Investigación

 

Measurement of dynamic deformation using a superimposed grating

 

B. Barrientos^a, M. Cywiak^a, W.K. Lee^b y P. Bryanston-Cross^b

 

^a Centro de Investigaciones en Óptica, 37150 León Gto. Méx.

^b Optical Engineering Group, University of Warwick, CV4 7AL UK.

 

Recibido el 26 de agosto de 2002
Aceptado el 27 de mayo de 2003

 

Abstract

Mechanical devices are normally used under conditions of dynamic motion. Due to resonance effects, this condition produces undesired modes of vibration, which are necessary to be measured for satisfactory design. This paper describes a method to measure the temporal development of the vibrational modes in mechanical objects subjected to external vibration, by a double exposure fringe technique. A grating placed directly on the object under study serves as a carrier frequency, which enables automatic phase calculation. This grating, which is imaged by a commercial digital camera, used in conjunction with a spatial carrier fringe method for phase evaluation, allows determining the vibration deformation. This technique is suitable for the analysis of rapid transient events since no movable parts are required in the system. The obtained range of deformation by the proposed method goes from a few tenths of micrometers to millimetres.

Keywords: Dynamic deformation; fringe projection; spatial carrier fringe method; double exposure method.

 

Resumen

Los dispositivos mecánicos se utilizan normalmente bajo condiciones de movimiento. Esto puede producir efectos de resonancia tal que originen modos de vibración. Estos modos de vibración deben medirse para asegurar un diseño satisfactorio. En este artículo se describe un método para medir el desarrollo temporal de modos de vibración en objetos mecánicos, los cuales son sometidos a vibración externa mediante una técnica de franjas de doble exposición. Una rejilla colocada directamente sobre el objeto actúa como frecuencia portadora permitiendo el cálculo automático de la fase óptica. Tal rejilla, cuya imagen es capturada mediante una cámara digital comercial, usada en conjunto con un método espacial de franjas portadoras para evaluación de la fase, permite la determinación de la deformación por vibración. La técnica es propuesta para el análisis de eventos transitorios rápidos, ya que el sistema no requiere de partes móviles. El intervalo de aplicación de medición de deformación va desde decenas de micrómetros hasta el orden de milímetros.

Descriptores: Deformación dinámica; proyección de franjas; método de franjas de portadora espacial; método de doble exposición.

 

PACS: 4630Rc.

 

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