Brevet FR3066711A1 — publié le 20181130

Machine de marquage laser La présente invention concerne une machine de marquage laser. Les technologies de marquage laser utilisent un certain nombre de sources de faisceau laser de longueurs d'onde différentes, généralement choisies en fonction de la nature des matériaux à marquer. A titre d'exemple, les sources appelées « CO2 » émettent un faisceau laser de longueur d'onde 10,6 pm, plutôt adapté aux matériaux organiques. Les sources appelées « fibre » émettent un faisceau laser de longueur d'onde 1,06 pm, plutôt adapté aux matériaux métalliques. Les machines de marquage laser, notamment les machines à tête dite « galvanométrique », sont généralement équipées d'une source de faisceau laser ayant une longueur d'onde donnée, et sont donc utilisables de façon optimale pour un certain nombre de matériaux, mais de façon moins satisfaisante pour d'autres types de matériaux. Le marquage sur des types variés de matériaux oblige bien souvent à l'utilisation de plusieurs machines de marquage, ce qui implique un coût et un encombrement significatifs. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant une nouvelle machine de marquage laser permettant une utilisation plus polyvalente. A cet effet, l'invention concerne une machine de marquage laser, comprenant au moins une source de faisceau laser et un dispositif d'orientation du faisceau laser vers une cible. Cette machine est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux sources émettant deux faisceaux laser de longueurs d'onde différentes, et une lame dichroïque interposée sur les trajectoires des deux faisceaux laser de longueurs d'onde différentes et avant le dispositif d'orientation, cette lame dichroïque laissant passer les faisceaux laser dont la longueur d'onde est comprise dans un premier intervalle englobant la longueur d'onde d'une première des deux sources, de telle manière que cette lame dichroïque laisse passer le premier faisceau laser vers le dispositif d'orientation, et cette lame dichroïque réfléchissant les faisceaux laser dont la longueur d'onde est comprise dans un deuxième intervalle distinct du premier intervalle et englobant la longueur d'onde de la deuxième source, de telle manière que la lame dichroïque réfléchisse et dirige le second faisceau laser vers le dispositif d'orientation. Grâce à l'invention, des objets faits en matériaux différents, voire en plusieurs matériaux combinés, peuvent être marqués en utilisant une seule machine, au lieu de plusieurs machines. 3066711 2 Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle machine de marquage peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible : - La machine comprend deux sources orientées à 90° l'une par rapport à l'autre, et 5 la lame dichroïque est placée selon un angle de 45 degrés par rapport à la direction des faisceaux laser des deux sources. - La lame dichroïque est composée de ZnSe avec des traitements sur les faces adaptés. - La machine comprend une unité de contrôle du fonctionnement des sources de 10 faisceau laser. - L'unité de contrôle pilote également le dispositif d'orientation. - Le dispositif d'orientation est une tête galvanométrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une machine de marquage laser 15 conforme à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une machine de marquage laser conforme à l'invention. La figure 1 représente une machine de marquage laser 2. La machine 2 comprend 20 une enceinte 4 qui comprend deux sources 6 et 8 émettant deux faisceaux laser F1 et F2 de longueurs d'onde différentes. A titre d'exemple, la source 6 peut être une source du type « CO2 » et la source 8 une source du type « fibre ». En variante, d'autres types de sources, ayant des longueurs d'onde différentes, peuvent être utilisés. La machine 2 comprend également, compris dans l'enceinte 4, un dispositif 25 d'orientation galvanométrique 10 du faisceau laser vers une cible 12 disposée à l'extérieur de l'enceinte 4. La cible 12, ou substrat, est un objet présentant une ou plusieurs surfaces à marquer. La cible peut être en différents matériaux, incluant le verre, les céramiques, la porcelaine, les métaux, les matières plastiques, etc. De manière connue, le dispositif d'orientation galvanométrique 10, également appelé « tête galvanométrique », comprend 30 deux miroirs 100 et 102 dont la position par rapport aux faisceaux lasers est contrôlée par des moteurs galvanométriques non représentés pour diriger les faisceaux laser par réflexions successives vers les différentes parties de la surface à marquer de la cible 12. La machine 2 comprend également, incluse dans l'enceinte 4, une lame dichroïque 14 interposée sur les trajectoires des deux faisceaux laser et F1 et F2 avant le dispositif d'orientation 10. La lame dichroïque 14 laisse passer les faisceaux laser dont la longueur d'onde est comprise dans un premier intervalle englobant la longueur d'onde de 3066711 3 la première source 6, de telle manière que cette lame dichroïque 14 laisse passer le premier faisceau laser F1 vers le dispositif d'orientation 10. La trajectoire du premier faisceau laser F1 n'est donc pas modifiée. La source 8 est dirigée selon un angle de 90 degrés par rapport à la source 6. Les 5 faisceaux F1 et F2 sont donc sécants. La lame dichroïque 14 est placée selon un angle de 45 degrés par rapport à la direction des faisceaux laser F1 et F2. Selon une variante non représentée, les orientations des sources 6 et 8 par rapport à la lame dichroïque 14 peuvent être différentes. La lame dichroïque 14 réfléchit les faisceaux laser dont la longueur d'onde est 10 comprise dans un deuxième intervalle distinct du premier intervalle et englobant la longueur d'onde de la deuxième source 8, de telle manière que la lame dichroïque 14 réfléchit et dirige le second faisceau laser F2 vers le dispositif d'orientation 10. La lame dichroïque 14 est de préférence composée de séléniure de zinc (ZnSe) avec des traitements adaptés sur chaque face. Ces traitements peuvent être, à titre 15 d'exemple, des traitements de surface multicouches constituée d'une superposition de fines épaisseurs de sulfate de zinc ou de fluorure de magnésium, utilisant le principe d'interférence par couche mince. Ces couches peuvent être déposées, par exemple, par pulvérisation de faisceaux d'ions ou par dépôt par phase vapeur (PVD). Ainsi, la lame dichroïque 14 laisse passer les longueurs d'onde de l'ordre de 10,6 20 pour le cas mentionné à titre d'exemple du laser 002. La lame dichroïque 14 est également adaptée pour laisser passer des faisceaux laser dont la longueur d'onde est comprise dans intervalle de 0,2 lm autour de 10,6 Les caractéristiques de la lame dichroïque 14 sont choisies de telle manière qu'elle n'absorbe pas une quantité trop importante de la puissance des faisceaux laser F1 et F2, de telle manière que les 25 faisceaux F1 et F2 soient suffisamment puissants en sortie du dispositif d'orientation 10 pour obtenir un marquage satisfaisant. La lame dichroïque 14 réfléchit les longueurs d'onde de l'ordre de 1,06 pour le cas mentionné à titre d'exemple du laser fibre. La lame dichroïque 14 est également adaptée pour refléter des faisceaux laser dont la longueur d'onde est comprise dans 30 intervalle de 1µm autour de 0,01 lm En variante, l'étendue des intervalles de longueur d'onde que la lame dichroïque 14 réfléchit ou laisse passer peut être différente. La machine 2 comprend également une unité de contrôle 16 du fonctionnement des sources 6 et 8 de faisceau laser. L'unité de contrôle 16 pilote également le dispositif 35 d'orientation 10. L'unité de contrôle 16 exerce une synchronisation entre la cadence des sources 6 et 8, qui émettent les faisceaux laser F1 et F2 à intervalles réguliers, et le 3066711 4 pilotage spatial des miroirs 100 et 102 du dispositif d'orientation 10. Les deux sources 6 et 8 peuvent être contrôlées de manière à fonctionner en même temps. La machine 2 comprend également une alimentation électrique 18 alimentant les sources 6 et 8. 5 Une interface homme-machine 20 permet de programmer la machine 2. Selon un mode de réalisation non représenté, la machine de marquage laser 2 peut également comprendre plus de deux sources de faisceau laser. Dans un tel cas, les orientations des sources de faisceau laser par rapport à la lame dichroïque 14 sont choisies en fonction des longueurs d'onde et en accord avec les caractéristiques de cette 10 lame. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, le dispositif d'orientation 10 peut être d'un autre type que galvanométrique. 15 REVENDICATIONS1. Machine (2) de marquage laser, comprenant au moins une source de faisceau laser et un dispositif d'orientation (10) du faisceau laser vers une cible (12), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux sources (6, 8) émettant deux faisceaux laser (F1, F2) de longueurs d'onde différentes, et une lame dichroïque (14) interposée sur les trajectoires des deux faisceaux laser de longueurs d'onde différentes et avant le dispositif d'orientation (10), cette lame dichroïque (14) laissant passer les faisceaux laser (F1) dont la longueur d'onde est comprise dans un premier intervalle englobant la longueur d'onde d'une première (6) des deux sources (6, 8), de telle manière que cette lame dichroïque (14) laisse passer le premier faisceau laser (F1) vers le dispositif d'orientation (10), et cette lame dichroïque (14) réfléchissant les faisceaux laser (F2) dont la longueur d'onde est comprise dans un deuxième intervalle distinct du premier intervalle et englobant la longueur d'onde de la deuxième source (8), de telle manière que la lame dichroïque (14) réfléchisse et dirige le second faisceau laser (F2) vers le dispositif d'orientation (10). 2. Machine de marquage laser selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux sources (6, 8) orientées à 90° l'une par rapport à l'autre, et en ce que la lame dichroïque (14) est placée selon un angle de 45 degrés par rapport à la direction des faisceaux laser (F1, F2) des deux sources (6, 8). 3. Machine de marquage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lame dichroïque (14) est composée de ZnSe avec des traitements sur les faces adaptés. 4. Machine de marquage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de contrôle (16) du fonctionnement des sources (6, 8) de faisceau laser. 5. Machine de marquage selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'unité de contrôle (16) pilote également le dispositif d'orientation (10). 6. Machine de marquage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'orientation (10) est une tête galvanométrique.35