Dispositivo y procedimiento para marcar un objeto por medio de un rayo láser.

Aparato para marcar un objeto (50) que comprende:

- una unidad (25) de marcado para marcar el objeto (50) por medio de un rayo láser (80),

- un dispositivo (64) de transporte para transportar el objeto (50),

- un dispositivo (10) para la determinación de una posición de un objeto (50) transportado por medio deondas ultrasónicas, incluyendo al menos un sensor (30) ultrasónico para recibir unas señales (70)ultrasónicas procedentes del objeto (50), en el que

- se proporciona al menos una unidad láser (20, 22) para generar un rayo láser (85) de impulsos,siendo dirigido dicho rayo láser de impulsos hacia el objeto (50) transportado y adaptado paraprovocar vibraciones en una superficie (55) del objeto (50) mediante las cuales se generan unasseñales (70) ultrasónicas, y

- unos medios (40) de computación para computar la posición del objeto (50) en base a las señales(70) ultrasónicas recibidas, en el que el rayo láser (80) para marcar es dirigido hacia el objeto (50)en base a la posición computada de dicho objeto (50).

Dispositivo y procedimiento para marcar un objeto por medio de un rayo láser

La presente invención se refiere a un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se refiere así mismo a un procedimiento para la determinación de una posición de un objeto por medio de ondas ultrasónicas de acuerdo con la reivindicación 9. El dispositivo comprende al menos un sensor ultrasónico para recibir señales ultrasónicas procedentes del objeto y unos medios de computación para computar la posición del objeto en base a las señales ultrasónicas recibidas.

Es bien conocido el sistema de determinar la distancia de un objeto por medio de señales ultrasónicas. El principio técnico empleado en la medición de distancias ultrasónicas es transmitir un impulso ultrasónico hasta el medio 10 operativo y medir el tiempo transcurrido entre el tiempo de transmisión y el tiempo de recepción de un eco desde una distancia diana. Entre una pluralidad de posibilidades de aplicación de mediciones de distancias ultrasónicas que pueden ser utilizadas en dispositivos de marcado mediante los cuales, por ejemplo, en cadenas de llenado de bebidas, las botellas individuales son marcadas con un código de barras. Para aplicar un código de barras adecuadamente legible por medio de un dispositivo láser es esencial determinar con precisión la posición del objeto

a ser marcado.

Normalmente, el objeto se desplaza con respecto al objeto de marcado dispuesto sobre la cinta transportadora. La superposición de las señales ultrasónicas reflejadas por los objetos en movimiento puede provocar dificultades para determinar la posición de un objeto específico de manera correcta, especialmente porque la velocidad del objeto dispuesto sobre la cinta transportadora con respecto al aparato de marcado debe ser lo más alta posible. Un 20 problema adicional puede producirse mediante la utilización de transductores ultrasónicos comunes que llevan a cabo la doble misión de transmisor y receptor. De esta forma, el transductor ultrasónico no puede ser utilizado para recibir señales de manera instantánea después de la desactivación del voltaje de excitación o transmisión, debido a que el cristal piezoeléctrico tiene un tiempo de desintegración finito. La cantidad de medición de las distancias que puede llevarse a cabo dentro de un intervalo de tiempo determinado queda por tanto limitado a la incapacidad del

elemento transductor para transmitir y recibir de forma simultánea.

El documento US 5, 646, 907 A divulga un procedimiento y un sistema dispuesto sobre una plataforma flotante para detectar objetos al nivel de o por debajo de una superficie de un cuerpo de agua. Un rayo de gran potencia es dirigido hacia la superficie del agua y cuando incide en un objeto que flota sobre la superficie del agua o por debajo de la superficie del agua, se generan unos impulsos de presión ya sea en la superficie del objeto ya sea en la superficie del agua. Los impulsos de presión provocan unos retornos característicos en el agua que son detectados por un detector acústico sumergido para localizar los objetos y posiblemente clasificarlos.

Constituye un objeto de la invención proporcionar un sistema para una determinación rápida y fiable de una posición de un objeto por medio de ondas ultrasónicas mediante el cual los inconvenientes mencionados con anterioridad son soslayados en gran medida.

Este objetivo se resuelve con un dispositivo para la determinación de una posición que presenta las características distintivas de la reivindicación 1.

Formas de realización preferentes se ofrecen en las reivindicaciones dependientes así como en la descripción subsecuente, en particular en conexión con la Figura adjunta.

De acuerdo con la invención, el dispositivo para la determinación de la posición de un objeto del tipo mencionado con anterioridad se caracteriza porque se proporciona al menos una unidad láser para generar un rayo láser de impulsos, siendo dirigido dicho rayo láser de impulsos hacia un objeto y estando adaptado para provocar vibraciones en una superficie del objeto, mediante las cuales el objeto es excitado a generar señales ultrasónicas.

Puede ser considerada como una idea básica de la invención generar la señal ultrasónica diferente en un objeto cuya posición debe ser determinada. El objeto mismo se convierte en un elemento transmisor ultrasónico sin ningún 45 elemento transductor electroacústico.

Se puede obtener mediante el efecto ópticoacústico, en el que la energía del rayo láser que incide sobre la superficie de dicho objeto es absorbida por la zona local situada en la superficie.

Esto puede conducir a al menos uno de los siguientes efectos dependiendo de las características del objeto incidido en particular de su superficie.

La zona local puede ser recalentada y provocar expansiones térmicas mediante las cuales se generan vibraciones. Como resultado de ello, son emitidas unas ondas ultrasónicas por el objeto, las cuales pueden ser detectadas por el sensor ultrasónico.

Las vibraciones pueden no estar restringidas a la zona local, sino que pueden ser difundidas sobre una parte principal del objeto, lo que conduce a una emisión más intensa de las señales ultrasónicas. Así mismo, también es Las características del rayo láser de impulsos pueden ser ajustadas al objeto y a su estado de su superficie o a otras circunstancias con respecto al tiempo de irradiación, por ejemplo a la energía de un impulso láser único y a la frecuencia de la secuencia de impulsos del rayo láser.

De modo ventajoso, no resultan necesarias unidades adicionales de transmisión ultrasónica. Así mismo, se evitan las superposiciones de las señales de eco reflejadas por los diferentes objetos, lo que normalmente sucedería si se utilizara una señal de emisión ultrasónica común.

El elemento transductor y el elemento ultrasónico, respectivamente, pueden ser activados exclusivamente en el modo de recepción, lo que hace posible situar los objetos desplazados por una cinta transportadora incluso con elevados volúmenes de producción de dichos objetos, debido a la ausencia de tiempos de desintegración entre el envío y la recepción del elemento transductor.

Los objetos pueden ser de cualquier producto generalmente conocido, por ejemplo botellas de vidrio, piezas de metal, productos de plástico, alimentos u otros materiales como papeles y cartones. Por tanto, el posicionamiento de objetos, de la manera descrita con anterioridad, desplazados por una cinta transportadora utilizada en dispositivos de marcado lo cual permite el posicionamiento correcto incluso en elevados volúmenes de producción de dichos objetos.

La al menos una unidad láser para la generación de dicho rayo láser de impulsos no está determinada por una cierta modalidad de tipos de láser. De modo preferente, es utilizado un láser de gas o un láser de estado sólido, en particular, respectivamente, un láser de CO2 o un Nd: YAG.

En una forma de realización ejemplar del dispositivo de la invención, la al menos una unidad láser está diseñada para generar más de un rayo láser, en la que la frecuencia de las ondas luminosas de dichos rayos láser difieren unas de otras. La unidad láser única, por ejemplo, puede comprender un láser excímeros el cual utiliza una combinación diferente de un gas noble y un gas reactivo, para generar, respectivamente, rayos láser con diferentes longitudes de onda. Cualquier modalidad generalmente conocida de tipos de láser puede ser integrada en la unidad láser que emite una frecuencia diferente de ondas luminosas. Ello hace posible la adaptación de la frecuencia de las ondas luminosas al estado de la superficie de los objetos con el fin de mejorar la señal ultrasónica creada por el efecto ópticoacústico. De este modo se incrementan las posibilidades de aplicación con respecto a los objetos utilizados.

En general, es posible que se disponga más de una unidad láser de forma que las unidades láser queden situadas en diferentes posiciones respectivas, generando unos rayos láser de impulsos que sean dirigidos hacia el mismo objeto respectivamente. Las unidades láser pueden estar dispuestas directamente enfrentadas entre sí o precisamente separadas para dirigir sus rayos láser hacia los objetos en diferentes ángulos. El rayo láser puede ser enfocado en el mismo punto de dicho objeto para potenciar el impacto localizado sobre el punto. De manera opcional, los rayos láser pueden incidir en el objeto sobre puntos diferentes mediante lo cual las señales ultrasónicas generadas pueden ser emitidas de manera más uniforme en direcciones múltiples desde el objeto, por medio de lo cual... [Seguir leyendo]

1. Aparato para marcar un objeto (50) que comprende:

-una unidad (25) de marcado para marcar el objeto (50) por medio de un rayo láser (80) ,

-un dispositivo (64) de transporte para transportar el objeto (50) ,

-un dispositivo (10) para la determinación de una posición de un objeto (50) transportado por medio de ondas ultrasónicas, incluyendo al menos un sensor (30) ultrasónico para recibir unas señales (70) ultrasónicas procedentes del objeto (50) , en el que

-se proporciona al menos una unidad láser (20, 22) para generar un rayo láser (85) de impulsos, siendo dirigido dicho rayo láser de impulsos hacia el objeto (50) transportado y adaptado para provocar vibraciones en una superficie (55) del objeto (50) mediante las cuales se generan unas señales (70) ultrasónicas, y

-unos medios (40) de computación para computar la posición del objeto (50) en base a las señales

(70) ultrasónicas recibidas, en el que el rayo láser (80) para marcar es dirigido hacia el objeto (50) en base a la posición computada de dicho objeto (50) .

2. Aparato (15) para marcar un objeto de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque la al menos una unidad láser (20, 22) está diseñada para generar más de un rayo láser (80) , en el que la frecuencia de las ondas luminosas de dichos rayos láser (80) difieren entre sí.

3. Aparato (15) para marcar un objeto de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2,

caracterizado porque se proporciona más de una unidad láser (20, 22) , en el que las unidades láser (20, 22) están situadas en posiciones respectivamente diferentes, generando unos rayos láser (85) de impulsos que son dirigidos respectivamente hacia el mismo objeto (50) .

4. Aparato (15) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque se proporciona más de una unidad láser (20) , en el que la primera unidad láser (20) está dispuesta para dicha unidad de marcado con el fin de generar un rayo láser (80) , siendo dicho rayo láser (80) dirigido hacia el objeto (50) con el fin de marcar dicho objeto (50) , y

se proporciona una segunda unidad láser (22) con el fin de generar un rayo láser (85) de impulsos, siendo dirigido dicho rayo láser (85) de impulsos hacia el objeto (50) y adaptada para provocar vibraciones en una superficie (55) del objeto (50) , mediante las cuales el objeto (50) es excitado para generar señales (70) ultrasónicas.

5. Aparato (15) para marcar un objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque la al menos una unidad láser (20, 22) puede ser activada en un primer modo operativo, en el que un rayo láser de impulsos es generado, siendo dirigido dicho rayo láser de impulsos hacia el objeto (50) y estando adaptado para provocar vibraciones en una superficie (55) del objeto (50) , mediante las cuales se generan unas señales (70) ultrasónicas y puede ser activada en un segundo modo operativo en el que el objeto (50) es marcado por el rayo láser (80) generado por la al menos una unidad láser (20, 22) que opera en el segundo modo operativo.

6. Aparato (15) para marcar un objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque se proporciona un dispositivo (34) de ajuste para ajustar el rayo láser (80) generado por la al menos una unidad láser (20) para dirigir el rayo láser (80) hacia el objeto (50) , el cual es desplazado por el dispositivo (64) de transporte, en base a la información de la posición del objeto (50) desplazado que es transmitida desde los medios (40) de computación hasta el dispositivo (34) de ajuste.

7. Procedimiento para marcar un objeto (50) , en el que -el objeto (50) a ser marcado es transportado por medio de un dispositivo (64) de transporte, -un rayo láser (85) de impulsos es generado por al menos una unidad láser (20, 22) ,

-dicho rayo láser (85) es dirigido hacia el objeto (50) transportado,

-por medio del rayo láser (85) de impulsos en una superficie (55) del objeto (50) transportado se

provocan unas vibraciones, mediante las cuales el objeto (50) es excitado para generar señales (70) ultrasónicas,

-las señales (70) ultrasónicas son recibidas desde el objeto (50) por al menos un sensor (30) ultrasónico, y -en base a las señales (70) ultrasónicas recibidas se computa la posición del objeto (50) que debe

ser marcado.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado porque

-el objeto (50) es marcado por al menos un rayo láser (80) , y

-el rayo láser (80) es dirigido hacia el objeto (50) en base a la posición computada de dicho objeto (50) . 1.

9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8,

caracterizado porque es utilizado un aparato de marcado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.