FR3072895A1 - Procede d'alignement d'une pluralite de lignes lasers - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'alignement d'une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d'un substrat plan susceptible d'être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d'être réalisé.

Description

Procédé d’alignement d’une pluralité de lignes lasers
La présente invention concerne un procédé d’alignement d’une pluralité de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue homogène en intensité et en largeur adaptée au traitement thermique d’un substrat plan. Elle a également pour objet un dispositif d’alignement de lignes lasers.
L’irradiation par rayonnement laser est aujourd’hui une méthode courante pour le traitement thermique de la surface de divers substrats. La cohérence spatiale et temporelle d’un rayonnement laser permet d’obtenir des faisceaux lasers de faible largeur. Focalisé sur une surface, un tel faisceau permet d’atteindre en des zones précises de la surface du substrat sur une faible profondeur, des températures élevées en des temps particulièrement brefs. Cela procure l’avantage de préserver le cœur du substrat de toute transformation physico-chimique susceptible d’être provoquée par l’augmentation de la température de sa surface.
Cette méthode est notamment employée pour le traitement thermique de revêtements minces déposés à la surface d’un substrat minéral ou organique, dans lequel, par exemple, une recristallisation des revêtements est recherchée sans que le substrat ne soit altéré. A cette fin, des faisceaux laser sont employés qui forment des lignes, dites « lignes laser », sur la surface à traiter. Le traitement thermique de la totalité de la surface est obtenu par défilement du substrat sous les lignes lasers qui restent fixes. Des exemples d’utilisation de cette méthode sont décrits dans le document WO2010142926 pour la fabrication d’un substrat revêtu d’un empilement de couches minces à base d’argent, ou encore dans le document WO2010139908 pour la fabrication d’un substrat revêtu de couches minces transparentes et conductrices électroniques.
Une difficulté dans l’utilisation des méthodes de traitement thermique à l’aide de lignes lasers est le traitement des substrats de grande taille, par exemple une feuille de verre de taille « jumbo » (6m x 3,21m), pour lequel plusieurs lignes lasers élémentaires doivent être combinées car il n’existe pas de ligne laser de longueur suffisante. L’objectif est alors de parvenir à un traitement thermique le plus homogène possible sur toute la largeur de la surface à traiter sachant que le profil d’intensité de chacune des lignes laser élémentaire n’est pas homogène dans sa largeur et sa longueur. Le profil d’intensité est généralement gaussien et varie avec le degré de focalisation. En outre le profil d’intensité n’est pas parfaitement identique d’une ligne laser à l’autre.
Les lignes lasers élémentaires sont juxtaposées de manière à former une ligne laser globale continue, telle que celle décrite dans le document US6717105 Bl. L’état de l’art peut fournir des recommandations pour une ligne globale continue homogène en intensité et en largeur adaptée à un traitement thermique homogène. Par exemple, le document WO2015059388 fournit des informations sur la forme du profil de puissance linéique de chaque lignes lasers élémentaires, le document WO2013156721 sur le facteur de qualité, la puissance linéique, la largeur, la dispersion de la largeur de la ligne laser global continue, et le document WO2017032947 sur le degré de recouvrement de deux lignes lasers élémentaires adjacentes.
Toutefois, l’alignement des lignes lasers élémentaires en tant que tel pour former une ligne laser globale continue homogène reste une étape délicate, complexe et coûteuse en temps, qui monopolise les outils de production et requiert le sacrifice d’une certaine quantité de substrats pour les essais. En effet, chaque ligne laser élémentaire est générée par un module laser disposé sur une plateforme placée au-dessus de la surface du substrat à traiter thermiquement. Chaque plateforme est généralement orientable selon trois positions et trois angles. Il y a donc six paramètres ajustables par module. Afin d’illustrer la complexité des réglages, il suffit de considérer une installation classique comprenant huit modules, pour laquelle l’alignement des huit lignes lasers nécessite alors l’ajustement de quarante-huit paramètres indépendants. Le réglage de l’alignement est traditionnellement réalisé selon une démarche heuristique «essai-erreur» qui monopolise l’installation et requiert un nombre parfois important d’essais sur les substrats avant de pouvoir produire.
La présente invention résout ces problèmes. Elle a pour objet un procédé d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
a. l’acquisition, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X^, Yi, Zi du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, V^, Wi, correspondant aux angles formés par la ligne laser avec les axes X, Y, Z respectivement ;
b. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité /j pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Χι,Υι, Zi Ui,Vi,Wi à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités /j intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
d. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E correspondant à la largeur de la somme des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. la comparaison, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
f. l’itération des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i,Y'i,Z'i,U'i,V'i,W'i définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles (7P et σΕ respectivement ;
g. la réglage de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x’i, Y'i, Z't, U'i, V'i, W't ainsi obtenu.
Au sens de la présente invention, l’expression « ligne laser » désigne tout rayonnement laser qui projette une tache, focalisée ou non, ayant la forme d’une ligne ou d’une raie sur une surface. Cette forme est généralement obtenue à l’aide d’un dispositif optique placé sur la trajectoire d’un faisceau laser dont la projection sur une surface forme une ligne. Le dispositif optique comprend généralement une ou plusieurs lentilles asphériques, telles que des lentilles cylindriques ou des lentilles de Powell.
L’acquisition des coordonnées Xi, Yi, Zi, Ui, Vi, V/jde chacune des lignes laser peut être réalisée par tout moyen adapté. Cela peut être, par exemple, un dispositif d’observation mobile selon l’axe Y, tel qu’une caméra, qui permet de visualiser la position et la forme de chacune des lignes lasers. Les modules lasers peuvent aussi comprendre des unités d’affichage qui affichent les coordonnées de chaque ligne dans un format lisible par un opérateur ou comprendre un dispositif de télécommunication qui les transmet dans un format adapté à l’exécution des étapes b à f du procédé de l’invention.
Dans la plupart des installations comprenant des lignes lasers, les intervalles de valeurs usuels pour les coordonnées X^, Y^Z^, Ui, Vi, Wi sont respectivement -200pm à 200pm, -6mm à +6mm, -10mm à 10mm, -0,2° à +0,2°, -0,2° à +0,2° et -0,05° à +0,05°.
Généralement, les coordonnées X^, Yi, Zj, Ui, V^, ne correspondent pas aux coordonnées spatiales des plateformes mobiles sur lesquelles les modules lasers sont disposés car elles ne sont pas exprimées dans le même repère d’axes. Il est donc nécessaire d’opérer un changement de repère pour passer des unes aux autres.
A l’étape g du procédé de l’invention, le réglage de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs X'i,Y'i,Z'i,U'i,V'i,W'i peut être réalisé par tout moyen adapté. Par exemple, cela peut être par positionnement manuel ou automatique de chacun des modules lasers après le calcul de chacune de leurs coordonnées spatiales en fonction des coordonnées X'i, Υ'ι,Ζ'ι, U'i, V'i, W'i à l’aide d’une opération de changement de repère.
Le profil d’intensité d’une ligne laser dans le plan transverse à sa direction de propagation varie selon le type de lentille utilisée pour la générer. Avec des lentilles cylindriques, le profil est gaussien selon les deux directions perpendiculaires à la direction de propagation des faisceaux. Avec des lentilles de Powell, le profil est essentiellement gaussien dans la direction de plus petite dimension de la ligne et perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau.
Un faisceau de ligne laser peut être aussi défini par sa largeur, noté w (« waist » en anglais), exprimée en unité de longueur, correspondant à la distance par rapport à l’axe de .,,,1..,.
propagation où l’intensité est égale à — de l’intensité maximale, dans le plan perpendiculaire à cet axe et dans la direction de plus petite dimension de la ligne laser. La valeur de la largeur peut varier le long de l’axe de propagation. La valeur minimale de la largeur est notée w0.
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, la fonction d’intensité pour le calcul du profil d’intensité Ii, pour chaque ligne laser, est une fonction de profil gaussien. Ce mode convient avantageusement aux lignes lasers ayant une forme elliptique dans la direction de leur plus grande dimension.
Selon le système d’axes adopté dans la présente invention, le calcul, à l’étape b, du profil d’intensité /j pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Y^Zi Ui, Vi, Wi est réalisé dans le plan à deux dimensions X,Y à Z = 0 correspondant à la surface S du substrat plan sur lequel un traitement thermique est susceptible d’être réalisé.
Le dispositif optique permettant d’obtenir une ligne laser peut également comprendre un convertisseur de faisceau laser, ou une fonction de conversion, modifiant un profil d’intensité gaussien en un profil d’intensité dit à «sommet plat» ou «carré», dans la dimension de la longueur, le profil dans la dimension de la largeur demeurant gaussien. Un profil d’intensité à sommet plat est un profil avec un sommet plat, ou plateau, central étendu d’intensité élevée, de préférence peu fluctuante, sinon constante, et des arrêtes d’intensité décroissante à gradient élevé. Le profil est souvent symétrique. Les arrêtes ont généralement une forme telle qu’elles peuvent être géométriquement assimilées à une droite ou dont le gradient est relativement constant sur toute leur longueur. Le gradient est aussi appelé « raideur ». Un profil à sommet plat peut être caractérisé par deux paramètres : la longueur du sommet plat, notée l, et la raideur des arrêtes, notée a.
Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, la fonction d’intensité pour le calcul du profil d’intensité Ii, pour chaque ligne laser, est une fonction de profil à sommet plat. Ce mode est adapté aux lignes lasers ayant un profil à sommet plat dans la direction de leur plus grande dimension. En particulier, la fonction de profil à sommet plat peut comprendre, comme paramètres, une largeur minimale du faisceau, w0, comprise entre 10 qm et 500qm, une longueur du sommet plat, l, comprise entre 1cm et 300 cm et une raideur d’arrête, a, comprise entre 1mm et 10 mm.
Dans un mode de réalisation de l’invention, à l’étape d, la largeur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X est la largeur à mi-hauteur. Dans un mode de réalisation alternatif, la largeur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X est la largeur à une hauteur correspondant à une valeur kJi d’intensité, où Ji est la valeur maximale d’intensité du profil et k est nombre réel compris entre 0 et L
Les lignes lasers formées sur la surface d’un substrat plan ne sont généralement pas parfaitement rectilignes. Elles peuvent être légèrement ondulantes. Lors de l’alignement des lignes lasers, il est doit alors être tenu compte de l’ondulation de chaque ligne laser afin que la ligne laser globale continu formée ait une puissance linéique homogène en tout point de l’axe Y. Dans un mode de réalisation de l’invention, pour chaque ligne laser, la fonction d’intensité peut comprendre une fonction de forme modélisant la forme géométrique de la ligne laser.
L’équation suivante est un exemple de fonction générique d’intensité pour le calcul du profil d’intensité /j à sommet plat, comprenant comme paramètres la longueur du plateau, l, la raideur des arrêtes a, la largeur minimale du faisceau w0 et une fonction de forme Fo de le ligne :
/(x,y,z) =
Figure FR3072895A1_D0001
2(x-F0(y))2 w°(1+®2)
Figure FR3072895A1_D0002
X, y, Z sont les coordonnées de l’espace dans le repère d’axes X, Y, Z. La fonction /(x,y, z) est une fonction générique qui génère un profil d’intensité centré en (0,0,0). La
71W grandeur Zr est la longueur de Rayleigh. Elle se calcule à l’aide de la relation ZR = où λ est la longueur d’onde du faisceau laser, et M2 est un facteur caractérisant la divergence du faisceau. Le facteur M2 est caractéristique de la ligne laser. Il est généralement compris entre 1 et 10, en particulier entre 1 et 4.
Pour chaque ligne laser, le profil d’intensité f est simplement obtenu par le calcul de la fonction I(x',y',z'') où x', y',z' sont les coordonnées de l’espace obtenu après transformation selon la formule :
Xr
Z'
Où T est la matrice de translation définie par T = I Yj I et R est la matrice de \tJ translation R = Rx(Ui)Ry(Vi)Rz(Wj) dans laquelle Rx, Ry et Rz sont respectivement les matrices de rotation autour des axes du repère X, Y, Z selon les angles d’Euler U;, V;, Wj.
Chaque profil d’intensité f peut aussi être normalisé à 1 afin de simplifier le calcul des profils de puissance PG.
Pour chaque ligne laser, la fonction de forme Fo modélisant la forme géométrique de la ligne laser peut être établie en fonction des caractéristiques du module laser qui la génère. Si ces caractéristiques ne sont pas connues, la fonction de forme peut être toute fonction mathématique susceptible de reproduire la forme de la ligne laser émise sur la surface du substrat plan. La fonction de forme peut être différente pour chaque ligne.
Une fonction de forme avantageuse est une courbe polynomiale de Bézier définie par au moins au moins quatre points de contrôle dont deux des quatre points correspondent aux deux extrémités de la ligne laser. Les autres points de contrôle peuvent être choisis avantageusement de façon à reproduire la forme de la ligne laser émise sur la surface du substrat plan.
Ces autres points de contrôle peuvent être aussi choisis aléatoirement dans des gammes de valeurs permettant de modéliser la plupart des lignes lasers disponibles pour le traitement thermique du substrat plan. En particulier, la courbe polynomiale de Bézier comprend quatre points de contrôle dont deux points de contrôle sont choisis aléatoirement à une distance de chaque extrémité respectivement comprise entre 10% et 20% de la longueur totale, et selon un angle par rapport à l’axe de la ligne compris entre -0,1° et +0,1°. Ce mode de réalisation est avantageux pour la modélisation des lignes lasers dont la forme ne peut être déterminée faute de moyens d’acquisition adéquats. Cela peut être le cas, par exemple, d’une installation de traitement thermique de substrat plan par une ligne laser globale continue qui ne comprend pas de dispositif d’acquisition permettant de visualiser la forme géométrique de chacune des lignes laser juxtaposables servant à former ladite ligne laser globale continue. C’est aussi le cas pour une installation pour laquelle les caractéristiques des modules lasers qui génèrent les lignes laser ne peuvent pas être connues.
L’étape f du procédé de l’invention consiste en une itération des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs Χ'ι, Υ'ι,Ζ'ι, U1V'i, W\ définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles (7P et σΕ respectivement. Les valeurs cibles σΡ et σΕ sont préalablement définies selon les caractéristiques intrinsèques de chaque ligne laser et la précision recherchée pour l’alignement. Ces valeurs sont adaptées aux contraintes et limitations techniques de l’installation.
Les valeurs cibles sont généralement difficiles à atteindre exactement. Il est souvent défini un seuil de tolérance en-dessous et au-dessus de la valeur cible de manière à former un intervalle de valeurs. La valeur cible est alors considérée comme atteinte lorsque la valeur calculée est comprise dans cet intervalle. Le seuil de tolérance peut avantageusement représenter plus ou moins 10%, en particulier 5%, voire 2% de la valeur cible.
Il existe différentes méthodes mathématiques permettant de définir ou calculer, à chaque itération, les ensembles successifs de valeurs X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i permettant de faire converger le profil de puissance linéique PG et le profil de largeur E vers les valeurs cibles σΡ et (JE respectivement. Dans un mode particulier de réalisation du procédé de l’invention, les valeurs X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i de l’étape f sont définies à l’aide de la méthode des moindres carrées. Les valeurs peuvent être aussi définies à l’aide de la méthode de GaussNewton ou encore à l’aide de la méthode du gradient.
Tous les modes de réalisation décrits peuvent être avantageusement combinés.
L’invention a aussi pour objet un programme informatique comprenant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de l’invention dans tous les modes de réalisation possibles. Tout type de langage de programmation compilé vers une forme binaire ou directement interprété peut être utilisé pour implémenter les étapes du procédé par une suite d’instructions arithmétiques ou logiques exécutables par un ordinateur ou tout système de traitement de l’information programmable. Le programme informatique peut faire partie
- 8 d’un logiciel, c’est-à-dire d’un ensemble d’instructions exécutables et/ou d’un plusieurs jeu de données ou base de données.
En ce sens, l’invention a également pour objet un support de stockage déchiffrable par ordinateur sur lequel est enregistré un programme informatique comprenant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé d’alignement de l’invention. De préférence, ce support de stockage est une mémoire informatique non volatile ou rémanente, par exemple une mémoire de masse magnétique ou à semi-conducteur (solid state drive, flash memory). Elle peut être amovible ou intégrée à l’ordinateur qui en déchiffre le contenu et en exécute les instructions. Elle peut aussi être intégrée à un ordinateur, appelé « serveur», différent de celui qui exécute les instructions, appelé le « client ». Pour exécuter les instructions contenues dans le support de stockage, l’ordinateur « client » peut accéder à la mémoire de l’ordinateur « serveur » par un moyen de télécommunication physique et/ou aérien. L’ordinateur «serveur» peut aussi déchiffrer le support de stockage sur lequel est stocké le programme d’ordinateur et communiquer les instructions sous forme binaire à l’ordinateur « client » par tout moyen de télécommunication.
Il peut être avantageux que le support de stockage soit un support amovible ou accessible à distance par un moyen de télécommunication de manière à faciliter sa diffusion dans tous les lieux où un procédé d’alignement selon l’invention est susceptible d’être utilisé.
L’invention a également trait à un dispositif d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, ledit dispositif comprenant les modules suivants :
a. un module d’acquisition, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X^, Yp Zi du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Up Vp Wi, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ;
b. un module de calcul du profil d’intensité /j pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Yi, ZiUi, Vi, Wi à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. un module de calcul du profil de puissance linéique PG correspondant à la somme des intensités /j intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y;
d. un module de calcul du profil de largeur E correspondant à la largeur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ?
e. un module de comparaison des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
f. un module de réglage de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W't ainsi obtenu.
Dans un mode de réalisation du dispositif de l’invention, le module d’acquisition peut comprendre un dispositif d’observation mobile selon l’axe Y et disposé à la place du substrat plan de manière à ce que son plan focal corresponde au plan défini par la surface S dudit substrat plan s’il était présent. Ce dispositif est donc placé en-dessous de la zone de la surface du substrat plan sur laquelle les lignes lasers sont formées par les modules lasers.
Ce dispositif optique peut être, par exemple, une caméra, de préférence numérique, adaptée à l’acquisition d’images de lignes lasers formés sur la surface d’un substrat plan selon la longueur d’onde du faisceau laser utilisé pour les générer. Les coordonnées Xit Yit Zj, Uit Vi, Wi peuvent être ensuite déterminées à l’aide des coordonnées spatiales de la caméra et de l’analyse numérique des images. L’analyse des images peut avantageusement être réalisée à l’aide d’un ordinateur de manière à automatiser l’acquisition des coordonnées Χί,Υί,Ζί,Εί,Υί,Μί.
Dans un autre mode de réalisation, le module d’acquisition peut comprendre une interface, physique ou virtuelle, d’entrée de données, tel qu’un clavier informatique, grâce auquel un opérateur entre les coordonnées Χι, Υι,Ζι, Ui, Vi, Wi pour chacune des lignes lasers. L’opérateur peut avoir lu les coordonnées sur un dispositif d’affichage sur lequel les modules lasers affichent les Χι, Υι,Ζι, Ui, Vi, Wi de la ligne laser qu’il forme sur la surface du substrat. L’interface d’entrée est de préférence connectée par tout moyen de télécommunication aérien ou physique au premier module de calcul de l’étape b du dispositif d’alignement de l’invention.
Le module d’acquisition peut également comprendre un dispositif de télécommunication aérien ou physique transmettant des coordonnées Xj, Yi, Zj, Ui, Vj, de chacune des lignes laser depuis un dispositif d’observation optique des lignes laser vers le premier module de calcul de l’étape b du procédé d’alignement ou encore entre ledit module de calcul et les modules lasers.
Les modules de calcul b à d du dispositif d’alignement de l’invention peuvent comprendre avantageusement une ou plusieurs unités de calcul. Des unités de calcul sont comprises dans les unités centrales de traitement (Central Processing Unit). Les unités centrales de traitement sont généralement intégrées à des ordinateurs qui comprennent également un ensemble d’autres composants électroniques, tels que des interfaces d’entréesortie, des systèmes de stockages volatiles et/ou rémanents et des BUS, nécessaires au transfert des données entre les unités centrales de traitement et à la communication avec des systèmes extérieurs, ici les différents modules.
Le module de comparaison peut comprendre une ou plusieurs unités de calcul semblables à ceux des modules de calcul.
Le nombre et la vitesse de calcul des d’unités de calcul, et a fortiori d’unités centrales de traitement, nécessaires à l’exécution des étapes de calcul du procédé de l’invention peuvent être ajustés en fonction du nombre de lignes lasers. A titre d’exemple, pour quatre ligne lasers de 400mm et une largeur de 60pm, une seule unité centrale de traitement avec une fréquence d’horloge de 1,90 GHz peut être suffisante.
Les coordonnées X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i calculées peuvent généralement ne pas correspondre aux coordonnées spatiales des plateformes mobiles sur lesquelles les modules lasers sont disposés car elles ne sont pas exprimées dans le même repère d’axes. Il est donc nécessaire d’opérer un changement de repère pour passer des unes aux autres. A cet effet le module de réglage peut comprendre un sous-module de conversion des coordonnées de changement de repère de manière à calculer les coordonnées spatiales que les plateformes doivent adopter pour que les lignes lasers qu’ils génèrent aient les coordonnées X'i, Υ'ι,Ζ'ι, U'i, V'i, W\ respectivement. Ce sous-module peut être tout système de traitement de l’information programmable et disposant d’un support de stockage déchiffrable sur lequel est enregistré un programme informatique comprenant des instructions exécutables permettant le calcul du changement de repère à l’aide, par exemple, d’une matrice de passage. De manière avantageuse, le module de réglage peut intégrer un moyen de télécommunication adapté à la transmission des coordonnées spatiales transformées aux plateformes mobiles. Il peut également comprendre un convertisseur de données numériques, si le format des coordonnées calculées par le module de comparaison doit être converti en un format déchiffrable ou exécutable par les plateformes mobiles.
Dans une mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’alignement comprend en outre un module d’affichage graphique des profils de puissance PG et de la largeur E. Le module d’affichage peut être de préférence comprendre un dispositif d’affichage graphique affichant des informations déchiffrables par un être humain. Un tel module est avantageux pour vérifier que les lignes lasers sont effectivement alignées en une ligne globale continue, et que les caractéristiques en intensité et largeurs sont adaptées au traitement thermique du substrat plan dont la transformation est recherchée. Le dispositif d’affichage peut aussi afficher d’autres informations telles que la largeur, la longueur, et les coordonnées X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W\ de chacune des lignes lasers. Il peut également indiquer les coordonnées du dispositif optique d’observation des lignes lasers.
L’ensemble des modules de calcul et de comparaison peuvent être des modules virtuels. A titre d’exemple, ils peuvent être des modules instanciés sous la forme d’objets par un programme informatique ou un logiciel informatique à partir de classes dans la mémoire vive, éventuellement assistée par une mémoire virtuelle, d’un ordinateur. L’ordinateur peut comprendre plusieurs unités centrales de traitement, supports de stockages et interfaces d’entrée-sorties. Il comprend avantageusement des moyens de télécommunication avec les modules d’acquisition et de réglage.
Dans des modes de réalisation du dispositif d’alignement de l’invention, l’ensemble des modules d’acquisition, de calcul et de réglage sont des modules virtuels. Le dispositif d’alignement peut alors comprendre un ordinateur muni d’une ou plusieurs unités centrales de traitement, au moins d’une mémoire rémanente, au moins d’une mémoire volatile, et d’interfaces d’entrée-sortie permettant d’échanger des données numériques avec des systèmes extérieures. Ces interfaces peuvent comprendre une interface, physique ou virtuelle, d’entrée de données, tel qu’un clavier informatique, grâce auquel un opérateur entre les coordonnées Xi.Yi.Zi.Ui.Vi.Wt, un dispositif de télécommunication aérien ou physique en communication avec les modules lasers ou les plateformes mobiles sur lesquelles ils sont disposés, et/ou un dispositif d’affichage.
De préférence, le dispositif d’affichage est une interface graphique homme-machine, par exemple un écran numérique, affichant des informations déchiffrables par un être humain. Il peut afficher sous forme graphique les profils des intensités Ii, de la somme PGet de la largeur E. Le dispositif peut aussi afficher d’autres informations telles que la largeur, la longueur, et les coordonnées X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i de chacune des lignes lasers, les coordonnées spatiales des plateformes sur lesquelles modules lasers sont disposés.
Le procédé d’alignement de l’invention peut être avantageusement mis en œuvre dans un procédé de fabrication d’un substrat plan comprenant un revêtement traité thermiquement par des lignes lasers juxtaposables formant une ligne laser globale continue. Le procédé de fabrication comprend :
i) une étape dans laquelle est fourni un substrat plan comprenant un revêtement susceptible d’être traité thermiquement ;
ii) une étape d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide du procédé d’alignement selon l’invention.
iii) une étape de traitement thermique du revêtement à l’aide de la ligne globale continue formée par les lignes laser ainsi alignées.
Le substrat peut être par exemple un substrat minéral ou organique. Il est revêtu sur une partie ou la totalité de la surface de l’une de ses faces principales d’un revêtement formé d’une couche ou d’un empilement d’une pluralité de couches. Ces couches peuvent être de nature organique, métallique ou minérale.
En particulier, le procédé de fabrication est adapté au traitement de feuille de verre de grande taille, par exemple de type « jumbo » (6m x 3,21m), revêtu d’un empilement de couches minces de nature métallique et/ou diélectrique. Par exemple, la feuille de verre peut être une feuille de verre sodo-calcique sur laquelle est déposé un empilement comprenant une ou plusieurs couches métalliques fonctionnelles et/ou diélectriques.
Ledit procédé de fabrication peut être mis en œuvre dans un site de fabrication différent de celui où le substrat est produit et/ou de celui où il est revêtu d’un revêtement.
Dans une ancienne installation où des substrats plans sont traités thermiquement par une ligne laser globale continue formée par plusieurs lignes lasers juxtaposables, l’incompatibilité matérielle ou logicielle de dispositifs existants avec des dispositifs nouveaux empêchent souvent toute interopérabilité entre ces dispositifs. Dans une telle installation, il peut arriver que le procédé et/ou le dispositif de l’invention n’opère pas convenablement avec les dispositifs existants. Le procédé et le dispositif de l’invention peuvent être adaptés.
En ce sens, l’invention a également trait à un procédé de simulation d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue :
a. une étape de simulation d’une pluralité i de modules émettant chacun une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction,
b. une étape de génération, pour chaque ligne laser, des valeurs des coordonnées X^, Zj du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S.
des valeurs des coordonnées Up Vp Wi, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ;
chacune des valeurs des coordonnées Xp Yp Zj, Up V^, étant générée aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini.
c. une étape d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide d’un procédé d’alignement de lignes lasers selon l’invention ;
d. une étape de représentation graphique de la ligne laser globale continue ainsi simulée.
L’avantage de ce procédé est de pouvoir simuler l’effet des modifications des coordonnées de chacune des lignes lasers sur l’alignement sans avoir besoin d’être relié à l’installation existante. Le procédé a un intérêt pédagogique. Il permet à un opérateur humain souhaitant aligner des lignes lasers juxtaposables en une ligne globale continue de comprendre la relation de la modification d’une des coordonnées d’une ligne laser sur l’alignement. Le procédé a également un intérêt économique puisque l’opérateur ne monopolise pas l’installation pour les essais d’alignement et gagne du temps lors de l’alignement des modules laser de l’installation grâce à la connaissance qu’il a acquis pour un ajustement optimal des modules. En outre, il peut simuler une configuration des lignes lasers similaire à celle observée sur l’installation existante pour déterminer quelles sont les coordonnées des modules qu’il doit ajuster et comment il doit les ajuster.
A l’étape b du procédé de simulation de l’invention, chacune des valeurs des coordonnées X^, Y^, Zj, Ui, Vi, Wi est générée aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini. Cet intervalle de valeurs peut correspondre à l’intervalle de valeurs que peuvent réellement prendre les coordonnées X^, Yp Zj, Up V^, des lignes lasers d’une installation existante. Il peut aussi correspondre à l’intervalle de valeurs susceptible d’être obtenu par des modules dont l’installation est envisagée. Ce dernier mode est particulièrement avantageux car il permet de sensibiliser les opérateurs à l’alignement de lignes lasers avant que la nouvelle installation ne soit opérationnelle.
Les coordonnées Yi, Zj, Lf, V^, peuvent être générées aléatoirement dans des intervalles de valeurs respectifs suivant : -200pm à 200gm, -6mm à +6mm, -10mm à 10mm, 0,2° à +0,2°, -0,2° à +0,2° et -0,05° à +0,05°.
A l’étape c du procédé de simulation, les ensembles successifs de valeurs X'i, Υ'ι,Ζ'ι, U'i, V'i, W'i permettant de faire converger le profil de puissance linéique PG et le profil de de largeur E vers les valeurs cibles (TP et (TE respectivement peuvent être aussi définies manuellement selon une démarche heuristique « essai-erreur». Ce mode de réalisation est avantageux à des fins pédagogiques.
A l’étape d du procédé de simulation, la représentation graphique de la ligne laser globale continue simulée est de préférence réalisée à l’aide d’une interface graphique. Les informations représentées graphiquement sont de préférence déchiffrables par un être humain. D’autres informations peuvent être avantageusement représentées graphiquement, par exemple, les profils de puissance PG et de la largeur L ainsi que des informations relatives au nombre, la longueur et la largeur des lignes lasers.
L’invention a également pour objet un dispositif de de simulation d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue :
a. un module de simulation d’une pluralité i de modules émettant chacun une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction,
b. un module de génération, pour chaque ligne laser, des valeurs des coordonnées X^, Y^ Zj du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S.
des valeurs des coordonnées Ui, Vi, Wi, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ; chacune des valeurs des coordonnées Xi, Yi, Zj, Ui, V^, étant générée aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini.
c. un dispositif d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide d’un procédé d’alignement de lignes lasers selon l’invendon ;
d. un module de représentation graphique de la ligne laser globale continue ainsi simulée.
Les modules de simulation et de génération peuvent comprendre avantageusement une ou plusieurs unités de calcul. Des unités de calcul sont comprises dans les unités centrales de traitement (Central Processing Unit). Les unités centrales de traitement sont généralement intégrées à des ordinateurs qui comprennent également un ensemble de d’autres composants électroniques, tels que des interfaces d’entrée-sortie, des systèmes de stockages volatiles et/ou rémanents et des BUS, nécessaires au transfert des données entre les unités centrales de traitement et à la communication avec des systèmes extérieurs, ici les différents modules.
Le nombre et la vitesse de calcul des d’unités de calcul, et a fortiori d’unités centrales de traitement, nécessaire à l’exécution des étapes de calcul du procédé de l’invention peuvent être ajustés en fonction du nombre de lignes lasers. A titre d’exemple, pour quatre ligne lasers de 400mm et une largeur de 60μτη, une seule unité centrale de traitement avec une fréquence d’horloge de 1,90 GHz peut être suffisante.
L’ensemble des modules du dispositif de simulation sont des modules virtuels. A titre d’exemple, ils peuvent être des modules instanciés sous la forme d’objets par un programme informatique ou un logiciel informatique à partir de classes dans la mémoire vive, éventuellement assistée par une mémoire virtuelle, d’un ordinateur. L’ordinateur peut comprendre plusieurs unités centrales de traitement, supports de stockages et interfaces d’entrée-sorties. Il comprend avantageusement des moyens de télécommunication avec les modules d’acquisition et de réglage.
Le module de représentation graphique est de préférence une interface graphique déchiffrable par un être humain via un dispositif de dialogue homme-machine. Il peut être un composant de l’ordinateur sur lequel les modules virtuels du dispositif de simulation sont instanciés.
Les caractéristiques et les avantages de l’invention sont illustrés par les figures et les exemples décrits ci-après.
La figure 1 est une représentation schématique d’un exemple illustratif de procédé de traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne à l’aide quatre lignes lasers juxtaposables, chaque Egne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé.
La figure 2 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, du procédé d’alignement de l’invention.
La figure 3 est une représentation graphique de quatre lignes lasers juxtaposables et non alignées formées sur un substrat plan.
La figure 4 est une représentation graphique du profil de puissance linéique PG selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y pour les quatre lignes lasers de la figure 3.
La figure 5 est une représentation graphique du profil de largeur E correspondant à la largeur à mi-hauteur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y, par l’ensemble des quatre lignes lasers de la figure 3.
La figure 6 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, d’un mode de réalisation du procédé d’alignement de l’invention.
La figure 7 est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation d’un dispositif d’alignement de l’invention.
La figure 8 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif d’alignement de l’invention.
La figure 9 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, d’un procédé de fabrication d’un substrat plan comprenant un revêtement traité thermiquement par des lignes lasers juxtaposables formant une ligne laser globale continue.
La figure 10 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, du procédé de simulation de l’invention.
La figure 11 est une représentation graphique des quatre lignes lasers de la figure 3 ainsi que des profils de puissance PG selon l’axe X et la largeur E selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y après un alignement à l’aide du procédé d’alignement de l’invention.
La figure 1 représente schématiquement un exemple illustratif de procédé 100 de traitement thermique d’un substrat plan 101 susceptible d’être mis en mouvement rectiligne à l’aide de quatre lignes lasers juxtaposables 105a-d, chaque ligne laser 105a-d étant formée par un module 103 émettant une ligne laser 105a-d sur la surface S 102 du substrat plan 101 sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé. Dans cet exemple, à des fins de simplification un seul module laser 103 est représenté. Il y a généralement autant de lignes lasers que de modules lasers.
Le procédé d’alignement de l’invention est représenté graphiquement, sous forme de diagramme, sur la figure 2. Le procédé d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, comprend les étapes suivantes :
a. l’acquisition E200, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X^, Zj du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, V^, Wi, correspondant aux angles formés par la ligne laser avec les axes X, Y, Z respectivement ;
b. le calcul E201, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité It = f(X(')i,YC)i,Z(')i,U(')i,V(')i,W(')i) pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées X^, Y^, Zj, Ui, Kj, à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. le calcul E202, mis en œuvre par ordinateur, du profil de puissance linéique PG correspond à la somme PG = Σί /j des intensités /j intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
d. le calcul E203, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E = LUi) correspondant à la largeur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. la comparaison E204, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et respectivement ;
f. l’itération 1206 des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i,Y'i,Z'i,U'i,V'i,W'i E205 définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles (7P et σΕ respectivement ;
g. la réglage E206 de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x’i, Y'i, Z't, U'i, V'i, W't ainsi obtenu.
A l’étape E203, la fonction L(/j) calcule la largeur de chacun des profils d’intensité Il selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y.
La figure 3 représente graphiquement de quatre lignes lasers juxtaposables 150a-d et non alignées formées sur un substrat plan 102. Chacune des lignes diffère des autres lignes par son profil d’intensité Ii, sa forme et ses coordonnées X^, Υι,Ζι, Ui, Vi, Wi.
La figure 4 est une représentation graphique du profil de puissance linéique 400, PG = Σί^ί, somme des intensités /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y pour les quatre lignes lasers de la figure 3. Les lignes horizontales 401a et 401b représentent les seuils à 5% autour de la valeur cible σΡ. La valeur cible est ici fixée à 1 car les intensités /j ont été normalisées.
La figure 6 représente le profil de largeur E 500 correspondant à la largeur à mihauteur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y pour les quatre lignes lasers de la figure 3. Les lignes horizontales 501a et 501b représentent les seuils à 10% autour de la valeur cible σΕ.
Un mode de réalisation du procédé de l’invention est représenté sur la figure 6. Le procédé comprend les étapes suivantes :
a. l’acquisition E200, pour chaque ligne laser, comprend les sous-étapes suivantes
i. l’observation E200a des lignes lasers :
ii. la mesure E200b :
des valeurs des coordonnées X^, Yi, Zi du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, Vi, Wi, correspondant aux angles formés par la ligne laser avec les axes X, Y, Z respectivement ;
b. le calcul E201, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité 1^ pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Yi, Zj, Ui, Vi, Wi à l’aide d’une fonction de profil d’intensité préalablement définie à sommet plat ; l’étape E201 comprend les sous-étapes suivantes :
i. le calcul E201a des coordonnées x' ,y' ,z' à l’aide de la formule 0 = fiVTOORrO'OORzimi) 0 + 00^ où RX,RY et Rz sont respectivement les matrices de rotation autour des axes du repère X, Y,Z selon les angles d'Euler ii. le calcul E201b des intensités selon la formule :
>[π
V2w0
Figure FR3072895A1_D0003
l+e(ly'l-0/a e
2b'-fo(y'))2
Figure FR3072895A1_D0004
ni. ;
c. le calcul E202, mis en œuvre par ordinateur, de la puissance PG = Σί^ί intégrée selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
d. le calcul E203, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E correspondant à la largeur à mi-hauteur E = LMH(Jî) de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. la comparaison E204, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
f. l’itération 1206 des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W\ E205 définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur L convergent vers les valeurs cibles (7P et respectivement ;
g. la réglage E206 de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x’t, Y't, Z't, U'i, V'i, W'i ainsi obtenu.
Un premier mode de réalisation d’un dispositif de l’invention est représenté schématiquement sur la figure 7. Le dispositif d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, comprend les modules suivants :
a. un module d’acquisition 700, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X^, Yi, Zi du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, Vi, Wi, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ;
b. un module de calcul 701 du profil d’intensité f pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Yi, Zj, Ui, V^, à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. un module de calcul 702 du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités f intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y;
d. un module de calcul 703 de largeur du profil de largeur E correspondant à la largeur de chacun des profils d’intensité f selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. un module de comparaison 704 des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies (TP et (TE respectivement ;
f. un module de réglage 706 de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x’t, Y't, Ζ\, U'i, V'i, W'i ainsi obtenu.
Le module d’acquisition 700 comprend un dispositif d’observation 700b des lignes lasers. Ce dispositif d’observation mobile selon l’axe Y et disposé à la place du substrat plan de manière à ce que son plan focal corresponde au plan défini par la surface S dudit substrat plan s’il était présent. Sur la figure, pour des raisons de simplification, le dispositif d’observation 700b est placé à côté du substrat.
Le dispositif d’observation 700b transmet des images codées sous forme binaire à un sous-module de traitement 700a à l’aide d’un moyen de télécommunication 700c. Le sousmodule 700a traite les images transmises de manière à acquérir les coordonnées Xit Yit Zj, Uit Vi, Wi de chacune des lignes lasers. Les coordonnées sont ensuite transmises au module 701 par tout moyen de télécommunication adapté 705. Avantageusement le moyen de télécommunication 705 peut être un même moyen utilisé pour transmettre des informations numériques binaires entre tous les modules.
Les modules de calcul 701 à 703 et le module de comparaison 704 sont des ordinateurs comprenant une ou plusieurs unités centrales de traitement. Le module de réglage 706 comprend une unité de traitement 706a, par exemple, un ordinateur, permettant de communiquer des instructions aux support des modules lasers 103 de manière à les régler selon l’ensembles des valeurs Χ'ι, Υ'ι,Ζ'ι, U'i, V'i, W'i calculées. Les coordonnées spatiales des modules lasers sont calculées en fonction des coordonnées X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i à l’aide d’une opération de changement de repère.
La communication des instructions est réalisée à l’aide d’un moyen de télécommunication adapté 706b. De manière avantageuse le module de réglage peut comprendre un dispositif d’affichage 707 permettant de communiquer des informations à un opérateur dans un format déchiffrable pour un être humain. Des exemples d’informations sont les profils de puissance PG et de largeur E ainsi que des informations relatives au nombre et à la longueur des lignes lasers.
La figure 8 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de l’invention. Dans ce mode réalisation, les modules 701 à 704 et les sousmodules 700a et 706a sont des modules virtuels instanciés sous la forme d’objets par un programme informatique ou un logiciel informatique à partir de classes dans la mémoire vive, éventuellement assistée par une mémoire virtuelle, d’un ordinateur 802. L’ordinateur peut comprendre plusieurs unités centrales de traitement, supports de stockages et interfaces d’entrée-sorties. Il comprend avantageusement des moyens de télécommunication 801 et 803 avec les modules d’acquisition et de réglage. Un dispositif d’affichage 804 doté d’une interface graphique et en communication avec l’ordinateur 802 peut être avantageux pour afficher des informations à destination d’un opérateur.
La figure 9 représente sous forme de diagramme un procédé de fabrication d’un substrat plan comprenant un revêtement traité thermiquement par des lignes lasers juxtaposables formant une ligne laser globale continue.
Le procédé de fabrication d’un substrat plan comprenant un revêtement traité thermiquement par une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique du substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle le traitement thermique est réalisé, comprend:
a. une étape E900 dans laquelle est fourni un substrat plan comprenant un revêtement susceptible d’être traité thermiquement ;
b. une étape d’acquisition E200, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X^ Zj du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, Kj, correspondant aux angles formés par la ligne laser avec les axes X, Y, Z respectivement ;
c. une étape de calcul E201, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité Ii = f (XC)j, Y(f)t, ZÇf, UOi, V (') i.VFOi) à deux dimensions X,Y projeté dans le plan Z = 0 pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Yi>Zi, If, Vi, Wi à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
d. une étape de calcul E202, mis en œuvre par ordinateur, du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités f intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. une étape de calcul E203, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E correspondant à la largeur à mi-hauteur E = LMH(Ji} de chacun des profils d’intensité f selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
f. une étape de comparaison E204, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
g. l’itération 1206 des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i,Y'i,Z'i,U'i,V'i,W'i E205 définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles (7P et σΕ respectivement ;
h. une étape de réglage E206 de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs x’i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i ainsi obtenu ;
i. une étape de traitement thermique E901 du revêtement à l’aide de la ligne globale continue formée par les lignes laser ainsi alignées.
La figure 10 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, du procédé de simulation de l’invention. Le procédé de simulation de l’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue comprend :
a. une étape de simulation El 1000 d’une pluralité i de module émettant chacun une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction,
b. une étape de génération E1001, pour chaque ligne laser, des valeurs des coordonnées Xi, Yi, Zi du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S.
des valeurs des coordonnées Ui, Vi, Wi, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ; chacune des valeurs des coordonnées Χι, Υι,Ζι, Ui, Vi, Wi étant générées aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini.
c. une étape de calcul E201, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité Ii = f(X(')i,Y(')i,Z(')i,U(')i,V(')i,W(')i) deux dimensions X,Y projeté dans le plan Z = 0 pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xi, Υι,Ζι, Ui, Vi, Wi à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
d. une étape de calcul E202, mis en œuvre par ordinateur, du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités Ii intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. une étape de calcul E203, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E correspondant à la largeur mi-hauteur E = LMH(Ji} de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
f. une étape de comparaison E204, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
g. l’itération 1206 des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i,Y'i,Z'i,U'i,V'i,W'i E205 définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles (7P et σΕ respectivement ;
h. une étape de représentation E1002 graphique de la ligne laser globale continue ainsi simulée.
La figure 11 est une représentation graphique des quatre lignes lasers de la figure 3 ainsi que des profils de puissance PG et la largeur E pour tout point le long de l’axe Y après un alignement à l’aide du procédé d’alignement de l’invention. Les quatre lignes lasers juxtaposables 150a-d sont alignées sur le substrat plan 102. Le profil de puissance linéique PG = Σί^ί 400 des intensités /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y est situé au milieu des lignes horizontales 401a et 401b représentant les seuils à 5% autour de la valeur cible σΡ, fixée à 1. Le profil de largeur E 500 selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y est située au milieu des lignes horizontales 501a et 501b représentant les seuils à 10% autour de la valeur cible σΕ.
EXEMPLE
Quatre lignes lasers juxtaposables ont fait l’objet d’un alignement selon le procédé d’alignement de l’invention. La longueur de chaque ligne laser est 400mm. La figure 3 représente ces quatre lignes non alignées sur un substrat plan.
La surface du substrat représente plan XY du repère X, Y, Z. L’origine des axes X et Y est indiqué sur la figure 3. L’origine de l’axe Z est sur la surface du substrat. Les coordonnées Xi,Yi,Zi,Ui,Vi,Wi de chacune des lignes lasers 105a-105d avant alignement sont regroupées dans le tableau 1 ci-dessous. Le choix de l’origine du repère est une question de convention et dépend de la configuration de l’installation dans laquelle le procédé d’alignement est mis en œuvre. Dans le présent exemple, l’origine est définie arbitrairement.
Les figures 4 et 7 représentent respectivement les profils de puissance PG et de largeur E pour l’ensemble des quatre lignes lasers pour tout point le long de l’axe Y. Le profil d’intensité /j de chacune des lignes laser est calculé à l’aide de la fonction à sommet plat :
I(x,y,z) =
Figure FR3072895A1_D0005
. 2(x-F0(y))z
Figure FR3072895A1_D0006
La longueur du plateau, l, est fixé à 400mm, la raideur des arrêtes, a, est de 5,5 et la largeur minimale du faisceau w0 est 60pm. La grandeur Zr est la longueur de Rayleigh. Elle se calcule à l’aide de la relation ZR = où λ est la longueur d’onde du faisceau laser et M2 est un facteur caractérisant la divergence du faisceau. Le facteur M2 est caractéristique de la ligne laser. Les valeurs de λ et M2 sont respectivement 1,00 pm et 2,5.
La fonction de forme Fo est une fonction une courbe polynomiale de Bézier définie par quatre points de contrôle. Deux points de contrôle correspondent aux deux extrémités de la ligne laser, et les deux autres points de contrôle sont choisis aléatoirement à une distance de chaque extrémité respectivement comprise entre 10% et 20% de la longueur totale, et selon un angle par rapport à l’axe de la ligne compris entre -0,1° et +0,1°.
Pour chaque ligne laser, le profil d’intensité /j est simplement obtenu en calculant la fonction Ι^χ',γ',ζ'') où x', y',z' sont les coordonnées de l’espace obtenu après transformation selon la formule :
®=R0+T ixi\
Où T est la matrice de translation définie par T = I Yj I et R est la matrice de \Zi/ translation R = Rx(Ui)Ry(Vi)Rz(Wj) dans laquelle Rx, Ry et Rz sont respectivement les matrices de rotation autour des axes du repère X, Y, Z selon les angles d’Euler U;, V;, Wj.
Chaque profil d’intensité /j a été normalisé à 1 afin de simplifier le calcul des profils de puissance PG.
Les valeurs cibles <JP et (TL pour le profil de puissance linéique PG et le profil de largeur L respectivement sont fixés à 1,0 et 60 pm respectivement. Les seuils de tolérance sont de 5% et 10% respectivement.
Les coordonnées après alignement sont indiquées dans le tableau 1. La ligne laser globale continue ainsi que les profils de puissance PG selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y et de la largeur L selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y sont représentés graphiquement sur la figure 12.
Cet exemple montre clairement que la procédé d’alignement de l’invention permet d’aligner un ensemble de lignes lasers juxtaposables de manière à former une ligne globale continue avec un profil de puissance linéique PG et une largeur E constante pour tout point de l’axe Y selon les valeurs cibles (TP et (TE préalablement définies dans l’intervalle des seuils de tolérance.
Tableau 1 105a 105b 105c 105d
Avant alignement
X(mm) 0,1 0,03 -0,06 0,01
Y(mm) 204,7 600,37 1000,42 1396,83
Z(mm) -7,85 -5,96 -7,73 -6,74
U(°) 0,04 0,07 -0,18 -0,05
V(°) 0 0 0 0
W(°) -0,03 0,04 -0,03 -0,01
Après alignement
X(mm) 0,11 0,17 0,11 0,13
Y(mm) 204,7 604,87 1004,58 1404,33
Z(mm) 0,05 -0,06 -0,03 -0,04
U(°) 0 -0,01 0,02 0,01
V(°) 0 0 0 0
W(°) 0 0 0 0
Revendications

Claims (17)

1. Procédé d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée par un module émettant une ligne laser sur la surface S du substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
a. l’acquisition, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X;, Fj, du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées U^, V), 14^, correspondant aux angles formés par la ligne laser avec les axes X, Y, Z respectivement ;
b. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil d’intensité /j pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xj, F^Z^L/j, Vj, Wj à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités /j intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
d. le calcul, mis en œuvre par ordinateur, du profil de largeur E correspondant à la largeur de la somme des profils d’intensité /, selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. la comparaison, mise en œuvre par ordinateur, des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies aP et σΕ respectivement ;
f. l’itération des étapes b à e avec un nouvel ensemble de valeurs X'i, Y'i, Z'i, U'i, V'i, W'i définies de manière qu’à chaque itération les valeurs du profil d’intensité PG et du profil de largeur E convergent vers les valeurs cibles σΡ et σΒ respectivement ;
g. le réglage de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs X'i, Y'p Z'i, U'i, V'i, W't ainsi obtenu.
2. Procédé d’alignement selon la revendication 1, tel que la fonction d’intensité pour le calcul du profil d’intensité li, pour chaque ligne laser, est une fonction de profil gaussien.
3. Procédé d’alignement selon la revendication 1, tel que la fonction d’intensité pour le calcul du profil d’intensité 4, pour chaque ligne laser, est une fonction de profil à sommet plat.
4. Procédé d’alignement selon la revendication 3, tel que la fonction de profil à sommet plat comprend, comme paramètres, une largeur minimale du faisceau comprise entre 10 pm et 500μχη, une longueur de sommet plat comprise entre 1cm et 300 cm et une raideur d’arrête comprise entre 1mm et 10mm.
5. Procédé d’alignement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, tel que la largeur de chacun des profils d’intensité I[ selon l’axe X est la largeur à mi-hauteur.
6. Procédé d’alignement selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, tel que la fonction d’intensité comprend une fonction de forme modélisant la forme géométrique de la ligne laser.
7. Procédé d’alignement selon la revendication 6, tel que la fonction de forme est une courbe polynomiale de Bézier définie par au moins qüatre points de contrôle dont deux des quatre points correspondent aux deux extrémités de la ligne laser.
8. Procédé d’alignement selon la revendication 7, tel que la courbe polynomiale de Bézier comprend quatre points de contrôle dont deux points de contrôle sont choisis aléatoirement à une distance de chaque extrémité respectivement comprise entre 10% et 20% de la longueur totale, et selon un angle par rapport à l’axe de la Egne compris entre 0,1° et +0,1°.
9. Procédé d’alignement selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, tel que les valeurs X'i, Υ'ι,Ζ'ι, U'i, V'i, W'i de l’étape f sont définis à l’aide de la méthode des moindres carrées.
10. Programme informatique comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
11. Support de stockage déchiffrable par ordinateur sur lequel est enregistré un programme informatique comprenant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
12. Dispositif d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue adaptée au traitement thermique d’un substrat plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction, chaque ligne laser étant formée un module émettant une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan sur laquelle un traitement thermique est susceptible d’être réalisé, ledit dispositif comprenant les modules suivants :
a. un module d’acquisition, pour chaque ligne laser :
des valeurs des coordonnées X[, Yi, Z; du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S ;
des valeurs des coordonnées Ui, Vj, W(, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ;
b. un module de calcul du profil d’intensité pour chaque ligne laser en fonction des coordonnées Xj, Zj, Zj ί/j, V), VKj à l’aide d’une fonction d’intensité préalablement définie ;
c. un module de calcul du profil de puissance linéique PG correspond à la somme des intensités /j intégreés selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
d. un module de calcul du profil de largeur E correspondant à la largeur de chacun des profils d’intensité /j selon l’axe X pour tout point le long de l’axe Y ;
e. un module de comparaison des valeurs du profil de puissance linéique PG et du profil de largeur E à deux valeurs cibles préalablement définies σΡ et σΕ respectivement ;
f. un module de réglage de chacun des i modules selon l’ensemble de valeurs X't, Y't, Z't, U't, V't, W't ainsi obtenu.
13. Dispositif d’alignement selon la revendication 12, un dispositif d’observation mobile selon l’axe Y et disposé à la place du substrat plan de manière à ce que son plan focal corresponde au plan défini par la surface S dudit substrat plan s’il était présent.
14. Dispositif d’alignement selon la revendication 13, tel qu’il comprend en outre un module d’affichage graphique des profils des profils de puissance PG et de la largeur E.
15. Procédé de fabrication d’un substrat plan comprenant un revêtement traité thermiquement par des lignes lasers juxtaposables formant une ligne laser globale continue, ledit procédé comprenant :
i) une étape dans laquelle est fourni un substrat plan comprenant un revêtement susceptible d’être traité thermiquement ;
ii) une étape d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
iii) une étape de traitement thermique du revêtement à l’aide de la ligne globale continue formée par les lignes laser ainsi alignées.
16. Procédé de simulation d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue :
a. une étape de simulation d’une pluralité i de modules émettant chacun une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction,
b. une étape de génération, pour chaque ligne laser, des valeurs des coordonnées Yi, du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S.
des valeurs des coordonnées Ui, Vj, Wj, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ; chacune des valeurs des coordonnées X$, Y^Zj, l/j, Vj, W± étant générée aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini.
c. une étape d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 :
d. une étape de représentation graphique de la ligne laser globale continue ainsi simulée.
17. Dispositif de de simulation d’alignement d’une pluralité i de lignes lasers juxtaposables pour former une ligne laser globale continue :
a. un module de simulation d’une pluralité i de modules émettant chacun une ligne laser sur la surface S d’un substrat plan plan susceptible d’être mis en mouvement rectiligne dans une première direction,
b. un module de génération, pour chaque ligne laser, des valeurs des coordonnées Xj, Y), Zj du centre de la ligne laser, les axes X et Y étant situés dans le plan de la surface S, l’axe X correspondant à ladite première direction, l’axe Y correspondant à une deuxième direction perpendiculaire à la première, l’axe Z correspondant à une troisième direction perpendiculaire au plan de la surface S.
des valeurs des coordonnées Ui,Vi, Wj, correspondant aux angles de rotation de la ligne laser autour des axes X, Y, Z respectivement ;
chacune des valeurs des coordonnées Χ[, Yt, Zt, Ut, Wt étant générée aléatoirement dans un intervalle de valeurs préalablement défini.
c. un dispositif d’alignement des lignes lasers juxtaposables à l’aide d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 :
d. un module de représentation graphique de la ligne laser globale continue ainsi simulée.
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