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Título : Diseño, construcción y aplicación de un posicionador óptico automático bidimensional
Autor: Alejandro Castañeda Miranda
Palabras clave : INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
CIENCIAS TECNOLÓGICAS
Fecha de publicación : ago-2004
Facultad: Facultad de Ingeniería
Programa académico: Doctorado en Mecatrónica
Resumen: En el presente trabajo retoma una recopilación histórica de la alineación, motivando la creación de un sistema automático para orientar la superficie de una muestra plana, manipulándola la orientación de su normal con la ayuda de un sistema óptico. La alineación óptica se realiza con la ayuda de un dispositivo mecánico actuado por tres motores de pasos, sujetos a tornillos micrométricos, los cuales indican siempre la inclinación de la muestra. Simultáneamente, se hace incidir un rayo láser sobre la superficie de la muestra y la reflexión se colecta con un detector generando cuatro foto corrientes, permitiendo así localizar la posición relativa del láser dentro del detector. Cualquier desalineación se puede monitorear con este arreglo, que se retroalimenta electrónicamente con una computadora personal. Los parámetros de resolución, reproductibilidad y precisión se evaluaron en varias condiciones. Por otra parte, se caracteriza un sensor de posición por cuadrantes con el fin de colectar la posición de haz láser reflejado por la muestra, a dicho dispositivo pasa por el filtro de la interpretación física mediante un modelo matemático que lo compara con una resistencia variable, además, se le añade un análisis en el dominio de la frecuencia para adquirir solo la señal de interés. Para el sistema mecánico se realiza un análisis cinemático para el sistema, tomando translaciones infinitesimales, a su vez, se desarrolla un algoritmo computacional que toma en cuenta dos figuras geométricas, donde la alineación toma en cuenta la transformación de una figura a otra, la alineación se lleva a cabo mediante prueba y error de la reflexión del láser sobre la superficie de la muestra. Cuando la reflexión del láser no genera una figura geométrica, se hace uso de un filtro digital, el cual genera posible contorno de translación para el haz, aplicando posteriormente el algoritmo de alineación. Por último, el artefacto prueba en una técnica óptica de semiconductores muy sensible para comprobar su efectividad, desarrollando un modelo para determinar la dependencia del arreglo óptico de un espectrómetro con la alineación de la superficie bajo prueba.
An automatic system for orienting the surface of a flat sample by mean of an optical system was developed. The alignment is accomplished using a mechanical device, consisting of three stepping motors, which in turn drive micrometric screws. These screws allow for the tilting of the specimen. Simultaneously, a laser beam is reflected off the sample surface and the reflection is received by a detector which generates four photocurrents. That permits us to localize by the relative positioning of the laser beam. Any disalignment will be monitored by this array and the info is feedback electronically by a personal computer. The resolution, reproducibility and accuracy are evaluated under several conditions. Under these conditions, a position detecting sensor, calibrated by quadrants is characterised in order to locate the position of the laser beam reflected by the sample. A mathematical model that compares it with a variable resistance also allows an analysis in frequency domain. A kinematical analysis of the mechanical system is made carried out for infinitesimal displacements. A computational algorithm that takes into account two geometric figures determinate the reflection of the laser from the surface of the sample by trial and error.
URI : http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/390
Otros identificadores : Ajuste numérico
Alineación óptica
Diseños ópticos
Numerical fitting
Optical alignment
Optical devices
Colección: Doctorado en Mecatrónica

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