Aplicações de projeção de luz estruturada em metrologia e controle de qualidade para processos industriais: análise de lentes e de micro superfícies

Abstract

Este trabalho teve por objetivo conceber, estudar e desenvolver técnicas para a caracterização de lentes e caracterização de relevo de placas de amostras poliméricas de texturas submilimétricas por meio de projeção de luz estruturada. As lentes caracterizadas são unifocais e multifocais (progressivas) para fins oftálmicos, enquanto as amostras poliméricas são utilizadas em painéis automotivos. A luz estruturada, na forma de um padrão de franjas retas e paralelas, foi produzida utilizando-se um interferômetro de Michelson iluminado por um laser de potência 100 mW emitindo em 532 nm. Incidindo-se a luz obliquamente sobre os objetos estudados, realizaram-se as medidas de relevo e de potência dióptrica. Os padrões de franjas formados sobre as superfícies analisadas foram processados por técnicas de four-stepping e phase unwrapping. Os resultados evidenciaram a medição bem sucedida da potência de lentes e apontam para o desenvolvimento de um dispositivo comercial que pode oferecer processos de controle de qualidade mais simples e menos dispendiosos para fabricantes de lentes oftálmicas. Da mesma forma, os resultados mostram uma alternativa aos equipamentos comerciais já disponíveis no mercado para a medição do relevo das amostras poliméricas; o aprimoramento e a automatização desta técnica devem permitir sua utilização em indústrias automotivas, com vantagens como simplicidade e baixo custo.

This work aimed to conceive, study and develop techniques for lens characterization and polymeric plates with sub-millimeter textures by structured light projection. The studied lenses are unifocal and multifocal (progressive) lenses for ophthalmic purposes, while the polymeric samples are employed in automotive panels. The structured light was formed by straight and parallel fringes generated by a Michelson interferometer illuminated by a 100-mW, 532-nm laser. Focusing the light obliquely onto the studied objects, surface shaping and dioptric power measurements were performed. The resulting fringe patterns on the surfaces were evaluated by four-stepping and phase unwrapping techniques. The obtained results evidenced the successful measurement of lens power and point out the development of a commercial device which may provide simpler and less expensive quality control processes for the ophthalmic lens industry. Moreover, the results point out an alternative to the commercially available apparatus for polymeric samples shaping; the improvement and the automation of the technique developed in this work should allow their use in the automotive industry, featuring advantages like simplicity and low cost.