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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2018.tde-04012018-105154
Documento
Autor
Nome completo
Meylí Valin Fernández
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Gonçalves, Edison (Presidente)
Diaz, Francisco Rolando Valenzuela
Gesualdi, Marcos Roberto da Rocha
Horikawa, Oswaldo
Muramatsu, Mikiya
Título em português
Desenvolvimento da microscopia holográfica digital por reflexão para avaliação 3D de superfícies.
Palavras-chave em português
Holografia digital
Microscopia
Rugosidade superficial
Resumo em português
Dentre dos procedimentos geradores de perfil óptico encontra-se a microscopia holográfica digital. Esta ferramenta interferométrica surgiu da ideia inicial proposta por D. Gabor sobre holografia, a qual permite mediante o registro da interferência de campos ópticos coerentes, guardar e extrair informações de imagens. A microscopia holográfica digital permite a análise de objetos com resoluções transversais semelhantes às obtidas por microscopia óptica, e ainda, possui a vantagem pela natureza da holografia de permitir realizar análises através do acesso a valores quantitativos de fase. Apresentam-se neste trabalho os conceitos básicos da holografia digital e da microscopia holográfica digital, com o objetivo, de introduzir o desenvolvimento de uma metodologia para a implementação da microscopia holográfica digital por reflexão para o controle dimensional de objetos e determinação da rugosidade superficial de amostras de aço. Os hologramas são obtidos mediante uma instalação óptica, que consiste em um interferômetro de Michelson por reflexão com o uso de uma lente objetiva de microscópio e uma câmera CCD sem lente. Para a reconstrução das imagens de contraste de fase são utilizadas técnicas numéricas que capacitam à microscopia holográfica digital para a supressão do termo de ordem zero, controle da resolução de pixel, desmodulação da fase óptica, determinação dos mapas de intensidades e fase, filtragem e compensação de aberrações dos hologramas obtidos. As reconstruções numéricas dos feixes objeto e referência são realizadas utilizando o método de dupla propagação. Foi desenvolvido um algoritmo que apresenta a imagem de contraste de fase com base num critério de distância a partir de um único holograma. Desta forma o programa utilizado permite a realização de medições quantitativas das dimensões dos objetos e da rugosidade superficial de amostras de aço, assim como, a representação em 3D da imagem de fase reconstruída com resultados validados através de um perfilômetro óptico 3D sem contacto modelo CCI-MP.
Título em inglês
Development of digital holographic microscopy by reflection for 3D surface evaluation.
Palavras-chave em inglês
Digital holographic microscopy
Digital holography
Surface roughness
Resumo em inglês
Among the procedures generating optical profile is the digital holographic microscopy. This interferometric tool arose from the initial idea proposed by D. Gabor on holography, which allows by recording the interference of coherent optical fields, save and extract information from images. Digital holographic microscopy allows the analysis of objects with transversal resolutions similar to those obtained by optical microscopy, and also has the advantage of the nature of holography to allow to perform analyzes through the access to quantitative phase values. This paper presents the basic concepts of digital holography and digital holographic microscopy, with the objective of introducing the development of a methodology for the implementation of digital holographic microscopy by reflection for the dimensional control of objects and determination of surface roughness of samples of steel. The holograms are obtained by means of an optical installation consisting of a Michelson interferometer by reflection using an objective microscope lens and a lensless CCD camera. For the reconstruction of phase contrast images, numerical techniques are used that enable digital holographic microscopy to suppress the zero-order term, control pixel resolution, optical phase demodulation, determination of intensity and phase maps, filtering and compensation of aberrations of the obtained holograms. Numerical reconstructions of the object and reference beams are performed using the double propagation method. An algorithm has been developed that presents the phase contrast image based on a distance criterion from a single hologram. In this way the program used allows the realization of quantitative measurements of the object dimensions and the surface roughness of steel samples, as well as the 3D representation of the reconstructed phase image with results validated through a 3D contactless optical profilometer model CCI- MP.
 
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Data de Publicação
2018-01-11
 
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