Brevet FR2016815A1 — publié le 19700515

L'invention concerne une méthode pour déterminer les données de déflexion pour commander numériquement un faisceau porteur. Les brevets des Etats-Unis 2 987 610 et 2 771 568, concernent des faisceaux porteurs, en particulier des faisceaux d'électrons qui sont utilisés 5 pour traiter des matériaux. Les faisceaux porteurs qui peuvent être des faisceaux d'électrons peuvent être utilisés, par exemple, pour percer, souder, couper, déposer en phase vapeur, fraiser ou engraver. Selon le brevet Allemand n° 1 106 431, il est connu qu'on peut guider un faisceau porteur sur une pièce à traiter, l'intensité du faisceau et sa posi-10 tion étant commandées par un système commandé par une mémoire à bande magnétique. Ces systèmes à commande numérique sont particulièrement utiles dans des applications où plusieurs pièces semblables vont être traitées. La dêflexian du faisceau d'électron entraîne des effets indésirables en ce sens que le faisceau d'électrons n'est pas défléchi de manière proportion-15 nelle au signal de déflexion appliqué. Cela mène à des distortions qui sont. connues comme distortions à coussin ou à baril dan~ la technologie de la télévision. Pour commander un dispositif de traitement numérique il est essentiel de corriger ces distortions en corrigeant les valeurs emmagasinées. La détermination, par expérience, d'un facteur d® correction qui change 20 de valeur à valeur est très compliquée et prend beaucoup de temps. De plus, chaque dispositif de traitement a son facteur de correction propre de sorte que dans un cas où une exactitude extrême est exigée, des différentes données numériques doivent être obtenues pour les divers dispositifs de traitement utilisés. 25 Le brevet Allemand n° 1 106 431 décrit une méthode de traiter une pièce à l'aide de faisceaux porteurs dans laquelle une caméra de télévision est utilisée, en plus du dispositif de traitement. Un modèle, sur lequel la pièce à traiter est représentée, est placé devant la caméra. Le dispositif de traitement et la caméra de télévision sont défléchis synchroniquement. Si le fais-30 ceau d'électrons de la télévision est incident sur un point de traitement, qui est représenté par une autre couleur, l'intensité du faisceau porteur dans le dispositif de traitement est augmentée et la pièce est traitée dans cette zfine. Dans cette méthode de commande d'un faisceau porteur, les distortions sont toujours présentes, puisque les distortions de la caméra de télévision 35 et les distortions du dispositif de traitement ne sont pas les mêmes. Le brevet Allemand N° 1 106 431 montre que les erreurs à cause des éléments de transmission et/ou déflexion peuvent être corrigées. A cette fin, il est nécessaire de former le modèle de façon qu'il comprenne une correction des erreurs. Cependant, cela veut dire que le modèle sera difficile à produire, puisque par 40 exemple, chaque ligne droite, doit être représentée dans le modèle par une 69 21613 2 2016815 courbe. De plus, on ne pourrait utiliser un modèle pareil qu'avec un dispositif de traitement particulier puisque, comme on l'a déjà dit, les dispositifs de traitement ont des distortions différentes. Il est un objet de l'invention d'établir, des données pour commander numé-5 riquement, un faisceau porteur, qui corrigent des erreurs de déflexion. La méthode de l'invention peut être réalisée en employant très peu de dispositifs supplémentaires. La méthode de l'invention est caractérisé en ce que un modèle ayant les dimensions de la pièce à traiter comprend des marques sur les points à traiter, 10 que le modèle dans le dispositif de traitement est balayé par le faisceau porteur, que la chambre de traitement comprend un détecteur, dont le signal ds sortie, émis.à cause de l'incidence du faisceau d'électrons sur une marque, interrompt le procédé de balayage et emmagasine, en forme codée si nécessaire, dans la mémoire les tensions de déflexion présentes. 15 La méthode de l'invention a l'avantage que par le balayage d'un modèle, des données sont obtenues qui comprennent les valeurs de correction des erreurs de déflexion. Les dcnnéss dérivent de la position du faisceau porteur en rapport à la marque, * 20 On va décrit dans ce qui suit une réalisation d'un système comprenant la méthode d1- 'invention, à l'aide d'une figure. Dans la figure, les parties connues, c'es■-^-dire le dispositif de traitement et les composants du circuit de commande -i ârique du dispositif de traitement sont représentés en lignes minces. Les artlas nécessaires pour réaliser l'invention sont représentées 25 en lignes épaisses. La description suivants de la figv-ve concerne d'abord les parties connues, représentées en lignes minces. Le dispositif ds traitement de la figure a la forme d'un dispositif de traitement à faisceau d'électron, 1. Celui ci comprend dans sa partie supérieure, un canon à électron 2 qui est formé essentiel-30 lement d'une cathode, d'un cylindre de Wehnslt et d'une anode. Au lieu d'un faisceau d'électron tout autre faisceau porteur, tel qu'un faisceau d'ions, par exemple, peut être utilisé. Des bobines 3 et 4 concentrent le faisceau d'électrons 5 et engendrent des champs magnétiques. Deux bobines de déflexion 6 et 7, représentées schématiquement, défléchissent le faisceau d'électron 35 5 dans les directions X et Y. Evidemment, le faisceau d'électrons 5 peut être défléchi par un champ électrostatique. La partie inférieure du dispositif de traitement 1 comprend une chambre de traitement 8 où la pièce est placée durant le traitement. Les données de commande du dispositif de traitement 1 sont emmagasinées 40 dans une mémoire 9. Ces données peuvent être emmagasinées dans n'importe quelle 69 21613 2016815 mémoire numérique ou analogique. De préférence, une mémoire à bande magnétique, tambour magnétique, disque magnétique ou bande de papier est utilisé. Dans cette réalisation, la mémoire 9 est une mémoire de données numérique à bande magnétique. Le traitement est commencé en déclenchant une horloge 10 par l'in-5 termédiaire d'une entrée 11. Ensuite, l'horloge 10 émet successivement des impulsions de ses sorties 12 à 17. Ces impulsions sont émises jusqu'à ce que la pièce soit traitée complètement, c'est-à-dire quand la mémoire cesse de transmettre des données. Le signal de sortie de la sortie 12 conditionne pour la lecture, la mémoire 9 qui émet de sa sortie 18 des signaux à un décodeur 10 19. Chacune des sorties 13 à 17 de l'horloge 10 est connectée à un des circuits ET 10 à 24. Les circuits ET 20 à 24 sont enclenchés l'un après l'autre. Les deuxièmes entrées des circuits 20 à 24 sont connectées en parallèle à la sortie du décodeur 19. Afin d'envoyer de la mémoire 9 un bloc de données, la partie des données qui concerne la coordonnée de déflexion X est d'abord introduite 15 dans un compteur X 25, par l'intermédiaire d'un circuit ET 20, de sorte que la grandeur de la déflexion dans la direction X soit disponible pour le compteur X25 sous forme binaire. Les données de l'axe Y, qui sont envoyées au compteur Y 26, sont traitées de la même manière que celles de l'axe X quand le circuit ET 21 est ouvert. Si les données sont déjà emmagasinées dans la mémoire 2° 9, en forme de chiffres binaires, le décodeur 19 peut être omis. Les sorties des compteurs 25 et 26 sont chacune connectées à un des convertisseurs numérique analogique 27, 28 qui convertissent les signaux de déflexion représentés en forme binaire à des signaux analogiques. Chacune des sorties des convertisseurs numériques analogiques 27 et 26 est liée par l'intermédiaire d'un des 25 amplificateurs 29 et 30 à une des bobines de déflexion 6 et 7. Le bloc de données pour commander le dispositif de traitement peut être fourni avec d'autres informations, telles par exemple, que 1'information pour commander la durée d'application du faisceau d'électron provenant du canon à électron 2. Après la transmission des données des déflexions X et Y, ces 30 données sont transmises consécutivement, par l'intermédiaire des circuits ET 22 à 24. La sortie du circuit ET 22, par exemple, est connectée à un générateur d'impulsions 31 qui engendre une séquence d'impulsions ayant des amplitudes et des écartements déterminés, quand il reçoit un signal. La séquence d'impulsion peut avoir des caractéristiques fixes, peut être réglée à main où chan-35 gée continuellement par les données aussi présentes dans la mémoire 9. Les sorties des circuits ET 23 et 24 sont connectées à des convertisseurs numériques analogiques 32 et 33. Ces convertisseurs reçoivent des signaux quand le faisceau d'électrons est déclenché une fois pendant une période déterminée à chaque point de traitement. La tension de sortie du convertisseur numérique-40 analogique 32 détermine la durée de l'impulsion et la tension des sorties du 69 21613 4 2016815 convertisseur numérique- analogique 33 détermine l'amplitude de l'impulsion durant le traitement. Selon le genre d'opération qu'on utilise, soit le générateur d'impulsion 31 soit un convertisseur numérique-analogique 32 et 33 émet des signaux. 5 On va décrire maintenant les composants du circuit de la figure représen tée en lignes épaisses - qui réalisent la production de données d'emaagasinage de l'invention. Les données de commande du balayage sont produites en conditionnant un générateur d'impulsion 50, par l'intermédiaire de l'entrée 51, à envoyer une séquence d'impulsion à un circuit ET 52. On suppose que le cir-10 cuit ET 52 est ouvert afin de transmettre les impulsions provenant du générateur d'impulsion 50 au compteur X 25. La valeur du compteur X qui change continuellement durant le procédé est convertie, comme durant le traitement de la pièce, à un signal analogique dans le convertisseur numérique analogique 27, amplifié dans l'amplificateur 29 et alimenté à une bobine de déflexion 15 X 7 ainsi défléchissant le faisceau d'électron dans la direction X. Quand le compteur X 25 atteint sa valeur maximum, une impulsion est envoyée au compteur Y 26, et le compteur X 25 recommence à compter à partir de 0. Les valeurs respectives du compteur Y 25 sont converties à un signal analogique dans le convertisseur nuroérique analogique 28, amplifié par l'amplificateur 30 et ensuite 20 transmis à la bobine de déflexion Y, ainsi obtenant le balayage du faisceau d'électron. Chaque fois que le compteur X réalise une déflexion complète dans la direction X, la nouvelle valeur du compteur Y décale le faisceau d'électrons dans la direction Y afind'effectuer une nouvelle déflexion X. Un modèle 53 de la pièce est disposé dans la chambre de traitement 8 du dispositif de tral-25 tement 1. Le modèle 53 porte une marque 54 dans chacune des zfines à traiter (soudées ou percées) par le faisceau d'électrons. La marque 54 peut fitre, par exemple, une empreinte creuse ou formée d'un métal qui émet de la lumière, de la chaleur, ou des électrodes secondaires quand un faisceau d'électrons est incident sur elle. La marque 54 peut être produite de manière photollthogra-30 phique. Un détecteur 55, qui peut être une cellule photo-électrique, un photomultiplicateur ou un scintillateur, par exemple, est disposé au-dessus du modèle 53. Si durant le balayage, du modèle 53, le faisceau d'électrons 5 est incident sur une marque 54, d'avantage de lumière ou d'électrons secondaires sont admis dans le détecteur 55, selon le genre de marque utilisé, de sorte 35 que le détecteur émette un signal. Ce signal de sortie est amplifié dans un amplificateur 56 et ensuite transmis à un circuit ET 57. On suppose d'abord qu'un signal est appliqué à l'entrée de droite du circuit ET 57 de sorte que ce circuit ET soit ouvert pour recevoir lesignal provenant de l'amplificateur 56. Si le faisceau d'électrons 5 est incident sur des zfines qui ne portent 40 pas de marque 54 durant le balayage du modèle 53, un signal n'est pas appliqué BAD ORIGINAL 69 21613 5 2016815 sur l'entrée de gauche du circuit ET 57 et» en conséquence^ un signai n'appa-rait pas à la sortie de ce circuit ET„ Un invsrseur 58 assure qu@ dans est état, l'entrée inférieure du circuit ET 52 reçoit un signal de ssrts que es circuit ET 52 soit ouvert et que les compteurs X et Y 25 et 26 puissent être 5 décalés par le générateur d'impulsion 50, Si le faisceau d'électrons 5 est incident sur une marque, le détecteur 55 émet un signal. Ce signal est transmis par l'intermédiaire du circuit ET 57, étant inversé dans l'inverseur 58„ de sorte que les signaux cassent d'être appliqués sur l'entrés inférieur® du elr~ cuit ET 52. 10 Ainsi,, le circuit ET 52 devient bloqué;, et les compteurs X et Y 25 et 26 retiennent leur valeur Le faise@@y d°él@str@n§ 5 s'arrête sur 1© raarqui 54. Le signal de sortie du circuit ET 57 à s@ smmmt est envoyé,, psr l'intar-disire de la ligne 590 â l'entrée dg l'horion® d® esrasiafïde 80„ Cglle-ei âmist consécutivement un signal de sortie de sortias 81 à 650 ©haqu® fais qu'un 15 signal d'entrée est appliqué sur Sa ligna 59. La §ignal da 1© §©rtis BU @ors= dltianne la mémoire â peur l'ieriturgo Ghseuna d@s ggrtia® 82 à 84 est @@n= ngetis i un® sntrie des circuits ET Si â ii» Las domina d® eestsasinda dm traitement d'une piieso telles que l3£ifîf@rfflati@n d@ la duri® ©y l'amplitude d°UR® isnpul8îona per s»eepl@D peavsnt ifëra introduites p§r l'imterïrtÉdiëiir® d® 31® 20 munièm antrée 69 du elreuit ET SB §£ @n v® difîioÊiir i® fâ£g@o®y d'électrons,, □ans ea eas0 les eireuits ET S? @t Si qy£ p@s§®nt lu® vslayr® mipaotlvas dga saïspteurs X mt Y 25 mt 26 sent ©ReîaRelhSas l"®un ®pri§ l'sutnso L®§ gipas d@ sortie des eireuits ET 8S â Si sont envoyés i un @@dsyr 70 p@ur csnvisrtir les esdgi binaires prswamsnt de© @@®pteur§ 25 ®t 23 i an @ed® qyl c©iwi®nt 25 .la mieux â la mémoire. Le eedgyr 70 peut itrs sais ai les données sont «nw gistrées dans la mémair® 9 dans i@ ssds Cbinairs @u fï'îiîpsrte qusl §iutr® ©ad® 3 dans lequslls 12s sont oontenus dans les compteurs 25 @t 26 „ Enfin0 le sortis 85 ds l'horloge ds commande SO imaft m signal de sorti© à un inverseur 7H pour inverser m signai dg aorte qu'aucun signal d'unferia sait disponible pour l'en-30 trie de droit® du circuit ET 57 et que ce oirouit devienne bloqui. Bien qu'un signal soit émis par le détecteur 55, le oirouit ET 57 cesse d'émettre un si&tal ds sortie st an signal réapparaît à la sortie de l'inverseur 50« C® signal conditionne le oirouit ET 52 de sorte que les compteurs X et Y 25 et 2B soient décalés de leur valeur respective par les impulsions provenant du générateur 35 d'impulsions 50« La faisesau d'électrons 5 continue 1® balayage jusqu'au moment qu'il rencontre de nouveau une marque 54» Bien que l'on ait décrit dans eg qui prield® st représenté sur lei dsssins, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées â un mode de réalisation préféré de oelle-ci» il sst évident que l'Itérants ds l'art pourrait y @p= 40 porter toutes modifications de forme ou dg détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention» BAD ORIGINAL 69 21613 6 2016815 REVENDICATIONS 1.- Méthode pour déterminer les données de dêflexian pour la commande numérique d'un dispositif de traitement à faisceau porteur, caractérisé an ce qu'il comporte un modèle ayant les dimensions de la pièce à traiter comprenant 5 des marques sur les points à traiter,, le modèle dans 1s dispositif ds traitement étant balayé par un faisceau porteur, st un détecteur dont le signal de sortie émis en réponse au faisceau porteur tombant sur une des marques interrompt le balayage et enregistre les tensions de déflexisn dans une mimoirs sous forme codée si nécessaire» 10 2o- Système pour réaliser la méthode de 1s revefidigatien 1» ssmeiêpîsê an ee qus deux compteurs sont fournis pour engendrer des tensions de dëflexion peur effectuer le balayage par la faiseggu pasteur0 les isîpulsians d°yn géni= rateur étant appliquées sur 1s premier eempt®yr0 pendant que les signaux émis par l°autre eosspteyr dans i® position finale sont enveyés è 1"entrée du pm-1S mler osuptgyr et sn @e que les valeurs reapastivss des deux earapt®yrs0 sont transféré®® ehaeune i yra des Éléments d@ difl@xian dy dispositif dg traite-Rient i fai®e®@u porteur par 10 int@rmédi§ir© d°yn @@m?©rtis§gyr msmiriqu®-anslsgiqygo 30= Système s®l@n I® revsndiestien 2„ ggraetirisi en e® qu°un elreyit d® dê= 20 elenehsmerit Ibtoqui par le signal de sertie dy diteetgyr est dispeai gntr® 1® générateur d°impulsions st 1®§ deux eeraptaurs0 40= Système s®i@ira I® rgVBndioâtion ZD @©ra@tÉri§É srs qu® 1©§ e@eti®s des dsyss @@apt®ur§ sorat essweotigg i dss oiresiits dg dielgragfogffient qyi @y-y®rtâ par i0ineiderass du faiaegaa parteur sur une marque st qui0 fournissant -25 i la méesir® la® ^§l®ur§ dge esmpteyri après l®yr r®@@d®ge te yn @@d@yr0 ia= Système s©l@n 2,® r©v®Rdi(§®tion 40 garsetêrisi en e® quDyn terlsgg shraniâi® p@r®st aux impulsion© ds sortie d°@uvrir esnsieutîwament 1@§ sartias de eireuita â® di@lsn§hgœnt afin d® passai les valeurs des compteurs à 1© ss&iûis3© mt d'mswir les portes entra le générateur d°Impulsions et les dsuK 30 e@mpt@urs « S0= Systims g@l@n les* rgvendieations 2a 30 4 au S0 earastirisi an es que 1® détecteur ast un® eelluls ptatoileotriqu® @t qy§ les marques sur le modèle ont la forma de surfaces„ en particulier des surfaces métalliques ou des empreintes creuses„ qui donnant des émissions secondaires quand ils sont frappés 69 21613 7 2016815 par le fai6ceau porteur. 7.- Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la mémoire est utilisée pour emmagasiner des données de commande ainsi que des données de déflexion du faisceau porteur.