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1
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
Presenta:Jorge Ramón Parra Michel
2
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
utilidad del contorneo de superficies
Algunas técnicas ópticas para el contorneo de superficies
Proyección luz estructurada
Interferencia óptica
Correlación digital de imágenes
Por Interferencia holográfica
Por interferencia electrónica del moteado
Con iluminación colimada
Con iluminación divergente
Demostración resultados Comentarios y conclusiones
3
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
utilidad del contorneo de superficies
En el arte En la ingeniería En la ciencia
La medición de la forma o contorneo es una herramienta que cada día se vuelve más indispensable en muchas
aéreas como la ingeniería, la conservación y registro de obras de artes, así como la arqueología . También puede
aplicarse en la investigación forense y en la medicina
4
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
utilidad del contorneo de superficies
Algunas técnicas ópticas para el contorneo de superficies
Proyección luz estructurada
Interferencia óptica
Correlación digital de imágenes
( , )( , )
2 tan
x y ph x y
5
Proyección luz estructurada
1 1 1
2 2 2
3 3 3
2( , ) ( , ) ( , )cos ( , )
2 2( , ) ( , ) ( , )cos ( , )
3
2 4( , ) ( , ) ( , )cos ( , )
3
I x y a x y b x y x x yp
I x y a x y b x y x x yp
I x y a x y b x y x x yp
2 3
1 2 3
3( )( , ) arctan
2
I Ix y
I I I
( , )( , )
2 tan
x y ph x y
6
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
utilidad del contorneo de superficies
Algunas técnicas ópticas para el contorneo de superficies
Proyección luz estructurada
Interferencia óptica
Correlación digital de imágenes
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8
Contorneo de superficies mediante interferometría electrónica del moteado
utilidad del contorneo de superficies
Algunas técnicas ópticas para el contorneo de superficies
Proyección luz estructurada
Interferencia óptica
Correlación digital de imágenes
Por Interferencia holográfica
Por interferencia electrónica del moteado
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¿Qué son las Motas?
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Fuente vde Luz con alto grado de coherencia (luz Láser)
D
Sa b
Cuando se ilumina una superfucie rugosa:
La formación de Motas
( , )( , ) Ai x yAI x y e
11
Se ilumina la probeta con dos haces de luz laser A y B:
( , ) ( , )( , ) ( , ) ( , )A Bi x y i x yAB A BI x y I x y e I x y e
),(cos),(1 yxIIIIyxI BABA
Se captura la imagen de la probeta:
La probeta sufre una deformación y nuevamente es capturada la imagen
]),(cos[),(2 yxIIIIyxI BABA
La formación de Motas, Interferometría del moteado para el caso de iluminación dual
12
La computadora muestra la substracción de las imágenes obtenidas:
Amplitud o intensidad total
Patrón de franjas de alta frecuencia asociados al speckle. Puesto que el tamaño de las motas es mayor al periodo de las franjas de interferencia óptica, este termino se considera solo ruido o speckle
Este en un patrón de franjas de baja frecuencia que modula los términos anteriores. Este término representa las franjas observables y contienen la información asociada al desplazamiento que sufre un punto local de la superficie de la probeta cuando se deforma.
1 2
1 1( , ) ( , ) ( , ) 4 sin sin
2 2A BI x y I x y I x y I I
13
La coputadora muestra la substracción de las imágenes obtenidas:
- =
¿ Qué tanto se ha deformado la superficie iluminada, es decir, cuanto equivale en deformación en longitud 2π radianes ?
2π
),(2
),( yxyx
x
y
δ(x,y) es la diferencia del camino óptico
14
Obtencion de la fase óptica
2
1sin
2
1sin4),(),(),(
2
21 BAIIyxIyxIyxI
]),(cos[2),( 2121 yxIIIIyxI
Utilizando una ecuación similar sin tomar en cuenta el termino de alta frecuencia, podria ser:
Donde ahora (x,y) es la fase relacionada con la deformación y es multiplo de 2π
15
El método de phase stepping: (3 pasos)
Asigna valores conocidos a y se obtiene un sistema de ecuaciones lineales:
]3
2),(cos[2),(
]3
),(cos[2),(
]0),(cos[2),(
21213
21212
21211
yxIIIIyxI
yxIIIIyxI
yxIIIIyxI
321
23
2
3arctan
III
II
16
Interferencia óptica
Por interferencia electrónica del moteado
Con iluminación colimada
Con iluminación divergente
Fuera de Plano(out-of-Plane)
En Plano(in-Plane)
Las mediciones que se pueden realizar sobre una superficie mediante la iluminación colimada se ve limitado a la cantidad de área iluminada, Esta es una desventaja si se
quiere medir superficies de granes dimensiones.
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Técnica de rotación del objeto para La obtención de la topografía superficial
18
19
Por interferencia electrónica del moteado
Con iluminación divergente
Con sensibilidad en plano Con sensibilidad fuera de plano
20
y
x
z
P1
P2
d
s2
s1
b2
b1
S
B
)()(ˆ)()( PsPbPdP
Diferencia del camino óptico
1221PPd PP
)()()(ˆ2
),,( PdPsPbzyx
)()(ˆ2
)( PsPbPe
21
y
x
z
P
s2
s1
S2
S1
Bb
)()(ˆ2
)(
)()(ˆ2
)(
22
11
PsPbPe
PsPbPe
)()(2
)()()(
21
12
PsPs
PePePe
2
2
2
22
22
22
2
1
1
1
21
21
21
1
1ˆ
1ˆ
sp
sp
sp
spspsp
sp
sp
sp
spspsp
zz
yy
xx
zzyyxxPs
zz
yy
xx
zzyyxxPs
22
1 2
2 2 2 2 2 2
1 1 1 2 2 2
2 p s p sx
p s p s p s p s p s p s
x x x xe P
x x y y z z x x y y z z
1 2
2 2 2 2 2 2
1 1 1 2 2 2
1 2
2 2 2 2 2 2
1 1 1 2 2 2
2
2
p s p sy
p s p s p s p s p s p s
p s p sz
p s p s p s p s p s p s
y y y ye P
x x y y z z x x y y z z
z z z ze P
x x y y z z x x y y z z
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Demostración resultados Comentarios y conclusiones
24
Corrimiento de fase, 15 pasos
Obtención de la fase envuelta, 0 a 2p
Desenvolvimiento de fase
Aplicando la técnica de corrimiento de fase
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Corrimiento de fase, 15 pasos
Obtención de la fase envuelta, 0 a 2p
Desenvolvimiento de fase
Aplicando la técnica de corrimiento de fase
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0 50 100 150 200 250 300 35015
20.167
25.333
30.5
35.667
40.833
46
measurement A correctedmeasurement B correctedmeasurement C correctedCMM dataMeasurement A without correction
X axis, mm
heig
ht, m
m
27
28
• Conocer la topografía de superficies es de gran importancia en el ramo del diseño mecánico, la ingeniería y procesos de manufactura. Los métodos para evaluar y medir la topografía pueden ser muy variados.
• Las técnicas ópticas son técnicas de no contacto, rápidas y que ofrecen buena confiabilidad en las mediciones.
• El grado de resolución deseado para medir la topografía de una superficie depende del tipo de sistema óptico utilizado.
• La técnica de interferometría electrónica del moteado es una técnica sencilla pero se requiere de estabilidad del sistema para llevara a cabo.
Comentarios y conclusiones
¿Preguntas?
Gracias