DIVISIN DE CIENCIAS E INGENIERIAS

Elas Becerra Jorge Arturo

Universidad de Guanajuato

DCI

Metrologa

Obtencin de la topografa de material de estructura regular usando la tcnica de proyeccin de franjas.

Introduccin:

La tcnica de proyeccin de franjas es una tcnica para la obtencin de dimensiones tridimensionales muy popular dentro del rea de metrologa ptica, esto debido a la gran versatilidad y precisin en la obtencin de topografa de objetos .El mtodo de reconstruccin por proyeccin de franjas consta de un sistema de proyeccin, un sistema de observacin y un plano de referencia. La Figura siguiente muestra la geometra ptica de donde se puede obtener la relacin para la altura del objeto; se proyecta una rejilla con un perfil cosenoidal paralelo al plano de referencia (z= 0), la normal de la rejilla proyectada forma un ngulo alfa con respecto al eje ptico. La superficie es entonces iluminada incoherentemente con una rejilla cosenoidal y observada por un dispositivo de carga acoplada que tiene la funcin de convertir una seal luminosa en una seal elctrica.

* Arreglo ptico de un sistema de proyeccin de franjas.

Fundamento Terico

De lo mencionado anteriormente se intuye la importancia de las tcnicas de digitalizacin, que son clasificadas en dos grandes grupos: sistemas con contacto (digitalizadores mecnicos) y sin contacto (digitalizadores laser y sistemas de visin ptica). Entre las tcnicas sin contacto estn la tcnica de proyeccin de franja. La adquisicin de datos se realiza en tres etapas: obtencin de la fase por algunas de las tcnicas como deteccin sincrnica espacial (mtodo directo) o desplazamiento de fase (phase- stepping), desenvolvimiento de fase y obtencin de los parmetros del sistema ptico, los cuales estn involucrados en el vector de sensibilidad, obteniendo as las dimensiones de topografa del objeto analizado en coordenadas reales

El funcionamiento de un detector CCD se puede resumir as:

Cada pxel de la matriz CCD corresponde a un elemento semiconductor dentro de un condensador elctrico. Un fotn incidente crea un fotoelectrn cuando da a un electrn del semiconductor la energa necesaria para pasar el umbral energtico (gap). Los fotoelectrones son guardados en el pozo de potencial (que no es ms que un pxel correctamente polarizado). La lectura de estos fotoelectrones es controlada por la polarizacin de los pxeles, determinada por transistores de efecto campo. Esta lectura ocurre, o bien directamente mientras un obturador tapa la objeto (la fuente de luz), o bien por transferencia de trama. En este caso, una mitad de la superficie del CCD se dedica a recibir la seal, mientras que la otra solamente ve los fotones durante su trnsito hacia el registro de lectura.

Metodologa:

Parte 1

El previo montaje del sistema ptico nos llev a enfocar la interfaz por medio de un algoritmo procesado en MATLAB entre la cmara CCD y el ordenador proyectado en la pantalla.

El enfoque se realiz de forma simple mediante un texto el cual lo pudimos apreciar de forma clara cuando el enfoque era ya el adecuado.

Parte 2

Como segundo paso comenzamos a correr el programa del desplazamiento en el patrn de franjas con cambios de fase de pi/2 tomando como referencia la funcin cosenoidal que fue desde 0 hasta 3/2 de pi. Por lo cual requerimos de la captura de cuatro imgenes de un objeto regular que en este caso fue una semiesfera de unicel. Dicho cuerpo fue el que se someti a la reconstruccin en coordenadas mediante la tcnica de proyeccin de franjas.

Parte 2

Ahora con un ngulo de procedimos a la captura de otras cuatro imgenes ahora de las mismas franjas proyectadas directamente a la pantalla con los mismos parmetros de cambios de fase.

Captura de imgenes:

Para la segunda parte capturaros las siguientes imgenes con un ngulo de 33 entre el proyector y la pantalla

0

pi/2

Pi

3pi/2

Para la tercera parte cambiamos el ngulo de 33 a 25 obteniendo las siguientes imgenes:

0

pi/2

pi

3pi/2

Cuestionario:

Qu observaciones tiene con los resultados?

El ngulo entre el proyector y la pantalla al disminuir genera un corrimiento de

franjas con una definicin menor en la captura de la imagen, mientras que con un

ngulo mayor el corrimiento de fase genera una imagen con mejor definicin.

Qu modificara del arreglo para mejorar los resultados?

Incrementar el ngulo de abertura entre el proyector y la pantalla.

Qu otros materiales se podran analizar con esta tcnica?

Cualquier objeto de dimensiones regulares.

Menciones su importancia de la tcnica en la industria:

Existe un concepto llamado ingeniera inversa que consiste en obtener

informacin o un diseo a partir de un producto, con el fin de determinar de qu

est hecho, qu lo hace funcionar y cmo fue fabricado. Entre sus ventajas

estn:

Reducir la complejidad del sistema: al intentar comprender el software se

facilita su mantenimiento y la complejidad existente disminuye.

Generar diferentes alternativas: del punto de partida del proceso,

principalmente cdigo fuente, se generan representaciones grficas lo que

facilita su comprensin.

Bibliografia:

http://www.ejournal.unam.mx/rmf/no514/RMF51414.pdf

http://biblioteca.cio.mx/tesis/15623.pdf