Modelado geométrico eficiente y calibración conjunta para la perfilometría de proyección de franjas basada en MEMS...

Área de la Ciencia:

• Metrología Óptica
• Medición de Forma 3D
• Sistemas Microelectromecánicos (MEMS)

Sus antecedentes:

• La perfilometría de proyección de franjas (FPP) es crucial para la medición de la forma 3D de alta precisión.
• Los proyectores de escaneo láser MEMS biaxiales permiten FPP de gran alcance, pero sufren de movimiento de espejo acoplado y no lineal.
• Este movimiento no lineal complica la calibración al causar desviaciones de las trayectorias de escaneo ideales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método de calibración robusto para sistemas FPP que utilizan proyectores MEMS biaxiales.
• Abordar los desafíos que plantea el movimiento de escaneo no lineal y acoplado.
• Mejorar la precisión y la consistencia de la reconstrucción de la forma 3D.

Principales métodos:

• Introducción de un modelo de rayos de fase-ángulo (PARM) para mapear la fase a los ángulos de deflexión de MEMS.
• Derivación analítica de los rayos proyectados utilizando el PARM.
• Desarrollo de dos marcos de calibración que utilizan modelos de imágenes de tipo pinhole y basados en rayos.
• Integración de restricciones geométricas de objetivos planos y esféricos estándar.

Principales resultados:

• El PARM propuesto modela eficazmente el comportamiento de escaneo no lineal de los espejos MEMS biaxiales.
• Los marcos de calibración desarrollados logran una alta precisión.
• Se demostró una mejora en la consistencia métrica y una reconstrucción 3D precisa en comparación con los métodos existentes.

Conclusiones:

• El método de calibración basado en PARM mejora significativamente la precisión de la medición de la forma 3D con sistemas FPP basados en MEMS.
• El enfoque supera las limitaciones de los métodos de calibración tradicionales para trayectorias de escaneo complejas.
• Permite aplicaciones de metrología 3D de gran alcance más confiables y precisas.