Disciplina Discipline PMR5404
Metrologia Óptica
Optical Metrology

Área de Concentração: 3152

Concentration area: 3152

Criação: 13/11/2023

Creation: 13/11/2023

Ativação: 13/11/2023

Activation: 13/11/2023

Nr. de Créditos: 8

Credits: 8

Carga Horária:

Workload:

Docente Responsável:

Professor:

Oswaldo Horikawa

Objetivos:

Transmitir aos alunos conhecimento básicos sobre metrologia óptica, ou seja, métodos de medição de tamanho e geometria de componentes mecânicos com o emprego de métodos ópticos, com particular ênfase na interferometria a laser

Objectives:

transmit to the students the basic knowledge about the Optical Metrology, that is, measurement methods of sizes and geometries of mechanical components with the use of optical methods, with enphasis on laser intermefometry.

Justificativa:

A moderna indústria nos mais diversos setores, desde a de fabricação de semicondutores , passando pela indústria automotiva, naval e aeronáutica e até mesmo setores da indústria alimentícia empregam em cada vez maior escala as técnicas opticas de medição devido a suas inúmeras vantagens comparadas às técnicas convencionais. Assim, as noções sobre tais técnicas são importantes na formação de mestre e doutores que atuam na área de Engenharia Mecânica ou Mecatrônica, seja no desenvolvimento do método óptico de medição em si ou na sua aplicação para as diversas finalidades.

Rationale:

The modern industry, covering the fabrication of semiconductors, vehicles, ships and airplanes, or even the food industry adopts an increasing number of optical measurement techiniques because of the number of advantages of these techniques when compared to conventional ones. Therefore, knowledge concerning optical techniques are important to master and doctor students in the field of Mechanical or Mechatronics Engineering in the development of new optical methods or on applying optical techniques for a diversity of purposes.

Conteúdo:

O conteúdo das aulas pode ser sumarizada da seguinte forma: 1- Teoria eletro-magnética da luz: noções de representação matemática da onda de luz e interpretação de fenômenos como polarização, interferência e difração. 2 - Refração, reflexão e óptica geométrica: leis de Snell, equações de Fraunhofer, reflexão total e óptica geométrica. 3- Propagação da luz em meios especiais como cristais fibras ópticas. 4 - Óptica de Fourier e holografia: transformada de Fourier e a sua aplicação na óptica como caso de filtros especiais e halográfia. 5 - Fontes e sensores de luz: definição e descrição de fontes incoerentes e coerentes e descrição de sensores do tipo puntual, de posição e de imagem. 6- Componentes ópticos e ajuste de sistemas ópticos. 7- Medição de comprimento: método como interferometria, franjas de Moirè, bem como de método para mediçàode grandes distâncias. 8-Medição de forma: diversos métodos e técnicas para medição de forma geométrica. 9- Medição de deslocamento, deformação e vibração: métodos de medição que empregam a holografia, o "speckle" e as franjas de Moirè. 10- Medição de velocidade: métodos de medição de velocidade e sensor de fibras ópticas. 11- Inspeção de falhas: métodos para inspeção de falhas geométricas e internas utilizando a difração ou a difusão da luz.

Content:

The content can be summarized as follow: 1- Electromagnetic theory of the light: mathematical representation of the light wave and interpretation of phenomena like polarization, interference and difraction. 2 - Refraction, relfection and the geometrical optics: Snell´s law, Fraunhofer equation, total reflection and geometrical optics. 3- Light propagation in special media like cristal and optical fiber. 4 - Fourier optics and holography: Fourier transform and its aplication in optics as in special filters and holography. 5 - Light sources and sensors: definition and description of incoherente / coherent light sources, as well as description of punctual and image sensors. 6- Optical components and adjustment of optical systems. 7- Lenght measurement: interferometry, moirè finge and other techniques for large distances. 8- Form measurement: methods and techniques for measuring geometrical forms. 9- Displacement, deformation and vibration measurement: holography, speckle and moire finge techniques. 10- Speed measurement: speed measurement methods and optical fiber sensors. 11- Fail inspection: methods for inspection of geometrical or internal fails using light diffraction or diffusion.

Forma de Avaliação:

Sendo: LE a nota da lista de exercícios, PE a nota da prova escrita e EP a nota do exercício prático (implementação de um sistema óptico de medição), a média M é calculada por M = (LE + PE + EP)/3 O aluno é aprovado se a média M for igual ou superior a 5,0.

Type of Assessment:

Being: LE list of exercises grade, PE written examination grade and EP practical exercise grade (implementation of an optical measurement experiment), the average grade M is calculated as follows M = (LE + PE + EP)/3 The student is approved if M is equal or larger than 5,0

Bibliografia:

1. YATAGAI,T. : Applied Optics - Introduction to Optical Metrology, Maruzen, 2005 (livro texto, tradução em forma de apostila disponibilizado pelo docente). 2. JENKINS, F.A. e WHITE H.E.: Fundamentals of Optics Mc Graw-Hill, 4th Ed, 2013. 3. LEACH, R. (Editor): Optical Measurement of Surface Topography, Springer Berlin Heidelberg, 2011. 4. PROULX, T. (Editor): Optical measurements, modeling and metrology, Vol.5, Springer, 2013. 5. CREATH, K. e WYANT J.: Measurement of Ultraprecision Components Using Non-Cotact Interferometry Based Instrumentation, Ultraprecision in Manufacturing Engineering, Springer Verlag, 1988. 6. KOBAYASHI, A. et al: Fundamentals of Optical Metrology, Japan Society for Instrumentation and Control Engineering, 1989. 7. GASVIK, KJELL J.: Optical Metrology, John Wiley & Sons Ltd (Import), 2003, ISBN 0471954748. 8. GOODWIN, E.P. e WYANT, J.C.: Field Guide to Interferometric Optical Testing, SPIE Press, 2006, ISBN 0819465100, 9780819465108. 9. PEIPONEN, K. E. ET AL: OPTICAL MEASUREMENT TECHNIQUES - Innovations for Industry and the Life Sciences, Springer Series on Optical Sciences, Vol. 136, 2009 (publicação prevista), ISBN: 978-3-540-71926-7.

Bibliography:

1. YATAGAI,T. : Applied Optics - Introduction to Optical Metrology, Maruzen, 2005 (livro texto, tradução em forma de apostila disponibilizado pelo docente). 2. JENKINS, F.A. e WHITE H.E.: Fundamentals of Optics Mc Graw-Hill, 4th Ed, 2013. 3. LEACH, R. (Editor): Optical Measurement of Surface Topography, Springer Berlin Heidelberg, 2011. 4. PROULX, T. (Editor): Optical measurements, modeling and metrology, Vol.5, Springer, 2013. 5. CREATH, K. e WYANT J.: Measurement of Ultraprecision Components Using Non-Cotact Interferometry Based Instrumentation, Ultraprecision in Manufacturing Engineering, Springer Verlag, 1988. 6. KOBAYASHI, A. et al: Fundamentals of Optical Metrology, Japan Society for Instrumentation and Control Engineering, 1989. 7. GASVIK, KJELL J.: Optical Metrology, John Wiley & Sons Ltd (Import), 2003, ISBN 0471954748. 8. GOODWIN, E.P. e WYANT, J.C.: Field Guide to Interferometric Optical Testing, SPIE Press, 2006, ISBN 0819465100, 9780819465108. 9. PEIPONEN, K. E. ET AL: OPTICAL MEASUREMENT TECHNIQUES - Innovations for Industry and the Life Sciences, Springer Series on Optical Sciences, Vol. 136, 2009 (publicação prevista), ISBN: 978-3-540-71926-7.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial