Modelo numérico de esparcimiento de luz láser en superficies metálicas usando el método de Monte Carlo

 

Víctor Martínez Fuentes, Iván Domínguez López, Adrián Luis García García*

 

Laboratorio de Tribología. CICATA-IPN. Unidad Querétaro Cerro Blanco 141. Colinas del Cimatario. Querétaro, México. 76090. Correo: *agarciag@ipn.mx

 

Recibido: 19 de febrero de 2009.
Aceptado: 2 de junio de 2009.

 

Resumen

Se aplica el método de Monte Carlo para simular el fenómeno de esparcimiento de luz láser (LLS) por una superficie maquinada mediante un proceso de torneado. El modelo se basa en la óptica geométrica e incorpora las características de rugosidad y propiedades ópticas de la superficie, así como la disposición de los elementos ópticos de la técnica LLS, como parámetros de entrada. La validación del modelo numérico se efectuó experimentalmente usando un patrón de rugosidad acanalado, de perfil periódico. La distribución de intensidad de luz registrada experimentalmente corresponde cualitativamente con el modelo propuesto. Se observa una correlación entre los radios de curvatura del patrón de esparcimiento del experimento y el modelo numérico. El modelo validado se aplicó a superficies cuya textura se modificó usando un aparato de perno en disco, con el que se provocó una huella de desgaste de rugosidad unidireccional, acanalada. Los resultados numéricos concuerdan de manera cualitativa con los experimentales.

Palabras Clave: LLS; Método Monte Carlo; Torneado; Superficie maquinada; Óptica geométrica; Desgaste; Simulación numérica.

 

Abstract

A Monte Carlo simulation was implemented to emulate the phenomenon of laser light scattering (LLS) by a turned surface. The model is based on geometrical optics and uses surface roughness, surface optical properties and space arrangement of the optical elements of the LLS technique, as input parameters. Validation of the model was performed experimentally using a periodical grooved-profile roughness standard. The distribution of scattered laser light registered experimentally corresponds qualitatively with the model here in. A correlation was established between the curvature radius obtained experimentally, and those obtained numerically. The validated model was applied to surfaces whose texture was modified using a pin-on-disk apparatus, causing a unidirectional grooved wear scar. Numerical results agree quite satisfactorily with the experiment.

Keywords: LLS; Monte Carlo Method; Turning; Machined surface; Geometric optics; Wear; Numerical simulation.

 

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Agradecimientos

Los autores agradecen el financiamiento otorgado por el CONACYT, proyecto 52329, y el Instituto Politécnico Nacional, proyecto SIP20082267. Uno de los autores (VM), también agradece a la Universidad Politécnica de Querétaro las facilidades brindadas para su participación en el presente trabajo.

 

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