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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
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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
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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:
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http://www.ejournal.unam.mx/rmf/no514/RMF51414.pdf
http://biblioteca.cio.mx/tesis/15623.pdf