Brevet FR2877183A1 — publié le 20060428

La présente invention concerne un système de visualisation du champ de travail d'un outil d'une machine à commande numérique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, dans le domaine de la découpe et du soudage de tôles au moyen d'une torche s plasma, et plus spécialement de tôles de grande longueur. Dans la suite de ce mémoire, on entendra par l'expression champ de travail la zone d'impact de l'outil proprement dite et son proche environnement. Les machines de découpe à commande numérique, notamment les io machines utilisant une torche plasma comme outil, sont parfois amenées à évoluer sur des chantiers où elles doivent découper de tôles de grande longueur pouvant atteindre 30 m par exemple. II est alors très difficile à un opérateur depuis son pupitre de commande de positionner avec précision l'outil de découpe de la machine sur la tôle à découper et de suivre le déroulement du cycle de coupe. Une solution à ce problème consiste à offrir avec la machine une option vision constituée par une caméra de prise de vue et d'un moniteur associé permettant de visualiser sur l'écran du moniteur une image du champ de travail de l'outil de coupe. Cependant, cette solution n'est pas idéale du fait d'un encombrement plus important dû à l'adjonction à la machine d'un moniteur supplémentaire, et d'une plus grande complexité liée à la présence d'un pupitre de travail différent et à des boutons de commande supplémentaires, le tout s'accompagnant bien entendu d'un coût plus élevé. D'autre part, ce système de visualisation connu ne permet pas, après positionnement de l'outil, de suivre les différentes phases de l'opération de découpe, ou de soudage, proprement dite car l'objectif de la caméra est alors obturé en raison de la forte intensité lumineuse dégagée par l'arc de la torche plasma. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un système de visualisation du champ de travail d'un outil d'une machine à commande numérique, comprenant au moins une caméra de prise de vue, qui permettrait, dans une réalisation simple et à faible coût, d'offrir à un opérateur des moyens d'obtenir une mise en position précise de l'outil de la machine dans le champ de travail et un suivi complet du déroulement de l'opération à effectuer, découpe ou soudage par exemple. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ladite caméra de prise de vue est reliée à un écran d'une interface de commande numérique de ladite machine. Ainsi, l'invention tire profit de la présence d'un écran dans l'interface de la machine pour réaliser la visualisation cherchée du champ de travail de l'outil, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un équipement particulier tel qu'un moniteur dédié à cette fonction. Il en résulte un coût plus faible et une manipulation plus aisée du système de visualisation puisqu'intégré à l'interface de commande numérique ellemême. En définitive, le mérite du demandeur est d'avoir détourné la fonction initiale de l'écran d'interface, destiné au simple affichage de paramètres concernant l'opération de découpe ou de soudage, pour y ajouter celle de la visualisation du champ de travail de l'outil par couplage avec une caméra de prise de vue liée à l'outil. Selon un mode de réalisation avantageux du système de visualisation conforme à l'invention, la caméra de prise de vue est connectée à ladite interface par un moyen d'acquisition matériel. On entend par moyen d'acquisition matériel une carte d'acquisition spécifique, par exemple, permettant d'éviter l'utilisation des ressources de commande numérique, notamment son processeur, afin de ne pas perturber le cycle de coupe ou de soudage. L'invention prévoit également que ladite caméra est une caméra à réglage d'ouverture automatique, ceci afin d'assurer la prise de vue en cours de découpe ou de soudage même en cas de fortes intensités lumineuses émises par l'arc plasma. En cas de besoin, on peut envisager que ladite caméra comporte un filtre d'atténuation. Une autre caractéristique du système de visualisation selon l'invention consiste en ce qu'il comprend une pluralité de caméras de prise de vue et en ce que ladite interface comporte des moyens de commutation desdites caméras. Cette disposition particulière s'applique au cas où l'outil de coupe par exemple est multiple et comporte deux torches, ou plus, destinées à effectuer deux opérations de coupe ou une opération de coupe et un marquage de la tôle en cours de découpe. L'invention permet alors de visualiser alternativement les champs de l'une ou de l'autre caméra. Encore un autre aspect avantageux du système de visualisation, objet de l'invention, consiste en ce qu'il comprend une mire de repérage du point d'impact dudit outil. Cette mire peut être déplacée dans la zone de visualisation de manière à obtenir un positionnement précis de l'outil par rapport aux tôles, ceci quelle que soit leur épaisseur, laquelle peut varier de io 0,8 mm à 10 cm. De préférence, l'outil est une torche de travail à l'arc électrique, de préférence une torche à plasma et/ou l'outil est porté par une installation de découpe comprenant une torche de coupage ou soudage à l'arc plasma. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma d'un système de visualisation conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de face d'un écran d'une interface d'une machine équipée d'un système de visualisation conforme à l'invention. Sur la figure 1 est représenté un système de visualisation comprenant une caméra 10 de prise de vue montée sur une poutre 40 qui porte également un outil 20, tel qu'une torche plasma, destiné à découper, ou souder, une tôle 30 de grande longueur, en acier, acier inoxydable, aluminium, etc. De manière à pouvoir déplacer la torche 20 dans les deux axes par rapport à la tôle 30, la poutre 40 se déplace longitudinalement sur un rail 50, tandis que l'équipage formé par la caméra 10 et la torche 20 se déplace lui-même transversalement le long de la poutre 40. La caméra 10 est disposée par rapport à la torche 20 de sorte que son champ 11 de visée couvre le champ de travail de la torche, à savoir la zone d'impact 31 de l'arc proprement dite et son environnement proche 32. Ainsi disposée, la caméra permet de visualiser, même à grande distance, non seulement la position de la torche 20 par rapport à la tôle 30 pour un contrôle précis de positionnement, mais également l'environnement de la zone d'impact, pour un meilleur suivi du déroulement du cycle de coupe ou de soudage. A titre d'exemple, le champ de vision de la caméra 10 peut s'étendre sur un diamètre de 300 mm autour de la torche 20. Les figures 1 et 2 montrent que la visualisation de l'image du champ de travail saisie par la caméra 10 de prise de vue est réalisée sur un écran 61, écran tactile par exemple, d'une interface 60 de commande numérique de la machine. La caméra 10 est connectée à l'interface 60 par une carte 62 d'acquisition. Ce mode d'acquisition, qui ne met en oeuvre que des moyens matériels, permet, comme cela a été mentionné plus haut, de ne pas utiliser to de ressources logicielles, telles que le processeur de l'interface, qu'il est préférable de consacrer à la seule commande de l'opération de découpe ou de soudage. Ainsi que le montre plus particulièrement la figure 2, l'opérateur de la machine peut donc depuis son pupitre de commande visualiser même à grande distance, jusqu'à 30 m, le champ de travail de la torche 20, afin de positionner l'arc plasma 21 avec précision sur la tôle 30 et de suivre les différentes phases de l'opération en cours. Bien entendu, l'opérateur a aussi le choix d'utiliser l'écran 61 de manière habituelle pour afficher les paramètres concernant la position de la torche 20 et le déroulement du cycle de coupe ou de soudage. Le passage du fonctionnement de l'écran du mode affichage de paramètres au mode visualisation est effectué au moyen d'un bouton poussoir 63 de l'interface 60. On peut voir sur la figure 2 que la luminosité et le contraste de l'image formée sur l'écran 61 par la caméra sont réglables à l'aide de boutons de réglage, qu'il s'agisse de flèches 611, 612, 621, 622 de défilement de valeurs discrètes ou de poussoirs 610, 620 permettant l'accès à un clavier virtuel de saisie de valeurs continues. Dans le cas d'un outil bi-torche, le système de visualisation comporte, disposées sur la poutre 20, deux caméras distinctes 20 associées à chaque caméra. L'écran 61 permet alors la visualisation alternée des images fournies par l'une ou l'autre des caméras, le passage d'une image à une autre est assuré par des moyens de commutation, non représentés. La caméra 10 de prise de vue est, par exemple, une caméra à CCD ( Charge Coupled Device ) à transmission analogique comportant 752x582 pixels. Avantageusement, elle est munie des fonctions de mise au point automatique (Autofocus) et de réglage d'ouverture automatique (Autoiris). Cette dernière fonction présente un intérêt particulièrement grand dans le domaine d'application considéré, car elle permet d'adapter l'ouverture de la caméra à l'intensité lumineuse environnante qui peut être très élevée du fait du rayonnement de l'arc plasma 21. Il est également possible d'envisager l'adjonction d'un filtre d'atténuation supplémentaire dans des conditions de luminosité extrêmes. io 6 REVENDICATIONS 1. Système de visualisation du champ de travail d'un outil (20) d'une machine à commande numérique, comprenant au moins une caméra (10) de prise de vue, caractérisé en ce que ladite caméra (10) de prise de vue est reliée à un écran (61) d'une interface (60) de commande numérique de ladite machine. 2. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce io que la caméra (10) de prise de vue est connectée à ladite interface (60) par un moyen (62) d'acquisition matériel. 3. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite caméra (10) est une caméra à réglage d'ouverture automatique. 4. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dite caméra (10) comporte un filtre d'atténuation. 5. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de caméras de prise de vue et en ce que ladite interface (60) comporte des moyens de commutation desdites caméras. 6. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une mire de repérage du point d'impact dudit outil. 7. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'outil est une torche de travail à l'arc électrique, de préférence une torche à plasma. 8. Système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'outil est porté par une installation de découpe comprenant une torche de coupage ou soudage à l'arc plasma. s 9. Application du système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 8 à la découpe de tôles au moyen d'une torche plasma. 10. Application du système de visualisation selon l'une des revendications 1 à 8 au soudage de tôles au moyen d'une torche plasma. io