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Abstract:
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A holografia eletrônica permite quantificar deslocamentos e deformações em superfícies de peças mecânicas iluminadas pela luz do laser, através da interferometria óptica. No entanto as medidas oriundas desse método são afetadas principalmente por perturbações mecânicas e térmicas. É necessário minimizar estas perturbações, o que pode ser feito em um ambiente idealmente calmo ou, alternativamente, por um sistema de controle em malha fechada. É desenvolvido neste trabalho um sistema de controle digital, em malha fechada. O sistema é composto de uma câmera de vídeo digital, um computador e um atuador. A câmera de vídeo adquire imagens numa alta taxa de aquisição e transmite esses dados via protocolo IEEE-1394 (FireWire ) para um computador rodando um sistema operacional de uso geral (Windows XP ). O software de controle no computador (em processos de tempo real) extrai da imagem as informações que indicam se o ambiente está estável ou não, e determina uma correção. A correção é aplicada por meio de um atuador piezoelétrico com um espelho colado nele, ligado à porta paralela do computador. As alterações feitas na posição do espelho permitem compensar ativamente as perturbações verificadas nas imagens, estabilizando-as. Esse sistema utiliza a própria imagem para determinar a variável de controle e, portanto, não necessita de componentes adicionais ao sistema de medição comumente usado em holografia eletrônica. Além disso, quantifica com mais exatidão o nível de perturbação a que o sistema está submetido. A configuração utilizada torna o sistema simples de operar, robusto, confiável, mais exato, e mais barato, se comparados a outros sistemas de controle. Para quantificar o desempenho do sistema de estabilização ativa sobre outros sistemas foram propostos e utilizados diversos indicadores de qualidade da imagem. Os bons resultados alcançados mostram que esse sistema é viável e que pode ser aplicado na holografia eletrônica, especialmente em ambientes que introduzam perturbações na variável de medição. Electronic holography allows the quantitative measurement of displacements and deformations on laser beam-brightened surfaces of mechanical pieces through optical interferometry. However, measurements obtained by using this method are mainly affected by mechanical and thermal disturbances. It is necessary to minimize these disturbances, which can be accomplished in an ideally unperturbed environment or, alternatively, in a closed control system. A closed digital control system has been developed in the present work. The system is comprised of a video digital camera, a computer and a actuator. The video camera shoots images at a high rate of frames per second and transfers these data through IEEE-1394 (Fire Wire ) protocol to a general-purpose operating system (Windows XP ). The controlling software in the computer (in real time process) gets the information from the images indicating whether or not the environment is stable and determines the correction to be made. The correction is made through a piezoelectric actuator with a mounted mirror, connected to the computer's parallel port. Changes made to the position of the mirror allow disturbances observed in the images to be actively offset and, by so doing, stabilizing them. This system uses its own image to determine the control variable foregoing the need for additional components for the measuring system which are usually used in electronic holography. Furthermore, it quantitatively measures the level of disturbance more accurately under which the system is running. This configuration makes the system simple to operate, sturdy, reliable, more accurate and less costly when compared to other control systems. To quantitatively measure the performance of the active stabilization system over other systems, several quality indicators of the image were devised and used. Successful results reached show that this is a viable system and that it can be applied to electronic holography, especially in environments that introduce disturbances in the measuring variable. |
