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Publicada porSalvador Caballero Villalba Modificado hace 8 años
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Medición de espesores con técnicas láser Jorge Torga Facultad Regional Delta – UTN Campana - Buenos Aires
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Presentación del grupo Laboratorio de Optoelectrónica y Metrología Aplicada Facultad Regional Delta – UTN Aplicaciones Láser - Interferometría - Espectroscopía - Caracterización de sistemas de control
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Presentación del grupo Integrantes Eneas Morel (Ing. Elec.) Hernán Miranda (Est Ing Sistemas) Gonzalo Martinez (Est Ing Quimica) Martín Coronel (Est Ing Mecánica) Jorge Torga (Dr. en física)
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Líneas de trabajo Espectroscopía : Mediciones de reflectividad - colorimetría Espectroscopía : Mediciones de reflectividad - colorimetría Desarrollo de un sistema de reflectometría BDRF
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Líneas de trabajo Sistemas de control : Caracterización de sistemas de translación y rotación Sistemas de control : Caracterización de sistemas de translación y rotación Desarrollo de un sistema x-y con cabezal láser Técnicas ópticas para caracterización de desplazamiento
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Líneas de trabajo Interferometría Interferometría Topografía de superficies Tomografía de medios semitransparentes
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Objetivos de la técnica Medición de distancias! Medición de distancias! Topografía de superficies Tomografía de medios semitransparentes
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Objetivos Desarrollo de un sistema que permita : Precisión en el orden del micrón Precisión en el orden del micrón Rango dinámico entre 10 micrones y 10 mm. Rango dinámico entre 10 micrones y 10 mm. Sin contacto Sin contacto En tiempo real En tiempo real In situ In situ
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Objetivo 1 Perfilómetro de barrido x y
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Objetivo 2 Rugosímetro: Determinar el perfil con mejor resolución?
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Objetivo 3 Medición de espesores: Determinar espesores en: muestras biológicas, aceites, pinturas,... Espesor, índice de refracción
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Muestras en polímeros: Latex – polypropylene – polyethylene Presión interna Tensión externa Deformación y cambios de espesor Muestras : Films y tubos de polímeros Espesores entre 1 mm – 10mm Objetivo 3
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Presión interna Muestras en forma de tubos Variación en el radio y en el espesor Objetivo 3
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Arterias ( reales y artificiales) Objetivo especial
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Fundamentos Interferometía de baja coherencia Michelson set-up Michelson set-up Detección en el dominio de la frecuencia (Fourier Domain detection) Detección en el dominio de la frecuencia (Fourier Domain detection) Interferometría de tres ondas Interferometría de tres ondas
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Interferometría de baja coherencia Fuente de luz de baja coherencia Espejo de referencia Detección de la señal de interferencia D Dif de fase= (x,y) nD 1 2 1+2
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Interferómetro Michelson D
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Sistema de detección Muestra
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Fuentes de baja coherencia. Fuentes de baja coherencia. Láser de pulsos cortos Fuentes de luz blanca Diodo superluminscente Fuentes de ASE Detección espectral – dominio de la frecuencia Detección espectral – dominio de la frecuencia Espectrometro + CCD Fuentes de radiación
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Fuente de baja coherencia Diodo Superluminescente Diodo Superluminescente 5 mw output power @ 800 nm 5 mw output power @ 800 nm Ancho de banda : 20 nm Ancho de banda : 20 nm
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El sistema no tiene partes móviles Medición del espectro de la fuente de luz Resolución y rango dinámico definido por las características de la fuente de luz y el sistema de detección
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Red de difracción Array lineal Una rama Salida del interferómetro Espectro Detección en el dominio de la frecuencia
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Red de difracción Array lineal Dos ramas Salida del interferómetro Espectro Detección en el dominio de la frecuencia
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Resolución lateral: 10 m Resolución longitudinal: 1 m Rango dinámico: 2 mm Velocidad de muestreo: 30 puntos/segundo Detección en el dominio de la frecuencia
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Mediciones I(k) = I o (k)+ 12 (k)+ 13 (k)+ 23 (k) ) Términos interferómetricos
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Mediciones I(k) = I o (k)(1+ 12 cos(kd)+ 13 cos(kx 13 )+ 23 cos(kx 23 ) ) d = Espesor x 13 = Deformación en la primera cara x23= Deformación en la segunda cara
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Excitación de la muestra Incident light Excitation system Sample
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Incident light Sample Excitation system Excitación de la muestra
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Polímeros rígidos – vidrios Fourier interferometry Front interface Rear interface Región de medición
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Front interface Rear interface Valores típicos de deformación medida: 50 m. Rate : 30 muestras/segundo Polímeros rígidos – vidrios
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Películas de latex Valores típicos de variación en el radio: 200 m. Rate : 30 muestras/seg. Cambio de espesor en el orden de los 10 m. La resolución se mejora con un algoritmo basado en la técnica “zero filling”
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Perfilometria de roscas Perfilometríra obtenidas en roscas de barras de extracción
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*La técnica demostró ser útil para medición de deformación y cambios de espesor Se obtuvieron buenos resultados en polímeros simple (una capa homogénea) * El set-up actual permite tener: Resolución : 1 m. Rango dinámico: 2 mm. Ambas pueden ser mejoradas con nuevos sistemas Se buscan sistemas mas compactos - fuentes de luz de mayor potencia y ancho de banda Sistemas en fibras Conclusiones y trabajo futuro
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Fin
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