СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНФРАКРАСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ С ЗАДАННОЙ ДЛИНОЙ ВОЛНЫ И ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ЭТОГО СИСТЕМА

1. Система, предназначенная для бесконтактной тепловой обработки пластичных целевых компонентов перед операциями формования или последующей обработки, содержащая:
средство, выполненное с возможностью позиционирования пластичных целевых компонентов способом, обеспечивающим возможность проведения в отношении них нагрева облучением;
и секцию термоконтроля и терморегулирования, в которую пластичные компоненты вводятся для облучения, причем эта секция содержит по меньшей мере один твердотельный лазерный RED-диод, выполненный с возможностью испускания инфракрасной лучевой энергии в диапазоне волн 1,1-5,0 мкм посредством прямого преобразования электрического тока в фотоны, при этом указанные лазерные диоды расположены матрицей таким образом, что основная часть лучевой энергии, испущенной этой матрицей, направляется на части целевых компонентов.
2. Система по п.1, дополнительно содержащая неплоское зеркало, отформованное таким образом, что оно обеспечивает улучшенную передачу в целевой компонент тепловой инфракрасной энергии, излученной группой лазерных диодов.
3. Система по п.1, в которой указанная матрица лазерных диодов содержит по меньшей мере несколько устройств, испускающих расходящиеся лучи таким образом, что по меньшей мере некоторые следы излучения, испускаемого этими по меньшей мере некоторыми устройствами, перекрывают друг друга на поверхности целевого объекта.
4. Система по п.1, дополнительно содержащая сканирующее устройство, выполненное с возможностью перенаправления тепловой инфракрасной энергии, излученной матрицей, в выбранные части целевых компонентов.
5. Система по п.4, дополнительно содержащая зеркало, связанное со сканирующим устройством и выполненное с возможностью направления излученной энергии в выбранные части целевых компонентов.
6. Система по п.4, в которой указанное сканирующее устройство выполнено с возможностью перенаправления излученной энергии на плоскую двумерную область сканирования, при этом третье направление движения обеспечивается транспортирующим средством, перемещающим целевой объект через область облучения.
7. Система по п.4, в которой сканирующее устройство выполнено с возможностью перенаправления энергии облучения в трехмерную область сканирования.
8. Система по п.7, в которой сканирующее устройство является программно настраиваемым таким образом, что посредством сигналов, определяемых системой управления, можно управлять по меньшей мере одним из следующих параметров: период времени, количество излученной энергии, распределение излученной энергии.
9. Система по п.1, дополнительно содержащая группу лазерных сканирующих устройств, выполненных с возможностью перенаправления тепловой инфракрасной энергии, излученной матрицей, в выбранные части целевых компонентов.
10. Система по п.1, в которой указанное средство, выполненное с возможностью позиционирования, представляет собой транспортирующее средство, действующее с возможностью цикличной транспортировки пластичных целевых компонентов в зону тепловой обработки и из зоны тепловой обработки.
11. Система по п.10, в которой используется средство управления, выполненное с возможностью определения момента подачи электрического тока на выбранные лазерные RED-диоды, вследствие чего излучение ими энергии можно синхронизировать с транспортирующим средством для надлежащего облучения целевого объекта.
12. Система по п.1, в которой лазерные RED-диоды выполнены с возможностью испускания лучевой энергии в импульсном режиме, причем испускание импульсов синхронизировано с транспортировкой отдельных формуемых целевых компонентов через секцию термоконтроля и терморегулирования.
13. Система по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере одно из следующих устройств: конвекционное охлаждающее устройство и устройство охлаждения посредством теплопроводности, выполненные с возможностью отвода ненужного тепла из воздуха и от элементов конструкции в секции термоконтроля и терморегулирования.
14. Система по п.13, в которой указанное устройство охлаждения посредством теплопроводности представляет собой подсистему непрерывного охлаждения лазерных RED-диодов, действующую при помощи теплопроводного элемента с жидкостным охлаждением, термически связанного со средством удержания матриц лазерных диодов для непрерывного отвода тепла от этих устройств с поддержанием их температуры в желательном диапазоне.
15. Система по п.1, дополнительно содержащая температурный датчик, выполненный с возможностью измерения температуры целевых компонентов перед их входом в секцию термоконтроля и терморегулирования для определения содержания латентного тепла.
16. Система по п.15, в которой предусмотрена система терморегулирования, используемая для генерирования управляющих сигналов, подаваемых на лазерные RED-диоды, с учетом температуры целевого компонента.
17. Система по п.16, в которой измеряют температуру частей целевого компонента, причем эти данные измерения используют для генерации управляющих сигналов, направляемых на лазерные RED-диоды, чтобы нагревать разные части целевого компонента до заданной температуры, подходящей для дальнейшей обработки целевого компонента.
18. Система по п.17, в которой температуры частей целевого компонента измеряют посредством высокоскоростного инфракрасного датчика, выполненного с возможностью измерения температуры каждого отдельного целевого компонента и обеспечивающего замкнутый контур системы управления для индивидуального облучения каждого отдельного целевого компонента в соответствии с необходимостью формирования выбранного температурного профиля для последующей обработки.
19. Система по п.17, в которой температуры частей целевого компонента измеряют посредством высокоскоростной подсистемы на основе инфракрасной съемочной камеры, выполненной с возможностью измерения температуры каждого отдельного целевого компонента и обеспечивающей замкнутый контур системы управления для индивидуального облучения каждого отдельного целевого компонента в соответствии с необходимостью формирования выбранного температурного профиля для последующей обработки.
20. Система по п.1, в которой матрица лазерных RED-диодов выполнена с возможностью испускания лучевой энергии в диапазоне волн от 1,5 до 3,5 мкм.
21. Система по п.1, в которой лазерные RED-диоды выполнены с возможностью испускания лучевой энергии по меньшей мере в одном узком диапазоне длин волн, выбранном согласно требованиям нагрева материала, из которого изготовлен конкретный целевой компонент.
22. Система по п.21, в которой по меньшей мере две длины волны выбраны для облучения целевого объекта в соответствии с характеристиками поглощения на каждой длине волны по меньшей мере для некоторых материалов в составе целевого компонента.
23. Система по п.21, в которой длина волны, выбранная для облучения целевого объекта, выбрана в соответствии с диапазонами основного поглощения материалами в составе целевого объекта, а также выбрана с обеспечением оптимизации по меньшей мере одного из следующих параметров: желаемая глубина нагреваемого участка, расположение нагреваемого участка, скорость нагрева или толщина прогреваемого участка.
24. Способ нагрева термопластичных заготовок перед операциями формования раздувом с вытяжкой, содержащий следующие этапы:
цикличная транспортировка группы заготовок через секцию термоконтроля и терморегулирования, входящую в состав установки формования раздувом;
повышение температуры заготовок до желаемой температуры обработки путем облучения заготовок с использованием лазерных диодов, выполненных с возможностью испускания на выбранные части заготовок тепловой инфракрасной энергии, излучаемой по меньшей мере на одной выбранной волне;
и отвод, с использованием системы охлаждения, ненужного тепла от элементов секции термоконтроля и терморегулирования, входящей в состав установки формования раздувом.
25. Способ по п.24, в котором длину волны, выбранную для облучения заготовок, выбирают на основе известных характеристик поглощения термопластичного материала с обеспечением оптимизации по меньшей мере одного из следующих параметров: глубина проникновения тепла, скорость нагрева, положение участка нагрева или толщина прогрева.
26. Способ по п.24, дополнительно содержащий следующие этапы:
измерение температуры поступающих заготовок для определения содержания латентного тепла перед их входом в секцию термоконтроля и терморегулирования;
генерирование управляющих сигналов, подаваемых на лазерные диоды, с учетом температуры поступающих заготовок;
передача этих управляющих сигналов на лазерные диоды;
использование управляющих сигналов для своевременного подведения электрического тока к выбранным лазерным диодам так, чтобы их излучение синхронизировалось с транспортирующим средством.
27. Способ по п.26, в котором излучение лазерных диодов перенаправляют на выбранные части заготовок сканирующим устройством, выполненным с возможностью функционирования синхронно транспортировке отдельных заготовок.
28. Способ по п.24, дополнительно содержащий этап измерения температуры частей целевого компонента и генерирования управляющих сигналов, подаваемых на лазерные диоды для нагрева этих частей.
29. Способ по п.27, в котором сканирующее устройство является программно настраиваемым с обеспечением возможности изменения времени облучения выбранных частей заготовки.
30. Способ по п.27, в котором лазерные диоды представляет собой лазерные RED-диоды, сконфигурированные в группы матриц.
31. Система по п.24, в которой излучение лазерных диодов дополнено, для нагрева заготовок, излучением кварцевых ламп.
32. Система выборочной подачи инфракрасного лучевого тепла в целевой объект, содержащая:
по меньшей мере один твердотельный лазерный диод, излучающий по меньшей мере на одной выбранной длине волны тепловую инфракрасную энергию для воздействия на целевой объект;
средство позиционирования целевых объектов таким образом, что они могут быть нагреты облучением системы на основе лазерных диодов;
удерживающее приспособление для размещения указанного по меньшей мере одного лазерного диода в матрице таким образом, что его излучение направляется на выбранные части целевого объекта;
и средство для управления временем включения и силой электрического тока, подаваемого на указанный по меньшей мере один лазерный диод, вследствие чего происходит процесс прямого преобразования электрического тока в испускаемые фотоны с генерированием тепловой лучевой энергии.
33. Система по п.32, в которой указанный по меньшей мере один лазерный диод выполнен в виде двухмерной матрицы отдельных лазерных диодных устройств, причем по меньшей мере часть этой матрицы имеет, по существу, цилиндрическую форму для обеспечения направления лучевой энергии, по существу, в целевой объект.
34. Система по п.32, в которой указанный по меньшей мере один лазерный диод выполнен в виде специализированной сборки отдельных устройств, обеспечивающей направление необходимого количества излучаемой энергии в целевой объект.
35. Система по п.33, в которой указанные матрицы выполнены в виде по меньшей мере одной матрицы отдельных устройств с использованием технологии перевернутых чипов или шариковых выводов, способствующей направлению излучения в целевой объект.
36. Система по п.33, в которой печатные платы, на которых установлены лазерные диодные устройства, обеспечивают вследствие их конструкций отвод тепла от этих лазерных диодных устройств.
37. Система по п.36, в которой печатные платы, на которых установлены лазерные диодные устройства, снабжены подсоединенными теплоотводящими приспособлениями, обеспечивающими отвод тепла от лазерных диодных устройств и печатной платы.
38. Система по п.36, в которой указанное средство для отвода тепла содержит рубашку жидкостного теплообмена, выполненную с возможностью отвода тепла на значительное расстояние от системы.
39. Система по п.38, в которой нагретая жидкостная среда направляется от средства жидкостного теплообмена туда, где она может быть использована для других целей нагрева.
40. Система по п.33, в которой указанная двухмерная матрица отдельных лазерных диодных устройств содержит по меньшей мере одно лазерное диодное устройство, генерирующее лучевую энергию по меньшей мере на одной дополнительно выбранной длине волны в диапазоне от 1,1 до 5 мкм.
41. Система по п.33, в которой указанная двухмерная матрица содержит комбинацию устройств на основе L-RED-диодов, излучающих тепловую инфракрасную энергию по меньшей мере на двух различных выбранных длинах волн в диапазоне от 1,1 до 5 мкм.
42. Система по п.33, дополнительно содержащая систему управления, выполненную с возможностью раздельного управления по меньшей мере одной из следующих характеристик: включение/выключение электропитания, течение электрического тока и положение активированных устройств для каждой длины волны, представленных в матрице.
43. Система по п.33, дополнительно содержащая систему управления, выполненную с возможностью обеспечения отдельного управления частями матрицы в отношении по меньшей мере одного из следующих параметров: положение в пределах матрицы и интенсивность выходного сигнала.
44. Система по п.32, дополнительно содержащая систему управления, выполненную с возможностью подачи электрического пускового тока для обеспечения импульсного режима работы.
45. Система по п.44, в которой указанная система управления выполнена с возможностью подачи в систему импульсов, уровень тока которых намного превышает рекомендуемый уровень тока при стационарном режиме, вследствие чего в импульсном режиме достигается более высокая мгновенная интенсивность облучения, причем эта система реагирует на входной сигнал для определения временных отчетов импульсного режима.
46. Система по п.45, в которой указанная система управления также выполнена с возможностью синхронизации изменения интенсивности импульсного режима с движением целевых объектов.
47. Система по п.32, в которой указанный по меньшей мере один лазерный диодный элемент содержит матрицу из группы лазерных диодных устройств, имеющую, по существу, неплоскую конфигурацию.
48. Система по п.47, в которой L-RED-устройства расположены на группе печатных плат, имеющих трехмерную конфигурацию, что улучшает облучение целевых объектов некоторых типов.
49. Система по п.41, в которой указанная матрица дополнительно содержит по меньшей мере часть L-RED-устройств, выполненных с возможностью генерации излучения на длинных волнах из диапазона от 1,1 до 5 мкм.
50. Система по п.32, в которой указанное средство обеспечения электрического тока представляет собой программируемую систему управления, выполненную с возможностью управления по меньшей мере одним параметром выходного излучения системы.
51. Система по п.50, в которой указанная программируемая система управления содержит по меньшей мере одно входное устройство, предназначенное для приема сигнала от температурного датчика и выполненное с возможностью изменения по меньшей мере одного выходного параметра в соответствии с по меньшей мере одним входным сигналом от указанного температурного датчика.
52. Система по п.51, в которой указанная программируемая система управления дополнительно содержит по меньшей мере один интеллектуальный датчик для контроля других свойств целевого объекта, обеспечивающий получение данных, используемых при изменении по меньшей мере одного параметра выходного излучения системы.
53. Система по п.52, в которой указанный по меньшей мере один интеллектуальный датчик содержит съемочную камеру.
54. Система по п.51, в которой указанный температурный датчик содержит тепловую инфракрасную съемочную камеру, выполненную с возможностью контроля целевого объекта по меньшей мере в отношении одного его параметра, отличного от тех, которые контролируются одноточечным датчиком измерения температуры.
55. Система по п.32, дополнительно содержащая по меньшей мере одно, по существу, коническое зеркало, выполненное с возможностью обеспечения улучшенной направленности в целевой объект энергии, излучаемой по меньшей мере одной матрицей лазерных диодов.
56. Система по п.32, дополнительно содержащая сканирующее устройство, выполненное с возможностью перенаправления в целевой объект энергии, излученной по меньшей мере одним лазерным диодом.
57. Система по п.32, содержащая группу сканирующих устройств, выполненных с возможностью перенаправления в целевой объект энергии, излученной по меньшей мере одним лазерным диодом, причем каждое сканирующее устройство имеет особое назначение.
58. Система по п.56, дополнительно содержащая зеркало, которое связано с указанным сканирующим устройством и выполнено с возможностью перенаправления излучаемой энергии в выбранные части целевых компонентов.
59. Система по п.56, в которой указанное сканирующее устройство выполнено с возможностью перенаправления лучевой энергии в плоскую двухмерную зону.
60. Система по п.56, в которой указанное сканирующее устройство выполнено с возможностью перенаправления лучевой энергии в трехмерную зону.
61. Система по п.56, в которой указанное сканирующее устройство выполнено с возможностью программного управления, вследствие чего систему можно запрограммировать для направления с помощью сканирующего устройства заданного количества лучевой энергии в конкретные части движущегося целевого объекта.
62. Система по п.1, в которой пластиковые целевые компоненты содержат по меньшей мере одну заготовку или бутылку из материала ПЭТ и используются для изготовления бутылок.
63. Система по п.62, которая также содержит по меньшей мере одно удерживающее средство, предназначенное для размещения кварцевой лампы вблизи пути транспортировки заготовок через зону термоконтроля и термообработки, вследствие чего излучение диодов усиливается излучением кварцевых ламп.
64. Способ подачи тепла в целевой объект, включающий следующие этапы:
позиционирование целевого объекта для его облучения по меньшей мере одним испускающим лучевую энергию лазерным диодом;
размещение по меньшей мере одного лазерного диода для направления его излучения на целевой объект;
выборочная подача электрического тока на по меньшей мере один испускающий лучевую энергию лазерный диод
и выбор по меньшей мере одного лазерного диода, излучающего энергию по меньшей мере с одной конкретной длиной волны, соответствующей характеристикам поглощения целевого объекта;
дополнительный выбор по меньшей мере одного лазерного диода, излучаемая энергия которого приходится на диапазон от 1,1 до 5,0 мкм;
выборочная подача в целевой объект тепловой энергии, излучаемой лазерным диодом по меньшей мере на одной конкретной длине волны.
65. Способ по п.64, в котором на этапе позиционирования целевого объекта используют транспортировочное средство, обеспечивающее цикличное перемещение целевого объекта в зону облучения и из этой зоны облучения.
66. Способ по п.64, в котором указанную по меньшей мере одну конкретную длину волны задают, используя диоды, генерирующие излучение на двух или более различных длинах волн, вследствие чего их комбинация облучает целевой объект с достижением желательного результата за счет комбинации характеристик поглощения на каждой длине волны.
67. Способ по п.64, в котором указанное по меньшей мере одно излучающее устройство используют в импульсном режиме.
68. Способ по п.64, дополнительно содержащий этап измерения температуры по меньшей мере одной части целевого объекта и управления выборочной подачей электрического тока с учетом этой температуры.
69. Способ по п.68, дополнительно содержащий этап измерения по меньшей мере одной температуры каждого отдельного целевого объекта и обеспечения замкнутого контура путем передачи управляющих сигналов, необходимых для облучения каждого целевого объекта с достижением заданной температуры.
70. Система по п.32, в которой указанное средство позиционирования содержит транспортирующее средство, посредством которого целевой объект циклически перемещается через зону лучевого нагрева, включая направление туда и обратно.
71. Система по п.70, в которой излучение лазерного диода усилено размещением кварцевых ламп вдоль пути движения транспортирующего средства, причем эта комбинированная система тепловой обработки облучает транспортируемые через нее целевые объекты как кварцевыми лампами, так и лазерными диодами.