用于在射击之前雕刻已完整装配成套的可追踪弹药的方法 |
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| 申请号 | CN200480044245.9 | 申请日 | 2004-10-14 | 公开(公告)号 | CN101065639B | 公开(公告)日 | 2012-06-20 |
| 申请人 | 卡图休斯巴西公司; | 发明人 | 劳德米罗·马丁尼菲约; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于制造标以一系列字符的弹药的工艺，所述一系列字符允许识别多个数据项，由于所述一系列字符被激光雕刻在所述弹药的一个或多个部件中，因而在收回所述弹药的雕刻部件(即使其已被用过)时，提供了明确的标识。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在射击之前雕刻已完整装配成套的可追踪弹药的方法，所述可追踪弹药包括具有取出槽(3)特征的壳(2)、弹壳底部(4)、引信(4a)以及射弹(5)，其特征在于，所述弹药的识别字符(1)的雕刻通过借助于激光束产生选择性汽化物质来完成，所述激光束在雕刻点中的最小穿透深度为20μm，最大穿透深度“p”为0.1·e，其中“p”定义为穿透深度值，而“e”为所述壳(2)壁在雕刻点的原始厚度，并且，所述弹药的识别字符组(1)雕刻在所述取出槽(3)的底部。 |
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| 说明书全文 | 用于在射击之前雕刻已完整装配成套的可追踪弹药的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于制造标以一系列字符的弹药的工艺，所述一系列字符允许识别多个数据项，由于所述一系列字符被激光雕刻在所述弹药的一个或多个部件中，因而在收回所述弹药的雕刻部件时提供了明确的标识，即使该弹药已被射击。 背景技术 [0002] 公共安全是我们生存的社会中日益增加的重点问题。在这种背景下，对于枪炮及其弹药使用上的控制是必不可少的辅助手段，尽管这是高度需要的，但难以实施。弹药来源的明确确定一旦行得通，将必定有助于调查者的工作，显著地提高对保护公共安全负有责任的机构的职能。这就需要这样一种工艺的可行性，该工艺用于对由可识别的零件制造的弹药标以不可消除的标记。 [0003] 本发明的目的是从收回和检查的一个雕刻部件中对弹药进行的明确识别，即使在弹药已用过之后。 [0004] 在本文件中，弹药被定义为整套的弹壳、射弹、推进剂和引信(primer)，并且所有这些零件装配在一起，以便形成一体，术语弹药和子弹被认为是同义的。 [0005] 在文中，弹壳被定义为圆柱形、圆锥形、或瓶状的子弹封壳，其中装配有引信应用和射弹，也包含推进剂(典型地为无烟火药)。 弹壳的特征在于名为退壳器槽式环或弹壳槽线的零件，典型地放置在弹壳底部附近的区域中，其用途是在射击子弹之后辅助空壳的取出过程。现有技术 [0006] 涉及与弹药识别有关的现有技术受限于某个弹药部件中只雕刻了少量数据。 [0007] 通常所述雕刻是将数据机械压印在弹壳底部的外表面上而完成的。在一些子弹中印记位于弹壳的外表面上。 [0008] 可替换地，可使用诸如丝网印刷技术或类似的印刷技术来雕刻数据。 [0009] 现有技术的特征具有一些缺陷。关于压印法，缺陷之一是需要预先制造不可再利用的压印冲模(尤其是用于每个待雕刻的生产批次的压印冲模)，这增加了总制造成本。所述成本伴随制造额外的压印冲模而增加，以便可以在雕刻过程中替换任何意外损坏的冲模。对于小批量生产的批次(即，减少的系列)来说，压印冲模的成本可能大大增加总制造成本。即使在正常使用的情况下，人们也必须考虑压印冲模的累计磨损，该累计磨损最终可能损害雕刻数据的品质/可读性。 [0010] 在连续制造的批次之间改变记录数据时需要改变压印冲模(或相反地，用于丝网印刷标记的印刷丝网)，必然伴有停歇时间，这增加了制造和操作成本，需要特定人力的干预。 [0011] 通过压印或丝网印刷形成的雕刻的另一个不便是雕刻的脆性，只要涉及到子弹的处理/正常使用就会这样。当受到冲击和刮擦时， 压印(尤其是非常浅的压印)和丝网印刷及类似的印刷技术都有失去可读性的趋势，并且丝网印刷也趋向于随着时间的消释而褪色(fade)，因而折损标记的耐久性。换句话说，这些技术得到的是可去除的标记，对于所提出的识别系统不具有可靠性。 [0012] 对一直存在的故意伪造识别标记的危险的考虑进一步暴露出现有技术的不便之处。标记的特别位置(通常局限于壳底部的外表面或壳的外表面)使得容易获得通常用于假雕刻标记的工具。 [0013] 在制造由不同材料(例如，塑料和黄铜)构成的连续批次的子弹的情况下，现有技术的雕刻装置需要中断生产过程，以便允许将雕刻装置调节为用于新材料，该新材料通常表现出不同的表面硬度、密度等特征，这导致所述调节是强制性的。 [0014] 现有技术的一些实例中确定的另一个缺陷是雕刻能够显示的有限信息量，所述信息通常局限于弹药的制造商、口径(caliber)和类型。 [0015] 最后，现有技术的雕刻步骤处于生产线的第一部分上，有容易出现系统故障(误识别、给定批次中的错误总计等)的趋势，这是因为所述雕刻是在将成为弹药一部分的零件之一上进行的，且在该零件组装成最终产品之前进行的，其中所述零件在实际组装于弹药中之前也交付于其它工艺。附图说明 [0016] 通过阅读结合附图的下列描述，可以更好地理解本发明，附图中： [0017] 图1示出了根据本发明的子弹的侧视图； [0018] 图2示出了图1的同一个子弹，其中射弹与弹壳相分离； [0019] 图3示出了弹药的尾部平面图，示出了壳底部的外表面； [0020] 图4示出了沿图1的AA线所截取的剖视图，示出了在识别字符的雕刻区域中弹壳(2)壁的原始厚度的减小； [0022] 图6示出了根据本发明的雕刻台的侧视图，示出了激光发生器透镜的下表面与待雕刻表面之间的间隔A；以及 [0023] 图7示出了在本发明中公开的工艺的示意性流程图。 具体实施方式[0024] 在构成本发明的零件中，有一组识别字符1、弹壳2、取出槽3、壳底部4的外表面、引信4a、射弹5、槽3的底部区域(即待雕刻表面)6、雕刻台7，该雕刻台7包含激光束发生器8、瞄准激光的透镜9、定位支架10和输送筒11。 [0025] 本发明的工艺具有以下执行顺序： [0027] 在根据本发明的工艺中，使用激光束发生器8进行识别字符1的雕刻，该激光束发生器扫过待雕刻表面6并通过选择性地去除材 料(matter)的工艺印上所述字符。在输送筒11的帮助下，子弹1被输送到雕刻台7。在到达雕刻台7的入口时，子弹被分布在定位支架10(业内公知的“收集器”)上。确保系统良好性能的基本要求是要确保在激光束瞄准透镜9的下表面与待雕刻表面6之间保持距离“A”。考虑到这些，每个种类和口径的弹药使用特定的定位支架10，该标准确保壳2与激光束瞄准透镜9之间的适当间隔。 [0028] 用于控制激光发射的基本参数是波长“λ”、发射频率“f”、激光束的平面位移速度“v”以及焦距“β”。发射频率“f”与激光束实际传输的能量有关，因此越低的频率产生越深的穿透深度，而越高的频率产生越光滑精整的表面。激光束的平面位移速度“v”与制造率直接有关，然而受精整标准要求的限制。 [0029] 在实施本发明时，考虑包含在激光雕刻中的物理现象是重要的。考虑到壳2内容物(推进剂、引信等)意外走火的危险，重要的是避免在雕刻识别字符1时壳2的任何大幅的温度增加。相反地，从严格的商业观点来看，希望使雕刻步骤中花费的时间尽可能最短，有助于高产率并削减成本。因此希望建立安全与生产速度之间的折衷。在本发明中通过用于雕刻的激光束的焦距“β”的精确控制来确保所述折衷。激光束的集中和稳定的焦距使得待雕刻区域中的材料由于所传输能量的集中被快速汽化。然而这种非常稳定的集中确保在焦点周围将存在足够量的物质，从而确保该能量的快速分散，而不存在壳2温度大幅增加的情况，因而降低雕刻步骤过程中弹药意外走火的危险。这解释了对于每种类型和口径的弹药均使用特定定位支架10的重要性，确保在理想焦距“β”下执行雕刻，所述焦距对应于弹药与激光束瞄准透镜9之间的距离。 [0030] 为了解释的目的，在本发明的一个优选实例中，雕刻步骤的周期时间为2.5秒，同时定位支架10在雕刻台7内部实际保持静止的时间为1.7秒，足以安全且精确地雕刻一组五个识别字符1。 [0031] 除雕刻步骤本身过程中所考虑的安全性考虑因素以外，本发明中执行的激光雕刻注意到所述雕刻的深度限制的重要性。下限是其中的识别字符1不再是不可消除的，实际上是浅到由于意外冲击和刮擦就能损害可读性和/或危及标记的耐久性。底限是其中的壳2壁的厚度在雕刻点被减小，以致于发生两个局部不期望的现象： [0032] 1)位于下面的下层金属薄片的金属含量的脆性(即，尽管保持了一定的最小厚度，但是材料还具有脆性)以及 [0033] 2)传输到所雕刻薄片的另一侧(与引信、推进剂等相接触)的能量变为相关的，增加了弹药意外走火的危险。 [0034] 假定雕刻深度等于“p”且壳2壁的原始厚度为“e”，确定本申请人进行的测试，优选的临界极限大约为： [0035] Pmin＝20μm [0036] Pmax＝0.1·e [0037] 本发明实现一种编号系统，该系统仅正好使用五个字符(或为字母数字，或不是字母数字)，用于给定弹药上重要特征的识别。所述特征的列表是可变的且相当长，包括弹药购买者的姓名和档案数据、批号、购买日期、弹药的技术特性以及许多其它信息。该弹药数据串与雕刻在其一个或多个组成零件中的五个识别字符1的特定顺序之间的对应关系是一对一的。换句话说，五个识别字符1的每种顺序对应于对于所识别的弹药而言是唯一的，并且对于每个数据串而言对应于一个唯一的五个识别字符1的顺序。由制造商储存与数据串和五个识别字符1的顺序有关的数据库，并且依照公共利益容许经正式授权的安全机构进行查询。 [0038] 成为本发明特征的五个识别字符1的使用不是随意的，事实上对于其可行性是关键的。问题在于，将被记录的壳2的表面事实上不是平面，而是圆形的(以手边特定弹药口径的函数为半径)。假定激光束瞄准透镜9沿与所述圆周相切的水平线移动，可明白地看出，当激光束扫过雕刻区域时，激光束瞄准透镜9与弹药中待雕刻表面之间的距离改变了。已经指出，该距离的保持对于激光束聚焦来说是关键的，因而对其性能而言也是关键的。此外，五个识别字符1的顺序中的第一个和最后一个字符趋向于给激光束瞄准透镜9提供已适当倾斜的表面(即，非垂直的入射)，促成了待雕刻字符的变形。因此，为了确保所有识别字符1的可读性，在定位支架10在雕刻台7内部保持静止的情况下，配合大量字符将需要更长间隔，降低生产率的这个事实，如果雕刻字符的总数较少是最好的。然而，识别字符 1的数量越多，不同字符1组合可能的数量越多，增加了可用的编码的数量。意识到已讨论的这些方面，本申请人判断正好使用五个字符(或为字母数字，或不是字母数字)在局限性与优点之间提供了良好的平衡折衷。 [0039] 可选地，在激光束瞄准透镜9的位移上实现附加自由度也是可行的，以便使得透镜不沿水平线移动，而是沿遵循弹壳2圆周的圆弧移动。这将可以在不出现由于光学像差(由于激光束将垂直地碰撞弹壳2表面)或激光聚焦不精确(由于间隔将保持恒定)而损害可读性的情况下雕刻多于五个的识别字符1。作为交换，对于每种弹药将根据其口径而需要新的、特定的系统校准。 [0040] 根据本发明的识别字符1的雕刻可以在弹壳2的几个部分中实现，优选的是，雕刻位于弹壳底部4外表面附近的直径减小的环的内侧，业内称之为取出槽3。取出槽3的作用是使用于排出已射击壳2的系统定向。 [0041] 一些类型和口径的弹药在它们的原始形态中没有形成取出槽3的特征。在这种情况下，可在打磨弹壳2时引进取出槽3的形成，否则选择在弹药的另一部分上(例如，在弹壳2的侧部上)雕刻识别字符1。 [0042] 本申请人还考虑到在射弹5中雕刻识别字符1的替换形式，然而考虑到与之相关的缺陷而选择忽略该替换形式，所述缺陷诸如为，一旦弹药被射击之后射弹5的翘曲(warping)/碎裂，致使字符无法读出。 [0043] 本发明还考虑了借助于位于雕刻台7上游的激光即刻读出装置的检验步骤的替换设置，作为用以检查最初存在于系统的制造装置的固有和整体性能的附加手段。 [0044] 本发明还考虑了在同一个弹壳2上的其它位置中(例如，在取出槽3上，在壳的外表面2a上等)多次雕刻相同编码的替换设置，即使在一个字符遭遇到破坏其可读性的某种损坏时也确保明确识别。 [0045] 本发明还考虑了借助于在弹壳2内部适当放置的在雕刻步骤期间反射激光束的镜子或其它反射装置而在弹壳的内表面2b上雕刻识别字符1的替换设置。 [0046] 在没有重大修改的情况下，本发明构思了雕刻空弹壳2的选项，在这种情况下售出的空弹壳用于购买者对于弹药的随后组装。 [0047] 可替换地，现有技术中通常通过压印弹壳底部4的外表面而进行的以非编码方式对制造商名字、弹壳2的口径和类型的雕刻，可由与本发明的识别字符1的雕刻中所使用的类似的激光雕刻工艺替 代。从实际空间占用、制造工艺的灵活性以及资源节约的观点来看，制造方案中的这种改变将带来显著优势。 [0048] 与现有技术相比，本发明存在许多优点。在这些优点之中，值得一说的是，在万一出现购买后技术修改(即，技术召回)的情况下，在已装运弹药的追踪和识别方面的显著简化。 [0049] 本发明的另一个优点是，在雕刻装置与弹药之间不存在机械接触，从而消除了部件的磨损并确保整个雕刻工艺的始终如一的质量标准，而与雕刻的单元数量无关。 [0050] 本发明的另一个优点是，激光雕刻装置有规律地运行，而与构成弹药的被雕刻零件的材料无关，允许通过激光束频率“f”的简单调节来快速处理材料变化，其中一些通过电脑资源可容易地实现，在顺序地制造由不同材料(例如，塑料和黄铜)构成的弹药批次的情况下，这不会折损生产率。 [0051] 本发明中本申请人所采用的雕刻深度限制的引人关注的实际方面与已射击的弹壳2的伪造和未经许可的重复利用的最终处理有关。为了伪造原始的雕刻字符，必须打磨/抛光已雕刻表面，以使其再次光滑，之后才能雕刻新的字符组。然而该进一步抛光将致使新的雕刻不能实施，这是因为最小保护壁厚的减小导致会降低弹壳2的结构强度。这表示来源于根据本发明的雕刻工艺的实施的重要的安全性优点。 [0052] 如本发明中介绍的，选择取出槽3的底部作为用于雕刻识别字符1的优选区域，这作为附加优点提出这样一个事实，即，取出槽底部的金属表面比例如具有更小厚度的壳2的侧表面更易于雕刻并且也可进行抛光/打磨。此外，取出槽的小尺寸和适合的几何形状阻 碍了获取通常用于伪造雕刻标记的工具，因而有助于保护弹药的追踪能力。 [0053] 在将弹药包装在硬纸盒(以及随后包装在适当地标有条形码的包装)中之前即刻进行识别字符1的雕刻这个事实，显著地减少了控制系统错误(计数错误、批次中的子弹1的不适当内含物)的可能性。与使用位于雕刻台7上游的激光即刻读出装置的检验步骤的替换设置有关，该“晚(late)雕刻”实际上消除了打算布置在包装内部的弹药与实际获得的包装之间不一致的可能性。考虑到与所售卖的每个弹药单元的精确追踪相关的安全方面，该手段构成了巨大优势。 [0054] 工业实用性 [0055] 本发明中构思的工艺明显地适用于工业规模，确保其研发期间所观察到的结果的可再现性。 |
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