Marcador para un sistema de identificación electrónica de artículos codificados.

Un marcador para un sistema de vigilancia electrónica de artículos basado en resonancia magnetomecánica,

que tiene al menos una tira dúctil magnetoestrictiva cortada a partir de una cinta de aleación ferromagnética amoría, estando caracterizado dicho marcador por que la cinta tiene una curvatura en una dirección a lo largo de la dimensión longitudinal de la cinta y exhibe resonancia magnetomecánica bajo la excitación de un campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo la al menos una tira de marcador una dirección de anisotropía magnética a lo largo de una dirección perpendicular a la dimensión longitudinal de la cinta.

Marcador para un sistema de identificación electrónica de artículos codificados Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención está relacionada con una cinta de aleación ferromagnética amoría y con un marcador para ser utilizados en un sistema de vigilancia electrónica de artículos, incluyendo dicho marcador una o una pluralidad de tiras rectangulares fabricadas con un material magnetoestrictivo amorfo que vibra mecánicamente en un campo magnético alternante a múltiples frecuencias de resonancia, lo que permite que se pueda utilizar de forma efectiva el efecto magnetomecánico del marcador. La presente invención se dirige asimismo a un sistema de vigilancia electrónica que utiliza un marcador de este tipo.

2. Antecedentes de la invención La magnetoestricción de un material magnético es un fenómeno en el que, al aplicar un campo magnético externo al material magnético, se produce una variación en sus dimensiones. Cuando la variación dimensional consiste en que el material se alarga al ser magnetizado, dicho material recibe el nombre de "magnetoestrictivo-positivo". Cuando un material es "magnetoestrictivo-negativo", el material se contrae al ser magnetizado. Así pues, en ambos casos un material magnético vibra cuando se encuentra en un campo magnético alternante. Cuando se aplica un campo magnético estático al mismo tiempo que el campo alternante, la frecuencia de la vibración mecánica del material magnético varía en función del campo estático aplicado mediante acoplamiento magnetoelástico. Esto se conoce generalmente como efecto ΔE, que se describe, por ejemplo, en "Physics of Magnetism" (Física del magnetismo) , de S. Chikazumi (John Wiley & Sons, Nueva York, 1964, página 435) . En este documento, E (H) representa el módulo de Young, que es una función de un campo H aplicado, y la frecuencia de vibración o resonancia del material, fr, está relacionada con E (H) mediante fr = (1/2l) [E (H) /ρ]1/2, (1)

donde l es la longitud del material y ρ es la densidad de masa del material. El efecto magnetoelástico o magnetomecánico descrito más arriba se utiliza en sistemas de vigilancia electrónica de artículos que se divulgaron por primera vez en las Patentes de los Estados Unidos núms. 4.510.489 y 4.510.490 (de aquí en adelante las patentes '489 y '490) . Dichos sistemas de vigilancia son sistemas ventajosos en el sentido de que ofrecen una combinación de alta sensibilidad para la detección, alta fiabilidad operativa y bajo coste operativo.

En dichos sistemas el marcador es una tira, o una pluralidad de tiras, de longitud conocida, de un material ferromagnético empaquetadas con un ferroimán magnéticamente más duro (material con una mayor coercitividad) que proporciona un campo estático, denominado campo de polarización, con el fin de establecer un acoplamiento magnetomecánico máximo. El material del marcador ferromagnético es, preferiblemente, una cinta de una aleación amoría, debido a que la eficiencia del acoplamiento magnetomecánico en las aleaciones es muy alta. La frecuencia de resonancia mecánica, fr, está determinada esencialmente por la longitud de la cinta de aleación y la potencia del campo de polarización, como muestra la Ecuación (1) anterior. Cuando en un sistema de identificación electrónica se encuentra una señal de interrogación sintonizada con la frecuencia de resonancia, el material del marcador responde con un campo de señal amplio que es detectado por un receptor del sistema.

En la Patente de los Estados Unidos núm. 4.510.490 se consideraron diversos materiales ferromagnéticos amorfos para los sistemas de identificación codificados basados en resonancia magnetomecánica descritos más arriba, y se incluyeron aleaciones amorías de Fe-Ni-Mo-B, Fe-Co-B-Si, Fe-B-Si-C y Fe-B-Si. De dichas aleaciones, se utilizó ampliamente una aleación amoría METGLAS®2826MB de venta en el mercado basada en Fe-Ni-Mo-B hasta que se produjo un disparo accidental, por parte de un marcador de resonancia magnetomecánica, de otros sistemas basados en la generación/detección de armónicos magnéticos. Esto sucedió porque un marcador de resonancia magnetomecánica utilizado en aquella ocasión mostraba en determinadas circunstancias características BH no lineales, lo que daba lugar a la generación de armónicos más altos de la frecuencia de campo de excitación. Para evitar este problema, denominado en ocasiones "problema de contaminación" del sistema, se han inventado una serie de nuevos materiales para marcadores, algunos ejemplos de los cuales se divulgan en las Patentes de los Estados Unidos núms. 5.495.231, 5.539.380, 5.628.840, 5.650.023, 6.093.261 y 6.187.112. Aunque los nuevos materiales para marcadores se comportan, en promedio, mejor que los materiales utilizados en los sistemas de vigilancia de las patentes originales '489 y '490, se ha descubierto un comportamiento magnetomecánico algo mejor en los materiales para marcadores divulgados, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos núm. 6.299.702 (de aquí en adelante patente '702) . Estos nuevos materiales para marcadores requieren procesos de tratamiento térmico complejos para alcanzar propiedades magnetomecánicas como las divulgadas, por ejemplo, en la patente '702. Claramente, se necesita un nuevo material para marcadores magnetomecánicos que no requiera unos procesos posteriores de fabricación de la cinta tan complicados, y uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un material para marcadores con alto rendimiento magnetomecánico que no ocasione el "problema de

contaminación" mencionado más arriba. Utilizando totalmente el nuevo material para marcadores magnetomecánicos de la presente invención, la presente invención incluye un marcador con capacidad de codificación y descodificación, y un sistema de identificación electrónica que utiliza dicho marcador. En la Patente de los Estados Unidos núm. 4.510.490 se divulgó un sistema de vigilancia codificado que dispone de un marcador magnetomecánico, pero el número de tiras constituyentes del marcador era limitado debido que el espacio disponible en un marcador era limitado, limitando de este modo el universo de la capacidad de codificación y descodificación al utilizar dicho marcador.

La Patente de los Estados Unidos núm. 6.359.563 (WO 2000/048152) describe un enfoque diferente para lograr la resonancia magnetomecánica optando en términos generales por una composición de la aleación con un alto contenido de Co, haciendo por lo tanto que este tipo de marcador resulte caro.

Claramente, se necesita un marcador en el que se incremente considerablemente el número de tiras del marcador sin sacrificar el rendimiento como marcador codificado en un sistema de identificación electrónica de artículos con capacidad de codificación y descodificación, denominado de aquí en adelante "sistema de identificación electrónica de artículos codificados".

Resumen de la invención De acuerdo con la invención, se incluye un material magnético blando en un marcador de un sistema de vigilancia electrónica basado en resonancia magnetomecánica.

A partir de una cinta de aleación amoría se fabrica un material marcador con propiedades globales de resonancia magnetomecánica mejoradas, de modo que en un marcador codificado se alojen múltiples tiras de marcador. Sobre un sustrato en rotación se moldea un material magnético blando en forma de cinta con capacidad de resonancia magnetomecánica, tal como se divulga en la Patente de los Estados Unidos núm. 4.142.571. Cuando la anchura de la cinta tal como se ha moldeado es mayor que la anchura predeterminada para un material marcador, dicha cinta se corta en tiras con la anchura predeterminada. La cinta procesada de este modo se corta en tiras de metal amorfo dúctiles y rectangulares que tienen unas longitudes predeterminadas, para fabricar un marcador de resonancia magnetomecánica utilizando una pluralidad de dichas tiras con al menos una tira de imán semiduro que proporciona un campo magnético de polarización estático.

Un sistema de vigilancia electrónica de artículos codificados utiliza un marcador codificado de la presente invención, El sistema dispone de una zona de interrogación en la que un marcador magnetomecánico de la presente invención es sometido a un campo magnético de interrogación con frecuencias variables, siendo detectada la señal de respuesta a la excitación provocada por el campo magnético de interrogación mediante un receptor que dispone de un par de bobinas de antena situadas en la zona de interrogación de artículos.

De acuerdo con un modo de realización... [Seguir leyendo]

1. Un marcador para un sistema de vigilancia electrónica de artículos basado en resonancia magnetomecánica, que tiene al menos una tira dúctil magnetoestrictiva cortada a partir de una cinta de aleación ferromagnética amoría, estando caracterizado dicho marcador por que la cinta tiene una curvatura en una dirección a lo largo de la dimensión longitudinal de la cinta y exhibe resonancia magnetomecánica bajo la excitación de un campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo la al menos una tira de marcador una dirección de anisotropía magnética a lo largo de una dirección perpendicular a la dimensión longitudinal de la cinta.

2. El marcador de la reivindicación 1, en donde un radio de curvatura de la al menos una tira de marcador magnetoestrictiva dúctil es menor que 100 cm.

3. El marcador de la reivindicación 1, en donde la al menos una tira de marcador tiene una proporción longitudanchura mayor que 3.

4. El marcador de la reivindicación 1, en donde la al menos una tira de marcador tiene una anchura de tira que varía desde 3 mm hasta 15 mm.

5. El marcador de la reivindicación 3, en donde la al menos una tira de marcador tiene una pendiente de frecuencia de resonancia respecto al campo de polarización que varía desde 4 Hz/ (A/m) hasta 14 Hz/ (A/m) .

6. El marcador de la reivindicación 1, en donde la al menos una tira de marcador tiene una longitud que varía desde 15 mm hasta 65 mm.

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

8. El marcador de la reivindicación 1, en donde la cinta de aleación ferromagnética amoría tiene una inducción de saturación que varía desde 0, 7 teslas hasta 1, 1 teslas.

9. El marcador de la reivindicación 8, en donde la cinta de aleación ferromagnética amoría tiene una composición basada en Fea-Nib-Moc-Bd, con 30 ≤ a ≤ 43, 35 ≤ b ≤48, 0 ≤ c ≤5, 14 ≤ d ≤ 20 y a+b+c+d=100, pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 3% de átomos de Mo por Co, Cr, Mn y/o Nb, y pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 1% de átomos de B por Si y/o C.

10. El marcador de la reivindicación 8, en donde la cinta de aleación ferromagnética amoría es de una aleación que tiene una composición entre las siguientes: Fe40, 6 Ni40, 1 Mo3, 7 B15, 1 Si0, 5, Fe41, 5 Ni38, 9 Mo4, 1 B15, 5, Fe41, 7 Ni39, 4 Mo3, 1 B15, 8, Fe40, 2 Ni39, 0 Mo3, 6 B16, 6 Si0, 6, Fe39, 8 Ni39, 2 Mo3, 1 B17, 6 C0, 3, Fe36, 9 Ni41, 3 Mo4, 1 B17, 8, Fe35, 6 Ni42, 6 Mo4, 0 B17, 9, Fe40 Ni38 Mo4 B18, ó Fe38, 0 Ni38, 8 Mo3, 9 B19, 3.

11. El marcador de la reivindicación 1, en donde el marcador comprende una pluralidad de tiras de marcador con diferentes radios de curvatura en la dirección de la dimensión longitudinal de las tiras de marcador y con longitudes predeterminadas.

12. El marcador de la reivindicación 11, en donde al menos dos de la pluralidad de tiras de marcador están apiladas.

13. El marcador de la reivindicación 12, en donde el marcador tiene una frecuencia de resonancia magnetomecánica entre 30.000 y 130.000 Hz.

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

15. El marcador de la reivindicación 13, en donde el marcador tiene un universo de identificación electrónica que contiene más de 115 millones de artículos identificables individualmente.

16. Un sistema de vigilancia electrónica de artículos que tiene una capacidad de detección de la resonancia de un marcador, teniendo el marcador al menos una tira de marcador magnetoestrictiva dúctil obtenida de una cinta de aleación ferromagnética amoría, caracterizándose dicho sistema por comprender: un sistema de vigilancia sintonizado con unas frecuencias del campo magnético de vigilancia predeterminadas, en donde el sistema de vigilancia detecta un marcador que está adaptado para resonar mecánicamente a una frecuencia preseleccionada, la al menos una tira de marcador tiene una curvatura en la dirección de la dimensión longitudinal de la cinta y exhibe una resonancia magnetomecánica bajo la excitación de un campo magnético alternante con un campo de polarización estático, teniendo la al menos una tira de marcador una dirección de anisotropía magnética a lo largo de una dirección perpendicular a la dimensión longitudinal de la cinta.

17. El marcador de la reivindicación 1, en donde un radio de curvatura de la al menos una tira de marcador

magnetoestrictiva dúctil se encuentra entre 20 cm y 100 cm.

18. El marcador de la reivindicación 2, en donde la al menos una tira de marcador tiene una longitud predeterminada y exhibe resonancia magnetomecánica a una frecuencia relacionada con la longitud.

19. El marcador de la reivindicación 8, en donde la cinta de aleación ferromagnética amoría tiene una 5 magnetoestricción de saturación que varía desde 8 ppm hasta 18 ppm.

20. El marcador de la reivindicación 19, en donde la aleación ferromagnética amoría de la cinta tiene una composición basada en Fea-Nib-Moc-Bd, donde 30≤a≤43, 35≤b≤48, 0≤c≤5, 14≤d≤20 y a+b+c+d=100, pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 3% de átomos de Mo por Co, Cr, Mn y/o Nb, y pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 1% de átomos de B por Si y/o C.

21. El marcador de la reivindicación 1, que incluye, además, al menos una tira de imán de polarización colocada en la dirección de la dimensión longitudinal de la al menos una tira de marcador.

22. El marcador de la reivindicación 21, en donde la al menos una tira de marcador se encuentra alojada en una cavidad separada de la tira del imán de polarización.

23. El marcador de la reivindicación 1, en donde la cinta de aleación ferromagnética amoría tiene una composición

basada en Fea-Nib-Moc-Bd, donde 30≤a≤43, 35≤b≤48, 0≤c≤5, 14≤d≤20 y a+b+c+d=100, pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 3% de átomos de Mo por Co, Cr, Mn y/o Nb, y pudiendo reemplazarse opcionalmente hasta un 1% de átomos de B por Si y/o C.