldea sobre un sustrato giratorio, como se enseña en la patente U.S. nº 4.142.571. Cuando la anchura de la cinta tal como se moldea es más ancha que la anchura predeterminada para un material de marcador, la mencionada cinta se corta hasta dicha anchura predeterminada. La cinta así procesada se corta en tiras metálicas amorías dúctiles, rectangulares, que tienen diferentes longitudes, para fabricar un marcador de resonancia magnetomecánica usando una pluralidad de dichas tiras con al menos una tira de imán semiduro que proporciona un campo magnético estático de polarización.

Un sistema electrónico codificado de identificación de artículos utiliza un marcador codificado de la presente invención. El sistema tiene una zona de interrogación del artículo en la que un marcador magnetomecánico de la presente invención se somete a un campo magnético interrogante con frecuencias variables, detectándose la respuesta de la señal a la excitación del campo magnético interrogante mediante un receptor que tiene un par de bobinas de antena situadas en la zona de interrogación del artículo.

Según una realización de la invención, se proporciona un marcador codificado de un sistema electrónico de identificación de artículos resonante magnetomecánico, adaptado para resonar mecánicamente a frecuencias preseleccionadas, que comprende: una pluralidad de tiras magnetoestrictivas dúctiles cortadas a longitudes predeterminadas a partir de cintas de... [Seguir leyendo]

1. Un marcador codificado de un sistema de identificación de artículos electrónico resonante magnetomecánico, adaptado para resonar mecánicamente a frecuencias preseleccionadas, que tiene una pluralidad de tiras magnetoestrictivas dúctiles rectangulares, en el que al menos dos de las tiras están adaptadas para ser polarizadas magnéticamente para resonar a una de las frecuencias preseleccionadas única y diferente, el marcador codificado se caracteriza porque las tiras se cortan a diferentes longitudes predeterminadas a partir de cintas de aleación ferromagnética amoría, las tiras tienen curvaturas a lo largo de una dirección longitudinal de la cinta y muestran resonancia magnetomecánica bajo excitaciones de campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo las tiras una dirección de anisotropía magnética perpendicular a un eje de la cinta.

2. El marcador codificado de la reivindicación 1, en el que un radio de curvatura de las curvaturas de las tiras de marcador es menor que alrededor de 100 cm.

3. El marcador codificado de la reivindicación 1, en el que la codificación se lleva a cabo cortando una cinta de aleación magnetoestrictiva amoría que tiene su dirección de anisotropía magnética perpendicular al eje de la cinta de la tira rectangular con una longitud predeterminada que tiene una relación de longitud a anchura mayor que 3.

4. El marcador codificado de la reivindicación 3, en el que las tiras tienen una anchura de tira que oscila desde alrededor de 3 mm hasta alrededor de 15 mm.

5. El marcador codificado de la reivindicación 4, en el que las tiras tienen una pendiente de frecuencia de resonancia frente a campo de polarización que oscila desde alrededor 4 Hz/ (A/m) hasta alrededor 14 Hz/ (A/m) .

6. El marcador codificado de la reivindicación 4, en el que las tiras tienen una longitud mayor que alrededor de 18 mm cuando la anchura de la tira es 6 mm.

7. El marcador codificado de la reivindicación 6, en el que las tiras tienen una frecuencia de resonancia magnetomecánica menor que alrededor de 120.000 Hz.

8. El marcador codificado de la reivindicación 1, en el que las cintas de aleación ferromagnética amoría tienen una magnetoestricción de saturación entre alrededor de 8 ppm y alrededor de 18 ppm, y una inducción de saturación entre alrededor de 0, 7 tesla y alrededor de 1, 1 tesla.

9. El marcador codificado de la reivindicación 8, en el que una aleación ferromagnética amoría de las cintas de aleación ferromagnética amoría tienen una composición a base de Fea-Nib-Moc-Bd con 30 ≤ a ≤ 43, 35 ≤ b ≤ 48, 0 ≤ c ≤ 5, 14 ≤ d ≤ 20 y a+b+c+d=100, estando hasta 3% de los átomos de Mo sustituidos por Co, Cr, Mn y/o Nb, y estando hasta 1% de los átomos de B opcionalmente sustituidos por Si y/o C.

10. El marcador codificado de la reivindicación 8, en el que una aleación ferromagnética amoría de las cintas de aleación ferromagnética amoría tiene una composición de una de: Fe40, 6Ni40, 1Mo3, 7B15, 1Si0, 5, Fe41, 5Ni38, 9Mo4, 1B15, 5, Fe41, 7Ni39, 4Mo3, 1B15, 8, Fe40, 2Ni39, 0Mo3, 6B16, 6Si0, 6, Fe39, 8Ni39, 2Mo3, 1B17, 6C0, 3, Fe36, 9Ni41, 3Mo4, 1B17, 8, Fe35, 6Ni42, 6Mo4, 0B17, 9, Fe40Ni38Mo4B18, o Fe38, 0Ni38, 8Mo3, 9B19, 3.

11. Un marcador codificado de la reivindicación 1, en el que el marcador codificado comprende al menos dos tiras de marcador con diferentes longitudes.

12. Un marcador codificado de la reivindicación 11, en el que el marcador codificado comprende cinco tiras de marcador con diferentes longitudes.

13. Un marcador codificado de la reivindicación 12, en el que el marcador codificado tiene una frecuencia de resonancia magnetomecánica entre alrededor de 30.000 y alrededor de 130.000 Hz.

14. Un marcador codificado de la reivindicación 13, en el que el marcador codificado tiene un universo de identificación electrónica que contiene hasta alrededor de 1800 artículos identificables separadamente para un marcador codificado con dos tiras de marcador, y alrededor de 115 millones de artículos identificables separadamente para un marcador codificado con cinco tiras de marcador.

15. Un marcador codificado de la reivindicación 13, en el que el marcador codificado tiene un universo de identificación electrónica que contiene más de 115 millones de artículos identificables separadamente.

16. Un sistema electrónico de identificación de artículos que tiene una capacidad para descodificar información codificada de un marcador codificado, estando adaptado el marcador codificado para resonar mecánicamente a frecuencias preseleccionadas, y teniendo una pluralidad de tiras magnetoestrictivas dúctiles rectangulares, en el que al menos dos de las tiras están adaptadas para estar polarizadas magnéticamente para resonar a una de las frecuencias preseleccionadas única y diferente, caracterizado el sistema por:

un par de bobinas que emiten un campo de excitación AC con frecuencia variable dirigida al marcador codificado para formar una zona de interrogación;

un par de bobinas de detección de señal que reciben información codificada del marcador codificado;

un dispositivo de procesamiento de la señal electrónica con un ordenador electrónico con un software para descodificar información codificada en el marcador codificado; o un dispositivo electrónico que identifica el marcador codificado, en el que las tiras se cortan a diferentes longitudes predeterminadas a partir de cintas de aleación ferromagnética amoría que tienen curvaturas a lo largo de una dirección longitudinal de la cinta y muestran resonancia magnetomecánica bajo excitaciones de campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo las tiras una dirección de anisotropía magnética perpendicular a un eje de la cinta.

17. El marcador codificado de la reivindicación 1, en el que un radio de curvatura de las curvaturas de las tiras de marcador está entre alrededor de 20 cm y alrededor de 100 cm.