FR 2659039 A1 19910906 FR 9102448 A 19910301 l PROCEDE ET APPAREIL DE SURVEILLANCE OPTIOUE DU TRAITEMENT DE MATÉRIAUX PAR LASER La présente invention concerne le traitement de matériaux par laser et plus particulièrement un procédé et un appareil utilisant des capteurs optiques pour détecter, surveiller et contrôler, pratiquement en temps réel, des opérations de traitement de matériaux par laser. Le traitement de matériaux par laser tel qu'il est connu dans la technique et utilisé ici se réfère à la réalisation de processus sur des matériaux tels qu'une découpe, une soudure, un perçage en utilisant un faisceau laser continu ou en impulsions La puissance moyenne d'un tel faisceau laser peut aller de valeurs très faibles d'environ 1 watt jusqu'à des valeurs de centaines de watts, la puissance spécifique étant choisie en fonction du procédé particulier mis en oeuvre La puissance laser requise pour le traitement de matériaux est généralement beaucoup plus grande que la puissance laser nécessaire pour d'autres systèmes à base de lasers tels que des systèmes de communication. Au début des technologies laser, un faisceau laser émis directement à partir d'une source laser était utilisé pour le traitement de matériaux par laser La mobilité de tels systèmes à laser était limitée et il était difficile d'incorporer efficacement de tels systèmes dans un environnement de fabrication La source laser et les composants optiques devaient être situés près des points de traitement sur une pièce à usiner. La transmission des faisceaux lasers par des fibres optiques à des niveaux de puissance adaptés à la réalisation de traitements de matériaux, a beaucoup accru la souplesse des systèmes de traitement de matériaux à base de laser La transmission de faisceaux à haute puissance par une fibre optique présente toutefois des difficultés que l'on ne rencontre pas lors de la transmis- sion par fibre optique de faisceaux de faible puissance. Par exemple, les techniques d'injection de faisceau utili- sées pour injecter des faisceaux de faible puissance, tels que les faisceaux utilisés dans les systèmes de communi- cation, dans une fibre optique ne sont généralement pas adaptées à l'injection de faisceaux de haute puissance En fait, l'utilisation d'une technique d'injection de faisceau de faible puissance pour injecter un faisceau de forte puissance peut entraîner un endommagement de la fibre optique Diverses techniques d'injection efficace d'un faisceau laser de haute puissance dans une fibre optique pour transmission par celle-ci sont décrites par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique de la demanderesse No 4 564 736, 4 676 586 et 4 681 396. La transmission de faisceaux à haute puissance dans des fibres optiques a éliminé le besoin de disposer près d'une pièce à usiner une source laser et des compo- sants optiques qui étaient sinon requis pour diriger un faisceau laser émis à partir de la source vers des points de traitement sur la pièce Avec une transmission de faisceau laser de haute puissance par fibre optique, une extrémité de sortie de chaque fibre optique est disposée dans un dispositif de couplage de sortie qui comprend des moyens pour collimater et focaliser le faisceau émis à partir de l'extrémité de sortie de la fibre Le dispositif de couplage de sortie est facilement déplacé par rapport à une pièce, par exemple par un bras de robot commandé par ordinateur Le nombre de fibres et de leurs extrémités de sortie respectives près des points de traitement sur une pièce peut varier. La surveillance du traitement de matériaux quand on utilise des systèmes à base de fibres optiques est beaucoup plus difficile que la surveillance du traitement quand un faisceau émis à partir de la source laser est directement utilisé pour le traitement En particulier, avec une transmission par fibres optiques, un utilisateur du système doit surveiller pendant le traitement, en plus de la source laser, un système d'injection de faisceau, un coupleur de sortie et une fibre optique Un défaut de l'un quelconque de ces composants peut entraîner un défaut du système complet. Pour améliorer le traitement des matériaux par laser, il existe également des systèmes pour faire fonc- tionner en temps partagé un faisceau laser de traitement de matériaux entre une pluralité de fibres optiques De tels systèmes sont par exemple décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 739 162 et 4 838 631 Parmi les fabricants de systèmes de fourniture de faisceau en temps partagé on peut citer Robolase Systems, Inc à Costa Mesa, Californie et Lumonics Corporation à Livonia, Michigan En utilisant de tels systèmes de fourniture de faisceau en temps partagé, un faisceau produit par une source laser unique peut être partagé entre plusieurs fibres optiques Les extrémités de sortie respectives de chaque fibre optique peuvent être positionnées près de points de traitement respectifs d'une ou plusieurs pièces. Les systèmes de fourniture de faisceau laser en temps partagé, quelquefois appelés multiplexeurs, ont en outre amélioré la flexibilité et l'efficacité du traite- ment de matériaux par laser La commande et la surveil- lance de tels systèmes à base de multiplexeurs a non seulement apporté une meilleure efficacité mais aussi accru les difficultés L'utilisateur du système doit surveiller une source laser, un multiplexeur, des systèmes d'injection de faisceaux multiples, de multiples coupleurs et de multiples fibres optiques. Tandis que le traitement de matériaux par laser a progressé en passant de l'utilisation directe d'un faisceau émis à partir d'une source à l'utilisation de faisceaux multiples émis à partir de fibres multiples, une commande et une surveillance plus sophistiquées des traitements sont devenues nécessaires Les systèmes de commande et de surveillance facilitent l'obtention des résultats de traitement désirés et aident à empêcher un endommagement de l'équipement de traitement Toutefois, les systèmes de commande et de surveillance ne doivent pas ralentir les opérations de traitement des matériaux par laser Sinon, on perd les avantages de l'utilisation d'une technique à base de fibres optiques et de lasers tels qu'une réduction de temps de traitement. En outre, on préfère que les systèmes de comman- de et de surveillance fonctionnent pratiquement en temps réel Tel qu'il est utilisé ici, le terme "temps réel" se réfère au temps effectif pendant lequel chaque opération de traitement élémentaire est réalisée Par exemple, une opération de traitement élémentaire peut être le perçage d'un trou Il est particulièrement souhaitable qu'un système de commande et de surveillance puisse fournir des données immédiates au cours de chaque opération élémen- taire de sorte que si des réglages de l'équipement de traitement sont nécessaires, de tels réglages puissent être effectués avant que le trou suivant ne soit percé, c 'est-à-dire avant l'opération de traitement suivante Il faut noter que le temps requis pour réaliser une opération de traitement élémentaire peut être bref, par exemple quelques microsecondes Le système de commande et de sur- veillance doit en conséquence fonctionner très rapidement. Une opération de traitement complète comprend bien sûr généralement de nombreuses opérations de traite- ment élémentaires On considérera par exemple le perçage par laser de pièces du système de combustion et de post- combustion d'un moteur d'avion Ces pièces sont fabriquées à partir d'alliages d'acier à haute température et néces- sitent que des dizaines de milliers de trous de 0,0508 cm ( 0,020 pouce) soient percés à 200 de la surface tandis que les épaisseurs de paroi peuvent varier de 0,0508 cm ( 0,020 pouce) à 0,2032 cm ( 0,080 pouce) Pour réaliser en temps voulu l'opération de traitement complète, la surveillance et la commande de la formation de chaque trou doivent être réalisées rapidement. Un procédé connu de surveillance d'opérations de perçage par laser est appelé le test de débit d'air Pour un test de débit d'air, une pièce telle qu'un élément du système de combustion d'un moteur d'avion est enlevée de l'appareil de perçage et une pression différentielle connue est appliquée de part et d'autre de la pièce Le débit d'air résultant est mesuré et fournit une mesure de résistance à l'écoulement La résistance à l'écoulement est associée à une mesure de la surface percée, c'est-à- dire du diamètre et de la forme des trous percés Un test de débit d'air n'est toutefois pas une opération en temps réel en ce sens que le traitement par laser ne peut pren- dre place sur une pièce pendant un test de débit d'air. Une limitation du test de débit d'air est également qu'il ne constitue pas un indicateur d'autres propriétés géomé- triques du trou, par exemple l'épaisseur de la couche refondue, la conicité du trou, etc. Un autre procédé connu pour vérifier les résul- tats d'une opération de perçage par laser est une "vérifi- cation à l'aiguille" Lors d'une opération de vérification à l'aiguille, le perçage est interrompu puis des aiguilles de diamètres successivement croissants sont successivement insérées dans des trous choisis La vérification à l'aiguille fournit une indication approchée du diamètre du trou car les trous percés au laser sont rarement parfaite- ment droits, et bloquent ainsi l'insertion des aiguilles. La vérification à l'aiguille n'est également pas un indi- cateur fiable d'autres propriétés géométriques du trou ni un processus fonctionnant en temps réel En outre, seuls certains trous sélectionnés sont analysés lors du proces- sus de vérification à l'aiguille et des différences entre trous ne peuvent être détectées. En conséquence, un objet de la présente inven- tion est de prévoir un procédé et un système de détection et de surveillance, sensiblement en temps réel, du traite- ment de matériaux par laser. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un système de détection et de surveillance du traitement de matériaux par laser qui ne ralentissent pas les opérations de traitement. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un système de détection et de surveillance du traitement de matériaux par laser qui permettent une surveillance en continu des opérations de traitement et fournissent une indication de propriétés géométriques incluant l'épaisseur de couche refondue et la conicité du trou. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un système de détection et de sur- veillance du traitement de matériaux par laser qui fonc- tionnent simultanément avec les opérations de traitement. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un système qui utilisent des détec- teurs optiques pour surveiller un plasma produit pendant une opération de traitement de matériaux par laser et qui, à partir de données fournies par les détecteurs, comman- dent les opérations de traitement. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un système de commande qui facilite l'obtention de performances homogènes de traitement de matériaux par laser. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un système de surveillance et de commande des performances de composants de traitement de matériaux par laser. Le système selon la présente invention pour sur- veiller et commander le traitement de matériaux par laser comprend des moyens pour détecter des signaux optiques pendant les opérations de traitement et des moyens pour déterminer la durée de traversée du faisceau laser Un procédé selon l'invention pour le traitement par laser d'une pièce comprend les étapes consistant à surveiller optiquement la pièce et à déterminer le temps de traversée du faisceau laser En déterminant le temps de traversée pratiquement en temps réel, la présente invention fournit rapidement des informations pour la commande des opéra- tions de traitement des matériaux. On entend ici par temps de traversée du faisceau laser la portion temporelle après laquelle la traversée est détectée par rapport à la durée totale d'une impulsion laser on notera que la longueur de l'impulsion laser, plutôt que la durée de l'impulsion laser pourrait être utilisée pour calculer le temps de traversée La durée de l'impulsion laser est égale à la durée totale pendant laquelle une impulsion est appliquée à une pièce tandis que la longueur de l'impulsion laser, tel que ce terme est utilisé dans la technique et ici, désigne la durée moyenne entre les valeurs à mi-intensité maximale de l'impulsion. La durée d'impulsion ou la longueur d'impulsion peut être utilisée pour autant que cette utilisation est homogène. En surveillant optiquement, en continu, une opération de traitement de matériaux à base de laser, et à partir des signaux optiques, l'instant précis auquel un faisceau traverse le matériau peut être détecté En compa- rant la durée requise pour traverser le matériau à la durée de l'impulsion laser, des informations concernant le trou percé par suite de l'opération peuvent être déter- minées. Par exemple, si la traversée est détectée exac- tement à la fin de la durée de l'impulsion, chaque durée de traversée sera sensiblement égale à un ( 1) Ceci signifie que le faisceau laser n'a pas été appliqué très longtemps après la traversée de la pièce Ceci signifie alors qu'un trou de petit diamètre est formé Inversement, si la traversée est détectée au début de la durée de l'impulsion du faisceau laser, alors le temps de traversée peut par exemple être égal à 0,2, c'est-à-dire inférieur au cas o la traversée serait détectée vers la fin de la durée du faisceau Ceci signifie que le faisceau laser a été appliqué pendant une durée relativement longue, par exemple 0,8, après la traversée Ceci signifie alors qu'un trou de plus grand diamètre est formé Il faut bien sûr noter que les exemples ci-dessus sont donnés uniquement à titre illustratif. La présente invention assure une surveillance et une commande en continu du traitement de matériaux par laser et fonctionne sensiblement en temps réel De façon importante, la présente invention n'affecte pas la vitesse de traitement des matériaux par laser et fonctionne en même temps que les opérations de traitement La présente invention peut être utilisée pour fournir une indication d'autres propriétés géométriques du trou incluant l'épais- seur de la couche refondue et la conicité du trou En outre, la présente invention facilite l'obtention de résultats cohérente et de haute qualité à partir du trai- tement de matériaux par laser. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réali- sation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente partiellement en perspec- tive et partiellement sous forme de blocs un premier mode de réalisation d'un appareil de surveillance à base optique: la figure 2 représente des signaux produits pendant le perçage et au moment de la traversée par l'appareil représenté en figure 1; les figures 3 A et 3 B représentent des signaux produits pendant le perçage et au moment de la traversée pour diverses épaisseurs de matériaux; la figure 4 représente un schéma partiellement illustratif et partiellement sous forme de blocs d'un second mode de réalisation d'un appareil de surveillance à base optique; la figure 5 est une vue plus détaillée du coupleur de sortie représenté en figure 4; la figure 6 est une vue plus détaillée du filtre représenté en figure 4; la figure 7 représente un troisième mode de réa- lisation d'un appareil de surveillance à base optique; et la figure 8 est une vue plus détaillée du cou- pleur de sortie représenté en figure 7. La figure 1 représente un premier mode de réali- sation d'un appareil de surveillance à base optique selon la présente invention Comme le représente la figure 1, un système de surveillance à base optique comprend une source laser 100 munie d'un coupleur d'injection dans une fibre 102 et un contrôleur de cavité 104 telle qu'une photo- diode Une alimentation de puissance laser 106 est couplée au laser et fournit une alimentation à des lampes à éclairs (non représentées) La figure 1 représente un laser 100 tel qu'un laser pompé par ses faces latérales du type Nd-YAG Alors que d'autres types de lasers peuvent être utilisés, on préfère des lasers à pompage latéral car ils présentent une forte densité d'énergie, une grande profondeur de champ qui ne nécessite pas de refocalisation entre impulsions, et une bonne qualité de faisceau En outre, les lasers à Nd-YAG fournissent une sortie à 1,06 micromètre, ce qui est une bonne longueur d'onde pour le traitement d'un grand nombre de matériaux. L'appareil comprend en outre une fibre optique 108 couplée entre la source laser 100 et un coupleur de sortie 110, tel que le coupleur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 799 755 De préférence, les deux extrémités de la fibre 108 sont préparées de la façon représentée dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 676 586 et 4 681 396 de sorte que la fibre n'est pas endommagée par la lumière laser injectée ou émise Si on le souhaite, un multiplexeur de lumière, tel que celui illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 739 162 peut être utilisé pour permettre un traite- ment simultané à plusieurs emplacements de la pièce Le coupleur 110 est porté par un système de manipulation tel que la machine outil modèle HP105 fabriquée par S E. Huffman Corp, Clover, Caroline du Sud Un détecteur optique du côté supérieur 112 et un détecteur optique du côté inférieur 114, tels que des photodiodes peuvent être montés sur un châssis (non représenté) et disposés près d'une pièce 116 Pour la détection optique, on peut utiliser des photodiodes, des phototransistors, des photo- il multiplicateurs ou autres moyens propres à produire un signal représentatif de caractéristiques optiques Un module d'acquisition de données 118 reçoit des entrées en provenance des photodétecteurs Le module d'acquisition de données 118 est couplé à un ordinateur de commande 120. L'ordinateur 120 comprend un convertisseur analogique/numérique fonctionnant à une fréquence de 111 k Hz pour convertir le signal en provenance du détecteur optique 104 D'autres fréquences peuvent être utilisées. Le signal converti est alors soumis à un algorithme de décision, par exemple une opération de seuil, qui permet la détection ou la détermination de la continuation ou de l'interruption de l'impulsion laser Les données résul- tant de cet algorithme représentent la durée de l'impul- sion optique Dans l'ordinateur 120, les données en prove- nance des détecteurs optiques sont numérisées puis traitées par l'algorithme numérique qui, dans un mode de réalisation particulier, détermine la longueur de l'impul- sion de signal En général, le contenu du signal optique sera fonction du matériau et de l'épaisseur de la pièce, de la longueur d'onde du faisceau laser, de la forme du trou, et de l'énergie et de la durée de l'impulsion laser. Le signal optique est traité par un algorithme de détermination de longueur d'impulsion Un algorithme de décision de seuil est appliqué aux données de signal optique résultant de l'algorithme de détermination de longueur d'impulsion pour déterminer la traversée On notera que, bien que la description ci-dessus concerne un perçage, l'invention peut être utilisée pour d'autres traitements de matériaux par laser, tels qu'un revêtement de surface, un traitement thermique, une découpe, etc. Les détecteurs optiques 112 et 114 peuvent par exemple être des capteurs optiques disponibles commercia- lement, tel que le modèle YAG-100 A fabriqué par EG&G à Salem, Massachusetts o un contrôleur de fibre optique modèle AFM disponible auprès de Antel Optronics Inc à Burlington, Ontario, Canada Le module d'acquisition de données 118 est de préférence un système d'acquisition de données rapide capable de capter des données à une cadence de 3 microsecondes par échantillon Le système d'acqui- sition de données peut par exemple être un système commercialement disponible tel que le convertisseur analogique/numérique Burr Brown modèle MPV 90 couplé à un ordinateur de Motorola modèle 68020. En fonctionnement, le détecteur optique supé- rieur 112 est utilisé pour détecter optiquement une région de plasma d'interaction laser et le détecteur optique inférieur est utilisé pour détecter le plasma après perçage du matériau Plus particulièrement, le détecteur optique produira des signaux associés à l'intensité lumi- neuse produite pendant une opération de traitement de matériaux. La figure 2 représente des signaux produits pendant une opération de perçage par laser en utilisant l'appareil représenté en figure 1 En particulier, en figure 2, l'échelle verticale représente l'intensité (en unités arbitraires) et l'échelle horizontale représente le temps en seconde Le signal 122 est le signal qui a été fourni par la photodiode 104 et représente la durée totale de l'impulsion laser Le signal 124 est le signal qui a été produit par le détecteur optique 112 et fournit des données concernant le comportement du plasma d'interaction laser Le signal 126 est le signal qui a été produit par le détecteur optique 114 et fournit des données sur l'instant réel d'apparition de la traversée Comme cela est clair à partir de la figure 2, la traversée a été détectée après environ 0,002 seconde. La figure 3 A représente des signaux représentés par le détecteur supérieur pour diverses épaisseurs de matériaux En particulier, en figure 3 A, les signaux 200, 202, 204, 206 et 208 correspondent aux signaux produits par le détecteur optique 216 quand on perce des matériaux d'une épaisseur de 1,5, 1,25, 1, 0,75 et 0,5 mm, respecti- vement ( 60, 50, 40, 30 et 20 millièmes de pouce) Les données sont représentées comme étant décalées vertica- lement par souci de clarté Les signaux 210, 212, 214, 216 et 218 de la figure 3 B correspondent aux signaux qui ont été produits par le détecteur optique 218 quand on perce des matériaux ayant des épaisseurs de 1,5, 1,25, 1, 0,75 et 0,5 mm, respectivement A nouveau, les signaux sont représentés comme décalés verticalement par souci de clarté. Les signaux représentés en figures 2 et 3 A-3 B sont produits pendant des opérations de traitement effec- tives En figure 3 A, les données établissent que la lar- geur d'impulsion des signaux produits par le détecteur du côté supérieur décroît tandis que la durée de traversée diminue En outre, on notera le signal 200 qui correspond à une épaisseur de matériau de 1,5 mm ( 60 mils) pour le- quel aucune traversée n'est apparue Cette condition cons- titue la ligne de base sans traversée En outre, comme le représente la figure 3 B, la largeur d'impulsion du signal produit par le détecteur du côté inférieur augmente quand la durée de traversée diminue Pour le matériau d'une épaisseur de 1,5 mm, aucune traversée n'a été détectée comme cela est indiqué par le signal 210 Cette condition constitue la ligne de base sans traversée. Lors de certaines opérations, on envisage qu'on ne puisse utiliser de détecteur inférieur par suite de contraintes d'environnement Les données en provenance du seul détecteur supérieur devraient en conséquence être utilisées pour surveiller et commander les opérations. Plus particulièrement, si un seul détecteur supérieur est utilisé, l'épaisseur, par exemple 1 mm, de la pièce devrait d'abord être vérifiée Une plaquette de test de la même épaisseur serait alors utilisé pour recueillir des données d'étalonnage en utilisant les détecteurs supérieur et inférieur En utilisant les détecteurs, le temps de traversée pour un trou de diamètre désiré peut être déter- miné et également un signal de détecteur supérieur préféré peut être déterminé Le signal de détecteur supérieur préféré serait le signal de détecteur supérieur produit quand le diamètre de trou et le temps de traversée préférés apparaissent Le signal de détecteur supérieur préféré pourrait alors être converti sous forme numérique et mémorisé dans la mémoire de l'ordinateur. En fonctionnement, un signal qui vient d'être fourni par le détecteur supérieur serait comparé au signal du détecteur supérieur mémorisé De nombreux procédés tel qu'un procédé de corrélation pourraient être utilisés pour réaliser la comparaison Si des variations dépassant un seuil prédéterminé prennent place, un réglage des compo- sants de traitement pourrait être nécessaire. En outre, à partir des données recueillies, le temps de traversée peut être calculé, comme cela est mieux représenté en figure 2 En particulier, la durée totale de l'impulsion peut être déterminée ainsi que l'instant auquel apparaît la traversée Ces données sont disponibles à partir de signaux produits par le photodétecteur 104 et le détecteur optique 112 et/ou 114 En utilisant les informations recueillies et une fois que le temps de traversée a été déterminé, l'ordinateur de commande 120 peut réaliser des réglages sur les opérations de trai- tement de matériaux pour atteindre les résultats souhaités. La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'un appareil de surveillance à fonctionnement optique Plus particulièrement, la figure 4 représente une source laser 300 et une première fibre optique 302 couplée entre la source laser 300 et un coupleur de sortie 304. Une seconde fibre optique 306 couple le coupleur de sortie 304 à un filtre 308 La source laser 300 et le filtre 308 sont couplés à un comparateur de longueur d'impulsion 310 Le comparateur de longueur d'impulsion peut être mis en oeuvre sous forme matérielle, logicielle ou d'une combinaison de matériel et de logiciel Une autre entrée vers le comparateur de longueur d'impulsion 310 provient d'un détecteur optique 312 qui est disposé sous une pièce 314 près de celle-ci Un photodétecteur 315 monté dans ou sur la source laser 300 fournit une autre entrée pour le comparateur de longueur d'impulsion 310 Le comparateur de longueur d'impulsion 310 fournit une première sortie 01, une deuxième sortie 02, et une troisième sortie 03, respectivement, qui peuvent être couplées à une commande laser, un manipulateur de pièce et un affichage, respec- tivement. La figure 5 représente plus en détail le coupleur de sortie 304 En particulier, en fonctionnement, la fibre 302 transmet et émet un premier faisceau diver- gent 316 provenant de la source laser 300 Le faisceau 316 est intercepté par une première lentille collimateur 318 qui émet un premier faisceaucollimaté 320 Le faisceau 320 est intercepté par une lentille agrandisseuse de faisceau 322 qui émet un second faisceau divergent 324 Le faisceau divergent 324 est intercepté par une seconde lentille collimatrice 326 La seconde lentille collima- trice émet un second faisceau collimaté 328 qui passe, sensiblement sans perturbation, par un miroir 330 Le miroir 330 est revêtu de façon à transmettre totalement les longueurs d'onde à 1,06 micromètre arrivant à une incidence de 45 De tels revêtements sont bien connus dans la technique Le second faisceau collimaté est alors intercepté par une première lentille de mise au point 332 qui focalise un faisceau 334 sur la pièce 314 Quand le faisceau focalisé interagit avec la pièce 314, un plasma est produit et une image 336 du plasma produit est réflé- chie vers le miroir 330 L'image réfléchie du plasma est alors dirigée vers un second miroir 338 Le miroir 338 dirige l'image vers une seconde lentille de focalisation 340 qui focalise un signal optique d'image 342 sur une fibre optique 306 pour transmission au filtre 308 On envisage qu'un faisceau de fibres pourrait être utilisé plutôt qu'une fibre unique 306 En outre, la lentille 340 pourrait être l'un de nombreux types de lentilles et pourrait même être éliminée pour autant que le signal d'image optique du plasma est injecté dans la fibre. La figure 6 représente plus en détail le filtre 308 En particulier, le filtre 308 reçoit comme entrée un signal optique d'image 342 émis à l'extrémité de sortie de la fibre optique 306 et intercepté par une lentille colli- matrice 344 Un faisceau collimaté 346 est intercepté par un miroir 348 qui sépare le faisceau 346 en une première partie 350 et une seconde partie 351 Le miroir 348 est de préférence revêtu pour réfléchir seulement les signaux à 1,06 micromètre quand il est disposé à quarante cinq degrés Cet agencement est utilisé car une partie du faisceau de traitement peut être réfléchie à partir de la pièce et en retour vers le coupleur de sortie En consé- quence une partie du signal transmis par la fibre 306 peut en fait comprendre un peu du signal du faisceau du traite- ment plutôt que seulement des signaux représentatifs du plasma formé par le faisceau Les signaux représentatifs du plasma sont généralement des signaux à large bande et en conséquence pourront être transmis, sensiblement sans perturbation, par le miroir en tant que seconde partie 351 La première partie de faisceau 350 est éliminée par un filtre de bande 352 qui transmet seulement les signaux optiques ayant une longueur d'onde de 1,06 micromètre Un faisceau filtré 354 est transmis à une lentille focalisa- trice 356 qui focalise un faisceau filtré 358 sur un photodétecteur 360 Le signal fournit par le photodétec- teur 360 est représentatif de la durée d'impulsion. La seconde partie de faisceau 351 est intercep- tée par un second filtre 362 qui transmet seulement des signaux ayant une longueur d'onde de par exemple moins de 1,06 micromètre De nombreux appareils de filtrage peuvent être utilisés pour autant que les signaux du faisceau de traitement, c'est-à-dire les signaux à 1,06 micromètre ne sont pas transmis Un faisceau filtré 364 est intercepté par une lentille focalisatrice 366 qui focalise le faisceau 368 sur un second photodétecteur 370 Le signal produit par le photodétecteur 370 est représentatif du plasma produit pendant le traitement des matériaux Les sorties Fl et F 2, respectivement, fournies par les photo- détecteurs 360 et 370, respectivement, sont fournies à un comparateur de longueur d'impulsion 310 pour un traitement ultérieur En particulier, les signaux peuvent être ampli- fiés puis convertis sous forme numérique. En fonctionnement, comme le représente encore la figure 4, le faisceau de sortie de la source 300 est transmis par la fibre optique 302 au coupleur optique 304 Comme cela est expliqué en relation avec la figure 4, le faisceau est alors focalisé sur la pièce 314 Le plasma produit par suite de l'incidence du faisceau sur la pièce 314 crée un signal d'image qui est retransféré par le coupleur de sortie et par la fibre optique 306 au filtre 308 Le signal d'image fournit des informations sur l'in- tensité du plasma L'intensité du plasma est directement liée aux opérations de traitement telle que l'intensité du faisceau laser Les données fournies par le signal d'image peuvent en conséquence être utilisées pour contrôler le processus. Quand la traversée prend place, le détecteur optique 312 produit également un signal qui est transmis au comparateur de longueur d'impulsion 310 Le photodétec- teur 315 fournit un signal représentatif de la durée totale d'impulsion A partir de cette information, le temps de traversée peut être déterminé Si le temps de traversée est supérieur à ce que l'on attend, des réglages peuvent être effectués de sorte que des résultats de traitement plus souhaitables sont atteints Par exemple, l'énergie du faisceau laser ou la position relative du coupleur de sortie et de la pièce peuvent être réglées. Le fonctionnement du mode de réalisation illus- tré en figure 4 est similaire à celui du mode de réalisa- tion illustré en figure 1 Le détecteur optique 112 illus- tré en figure 1 est toutefois remplacé dans le mode de réalisation de la figure 4 par un système de lentilles dans le coupleur de sortie 304 luimême Dans certaines configurations, un objectif à l'intérieur du coupleur de sortie 304 peut être préféré car cela élimine des problè- mes associés à la contamination par les projections dues au perçage et maintient le détecteur à l'abri de débris. Un troisième mode de réalisation d'un système de surveillance essentiellement optique est représenté en figure 7 Ce mode de réalisation comprend une source laser 400 couplée à un ordinateur 402 Un miroir 404 et une lentille de focalisation 406 sont utilisés pour injecter un faisceau 408 de la source laser 400 dans une fibre optique 410 Le miroir 404 est complètement transmissif pour des signaux à 1,06 micromètre et en conséquence le faisceau 408 est transmis, sensiblement sans perturbation, par le miroir 404 La fibre optique 410 est couplée à un coupleur de sortie 412 qui émet un faisceau de traitement 414 sur une pièce 416 Le miroir 404 est aligné avec un filtre à 1,06 micromètre 418, une lentille de focalisation 420 et un photodétecteur 422. Comme cela est représenté en figure 8, le cou- pleur de sortie 412 comprend une première lentille colli- matrice 424 et une lentille agrandisseuse de faisceau 426 Une seconde lentille collimatrice 428 est alignée avec la lentille 426 et une lentille focalisatrice 430 est alignée avec la lentille 428. En fonctionnement, le faisceau 408 émis par la source 400 est injecté dans la fibre 410 par la lentille 406 Le faisceau est transmis par la fibre optique à un coupleur de sortie 412 et émis en tant que premier faisceau divergent 432 Le faisceau 432 est intercepté par la lentille 424 qui forme un premier faisceau collimaté 434 Le premier faisceau collimaté est intercepté par la lentille agrandisseuse de faisceau 426 qui forme un second faisceau divergent 436 La lentille 428 intercepte le second faisceau divergent et forme un second faisceau collimaté 438 qui est intercepté par la lentille focali- satrice 430 La lentille focalisatrice 430 forme un faisceau 414 qui peut être focalisé sur une pièce à traiter. Pendant le traitement, comme cela a été exposé ci-dessus, un plasma est produit et une image de ce plasma sera retransmise par l'objectif du coupleur 412 et la fibre optique Le signal d'image sera sensiblement à large bande mais peut contenir un peu de signaux à 1,06 micro- mètre par suite de la réflexion du faisceau 414 sur la pièce Le signal d'image est émis à partir de la fibre optique et est réfléchi par le miroir 404 vers le filtre 418 Le filtre 418 est utilisé pour bloquer tout signal à 1,06 micromètre de sorte que seuls les signaux vraiment dus à l'image du plasma sont focalisés par la lentille 420 sur le photodétecteur 422 Le signal en provenance du détecteur 422 est en conséquence représentatif du plasma formé pendant le traitement et un tel signal peut être utilisé pour commander les opérations Bien que cela ne soit pas représenté en figure 7, un détecteur supérieur et un détecteur inférieur, ainsi qu'un détecteur dans la source laser 400, pourraient également être utilisés comme cela a été expliqué en relation avec les autres modes de réalisation décrits ici. A partir de l'exposé précédent, il sera clair que la présente invention prévoit une surveillance en continu du traitement de matériaux par laser et fonctionne sensiblement en temps réel De façon importante, chaque mode de réalisation de la présente invention ne ralentit pas la vitesse de traitement des matériaux par le laser et agit sensiblement simultanément avec les opérations de traitement En outre, les données produites par cet appareil peuvent également être utilisées pour fournir une indication d'autres propriétés géométriques du trou in- cluant l'épaisseur de la couche refondue et la conicité du trou Par exemple, des données pourraient être recueillies pendant une opération d'étalonnage réalisée sur une plaquette test et, à partir des données fournissant des résultats souhaitables, des comparaisons en cours de traitement pourraient être réalisées Si une variation par rapport aux signaux désirés est détectée, alors des réglages pourraient être réalisés sur les composants de traitement Le présent système de surveillance peut égale- ment être utilisé pour indiquer un défaut d'autres compo- sants du système telle qu'une rupture d'une fibre optique ou une dégradation du faisceau laser ou des lampes à éclair du laser comme cela est indiqué par un changement brutal de l'intensité du plasma non dû à la traversée d'une pièce. D'autres variantes de la présente invention apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Appareil de surveillance du traitement de matériaux d'une pièce par un laser, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 112, 114) pour surveiller optique- ment le traitement et produire un signal de traitement représentatif du traitement; des moyens ( 118, 120) pour interpréter les si- gnaux de traitement et produire une sortie interprétée et des moyens pour commander le traitement sur la base de ladite sortie interprétée des moyens d'interpré- tation et en produisant un signal de commande appliqué à un composant du traitement de matériau par laser. 2 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un premier capteur optique ( 112) disposé de façon à observer la pièce du côté o le faisceau laser est appliqué. 3 Appareil pour surveiller le traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un second capteur optique ( 114) disposé de façon à obser- ver la pièce du côté opposé au côté d'incidence du laser. 4 Appareil pour surveiller le traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un troisième capteur optique ( 104) disposé pour produire un signal représentatif d'une longueur d'impulsion du faisceau laser émis par la source laser, l'impulsion du faisceau laser étant utilisée pour réaliser le traitement des matériaux. Appareil pour surveiller le traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent une photodiode. 6 Appareil pour surveiller le traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'interprétation comprennent des moyens pour analyser spectralement les données en prove- nance des moyens de surveillance optique. 7 Appareil pour surveiller le traitement de matériaux par laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens pour déterminer un temps de traversée. 8 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent en outre: des moyens pour commander la focalisation d'un faisceau laser de traitement de matériaux sur un plan focal; et des moyens pour provoquer un déplacement relatif entre le plan focal et la pièce. 9 Appareil de traitement de matériaux par laser pour réaliser le traitement de matériaux par laser sur une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 108, 110) pour appliquer un faisceau laser sur une pièce; des moyens ( 104, 112, 114) pour surveiller opti- quement le traitement et produire un signal de traitement représentatif du traitement; des moyens ( 118, 120) pour interpréter le signal de traitement et produire une sortie interprétée; et des moyens pour commander le traitement des matériaux sur la base de la sortie interprétée des moyens d'interprétation et en produisant un signal de commande appliqué à un composant de traitement des matériaux par laser. Appareil de traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'application de faisceau laser comprennent: une source d'alimentation ( 106); une source de faisceau laser ( 100) couplée à la source d'alimentation; un coupleur de sortie ( 110); et une fibre optique ( 108) couplée entre la source d'alimentation et le coupleur de sortie pour transmettre un faisceau laser émis à partir de la source d'alimenta- tion vers le coupleur de sortie. 11 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un premier capteur optique ( 112) disposé pour observer la pièce du côté d'incidence du faisceau laser. 12 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un second détecteur optique ( 114) disposé de façon à observer la pièce du côté opposé au côté d'incidence du faisceau laser. 13 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent un troisième capteur optique ( 104) disposé de façon à produire un signal représentatif de la longueur de l'impulsion du faisceau laser émise par la source laser, l'impulsion du faisceau laser étant utilisée pour réaliser le traitement des matériaux. 14 Appareil de surveillance de traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de surveillance optique comprennent une photodiode. Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'interprétation comprennent des moyens pour analyser des données en provenance des moyens de surveillance optique. 16 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens pour déterminer la durée de traversée et en ce que les moyens de commande comprennent en outre des moyens pour focaliser un faisceau laser de traitement de matériaux sur un plan focal et des moyens pour provoquer un déplacement relatif entre le plan focal et la pièce. 17 Appareil de surveillance du traitement de matériaux par laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour interpréter le signal de traite- ment et produire une sortie interprétée comprennent des moyens de détermination de longueur d'impulsion incluant un comparateur de longueur d'impulsion.