FR2899147A1 - Decorative laser marking on non-flat parts by using decorative materials e.g. plastics, comprises modeling and generating of three-dimensional polylines in space, generating three-dimensional vectors, and real-time processing of vectors - Google Patents

Decorative laser marking on non-flat parts by using decorative materials e.g. plastics, comprises modeling and generating of three-dimensional polylines in space, generating three-dimensional vectors, and real-time processing of vectors Download PDF

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Abstract

The process for decorative laser marking on non-flat parts by using decorative materials such as such as plastics, crude or anodized aluminum, crude or coated metal, raw or coated wood or composite, or analogues, comprises modeling and generating of three-dimensional polylines (3) in a space, generating three-dimensional vectors (6), real-time processing of three-dimensional vectors, generating three-dimensional route planning system (12, 14), managing and generating controlling parameters of a laser source (11), and controlling a three-dimensional deviation system (13, 15). The process for decorative laser marking on non-flat parts by using decorative materials such as such as plastics, crude or anodized aluminum, crude or coated metal, raw or coated wood or composite, or analogues, comprises modeling and generating of three-dimensional polylines (3) in a space, generating three-dimensional vectors (6), real-time processing of three-dimensional vectors, generating three-dimensional route planning system (12, 14), managing and generating controlling parameters of a laser source (11), and controlling a three-dimensional deviation system (13, 15). The parts have a dimension, which is higher than a meter and can be several decimeters. The three-dimensional deviation system comprises a linear optical axis. The controlling parameters of the laser source are designed that is suitable to act by power, frequency, or hashing of that source and to execute welding operations. An independent claim is included for a device for decorative laser marking on non-flat parts.

Description

L'invention concerne un procédé de marquage par laser de décors sur desThe invention relates to a method for laser marking decorations on

pièces planes ou non, en tous matériaux utilisés dans les décors tels que matières plastiques, aluminium brut ou anodisé, métaux bruts ou revêtus, bois ou composites bruts ou revêtus, ou analogues, dont la plus grande dimension peut atteindre plusieurs décimètres, et peut notamment être supérieure à un mètre L'invention concerne encore un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.  flat or non-planar parts, of all materials used in decorations such as plastics, raw or anodized aluminum, raw or coated metals, raw or coated wood or composites, or the like, the largest dimension of which may reach several decimetres, and may include The invention also relates to a device for implementing this method.

L'invention trouvera son application dans de nombreux secteurs industriels, dans lesquels des pièces d'aspect reçoivent une décoration fonctionnelle et/ou esthétique, et trouvera un intérêt tout particulier dans le domaine automobile. Les pièces à traiter sont, selon les cas, brutes, peintes 15 ou encore subissent un traitement chimique permettant des rendus plus élaborés. Les contraintes sont essentiellement de deux ordres: - les décors réalisés ne doivent pas présenter pas de discontinuités visibles ; 20 - le procédé utilisé, dans sa mise en oeuvre, doit permettre de couvrir la gamme de rendus esthétiques requise par l'application, et notamment, dans les applications les plus demandées: -ablation de la couche de peinture éventuelle, afin de 25 révéler une sous-couche en contraste avec la couleur initiale de la pièce. L'épaisseur de la couche est constante sur un modèle de pièce donné, mais peut varier d'un modèle à l'autre ; - ablation partielle de la surface (contraste moins accentué pour un rendu plus discret) ; 30 - modification de l'état de surface par un changement de couleur. Le matériau, traité au préalable, voit sa couleur modifiée sous l'effet du laser ; - creusage, le rendu final pouvant être amélioré par un dépôt ultérieur (vernis par exemple). 35 - effet thermique (rendu gris, noir ou "brûlé").  The invention will find its application in many industrial sectors, in which appearance parts receive a functional and / or aesthetic decoration, and will find a particular interest in the automotive field. The parts to be treated are, depending on the case, raw, painted or even undergo a chemical treatment allowing more elaborate renderings. The constraints are essentially of two kinds: - the decorations made must not have any visible discontinuities; The method used, in its implementation, must make it possible to cover the range of aesthetic rendering required by the application, and in particular, in the most requested applications: - the establishment of the possible paint layer, in order to reveal an underlay in contrast with the initial color of the piece. The thickness of the layer is constant on a given piece model, but may vary from model to model; - partial removal of the surface (contrast less accentuated for a more discreet rendering); 30 - modification of the surface state by a color change. The material, previously treated, has its color modified under the effect of the laser; - Digging, the final rendering can be improved by a subsequent deposit (varnish for example). 35 - thermal effect (gray, black or "burnt" rendering).

La complexité des décors, conjuguée à celle des formes des pièces à décorer, rend nécessaire l'emploi d'un système de pilotage, tel qu'un calculateur programmable, qui doit permettre d'offrir une souplesse d'utilisation : - création rapide de programmes : - importation aisée de motifs existants et souplesse dans la création de décors; - accessibilité des réglages - sauvegarde des programmes réalisés : - mémorisation de la géométrie des décors ; - mémorisation des paramètres de rendu. chargement simple et rapide des programmes existants L'utilisateur attend la même souplesse dans la réalisation des pièces, et veut disposer de moyens lui permettant de réaliser indifféremment des prototypes, des travaux unitaires ou de petite série, ou encore une production de moyenne ou grande série, sans nécessiter des réglages longs et coûteux de changement de production, ni de test des nouvelles réalisations. Face à cette problématique, il a été jusqu'à présent imaginé d'utiliser des moyens de marquage par laser, en raison de leur capacité théorique à répondre aux critères esthétiques exigées, et à offrir une précision de trait ou de décor supérieure aux techniques antérieures de l'état de la technique, telles que la sérigraphie, la gravure mécanique, ou analogues.  The complexity of the decorations, combined with that of the shapes of the rooms to be decorated, makes it necessary to use a control system, such as a programmable computer, which must make it possible to offer flexibility of use: - rapid creation of programs: - easy import of existing patterns and flexibility in set design; - accessibility of the settings - saving of the realized programs: - memorization of the geometry of the decorations; - storage of the rendering parameters. simple and fast loading of existing programs The user expects the same flexibility in the production of parts, and wants to have the means to achieve indifferently prototypes, unit work or small series, or a production of medium or large series , without requiring lengthy and costly changes of production, or testing new achievements. In view of this problem, it has so far been imagined to use laser marking means, because of their theoretical capacity to meet the aesthetic criteria required, and to offer a precision of line or decoration superior to prior art techniques. of the state of the art, such as screen printing, mechanical engraving, or the like.

La capacité théorique du marquage laser à remplir les fonctions demandées se heurte, toutefois, à une difficulté lors de la décoration de pièces planes de grandes dimensions, et, plus encore, lors de la décoration de pièces gauches. La difficulté est liée au problème de concentration du faisceau lumineux, dans le cas de la décoration de zones éloignées de la source. L'utilisation de systèmes optiques, de focale en général inférieure à 300mm, permet de décorer des surfaces de l'ordre de 350mm x 350 mm. Mais le problème devient rapidement insoluble, quand il s'agit par exemple de décorer un panneau de carrosserie automobile, une pièce fortement gauchie telle qu'une aile ou encore une garniture intérieure, telle que console de bord, baguette de tableau de bord ou encore de portière. De telles pièces peuvent atteindre une longueur développée supérieure à un mètre, et les systèmes existants ne sont pas utilisables en l'état. Pour remédier à cette difficulté, il a été imaginé de segmenter la surface à décorer en champs de dimensions aptes à être traitées par les moyens existants. Toutefois, ce mode opératoire rencontre rapidement ses limites, précisément en raison de la difficulté de repositionnement et de jonction des zones successivement traitées par le moyen de marquage (par déplacement, ou du moyens de marquage, ou de la pièce à décorer, ou des deux). Les défauts optiques sont inévitables, et rendent la pièce impropre à l'emploi, surtout dans le domaine automobile où une qualité de finition irréprochable est requise. Le problème de focalisation du faisceau se traduit, encore, par un rendu différent selon l'éloignement, par rapport à la source, de la zone à décorer.  The theoretical capacity of the laser marking to fulfill the requested functions comes up, however, to a difficulty when decorating large flat parts, and, moreover, when decorating left parts. The difficulty is related to the problem of concentration of the light beam, in the case of the decoration of areas remote from the source. The use of optical systems, focal length in general less than 300mm, can decorate surfaces of the order of 350mm x 350 mm. But the problem quickly becomes insoluble, when it comes for example to decorate a car body panel, a highly warped piece such as a wing or an interior trim, such as console, dashboard stick or even door. Such parts can reach a developed length greater than one meter, and existing systems are not usable in the state. To overcome this difficulty, it has been imagined to segment the surface to be decorated in fields of dimensions capable of being processed by the existing means. However, this procedure quickly meets its limits, precisely because of the difficulty of repositioning and joining the areas successively treated by the marking means (by displacement, or marking means, or the piece to decorate, or both ). The optical defects are inevitable, and make the piece unsuitable for use, especially in the automotive field where an irreproachable quality of finish is required. The focus problem of the beam is reflected, again, by a different rendering according to the distance, with respect to the source, of the zone to be decorated.

Les systèmes existants combinent, en général, l'utilisation de miroirs solidaires de cadres de galvanomètres montés à l'équerre l'un de l'autre, qui dévient le faisceau laser en provenance d'une source, selon les signaux électriques appliqués aux deux galvanomètres, et d'un objectif à champ plan, de façon à couvrir l'ensemble de la surface à décorer. Un tel objectif, coûteux, ne garantit pas la perfection de géométrie pour une décoration tridimensionnelle de grande dimension, et altère la répartition de la densité d'énergie apportée sur la surface à décorer.  Existing systems generally combine the use of integral mirrors of square-mounted galvanometer frames which deflect the laser beam from a source according to the electrical signals applied to both. galvanometers, and a flat field lens, so as to cover the entire surface to be decorated. Such an objective, expensive, does not guarantee the perfection of geometry for a three-dimensional decoration of large size, and alters the distribution of the density of energy provided on the surface to be decorated.

Le système selon l'invention offre la possibilité de graver des motifs dans un champ tridimensionnel de dimension importante, et de garantir la continuité et la précision des motifs de décors. A cet effet, l'invention consiste en un procédé de marquage par laser de décors sur des pièces planes ou non, en tous matériaux utilisés dans les décors tels que en matières plastiques, aluminium brut ou anodisé, métaux bruts ou revêtus, bois ou composites bruts ou revêtus, ou analogues, dont la plus grande dimension peut atteindre plusieurs décimètres, et peut notamment être supérieure à un mètre, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes de : - modélisation et génération de polylignes tridimensionnelles dans l'espace - génération de vecteurs tridimensionnels - traitement en temps réel des vecteurs tridimensionnels - génération de consignes de déplacements tridimensionnels - gestion et génération de paramètres de pilotage d'au moins une source laser - pilotage d'un système de déviation tridimensionnel. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de déviation tridimensionnel comporte un axe optique linéaire.  The system according to the invention offers the possibility of engraving patterns in a three-dimensional field of large size, and to guarantee the continuity and accuracy of the decorating patterns. For this purpose, the invention consists of a laser marking process of decorations on plane or non-flat parts, of all materials used in decorations such as plastics, raw or anodized aluminum, raw or coated metals, wood or composites raw or coated, or the like, whose largest dimension may reach several decimetres, and may especially be greater than one meter, characterized in that it comprises the steps of: - modeling and generation of three-dimensional polylines in space - generation of three-dimensional vectors - real-time processing of three-dimensional vectors - generation of three-dimensional displacement instructions - management and generation of control parameters of at least one laser source - control of a three-dimensional deflection system. According to another characteristic of the invention, the three-dimensional deflection system comprises a linear optical axis.

Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les paramètres de pilotage de la source laser sont conçus aptes à agir sur la puissance, la fréquence, ou le hachage de cette source. L'invention consiste encore en un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisé par le fait qu'il comporte un axe optique linéaire constitué par une lentille mobile selon la direction du faisceau émis par une source laser, lentille qui est interposée entre cette dernière et le premier de deux galvanomètres mobiles selon des axes optiques rotatifs, et qui se succèdent sur la trajectoire dudit faisceau.  According to yet another characteristic of the invention, the control parameters of the laser source are designed able to act on the power, the frequency, or the hash of this source. The invention also consists in a device for implementing such a method, characterized in that it comprises a linear optical axis consisting of a lens that is mobile in the direction of the beam emitted by a laser source, which lens is interposed between the latter and the first of two galvanometers moving along rotating optical axes, and which succeed each other on the path of said beam.

Selon une autre caractéristique de ce dispositif, il comporte une source laser de type YAG pompé par diode ou YVO4 pompé par diode, ou encore de type fibré dopé Ytterbium. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fonctionnement de la source laser se fait en mode relaxé avec des impulsions de quelques kilowatts. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le système comporte une fonctionnalité plug-in d'exportation de décors tridimensionnels depuis un système de CAO tridimensionnel, vers un logiciel spécifique de pilotage conçu apte à générer les vecteurs tridimensionnels et à piloter les paramètres de la source laser.  According to another characteristic of this device, it comprises a diode-pumped or diode-pumped YAG type YAG laser source, or a Ytterbium doped fiber type. According to another characteristic of the invention, the operation of the laser source is in relaxed mode with pulses of a few kilowatts. According to yet another characteristic of the invention, the system comprises a plug-in function for exporting three-dimensional decorations from a three-dimensional CAD system to a specific control software designed capable of generating the three-dimensional vectors and to control the parameters of the laser source.

Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un circuit ou une carte spécifique de synchronisation conçue apte à synchroniser les consignes lasers et les déplacements destinés, respectivement, à ladite source laser et à des moyens d'asservissement, tels que des cartes électroniques, des axes optiques. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre, illustrant un mode représentatif, nullement limitatif, de mise en oeuvre de l'invention.  According to another characteristic, the device comprises a circuit or a specific synchronization card designed able to synchronize the laser instructions and the displacements intended, respectively, to said laser source and servo means, such as electronic cards, axes. optics. Other features of the invention will appear in the description which follows, illustrating a representative mode, in no way limiting, of implementation of the invention.

Cette description est illustrée par la figure unique, qui est un logigramme représentant schématiquement l'interaction des différents moyens de pilotage et des éléments constitutifs d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé. Le procédé selon l'invention concerne le marquage par laser de décors sur des pièces planes ou non, en tous matériaux utilisés dans les décors tels que matières plastiques, aluminium brut ou anodisé, métaux bruts ou revêtus, bois ou composites bruts ou revêtus, ou analogues, dont la plus grande dimension peut atteindre plusieurs décimètres, et peut notamment être supérieure à un mètre. Il comporte les étapes suivantes : - modélisation et génération de polylignes tridimensionnelles dans l'espace - génération de vecteurs tridimensionnels - traitement en temps réel des vecteurs tridimensionnels - génération de consignes de déplacements tridimensionnels - gestion et génération de paramètres de pilotage d'au moins une source laser - pilotage d'un système de déviation tridimensionnel.  This description is illustrated by the single figure, which is a logic diagram showing schematically the interaction of the different control means and the constituent elements of a device for implementing the method. The method according to the invention relates to the laser marking of decorations on flat parts or not, of all materials used in the decorations such as plastics, raw or anodized aluminum, raw or coated metals, wood or raw or coated composites, or similar, the largest dimension can reach several decimetres, and can in particular be greater than one meter. It comprises the following steps: - modeling and generation of three-dimensional polylines in space - generation of three-dimensional vectors - real-time processing of three-dimensional vectors - generation of three-dimensional displacement instructions - management and generation of control parameters of at least one laser source - control of a three-dimensional deflection system.

Le système de déviation tridimensionnel, dans une application préférentielle, comporte un axe optique linéaire. Les paramètres de pilotage de la source laser sont conçus aptes à agir sur la puissance, la fréquence, ou le hachage de cette source laser.  The three-dimensional deflection system, in a preferred application, comprises a linear optical axis. The control parameters of the laser source are designed able to act on the power, the frequency, or the hash of this laser source.

La démarche inventive de l'invention consiste en particulier dans le choix d'une architecture permettant d'obtenir, au niveau de la pièce à décorer, une densité de puissance importante pour permettre un marquage de bonne qualité. En effet, l'art antérieur se limitait en ce que, l'augmentation d'une longueur focale se traduisant nécessairement par une augmentation du diamètre du spot sur la pièce à décorer, et la densité de puissance diminuant avec la distance, il semblait impossible de créer, au niveau de la pièce à décorer, les conditions d'un marquage de qualité. A cet effet, l'invention privilégie le choix de lasers switchés, c'est-à-dire pilotés de façon à émettre des impulsions d'énergie, et à utiliser au mieux la puissance de crête disponible. Ceci permet d'obtenir, au niveau du spot, une répartition gaussienne de densité d'énergie très pointue, ce qui se traduit par une forte concentration d'énergie sur une très petite surface centrale du spot, et permet ainsi un marquage de très haute qualité et de grande finesse, même à une distance de l'ordre d'un mètre après la sortie du faisceau des galvanomètres. Le dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé, comporte une source laser émettant un faisceau, un axe optique linéaire constitué par une lentille mobile selon la direction du faisceau émis par cette source laser. Cette lentille est interposée entre cette dernière et le premier de deux galvanomètres mobiles selon des axes optiques rotatifs, et qui se succèdent sur la trajectoire du faisceau. Elle permet d'effectuer une défocalisation, donc de compenser les écarts de distance quand, au niveau de la pièce à décorer, on s'éloigne obliquement de l'axe de repos du second galvanomètre sur la trajectoire du faisceau. Dans une application préférée, le fonctionnement de la source laser se fait en mode relaxé avec des impulsions de 30 quelques kilowatts. Le système est capable de générer des motifs en trois dimensions afin de s'adapter aux objets non plans. Le système permet un réglage de ses paramètres de fonctionnement afin de répondre aux variantes de rendu esthétique. 35 Les variantes sont obtenues par le réglage des paramètres essentiels du laser dans des plages compatibles avec la diversité des cas à traiter. Le système permet d'importer des décors, en deux ou trois dimensions, à partir de fichiers informatiques dans des formats standard (tels que dxf , iges par exemple), ainsi que la création de nouveaux motifs. Le système permet la création de programmes pièces, pouvant être chargés à la demande. Le système permet encore l'automatisation de l'exécution 10 des programmes pièces, à l'unité ou par séries. Le volume de marquage pouvant être traité par le système est, dans une application préférée nullement restrictive, d'environ 1000mmxl000mmx80mm. On comprendra, dans la suite de la description qui va 15 suivre, que ce qui est décrit pour une géométrie tridimensionnelle de décor s'applique, bien évidemment, pour une géométrie bidirectionnelle de décor plan. Un logiciel 1 de CAO 3D assure les fonctions suivantes : -création depuis un fichier 2 bi ou tridimensionnel, un 20 plan de pièce, et/ou importation de modèles pièces ou/et de décors en bi ou tridimensionnel; - création et/ou importation des décors bi ou tridimensionnels sous forme de polylignes 3; - transformation des entités pour amener l'ensemble de la 25 géométrie dans le repère du laser ; -exportation des décors bi ou tridimensionnels, via un plug-in 4 spécifique, vers un logiciel spécifique de pilotage 5. Un logiciel spécifique de pilotage 5 assure : - l'importation de fichiers décors 2A, au format DXF , 30 composés de polylignes 3A en bi ou tridimensionnel; - l'importation directe depuis le logiciel 1 de CAO bi ou tridimensionnelle, via le plug-in 4, des décors ; - la génération de vecteurs 6 bi ou tridimensionnels, décrivant la géométrie des décors, et du paramétrage 7 du laser 35 (fréquence, durée des tirs laser, puissance).  The inventive step of the invention consists in particular in the choice of an architecture to obtain, at the level of the piece to be decorated, a high power density to allow good quality marking. Indeed, the prior art was limited in that, the increase in a focal length necessarily resulting in an increase in the diameter of the spot on the piece to be decorated, and the power density decreasing with distance, it seemed impossible to create, at the level of the piece to be decorated, the conditions of a quality marking. For this purpose, the invention favors the choice of switched lasers, that is to say, driven so as to emit pulses of energy, and to best use the available peak power. This makes it possible to obtain, at the spot, a Gaussian distribution of very sharp energy density, which results in a high concentration of energy on a very small central surface of the spot, and thus allows very high marking. quality and great fineness, even at a distance of about one meter after the beam output galvanometers. The device for implementing such a method comprises a laser source emitting a beam, a linear optical axis constituted by a lens movable in the direction of the beam emitted by this laser source. This lens is interposed between the latter and the first of two mobile galvanometers along rotating optical axes, and which follow one another in the path of the beam. It makes it possible to carry out a defocusing, thus to compensate for the differences in distance when, at the level of the piece to be decorated, one moves away obliquely from the axis of repose of the second galvanometer on the path of the beam. In a preferred application, the operation of the laser source is in relaxed mode with pulses of a few kilowatts. The system is capable of generating three-dimensional patterns to fit non-planar objects. The system allows an adjustment of its operating parameters in order to respond to the variants of aesthetic rendering. The variants are obtained by adjusting the essential parameters of the laser in ranges compatible with the diversity of the cases to be treated. The system makes it possible to import sets, in two or three dimensions, from computer files in standard formats (such as dxf, iges for example), as well as the creation of new patterns. The system allows the creation of part programs, which can be loaded on demand. The system still allows the automation of the execution of part programs, individually or in series. The volume of marking that can be processed by the system is, in a preferred non-restrictive application, of about 1000 mm × 1000 mm × 80 mm. It will be understood in the rest of the following description that what is described for a three-dimensional geometry of decor applies, of course, for a bidirectional geometry of plan decor. A 3D CAD software 1 performs the following functions: creation from a two or three-dimensional file 2, a part plan, and / or import of part or / and two or three-dimensional models; - creation and / or import of two-dimensional or three-dimensional decorations in the form of polylines 3; transformation of the entities to bring the whole of the geometry into the reference of the laser; export of the two-dimensional or three-dimensional decors, via a specific plug-in, to a specific control software 5. A specific control software 5 provides: - the import of 2A format files, in DXF format, 30 composed of polylines 3A in bi or three-dimensional; - the direct import from software 1 of CAD bi or three-dimensional, via the plug-in 4, decors; generation of bi or three-dimensional vectors, describing the geometry of the decorations, and parameterization of the laser 35 (frequency, duration of the laser shots, power).

Les fonctions de ce logiciel spécifique de pilotage 5 permettent encore la réalisation des programmes pièces, la validation des programmes et le marquage de pièces en unitaire ou en petites séries.  The functions of this specific software control 5 still allow the realization of parts programs, the validation of programs and the marking of parts in unit or in small series.

Le logiciel spécifique de pilotage 5 gère, encore, la sauvegarde et le chargement avec un fichier pièce 8 format propriétaire. Une carte spécifique de synchronisation 9 synchronise les consignes laser 10 du laser 11 et les déplacements destinés, respectivement, à la source laser et à des cartes électroniques d'asservissement des axes optiques X, Y 12 (têtes de déviation de galvanomètres 13) et Z 14 (axe optique linéaire 15 selon la direction du faisceau). Les axes X/Y 12 et Z 14 garantissent la focalisation du 15 faisceau laser 16 dans le volume de marquage 17: - une tête galvanométrique X/Y, combinaison de deux miroirs montés sur des galvanomètres 13, déplace le faisceau selon des coordonnées X/Y. Un déplacement des axes X/Y seul permettrait des décrire des géométries inscrites dans une portion de sphère. 20 - un système de déviation Z, ou axe optique linéaire 15, déplacement d'une lentille dans un ensemble optique, modifie la distance de focalisation du laser 11, permettant ainsi, par combinaison avec les axes X et Y 12, de décrire une géométrie en tridimensionnel dans le volume de marquage 17, ou en 25 bidimensionnel dans un des plans du volume 17. Un logiciel machine 18 automatise les tâches de chargement et de gestion d'une machine dédiée au marquage de grandes séries de pièces : - pilotage du logiciel spécifique de pilotage 5 via une 30 interface automation 19. - gestion 20 et pilotage des organes mécaniques de la machine 21 (axe motorisé de prépositionnement, ouverture/fermeture de porte...) - gestion des séries (démarrage, chargement des programmes, 35 exécution des programmes...). - interface opérateur.  The specific piloting software 5 manages, again, the backup and the loading with a file 8 part proprietary format. A specific synchronization card 9 synchronizes the laser pointers 10 of the laser 11 and the displacements intended respectively for the laser source and for electronic servocontrol cards for the optical axes X, Y 12 (galvanometer deflection heads 13) and Z 14 (linear optical axis 15 according to the direction of the beam). The X / Y axes 12 and Z 14 guarantee the focusing of the laser beam 16 in the marking volume 17: an X / Y galvanometric head, a combination of two mirrors mounted on galvanometers 13, moves the beam according to X / coordinates Y. A displacement of the X / Y axes alone would make it possible to describe geometries inscribed in a portion of a sphere. A deflection system Z, or linear optical axis 15, moving a lens in an optical assembly, modifies the focusing distance of the laser 11, thus making it possible, in combination with the X and Y axes 12, to describe a geometry three-dimensional in the marking volume 17, or two-dimensional in one of the planes of the volume 17. A machine software 18 automates the tasks of loading and management of a machine dedicated to the marking of large series of parts: - software control specific steering 5 via an automation interface 19. - management 20 and control of the mechanical members of the machine 21 (motorized axis of prepositioning, opening / closing of door ...) - management of series (startup, loading programs, 35 execution of programs ...). - operator interface.

Dans une application préférée, quatre types de laser peuvent être mis en oeuvre, selon les types de matériaux à décorer. On citera notamment : -laser YVO4, pompé diode 20W, longueur d'onde 1064 nm, puissance moyenne 20W, stabilité <±2%, mode gaussien, divergence <5 mrad, qualité du faisceau M2<2, polarisation linéaire, modulation 20 à 200 kHz, énergie de pulsage <780pJ, puissance crête <130 kW, excitation par diode laser, laser de pointage diode laser rouge, longueur d'onde 635nm, puissance 2mW - laser YAG, pompé diode 50W, longueur d'onde 1064 nm, puissance moyenne 50W, stabilité <±2%, mode gaussien, divergence < 5 mrad, qualité du faisceau M2<6, polarisation circulaire, modulation 20 à 200 kHz, énergie de pulsage <2000pJ, puissance crête <250 kW, excitation par diode laser, laser de pointage diode laser rouge, longueur d'onde 635nm, puissance 2mW - fibré dopé Ytterbium 10W, longueur d'onde 1060 à 1070 nm, puissance moyenne 10W, stabilité <±2%, qualité du faisceau M2<1,4, polarisation circulaire, modulation 20 à 100 kHz, énergie de pulsage <500pJ - fibré dopé Ytterbium 20W, longueur d'onde 1060 à 1070 nm, puissance moyenne 20W, stabilité <±2%, qualité du faisceau M2<1,4, polarisation circulaire, modulation 20 à 100 kHz, énergie de pulsage <1000pJ. Cette liste n'est aucunement limitative, mais a l'avantage de présenter des sources qui permettent d'obtenir des résultats de haute qualité pour des pièces de garniture automobile dans une enveloppe de 1000x1000x80 mm en particulier.  In a preferred application, four types of laser can be implemented, depending on the types of materials to be decorated. These include: - YVO4 laser, pumped 20W diode, wavelength 1064 nm, average power 20W, stability <± 2%, Gaussian mode, divergence <5 mrad, M2 <2 beam quality, linear polarization, modulation 20 to 200 kHz, pulsating power <780pJ, peak power <130 kW, laser diode excitation, red laser diode pointing laser, wavelength 635nm, power 2mW - YAG laser, pumped 50W diode, wavelength 1064 nm, average power 50W, stability <± 2%, Gaussian mode, divergence <5 mrad, M2 <6 beam quality, circular polarization, 20 to 200 kHz modulation, pulsation energy <2000pJ, peak power <250 kW, laser diode excitation , red laser diode pointing laser, wavelength 635nm, power 2mW - Ytterbium doped fiber 10W, wavelength 1060 at 1070 nm, average power 10W, stability <± 2%, beam quality M2 <1.4, circular polarization, 20 to 100 kHz modulation, pulse energy <500pJ - Ytterbium doped fiber 20W, long Wavelength 1060 to 1070 nm, average power 20W, stability <± 2%, beam quality M2 <1.4, circular polarization, modulation at 100 kHz, pulsation energy <1000 μJ. This list is in no way limitative, but has the advantage of presenting sources that make it possible to obtain high quality results for automobile trim parts in an envelope of 1000x1000x80 mm in particular.

Le système de déviation optique X/YZ, quant à lui, présente, dans une réalisation préférée, les caractéristiques suivantes : diamètre d'entrée du faisceau 8mm, vitesse typique de traitement 8rad/s, vitesse typique de positionnement 18 rad/s, dimension du champ X/Y 1000mmmx 1000mmm, plage de défocalisation Z ± 40mm, diamètre de spot fonction de M2.  The X / YZ optical deflection system, for its part, has, in a preferred embodiment, the following characteristics: 8mm beam input diameter, typical 8rad / s processing speed, typical 18 rad / s positioning speed, dimension X / Y field 1000mmmx 1000mmm, defocus range Z ± 40mm, spot diameter function of M2.

Bien évidemment, ce qui est décrit ci-dessus relativement à l'obtention de décors polylignes, permet d'effectuer également les opérations de remplissage entre de tels décors, avec la plus grande facilité.  Of course, what is described above with respect to obtaining polyline decorations, also allows the filling operations between such decorations, with the greatest ease.

Le procédé, tel que décrit ci-dessus, est, encore, de préférence avec des puissances de laser plus élevées, applicable à des travaux de microsoudage ou similaire. On comprendra que ce procédé permet le soudage de tous les matériaux, y inclus les matières plastiques.  The method, as described above, is, again, preferably with higher laser powers, applicable to micro-welding or the like. It will be understood that this process allows the welding of all materials, including plastics.

Bien que l'invention ait été décrite à propos d'un mode de réalisation particulier, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée, et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux, et de combinaison de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention.  Although the invention has been described with respect to a particular embodiment, it is understood that it is in no way limited thereto, and that various modifications of shapes, materials, and combinations can be made therein. of these various elements, without departing from the framework and spirit of the invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de marquage par laser de décors sur des pièces planes ou non, en tous matériaux utilisés dans les décors tels que matières plastiques, aluminium brut ou anodisé, métaux bruts ou revêtus, bois ou composites bruts ou revêtus, ou analogues, dont la plus grande dimension peut atteindre plusieurs décimètres, et peut notamment être supérieure à un mètre, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes de : -modélisation et génération de polylignes (3) tridimensionnelles dans l'espace - génération de vecteurs tridimensionnels (6) - traitement en temps réel des vecteurs tridimensionnels (6) - génération de consignes de déplacements tridimensionnels (12, 14) - gestion et génération de paramètres de pilotage (7) d'au 20 moins une source laser (11) - pilotage d'un système de déviation tridimensionnel (13, 15).  1. A method of laser marking decorations on planar or non-flat parts, of all materials used in decorations such as plastics, raw or anodized aluminum, raw or coated metals, raw or coated wood or composites, or the like, whose larger dimension can reach several decimetres, and can especially be greater than one meter, characterized in that it comprises the steps of: -modeling and generation of three-dimensional polylines (3) in space-generation of three-dimensional vectors (6 real-time processing of the three-dimensional vectors (6) - generation of three-dimensional displacement instructions (12, 14) - management and generation of control parameters (7) of at least one laser source (11) a three-dimensional deflection system (13, 15). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le système de déviation tridimensionnel comporte 25 un axe optique linéaire (15).  2. Method according to the preceding claim, characterized in that the three-dimensional deflection system comprises a linear optical axis (15). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les paramètres de pilotage (10) de la source laser (11) sont conçus aptes à agir sur la puissance, la fréquence, ou le hachage de cette source. 30  3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control parameters (10) of the laser source (11) are designed to act on the power, frequency, or hash of this source. 30 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les paramètres de pilotage (10) de la source laser (11) sont conçus aptes à l'exécution d'opérations de soudage.  4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control parameters (10) of the laser source (11) are designed to perform welding operations. 5. Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des 35 revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un axe optique linéaire (15) constitué par une lentille mobile selon la direction (Z) du faisceau (16) émis par une source laser(11), lentille qui est interposée entre cette dernière et le premier de deux galvanomètres (13) mobiles selon des axes optiques rotatifs (X, Y), et qui se succèdent sur la trajectoire dudit faisceau (16).  5. Device for implementing a method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a linear optical axis (15) consisting of a movable lens in the direction (Z) of the beam (16). ) emitted by a laser source (11), which lens is interposed between the latter and the first of two galvanometers (13) movable along rotary optical axes (X, Y), and succeeding one another in the path of said beam (16) . 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte une source laser (11) de type YAG pompé par diode ou YVO4 pompé par diode, ou encore de type fibré dopé Ytterbium.  6. Device according to the preceding claim, characterized in that it comprises a laser source (11) YAG type diode pumped YVO4 or diode pumped YVO4, or fiber-type doped Ytterbium. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, 10 caractérisé par le fait que le fonctionnement de la source laser (11) se fait en mode relaxé avec des impulsions de quelques kilowatts.  7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the operation of the laser source (11) is in relaxed mode with pulses of a few kilowatts. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte une fonctionnalité plug-in 15 (4) d'exportation de décors tridimensionnels depuis un système de CAO tridimensionnel (1), vers un logiciel spécifique de pilotage (5) conçu apte à générer les vecteurs tridimensionnels (6) et à piloter les paramètres (7) de la source laser.  8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that it comprises a plug-in function 15 (4) for exporting three-dimensional decorations from a three-dimensional CAD system (1) to a specific software control unit (5) adapted to generate the three-dimensional vectors (6) and to drive the parameters (7) of the laser source. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, 20 caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit ou une carte spécifique (9) de synchronisation conçue apte à synchroniser les consignes lasers (10) et les déplacements (12, 14) destinés, respectivement, à ladite source laser (11) et à des moyens d'asservissement des axes optiques (X, Y, Z), tels que des cartes 25 électroniques.  9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that it comprises a circuit or a specific synchronization card (9) adapted to synchronize the laser instructions (10) and the displacements (12, 14). ) for respectively said laser source (11) and servo means of the optical axes (X, Y, Z), such as electronic cards. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte une source laser (11) apte à générer la puissance nécessaire pour des travaux de soudage.  10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that it comprises a laser source (11) capable of generating the power required for welding work.
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