Brevet FR2660083A1 — publié le 19910927

Equipement de gravure à laser. L'objet de l'invention se rattache au secteur technique de la gravure sur un support notamment métallique par balayage de la surface à graver à l'aide de rayons lumineux émis par un dispositif à laser. L'invention concerne plus précisément un équipement pour réaliser une gravure sur une pièce, du type comportant une table à mouvements croisés X et Y destinée à porter la pièce à graver et susceptible d'être entraînée en va-et-vient dans le sens des Y et pas à pas dans le sens des X après chaque déplacement de la table dans le sens des Y, un instrument de gravure comportant un laser susceptible d'émettre des rayons lumineux vers la surface de ladite pièce pour y imprimer des marques, un système de stockage d'une image digitalisée correspondant à la gravure à réaliser, ladite image étant stockée sous forme de lignes d'image comportant chacune une pluralité d'informations élémentaires binaires, chaque ligne d'image correspondant à un parcours de la table dans le sens des Y et chaque information élémentaire binaire correspondant à un point sur la gravure à réaliser par le laser, un ordinateur relié audit système de stockage, destiné à lire et à traiter successivement les lignes d'image, et des moyens pour gérer les déplacements de la table et la commande d'émission ou de non émission de rayons lumineux par le laser en fonction de la position de la table et de la ligne d'image en cours de traitement. Il est connu que l'on peut réaliser des marques sur une surface métallique à l'aide d'un rayonnement laser. La demande de brevet européen EP-O 168 374 enseigne la possibilité de former une rugosité contrôlée sur une surface métallique avec un rayon laser fixe et en déplaçant l'objet à graver. Toutefois ce document ne concerne que le marquage de la surface périphérique d'un cylindre avec un dessin élémentaire et non la formation d'une gravure tramée. Il est également connu que l'on peut réaliser des gravures à l'aide d'un rayonnement laser piloté par un ordinateur. Le brevet français FR 2 575 114, en particulier, enseigne que l'on peut réaliser une gravure par points à l'aide d'évidements plus ou moins profonds créés par un rayonnement laser commandé par un calculateur et à l'aide de données préalablement mémorisées sur un support magnétique. Toutefois, ce document concerne la gravure sur un support recouvert de plusieurs couches de couleurs ou nuances différentes les unes des autres et non une gravure sur un support dur du type métallique. Il est également connu, dans le domaine de la gravure, un procédé pour digitaliser l'image à reproduire par gravure et la stocker sur un support magnétique. La demande de brevet européen EP-O 104 123, par exemple, concerne un procédé de gravure digitale qui se rapporte essentiellement au traitement informatique de l'image, à son stockage et au pilotage de la machine à graver. Dans le cas présent la machine à graver est de préférence une machine à graver du type perçage et non une machine à graver par laser. Le brevet français FR 2 164 394 concerne également un procédé d'obtention de données pour la fabrication de formes d'impressions sur rotatives dans lequel les images à reproduire sont stockées en lignes d'image comportant chacune une pluralité de valeurs binaires en série correspondant aux valeurs de gris des points de la ligne correspondante de la forme à réaliser. Dans les équipements de gravure par laser pilotés par ordinateur et connus à ce jour, le calculateur gère à la fois les déplacements de la table, le lecteur de l'image stockée sur un support magnétique, la conversion de l'image en données compréhensibles par le laser et l'émission de ces données vers le laser. Malgré les vitesses de plus en plus grandes des calculateurs, les équipements de ce type sont relativement lents car le volume des informations à traiter pour obtenir une image par points sur une pièce notamment métallique est important. Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient et de proposer un équipement dans lequel la table puisse se déplacer à grande vitesse. Le but est atteint selon l'invention par le fait que lesdits moyens pour gérer les déplacements de la table et la commande du laser sont constitués par une carte électronique interposée entre l'ordinateur, d'une part, et le laser et la table, d'autre part, et destinée à recevoir de l'ordinateur successivement les informations élémentaires binaires de chaque ligne d'image et à traiter en séquence ces informations élémentaires binaires en fonction de la position de la table selon l'axe des Y et de son sens de déplacement pour fournir le signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux au laser, ladite carte électronique comportant un microprocesseur, au moins une mémoire pour stocker la ligne d'image en cours de traitement, des moyens de traitement de la ligne stockée et des moyens de commande de la table et du laser. Grâce à cette disposition, la gestion des mouvements de la table, la commande du laser et le traitement de la ligne d'image sont réalisés par ladite carte électronique, ce qui décharge considérablement l'ordinateur et améliore les performances de l'équipement. Avantageusement ladite carte électronique comporte deux mémoires utilisées en alternance, l'une des mémoires recevant les informations élémentaires binaires de la ligne d'image suivante pendant que la ligne d'image en cours de traitement est stockée dans l'autre desdites mémoires, et des moyens pour inverser le rôle des deux mémoires à la fin du traitement de la ligne d'image en cours. Avantageusement, l'équipement comporte de plus des moyens pour mesurer la position de la table selon l'axe des Y et son sens de déplacement, lesdits moyens étant destinés à fournir à ladite carte électronique une impulsion à chaque déplacement élémentaire de la table sur une distance prédéterminée la carte électronique comporte des moyens de comptage des impulsions émises par lesdits moyens de mesure, reliés au microprocesseur et émettant un signal à chaque incrément prédéterminé du nombre d'impulsions comptées, incrément correspondant au déplacement de la table sur une distance égale à un point de gravure, et les moyens de commande du laser comportent un générateur de signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux, reliés au laser et aux moyens de comptage et émettant ce signal en fonction du signal reçu des moyens de comptage et de la valeur de l'information élémentaire binaire correspondant au point à graver. Avantageusement lesdits moyens de mesure de la position de la table comportent une règle électronique associée à la table. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préféré de l'invention décrit ci-après à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en rérérence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un mode de réalisation de l'équipement selon l'invention, - la figure 2 montre un schéma de principe de la carte électronique interposée entre l'ordinateur et la machine à graver. Le dessin montre un équipement de gravure à laser 1 qui comporte essentiellement une machine à graver 2 pilotée par un ordinateur 3. La machine à graver 2 est constituée par une table 4 à mouvements croisés X et Y destinée à supporter la pièce à graver 5 et par un instrument de gravure 6 comportant un laser 7 susceptible d'émettre des rayons lumineux 8 vers la surface à graver 9 de la pièce 5. La table 4 peut se déplacer, en va-et-vient, dans le sens de l'axe des Y grâce à un premier moteur 10 et, pas à pas, dans le sens des X, grâce à un deuxième moteur 11. Le laser 7 est fixe au-dessus du bâti de la table. L'ordinateur 3 est relié à un système de stockage magnétique 12 qui contient les programmes d'exécution de l'ordinateur ainsi que des fichiers ou ensemble de données concernant les images à graver sur la pièce 5. Les images à graver sont stockées sous forme de lignes d'image et chaque ligne d'image comporte une pluralité d'informations élémentaires et binaires. Chaque ligne d'image correspond à un parcours de la table dans le sens des Y et chaque information élémentaire binaire correspond à un point sur la gravure à réaliser par le laser. Chaque point correspond à un tir ou une absence de tir par le laser 7, c'est-à-dire à une émission ou non émission de rayons lumineux. Il est entendu que le point est le plus petit élément qui peut être gravé sur la pièce 5 portée par la table 4. Lorsque le laser 7 émet des rayons lumineux, il creuse sur la surface de la pièce à graver 5 un sillon ayant une profondeur de 3 micromètres environ lorsque la pièce 5 est métallique. Le diamètre du faisceau lumineux est de 60 à 80 micromètres environ et ceci correspond à peu près au pas de la table 4 dans le sens des X après chaque déplacement de la table 4 selon l'axe des Y dans un sens ou dans l'autre. L'ensemble des lignes d'image d'une image à graver sur la pièce 5 a été préalablement obtenu par conversion d'une image informatique traditionnelle qui peut être affichée sur un écran et qui représente l'image de l'objet à reproduire. Cette image informatique est constituée de données élémentaires donnant un niveau de gris à chaque pixel de l'écran. Chaque valeur de pixel est convertie par ce programme en une matrice de quatre lignes et de quatre colonnes, chaque élément de la matrice correspondant à un bit d'information ou à un point de la gravure à réaliser par le laser 7. On peut ainsi créer seize niveaux de gris avec l'équipement.Chaque rang de pixels sur l'écran est transcrit en quatre lignes d'image pour le laser, qui correspondent à deux allers et retours de la table 4, deux déplacements successifs de la table selon l'axe des Y, l'un dans un sens et l'autre dans l'autre sens, étant séparés par un espace correspondant à une avance pas à pas de la table dans le sens des X grâce au moteur 11. Lors de la conversion de l'image, il est également tenu compte de la taille que l'on veut donner à l'image laser, et les informations concernant la longueur d'une ligne d'image en nombre de points, l'espacement entre deux points, ainsi que le pas entre deux lignes d'image gravées sont mémorisés dans un fichier spécial, ces informations servant ensuite lors de l'initialisation de l'équipement au début de la phase de gravure. De même les informations concernant le positionnement initial de la table 4 sont également archivées dans ce fichier spécial. Il est également possible d'y inclure, le nombre d'images identiques que l'on veut imprimer côte à côte sur la même pièce à graver 5 ainsi que l'espacement entre ces images dans le sens de l'axe des Y ou de l'axe des X.Il est à noter que toutes les lignes d'image d'une image ont le même nombre de points et ce nombre correspond à une longueur bien déterminée du déplacement de la table 4 selon l'axe des X, mais ce nombre peut varier d'une gravure à l'autre. Au début de chaque opération de gravure, l'ordinateur 3 émet vers les moteurs 10 et 11 des ordres permettant d'initialiser la table au début du traitement de gravure d'une pièce 5. Une carte électronique 13 est interposée entre l'ordina- teur 3 et la machine à graver 2. Cette carte électronique 13 gère les mouvements de la table 4 dans le sens des X et des Y ainsi que l'émission ou la non émission de rayons lumineux par le laser 7 pour chaque point de l'image. De plus une règle électronique 14 est associée à la table 3 ou au moteur 10 de déplacement de la table 3 selon l'axe des Y. Cette règle électronique 14 fournit à la carte électronique 13 une information sur le sens du déplacement de la table 3 ainsi qu'une impulsion à chaque déplacement élémentaire de la table sur une distance prédéterminée. La carte électronique 13 comprend essentiellement un microprocesseur 15 relié à l'ordinateur 3 et aux moteurs 10 et 11 de la table 4, au moins une mémoire 16 et de préférence deux mémoires 16 et 17 pour stocker les informations élémentaires binaires des lignes d'image successivement lues et émises par l'ordinateur 3, et des moyens de traitement des informations élémentaires binaires contenues dans les mémoires 16 et 17. Dans le cas où la carte électronique 13 comporte deux mémoires 16 et 17, ces deux mémoires 16 et 17 sont utilisées en alternance, l'une des mémoires recevant une ligne d'image de l'ordinateur 3 pendant le traitement des informations de la ligne d'image contenue dans l'autre mémoire.Dans ce cas, la carte électronique comporte des moyens permettant d'inverser le rôle des deux mémoires dès que les informations contenues dans la deuxième mémoire sont toutes traitées et que la première mémoire est remplie par les informations élémentaires binaires de la ligne d'image suivante. La carte électronique 13 comporte de plus un compteur d'impulsions 18 pour compter les impulsions émises par la règle électronique 14 et le sens de déplacement de la table 4 selon l'axe des Y. Ce compteur d'impulsions 18 est relié au microprocesseur 15 pour recevoir de celui-ci, au début du traitement d'une gravure, la valeur de la résolution de l'image à graver sur la pièce 5, c'est-à-dire le nombre d'impulsions fourni par la règle électronique 14 pour un déplacement de la table 4 correspondant à la distance entre deux points consécutifs d'une ligne.A chaque fois que le compteur d'impulsions 18 s'incrémente du nombre d'impulsions correspondant à la résolution de l'image, il émet un signal vers le microprocesseur permettant à celui-ci de déterminer la position de la table et de commander l'arrêt du moteur 10 à la fin du traitement d'une ligne d'image, de commander le moteur 11 pour avancer la table 4 d'un pas, et d'inverser le sens de la rotation du moteur 10 pour le traitement de la ligne d'image suivante. La carte électronique 13 comporte enfin un générateur 19 relié au laser 7 et au compteur d'impulsions 18, qui, à chaque signal reçu de ce dernier, émet vers le laser un signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux 8 en fonction de l'information élémentaire binaire de la ligne d'image en cours de traitement qui correspond au point suivant de l'image à graver. Le générateur 19 associé au compteur d'impulsions 18 et à la règle électronique 14, permet de synchroniser l'émission des rayons lumineux 8 par le laser 7 avec le déplacement de la table dans le sens des Y. De préférence, la carte électronique 13 est intégrée dans l'ordinateur 3. Le mode de fonctionnement de l'équipement va maintenant être décrit. Avant toute gravure d'une pièce 5, l'ordinateur 3 émet un ordre et des informations vers la carte électronique 13 pour l'initialisation de celle-ci. Les mémoires 16 et 17 sont vidées, la première mémoire 16 est prête à recevoir une ligne d'image émise par l'ordinateur 3. Le compteur d'impulsions 18 est effacé, et la valeur de l'incrément correspondant à la résolution d'un point lui est fournie. Les moteurs 10 et 11 sont également initialisés. Ceci entraîne le positionnement de la table au début de gravure, la définition de la vitesse des moteurs, de la longueur d'une ligne dans l'axe des Y et la valeur d'incrémentation d'un pas du moteur 11. Après initialisation de la carte électronique 13, l'ordinateur 3 émet vers le microprocesseur 15 la première ligne image. Les informations élémentaires de cette première ligne image sont stockées en série dans la première mémoire 16. A la fin de l'opération de stockage de la première ligne image dans la première mémoire 16, les données de cette mémoire sont traitées de la façon suivante : la table 4 se met en mouvement dans un sens donné de l'axe des Y. A chaque réception d'un nombre d'impulsions émises par la règle 14 correspondant à un point de la gravure, le générateur 19 émet un signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux au laser 7 en fonction du rang du point concerné et de la valeur correspondante de l'information élémentaire binaire de la mémoire 16. Pendant ce temps, l'ordinateur 3 transmet la ligne d'image suivante qui est stockée dans la mémoire 17. Lorsque la table arrive en fin de parcours, toutes les informations élémentaires contenues dans la mémoire 16 sont traitées, et la mémoire 17 contient la ligne d'image suivante. Le microprocesseur 15 fait avancer le moteur 11 d'un pas dans le sens de X. Le traitement de la ligne suivante se fait en déplaçant la table dans l'autre sens et en traitant les informations élémentaires contenues dans la mémoire 17 en commençant par la dernière information reçue. Le processus continue jusqu'à épuisement de toutes les lignes image. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la table 4 est à mouvements croisés X et Y. Il va de soi que la même carte électronique 13 peut être utilisée pour graver une pièce cylindrique. Dans ce cas le déplacement pas à pas selon l'axe des X est remplacé par un déplacement pas à pas angulaire autour de l'axe du cylindre, la pièce étant tenue par son axe. REVENDICATIONS 1. Equipement pour réaliser une gravure sur une pièce (5) notamment métallique, du type comportant une table (4) à mouvements croisés X et Y destinée à porter la pièce à graver (5) et susceptible d'être entraînée en va-et-vient dans le sens des Y et pas à pas dans le sens des X après chaque déplacement de la table (4) dans le sens des Y, un instrument de gravure (6) comportant un laser (7) susceptible d'émettre des rayons lumineux (8) vers la surface (9) de ladite pièce (5) pour y imprimer des marques, un système de stockage (12) d'une image digitalisée correspondant à la gravure à réaliser, ladite image étant stockée sous forme de lignes d'image comportant chacune une pluralité d'informations élémentaires binaires, chaque ligne d'image correspondant à un parcours de la table (4) dans le sens des Y et chaque information élémentaire binaire correspondant à un point sur la gravure à réaliser par le laser (7), un ordinateur (3) relié audit système de stockage (12), destiné à lire et à traiter successivement les lignes d'image, et des moyens pour gérer les déplacements de la table et la commande d'émission ou de non émission de rayons lumineux (8) par le laser (7) en fonction de la position de la table (4) et de la ligne d'image en cours de traitement, caractérisé en ce que lesdits moyens pour gérer les déplacements de la table (4) et la commande du laser (7) sont constitués par une carte électronique (13) interposée entre l'ordinateur (3), d'une part, et le laser (7) et la table (4), d'autre part, et destinée à recevoir de l'ordinateur (3) successivement les informations élémentaires binaires de chaque ligne d'image et à traiter en séquence ces informations élémentaires binaires en fonction de la position de la table (4) selon l'axe des Y et de son sens de déplacement pour fournir le signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux au laser (7), ladite carte électronique (13) comportant un microprocesseur (15), au moins une mémoire (16, 17) pour stocker la ligne d'image en cours de traitement, des moyens de traitement de la ligne stockée et des moyens de commande de la table (4) et du laser (7). 2. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite carte électronique (13) comporte deux mémoires (16, 17) utilisées en alternance, l'une des mémoires (16, 17) recevant les informations élémentaires binaires de la ligne d'image suivante pendant que la ligne d'image en cours de traitement est stockée dans l'autre desdites mémoires (16, 17), et des moyens pour inverser le rôle des deux mémoires (16, 17) à la fin du traitement de la ligne d'image en cours. 3. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'équipement comporte de plus des moyens (14) pour mesurer la position de la table (4) selon l'axe des Y et de son sens de déplacement, lesdits moyens étant destinés à fournir à ladite carte électronique (13) une impulsion à chaque déplacement élémentaire de la table (4) sur une distance prédéterminée, la carte électronique (13) comporte des moyens de comptage (18) des impulsions émises par lesdits moyens de mesure (14), reliés au microprocesseur (15) et émettant un signal à chaque incrément prédéterminé du nombre d'impulsions comptées, incrément correspondant au déplacement de la table (4) sur une distance égale à un point de gravure, et les moyens de commande du laser (7) comportent un générateur (19) de signal d'émission ou de non émission de rayons lumineux (8), reliés au laser (7) et aux moyens de comptage (18) et émettant ce signal en fonction du signal reçu des moyens de comptage (14) et de la valeur de l'information élémentaire binaire correspondant au point à graver. 4. Equipement selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de la position de la table (4) comportent une règle électronique (14) associée à la table (4).