Estudios realizados dentro de este tema de investigación

• Determinación de las estructuras superficiales presentes en hilos metálicos finos (50-1000 micras)

• Creación de un catálogo que sirva estándar para los centros tecnológicos e industrias europeas.

• Desarrollo de una técnica óptica para la detección de estructuras superficiales en hilos metálicos finos, en especial de las estructuras longitudinales.

• Diseño y fabricación de un prototipo de laboratorio para el reconocimiento on-line de defectos superficiales longitudinales.

Descripción

Análisis de las estructuras superficiales

Se han caracterizado mediante diversas técnicas, tal como la Microscopía electrónica de barrido, la microscopía confocal y la microscopía de fuerza atómica una gran cantidad de hilos de diversos materiales, diámetros y parámetros de fabricación. Se ha visto que dichos hilos metálicos presentan una serie de estructuras superficiales, las cuales se han analizado y catalogado en función de su forma y origen.

   

    

Imágenes mediante Microscopía  confocal, de Fuerza Atómica y electrónica de barrido de defectos longitudinales.

Desarrollo de una técnica óptica para la detección de estructuras superficiales

Se ha realizado un análisis de cómo un hilo metálico, caracterizado por su topografía h(z,φ) y su índice de refracción, difracta la luz. Para ello se han utilizado diversas técnicas, como la óptica geométrica, la teoría geométrica de la difracción y la resolución de la ecuación de Kirchhoff mediante el método de la fase estacionaria.

Cuando un haz de luz incide fe forma oblicua sobre una superficie cilíndrica, dicha luz es difractada formando un cono, el cual presenta fluctuaciones en intensidad que están íntimamente relacionadas con la presencia de defectos.

  

Figuras de difracción experimentales para a) un hilo sin defectos y b) un hilo con defectos superficiales

Mediante  una sencilla correspondencia puramente geométrica entre la distribución de intensidad y la superficie del hilo se obtiene una imagen que nos indica la presencia de defectos.

  

a) Técnica utilizada y b) Luz esparcida por un hilo metálico con defectos superficiales cuando un haz láser incide sobre su superficie de forma oblícua.

Mediante técnicas de determinación de procesado de imágenes es posible determinar parámetros geométricos de los defectos superficiales, como se muestra en la siguiente figura.

a) Transformación geométrica del cono de luz y b) Resultado del algoritmo de detección de defectosc) imagen SEM de la misma zona

 Diseño y fabricación de un prototipo de laboratorio

Se ha realizado un prototipo de laboratorio que permite, mediante una cámara CCD, el análisis on-line de toda la superficie del hilo. Para ello se han desarrollado una serie de algoritmos de procesado de imágenes.

Prototipo de laboratorio para la detección de defectos superficiales sobre hilos metálicos