Способ получения маркированных стеклянных пластин
Изобретение относится к области нанесения идентификационных кодов на стеклянные пластины, в частности, к способу получения стеклянной пластины, маркированной на части одной из ее сторон кодообразующими символами, стеклянной пластине и способу считывания через кромочную поверхность кодообразующих символов, нанесенных на стеклянную пластину. Технический результат - улучшение надежности считывания кода через кромочную поверхность. Способ получения стеклянной пластины, маркированной на части одной из ее сторон кодообразующими символами, включающий стадию вытравливания символов с помощью лазерного излучения на стеклянном листе, полученном способом флотации на ванне расплавленного олова, причем травление проводят на стороне, которая находилась в контакте с ванной расплавленного олова. Лазерное излучение предпочтительно является ультрафиолетовым излучением. Ультрафиолетовое излучение создают лазером, выбранным из: эксимерных лазеров, лазеров с матрицей YAG (иттриево-алюминиевый гранат) или YVO4 (ванадат иттрия), в частности, легированных неодимом или иттербием, в сочетании с утроителем или учетверителем частоты волоконных лазеров, легированных иттербием. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области нанесения идентификационных кодов на стеклянные пластины.
Может быть полезным маркировать стеклянные пластины идентификационными кодами, которые могут содержать любой тип информации, например, число, используемое для идентификации стеклянной пластины, например информацию, относящуюся к месту или дате изготовления, и т.п.
Из заявки WO2015121549 известен способ считывания идентификационных кодов, нанесенных на поверхности стеклянных пластин вблизи кромочной поверхности указанных пластин, согласно которому считывание проводится через кромочную поверхность указанных пластин. Такой способ позволяет быстрое считывание кодов в двух измерениях, например, типа кода Datamatrix, как на отдельных пластинах, так и на пластинах, уложенных в стопку. Маркировка наносится, например, с помощью лазера, который производит травление поверхности стекла.
Изобретение направлено на улучшение надежности считывания кода через кромочную поверхность.
С этой целью объектом изобретения является способ получения стеклянной пластины, маркированной на части одной из ее сторон кодообразующими символами, включающий стадию вытравливания указанных символов с помощью лазерного излучения на стеклянном листе, полученном способом флотации на ванне расплавленного олова, причем указанное травление проводится на стороне, которая находилась в контакте с указанной ванной расплавленного олова.
Другим объектом изобретения является стеклянная пластина, образованная из стеклянного листа, полученного способом флотации на ванне расплавленного олова, причем указанная пластина маркируется кодообразующими символами, вытравливаемыми посредством лазерного излучения на части стороны, которая была в контакте с указанной ванной расплавленного олова. Этот объект является, в частности, стеклянной пластиной, полученной способом согласно изобретению.
Другим объектом изобретения является способ считывания через кромочную поверхность кодообразующих символов, нанесенных на стеклянную пластину согласно изобретению или на стеклянную пластину, полученную способом согласно изобретению.
Производство флоат-стекла обычно включает три следующие стадии:
- стадия флотации, на которой расплавленное стекло, полученное в плавильной печи, непрерывно выливают на ванну расплавленного олова, образуя непрерывную стеклянную ленту, которая постепенно застывает,
- стадия отжига, на которой отвержденная стеклянная лента постепенно охлаждается, сначала в отжиговой печи, известной как "лер", а затем на открытом воздухе, чтобы удалить возможные остаточные напряжения, способные вызвать разломы,
- стадия резки, на которой ленту режут, чтобы образовать крупноразмерные стеклянные пластины, типично с размерами 6*3 м2.
Во время стадии флотации одна сторона ленты находится в контакте с ванной олова, она обычно называется в данной области, а также в настоящем тексте "оловянной стороной". Другая сторона, находящаяся в контакте с атмосферой, известна как "атмосферная сторона". Авторам изобретения удалось продемонстрировать, что лазерное травление, произведенное на оловянной стороне стеклянного листа, позволяет улучшить качество изображения, полученного через кромочную поверхность стеклянных пластин и, таким образом, облегчить считывание кодов. В результате можно уменьшить размер кодов, сохраняя при этом хорошее качество считывания.
В одном варианте осуществления способ согласно изобретению до стадии травления включает стадию флотации на ванне расплавленного олова, чтобы получить стеклянный лист, с последующей стадией отжига указанного стеклянного листа и последующей стадией резки, причем стадия травления проводится во время стадии отжига или между стадией отжига и стадией резки.
Таким образом, в этом варианте осуществления травление проводится на движущейся стеклянной ленте, типично движущейся прямолинейно. Скорость перемещения ленты типично составляет от 5 до 24 метров в минуту, в зависимости от интенсивности хода печи и от толщины стеклянной ленты.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, стадия травления проводится после по меньшей мере одной стадии резки, на стеклянных пластинах окончательного размера. Таким образом, травление проводится после стадии резки, а фактически даже после других последующих стадий резки, факультативно проводимых в других местах, а не на установке производства флоат-стекла, например, на установке для превращения стекла в остекление для строительной промышленности или автомобильной промышленности. Таким образом, окончательные маркированные пластины не обязательно имеют те же размеры, что и пластины, на которых проводилось травление.
Таким образом, в этом варианте осуществления травление можно провести на покоящейся стеклянной пластине или на движущейся стеклянной пластине, типично движущейся прямолинейно. В последнем случае речь обычно идет о травлении, проводимом, когда стеклянная пластина движется по технологической линии, например, линии осаждения тонких слоев, в частности, катодным напылением, линии серебрения, линии изготовления многослойного остекления, стеклопакетов, закаленного оконного стекла и т.п.
Таким образом, в зависимости от выбранного варианта осуществления травление может проводиться с равным успехом на линии флотации стекла, в этом случае стеклянный лист представляет собой ленту флоат-стекла, и вне линии флотации стекла, в этом случае стеклянный лист представляет собой стеклянную пластину.
Лазерное излучение предпочтительно является ультрафиолетовым излучением. Под ультрафиолетовым излучением понимается излучение, длина волны которого находится в интервале от 100 до 400 нм. Такой выбор объясняется тем, что использование ультрафиолетового излучения позволяет дополнительно повысить разрешение травления, давая возможность, например, получать коды, которые идеально считываются через кромочную поверхность при размерах символов менее 180 мкм. Кроме того, авторам изобретения удалось показать, что преимущества изобретения в отношении считываемости кода становятся особенно значительными при использовании ультрафиолетового излучения, это связано с тем, что разница считывания между маркировкой на оловянной стороне и маркировкой на атмосферной стороне становится еще больше в случае травления ультрафиолетовым лазером. Благодаря этому можно вытравливать мелкие коды, которые остаются идеально считываемыми.
Ультрафиолетовое излучение может излучаться, в частности, лазером, выбранным из:
- эксимерных лазеров, например, лазеров на фториде аргона (длина волны 193 нм),
- лазеров с матрицей YAG (иттриево-алюминиевый гранат) или YVO4, которые легированы, в частности, неодимом или иттербием, и которые сочетаются с утроителем или учетверителем частоты; так, лазер Nd:YAG или Nd:YVO4 может сочетаться с утроителем частоты, чтобы выдавать лазерное излучение с длиной волны 355 нм, или также с учетверителем частоты, тогда полученное излучение будет иметь длину волны 266 нм,
- волоконных лазеров, легированных иттербием.
Другими лазерами, излучающими в ультрафиолетовом диапазоне, являются, например, аргоновые лазеры или ионные лазеры (ксеноновые, криптоновые), лазеры на красителе, лазеры на свободных электронах, твердотельные лазеры, легированные церием, или лазерные диоды на основе нитрида галлия (GaN).
Лазерное излучение предпочтительно является импульсным.
Можно также использовать фемтосекундные или пикосекундные импульсные лазеры.
Лазерный луч можно известным способом сфокусировать на поверхности стеклянного листа с помощью фокусирующей головки, причем последняя предпочтительно снабжена средством ориентации луча, таким как зеркала, установленные на пьезоэлектрических устройствах позиционирования.
Когда травление проводится после стадии резки, предлагаемый изобретением способ маркировки может включать до стадии травления стадию идентификации оловянной стороны стеклянного листа. Эту стадию идентификации можно реализовать, в частности, путем облучения сторон указанного стеклянного листа ультрафиолетовым излучением (например, используя лампу, излучающую на длине волны 254 нм) и наблюдения, факультативно визуального, присутствия или отсутствия флуоресцентного излучения, при этом оловянная сторона идентифицируется как сторона, испускающая такое флуоресцентное излучение.
Стеклянная пластина имеет две поверхности, или основные стороны, соединенные вместе кромочной поверхностью. Толщина кромочной поверхности (то есть стеклянной пластины) обычно составляет от 1 до 19 мм, в частности, от 2 до 6 мм и даже от 3 до 5 мм. Стороны стеклянной пластины обычно имеют прямоугольную форму. Боковые размеры стеклянной пластины могут составлять, в частности, от 1 до 7 мм, в частности, от 2 до 6 м.
Стекло, из которого образован стеклянный лист или пластина, предпочтительно имеет состав известково-натриево-кальциевого типа, то есть состав, включающий оксид кремния (SiO2) в качестве структурообразующего оксида и оксиды натрия (каустическая сода Na2O) и кальция (известь CaO). Этот состав предпочтительно включает следующие компоненты в содержании (по весу), варьирующихся в пределах, задаваемых ниже:
| SiO2 | 60-75% |
| Al2O3 | 0-10% |
| B2O3 | 0-5%, предпочтительно 0 |
| CaO | 5-15% |
| MgO | 0-10% |
| Na2O | 5-20% |
| K2O | 0-10% |
| BaO | 0-5%, предпочтительно 0. |
Возможны и другие типы составов, такие, как составы боросиликатного или алюмосиликатного типа, которые также применяются в процессе получения стекла флотацией.
Символы предпочтительно имеют средний размер от 50 до 180 мкм, в частности, от 60 до 160 мкм или же от 70 до 140 мкм. Как правило, символы имеют по существу круглую форму, в таком случае их средний размер соответствует их диаметру. Средний размер символов можно определить, в частности, с помощью профилометра или микроскопическими методами, например методом светлопольной оптической микроскопии.
Выражение "вытравливание на поверхности" обычно следует понимать так, что символы находятся у поверхности стекла, при этом зона, затронутая травлением, находится обычно на расстоянии менее 50 мкм, или же менее 40 мкм и даже 30 мкм от поверхности стекла.
Символы предпочтительно отстоят от кромочной поверхности стеклянного листа или пластины предпочтительно не более чем на 10 мм, предпочтительно не более чем на 7 мм или же 5 мм и даже 4 мм от кромочной поверхности стеклянного листа или пластины. Благодаря этому облегчается считывание через кромочную поверхность.
Код предпочтительно является двумерным кодом, в частности, типа двумерного матричного кода Datamatrix или аналогичного типа. В качестве неограничивающих примеров можно упомянуть коды типа 3-DI, Aztex Code, Codablock, Code 1, Code 16K, Dot Code, QR Code, ezCode, BeeTagg Big, BeeTagg Landscape, DataMatrix, Maxicode, Snowflake, Verocode, BeeTagg Hexagon, BeeTagg None, ShotCode, MiniCode, Code 49, Datastrip Code, CP Code или ISS SuperCode. Альтернативно код может быть одномерным кодом, таким как штриховой код.
Двумерный код предпочтительно имеет размеры не более 5*5 мм2 или же 4*4 мм2 и даже 3*3 мм2 или 2*2 мм2.
Код обычно представляет собой код для идентификации или удостоверения подлинности стеклянной пластины. Код может, например, хранить уникальный идентификационный номер стеклянной пластины, причем указанный номер ассоциирован в базе данных с определенными характеристиками пластины. Эти характеристики могут включать, например, наличие дефектов, их природу, размер и/или местоположение, чтобы позволить устройству преобразования оптимизировать последующую резку стеклянной пластины.
Способ считывания согласно изобретению предпочтительно включает стадию получения, с помощью камеры, по меньшей мере одного изображения, снятого через кромочную поверхность стеклянных пластин, при этом направление наблюдения перпендикулярно и наклонено к указанной кромочной поверхности каждой стеклянной пластины, код которой должен быть считан указанным изображением, и стадию обработки изображения, на которой полученное изображение обрабатывается компьютером, запрограммированным так, чтобы извлечь информацию, присутствующую в по меньшей мере одном коде, видимом на изображении, и которую необходимо прочитать. Предпочтительно, стеклянные пластины во время считывания размещают стопкой. Получение изображений предпочтительно осуществляют в условиях темнопольного освещения.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, не ограничивая его.
Фиг. 1 и 2 показывают фотографии кодов, отображаемых через кромочную поверхность, соответственно для сравнительного примера и примера согласно изобретению.
Лист бесцветного известково-натриево-кальциевого флоат-стекла, выпускаемого в продажу фирмой-заявителем под наименованием Planiclear, облучали УФ-лампой (длина волны 254 мм), чтобы идентифицировать оловянную сторону листа.
В примере согласно изобретению, код Datamatrix вытравливали затем на оловянной стороне листа с помощью импульсного лазера, испускающего ультрафиолетовое излучение, более конкретно, лазера Nd:YVO4 с накачкой лазерным диодом, в комбинации с утроителем частоты, чтобы давать излучение с длиной волны 355 нм. Код, с полным размером 3*3 мм2, образован из круглых точек диаметром в интервале от 50 до 120 мкм, причем точки, ближайшие к кромочной поверхности, находятся от нее на расстоянии 2 мм.
В этом примере травление осуществляли на стеклянном листе, когда он совершал прямолинейное движение со скоростью 18 метров в минуту.
В сравнительном примере этот же код вытравливали тем же способом, но на атмосферной стороне стеклянного листа.
Затем коды считывали через кромочную поверхность посредством камеры, расположенной под углом приблизительно 30° к нормали к кромочной поверхности.
Изображение, снятое камерой в случае сравнительного примера, представлено на фигуре 1. Можно видеть, что качество изображения посредственное, точки, образующие код, находятся в местах, плохо отличимых друг от друга. Похоже, что эта ухудшенная видимость точек связана с присутствием микротрещин, которые распространяются между точками, эти микротрещины не видны при считывании с поверхности, но рассеивают свет, влияя на считывание через кромочную поверхность. Поэтому чтение кода затрудняется и может даже привести к ошибкам чтения.
Изображение, снятое камерой в случае примера согласно изобретению, показано на фигуре 2. Видно, что здесь качество изображение хорошее, точки хорошо отделены друг от друга. В этом случае считывание кода сильно облегчается, и риск ошибок чтения минимизируется.
С другой стороны, следует отметить, что на первый взгляд коды в примере согласно изобретению и сравнительном примере не обнаруживают видимых различий. Для невооруженного глаза маркировка кажется чуть более заметной, когда травление проводилось на атмосферной стороне, но в случае считывания кода глазами никакой разницы не наблюдается.
Близкие результаты были получены в других опытах по травлению, проводимых на статических стеклянных пластинах.
1. Способ получения стеклянной пластины, маркированной на части одной из ее сторон кодообразующими символами, включающий стадию вытравливания символов с помощью лазерного излучения на стеклянном листе, полученном способом флотации на ванне расплавленного олова, причем травление проводят на стороне, которая находилась в контакте с ванной расплавленного олова.
2. Способ по п. 1, в котором используют ультрафиолетовое лазерное излучение.
3. Способ по п. 2, в котором ультрафиолетовое излучение создают лазером, выбранным из:
эксимерных лазеров,
лазеров с матрицей YAG (иттриево-алюминиевый гранат) или YVO4, в частности, легированных неодимом или иттербием, в сочетании с утроителем или учетверителем частоты,
волоконных лазеров, легированных иттербием.
4. Способ по любому из пп. 1 - 3, включающий, до стадии травления, стадию флотации на ванне расплавленного олова, для получения стеклянного листа, с последующей стадией отжига стеклянного листа и последующей стадией резки, причем стадию травления проводят во время стадии отжига или между стадией отжига и стадией резки.
5. Способ по любому из пп. 1 - 3, в котором стадию травления проводят после по меньшей мере одной стадии резки на стеклянных пластинах конечного размера.
6. Способ по любому из пп. 1 - 5, в котором символы размещают на расстоянии не более 10 мм от кромочной поверхности стеклянного листа или стеклянной пластины, предпочтительно не более 7 мм от кромочной поверхности стеклянного листа или стеклянной пластины.
7. Способ по любому из пп. 1 - 6, в котором символы имеют средний размер от 50 до 180 мкм, в частности, от 60 до 160 мкм.
8. Способ по любому из пп. 1 - 7, в котором код является двумерным кодом, в частности, типа Datamatrix.
9. Стеклянная пластина, полученная способом по любому из пп. 1 - 8, образованная из стеклянного листа, полученного способом флотации на ванне расплавленного олова, причем пластина маркирована кодообразующими символами, вытравленными посредством лазерного излучения на части стороны, которая находилась в контакте с ванной расплавленного олова.
10. Пластина по п. 9, в которой символы отстоят от кромочной поверхности пластины не более чем на 10 мм, предпочтительно не более чем на 7.
11. Пластина по любому из пп. 9, 10, в которой символы имеют средний размер от 50 до 180 мкм, предпочтительно, от 60 до 160 мкм.
12. Пластина по любому из пп. 9 - 11, в которой код является двумерным кодом, в частности, типа Datamatrix.
13. Способ считывания через кромочную поверхность кодообразующих символов, нанесенных на стеклянную пластину, по любому из пп. 9 - 12.
