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Diseño y construcción de un microscopio óptico para la inspección
de superficies de piezas
Fredy I. Piñeres Núñez
Facultad de Ingeniería
Programas de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Trabajo de Grado
Diseño y construcción de un microscopio óptico para la
inspección de superficies de piezas
Fredy Piñeres Núñez
Director:
Andrés G. Marrugo, Ph.D.
Co-director:
Hernando Altamar, M.Sc.
Cartagena, D. T. y C.
2019
Freddy I. Piñeres Nuñez
Diseño y construcción de un microscopio óptico para la inspección de superficies de piezas.
Trabajo de Grado, 2019
Director: Andrés G. Marrugo, Ph.D.
Co-director: Hernando Altamar, M.Sc.
Universidad Tecnológica de Bolívar
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Mecatrónica
Campus Tecnológico Parque Industrial y Tecnológico
Carlos Vélez Pombo Km 1 Vía Turbaco
(57) 5 6535200 y Cartagena, Bolívar
AGRADECIMIENTOS
Le doy gracias a Dios por ayudarme en todo mi camino y en el cumplimiento de este
proyecto, por derramar sobre mi bendiciones y entendimiento. Le doy gracias a mis padres y
mis hermanos por estar apoyándome y motivándome para seguir adelante a pesar de todos los
inconvenientes en el camino. Agradezco a la Universidad Tecnológica de Bolívar y en especial
a la profesora Adriana Castro y al profesor Edgardo Arrieta por la gestión para la consecución
de los recursos para el desarrollo de este trabajo de grado. Le doy gracias a mis tutores por
darme recomendaciones que fueron de mucha utilidad para el cumplimiento de todos los
objetivos en este trabajo. Le doy gracias a los integrantes del laboratorio de óptica y
procesamiento de imágenes, en especial a Jesús pineda, Jhacson Meza y Raul Vargas. Le doy
gracias a Malorys Elles por brindarme su ayuda. Le doy gracias a Andrea Acosta Bohórquez
quien me apoyo incondicionalmente en este trabajo de grado y fue de mucha ayuda en los
momentos difícil. Le doy gracias a Andres Atencio Orozco por ayudarme. A todos los
mencionados anteriormente de nuevo gracias por su apoyo.
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo principal el diseño y construcción de un microscopio
óptico para la inspección de superficies de piezas, el cual fue realizado con una interfaz
utilizando para ello el software Labview. Éste microscopio óptico se desarrolló como proyecto
de grado para la facultad de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Tecnológica
de Bolívar. Este documento se divide en tres partes fundamentales como son: Diseño del
Hardware y la programación, construcción y calibración del equipo. Para el diseño se utilizó
una placa desarrollada por la compañía Arduino como tarjeta controladora, que permitió el
control completo del motor de a pasos para el movimiento de la cámara y todas las partes
electrónicas que componen al microscopio a través de una interfaz realizada en el software
Labview. La programación se realizó utilizando el software Labview. Para el diseño y
construcción de la estructura que soporta todos los componentes que conforman al microscopio
se utilizó acero para tener mayor rigidez, mejor acabado y duración del equipo. El equipo
desarrollado se calibró y se llevaron a cabo pruebas de validación, verificando la profundidad
de campo, el desplazamiento en el eje z y la adquisición de imagen.
Palabras claves: Microscopio óptico, Inspección de superficies de piezas, Motor de a paso,
Cámara, Enfoque e imágenes.
ABSTRACT
The main objective of this work is the design and construction of an optical microscope for
the inspection of pieces surfaces, this was carried out via an interface using Labview. This
optical microscope was developed as a undergraduate project for the Faculty of Mechanical and
Mechatronic Engineering of the Technological University of Bolívar. This work is divided into
three parts: Hardware Design and programming, construction, and equipment calibration. For
the design a the arduino was used as a controller card, which allows the complete control of the
stepper motor for the movement of the camera and all the electronic parts of the microscope by
means of the LabVIEW interface. The programming was done in Labview, for the design and
construction of the structure of the microscope we used Steel to have greater rigidity, better
finish and equipment life. The developed device was calibrated and validates through tests with
the depth of focus, the motor displacement, and image acquisition.
Keywords: Optical microscope, parts surface inspection, stepper motor, camera, focus and
images.
Índice general
1. Introducción…………………………………………………………………………1
2. Marco teórico…………………………………………………………………..……2
2.1. El microscopio……………………………………………………………………...…2
2.1.1. Formación de la imagen…………………………………………………..…..2
2.1.2. Parámetros ópticos ……………………………………………………….…..3
2.1.2.1. Aumento……………………………………………………….….…3
2.1.2.2. Poder de resolución……………………………………………..…...3
2.1.2.3. Apertura numérica……………………………………….……….…3
2.1.2.4. Profundidad de campo………………………………..…………..…4
2.1.2.5. Distancia focal………………………………………...……….……4
2.1.2.6. Distancia de enfoque…………………………………………..……4
2.1.3. Tipos de microscopios………………………………………………….…..…4
2.1.3.1. Partes del microscopio óptico convencional ………………….……5
2.1.4. Equipos actuales utilizados para microscopia ……………………………..…7
2.1.4.1. Olympus OLS5000…………………………………………………7
2.2. Conceptos básicos de una imagen……………………………………………….…...8
2.2.1. Imagen digital……………………………………………………..……….…8
2.2.2. Pixel………………………………………………………………….…….…8
2.2.3. Brillo………………………………………………………………………….8
2.2.4. Contraste…………………………………………………………..………….8
2.2.5. Saturación…………………………………………………………………….9
2.2.6. Resolución……………………………………………………………………9
2.3. La cámara …………………………………………………………………..….....….9
2.3.1. Adquisición de imágenes en cámaras……………………….……..........…10
2.4. Visión artificial………………………………………………………………………10
2.4.1. Sistema de iluminación ……………………………………….………....…11
2.4.1.1.Iluminación difusa ……………………………………………….….11
2.4.1.2.Iluminación direccional…………………………………………..…11
2.5. Motores pasó a paso…………………………………………………………....…12
2.5.1. Motor paso a paso hibrido………………………………………...…….…12
2.5.2. Motor paso a paso bipolar…………………………………………...….…12
3. Diseño del microscopio utilizando software CAD…………………..……14
3.1. Diseño y análisis…………………………………………………………….……...15
3.1.1. Primer diseño y análisis………………………………………….….…….15
3.1.2. Segundo diseño y análisis. …………………………………………..……16
3.2. CAD del microscopio…………………………………………………………..…...16
3.2.1. Base del microscopio ………………………………………………..……16
3.2.2. Brazo del microscopio……………………………………………..……...17
3.2.3. Soporte para el sistema óptico …………………………………..………..18
3.2.4. Sistema óptico…….………………………………………..……………...18
3.2.5. Sistema de iluminación …………………………………….………….…18
3.2.6. Motor y sistema de engrane para movimiento macrométrico y micrométrico.
………………………………………………………………………….…19
3.2.7. Ensamble del microscopio …………………………………………….….20
4. Implementación del motor paso a paso y el sistema óptico con una
interfaz en LabVIEW…………………………………………………………...22
4.1. LabVIEW ……………………………………………………………………....…22
4.2. Configuración de placa arduino en LabVIEW…………………………………...…23
4.3. Motor de a pasos …………………………………………………………….…..….23
4.3.1. Driver para el control del motor a pasos ………………………….………24
4.4. Sistema de adquisición de imagen …………………………………………..……...25
4.4.1. Cámara ………………………………………………………………..…...25
4.4.2. Objetivo ………………………………………………………………….……..…...25
4.4.3. Interfaz entre la cámara y LabVIEW…………………….…………..……...26
4.5. Iluminación ……………………………………………………………….…….…26
5. Implementación del software con interfaz visual……………………….27
5.1. Parámetros de la cámara………………………………………………..…………29
5.2. Control de distancia, velocidad de movimiento de sistema óptico y secuencia de captura
de imágenes……………………………………………………………….….……29
5.3. Captura secuencial del microscopio …………………………………………....…30
5.4. Panel de visualizacion en tiempo real ………………………………………..……31
5.5. Menu para inicializar software …………………………………………....………31
5.6. Captura de imagen y captura de imagen con escala ……………………....………31
6. Construcción, calibración y aplicaciones del desempeño del
microscopio…………………………………………………………….32
6.1. Construcción del microscopio………………………………………………..…32
6.1.1. Construcción de la estructura del microscopio …………………….….…32
6.1.2. Acople del sistema óptico ……………………………………………..…34
6.1.3. Acople del motor y sistema de engranes al microscopio. ……………..…34
6.2. Calibración del microscopio………………………………………….………....36
6.2.1. Calibración de la escala en la imagen ……………………………………36
6.2.2. Validación del sistema de adquisición de imagen………………………...38
6.2.3. Calibración del sistema de movimiento ………………...………...…...…39
6.3. Aplicaciones del desempeño del microscopio ……………………...………..…...40
6.3.1. Primer análisis del desempeño……………………………………………40
6.3.2. Segundo análisis y desempeño ………………………………………..….42
7. Conclusiones y recomendaciones. ……………………………….………..45
7.1. Conclusiones…………………………………………………………….………...45
7.2. Recomendaciones …………………………………………………………..…….46
8. Trabajo futuro…………………………………………………………………..46
Referencias bibliográficas…………………………………………………………..47
Anexo…………………………………………………………………………………49
Índice de figuras
Figura 1. Formación de una imagen……………………………………………….…… 2
Figura 2. Cono de apertura numérica……………………………………………..……. 3
Figura 3. Comparación entre microscopio óptico y electrónico..……………………… 5
Figura 4. Partes del microscopio óptico.………………………………….……….…… 6
Figura 5. Microscopio Olympus OLS5000…………………………..…...……….…… 7
Figura 6. Imagen digital………….. ……………………...…………………………… 8
Figura 7. Cámara réflex de lente simple. ………………………………………………..9
Figura 8. Sistema de visión artificial. ………………………………….………………10
Figura 9. Iluminación ……....………………………………………….………….……11
Figura 10. Motor paso a paso hibrido. …………………………………………………12
Figura 11. Representación de un motor pasó a paso bipolar. ……………….…………13
Figura 12. Estructura del microscopio………………………………….………………14
Figura 13. Análisis de la estructura en aluminio. ………………………...……………15
Figura 14. Análisis de la estructura en acero.……………………………….……….....16
Figura 15. Base del microscopio. …………………………………...…………………17
Figura 16. Brazo del microscopio ……………………………….………………..……17
Figura 17. Soporte para el sistema óptico………………………………………………18
Figura 18. Sistema óptico acoplado………………………………. ……………...……19
Figura 19. Motor acoplado con tren de engranes………………………………………19
Figura 20: Motor y tren de engranes acoplado con el sistema óptico……………….…20
Figura 21. Microscopio ensamblado………………………………………..………….20
Figura 22. Maxima altura alcanzada desde la base hasta el lente del objetivo…………21
Figura 23. Minima distancia desde la base hasta el lente del objetivo…………………21
Figura 24. Software LabVIEW..………………………………………………..………22
Figura 25. Driver y sus conexiones con arduino…..……………………………………24
Figura 26. Cámara DCC1645C y sus características …………………………….…….25
Figura 27. Objetivo MY5X-802. ………………………………………………………26
Figura 28. Lámpara de iluminación difusa. ……………………………………………27
Figura 29. Interfaz gráfica ……………….. ……………………………………………28
Figura 30. Obtención de datos de la cámara y parámetros. ……………………………29
Figura 31. Control de movimiento del sistema óptico………………………………….30
Figura 32. captura de imagen secuencial. ……………………………………...……….30
Figura 33. Menú inicio de software. …………………………………….….…….…….31
Figura 34. Captura de imagen y escala.……………………………………..…….…….32
Figura 35. Corte de lámina de acero A36. ……………………………………..……….33
Figura 36. cortes y acople de piezas ……………………...…………………………….33
Figura 37. Piezas de la estructura soldadas y acopladas. …………….….…….………..34
Figura 38. Acople de sistema óptico y sistema de movimiento...………….…..………..35
Figura 39. Microscopio óptico ensamblado..……………………………………..…..…35
Figura 40. Microscopio óptico acoplado y conectado al ordenador. ……………..…….36
Figura 41. Rejilla de calibración No.1.....……………….. ……………………….….…37
Figura 42. Rejilla de calibración No.2.………………………………………………….38
Figura 43. Imágenes captadas en monedas...………….………………………..….……41
Figura 44. Imágenes dentro del campo de observación del sistema óptico..……….… 41
Figura 45. Inspección en la superficie de piezas metalográficas….…………….….….. 42
Figura 46. Imagen en perfil de acero con escala.........…………...…………………….. 42
Figura 47. Imagen de superficie de trinquete con escala…. ……………………………42
Figura 48. Secuencia de capturas de perfil de acero…………………..……………...…43
Figura 49. Secuencia de capturas de trinquete…………. ……………..…..……………44
Figura 50. Plano de la base del microscopio. …………………………..…………….…49
Figura 51. Parte fija del brazo del microscopio. ………………………..……….………50
Figura 52. Parte móvil del brazo del microscopio. ………………………..………….…51
Figura 53. Soporte del sistema óptico. ……………………………………..…...….……52
Figura 54. Programación del motor. ………………………………………..……...……53
Figura 55. Programación secuencia de captura de imágenes..……………..…………….54
Figura 56. programación de imagen en tiempo real . ……………………………......…..54
Figura 57. Programación captura de imagen………………………………………….....55
Índice de tablas
Tabla 1. Energización de las bobinas de un motor paso a paso ..………………………….…13
Tabla 2. Medio Paso…......…………………………………………………………..…….….13
Tabla 3 Especificaciones del motor …………………………..………………..…….……..…23
Tabla 4. Numero de pixeles en 0.1 mm en la rejilla de calibración…... .………………....….37
Tabla 5. Diámetros representados en pixeles ………………………………………………...38
Tabla 6 Longitud recorrida debido a pasos del motor ….……………………………........…39
Tabla 7. Desviación estándar del recorrido. ………………………………………………….40
Tabla 8. Error esatndar……………….………….……..…......................................................40
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1. Introducción.
El microscopio óptico fue inventado en el siglo XVII en Europa, es un instrumento que nos
permite visualizar objetos que son muy pequeños para ser percibidos a simple vista. El más
usual y el primero en ser inventado es el microscopio óptico y desde entonces ha revolucionado
la ciencia y la tecnología permitiendo al hombre explorar el mundo microscópico para entender
la naturaleza, la biología, la física, la ciencia de los materiales y muchos otros campos. El
microscopio óptico consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en
extremos opuestos del tubo, que mediante una fuente de luz se ilumina la preparación que
posteriormente se amplifica en el tubo. Permitiendo que la imagen pueda ser aumentada y
observada, (Escarabajal. y Col 2006). Los procedimientos ópticos han ido evolucionando por
factores como la aparición de nuevas tecnologías y las diferentes herramientas computarizadas.
Debido a esto surge la necesidad de crear un microscopio que permita inspeccionar las
superficies de piezas no solo de muestras pequeñas sino también de piezas de gran tamaño
utilizando equipos y técnicas modernas de adquisición de imágenes. Dentro del campo de la
ingeniería mecatrónica se encuentran disciplinas que permiten desarrollar productos modernos
que faciliten las actividades del ser humano resolviendo problemas que requieran alta precisión.
En virtud de lo anterior se realiza el diseño y la construcción de un microscopio óptico para
la inspección de superficies de piezas que cuenta con una interfaz visual realizada por un
software, tanto para la adquisición de imágenes como para el movimiento del sistema óptico.
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2. Marco teórico.
A continuación se describen conceptos básicos que serán de utilidad para la comprensión del
trabajo en general.
2.1. El microscopio
El microscopio fue inventado en el siglo XVII, esta invención se le atribuye generalmente a
Zacharias Jassen de Middleburg, pero por la pobre calidad óptica de sus lentes no era un
instrumento apropiado para la observación de la vida microscópica. Los primeros diseños que
presentaban inconvenientes que con el paso del tiempo fueron superados. Huygens desarrollo
el primer microscopio sin aberraciones acromáticas, mejorando la calidad de la imagen y la
manipulación de los especímenes. También sugirió que una lente iluminadora se ajustara con
un disco transparente blanco, situado en o junto del foco de la lente. Tal disposición aseguraría
que el objeto se iluminara con luz blanca. A día de hoy el microscopio es uno de los
instrumentos más utilizados en la ciencia y la industria. (Fournier, M. 1989).
2.1.1. Formación de la imagen
El sistema de lentes representado en la figura 1. Como una sola lente que se halla más cerca
del objeto recibe el nombre de objetivo. Forma una imagen real del objeto, invertida y
generalmente aumentada que se sitúa en el espacio sobre el plano del diafragma de campo del
ocular y que tiene que ser lo suficientemente pequeña como para poder caber en el tambor del
dispositivo. Los rayos que divergen en cada punto de esta imagen emergen de la lente ocular
(que en este caso sencillo es el ocular mismo). El ocular aumenta esta imagen intermedia aún
más y es captada por la pupila de salida. Entonces la potencia de aumento del sistema completo
es el producto entre el aumento lineal transversal del objetivo y el aumento angular del ocular.
Figura 1. Formación de una imagen. Tomada de: Hecht, 2000 [9].
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2.1.2. Parámetros ópticos
2.1.2.1. Aumento
Es la magnitud con la que un objeto es aumentado en un microscopio. El aumento de un
microscopio compuesto por lente y ocular se obtiene de la multiplicación entre el aumento del
objetivo y el aumento del ocular y se usa la siguiente ecuación:
𝑀 = 𝑀0 ∗ 𝑀𝑒 ,
Donde 𝑀0 es el aumento lineal del objetivo y 𝑀𝑒 es el aumento angular del ocular.
2.1.2.2. Poder de resolución
Es la capacidad que tiene un sistema de visión sea una cámara o el ojo humano de percibir
la menor separación que hay entre dos puntos cercanos de la muestra a estudiar. Depende de la
longitud de onda y la apertura numérica.
2.1.2.3. Apertura numérica
Se define como el ángulo en que el sistema óptico recibe luz, se expresa en una cantidad
adimensional, este parámetro se encuentra en el objetivo de un microscopio. La apertura
numérica de un microscopio viene dada por la siguiente ecuación:
𝐴𝑁 = 𝑛 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜃 ,
Donde 𝑛 representa el índice de refracción dependiendo del medio en que este ubicado el
lente y el ángulo 𝜃 es la mitad del ángulo formado entre el lugar de observación y el lente del
objetivo, como se puede observar en la figura 2.
Figura 2. Cono de apertura numérica.
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2.1.2.4.Distancia focal
El efecto que tiene la distancia focal coincide con el que tiene la profundidad de enfoque
puesto que a menor distancia focal mayor profundidad de campo, siempre y cuando los demás
parámetros se mantengan constantes
2.1.2.5. Distancia de enfoque
Se puede definir como la longitud que hay desde el vértice de la primera superficie del
objetivo hasta el plano del objeto, al momento de realizar el enfoque del microscopio el ocular
y el objetivo deben mantenerse a la misma distancia.
2.1.2.6. Profundidad de campo
Una vez formada la imagen en el mismo plano de enfoque, es la zona que comprende el
punto más cercano al más lejano de nuestro campo en la que sea observable la imagen de forma
nítida, la profundidad de campo depende de algunos factores importantes que son:
Distancia de enfoque
Distancia focal
Formato, distancia de resolución y capacidad resolutiva del observador
2.1.3. Tipos de microscopios
A lo largo de los años se diseñaron distintos tipos de microscopios con el objetivo de abarcar
todos los campos de estudio que existen. Actualmente los microscopios se clasifican en ópticos
y electrónicos.
Los microscopios ópticos están diseñados para trabajar con luz visible, con un sistema de
lentes diseñado a base de vidrio o cuarzo, este está basado en lentes.
Los microscopios electrónicos están diseñado para trabajar bajo las propiedades de los
electrones, su fuente de iluminación son haces de electrones, tiene un sistema de lentes
constituido por electroimanes y solo funciona en cuerpos inertes.
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Figura 3. Comparación entre microscopio óptico y electrónico. Tomada de: Coloma, A.
2015. [3]
En la figura 3, se puede observar las diferencias que hay entre cada microscopio.
2.1.3.1. Partes del microscopio óptico convencional
El microscopio óptico está conformado tanto por sus respectivas partes mecánicas como por
sus partes ópticas que acopladas permiten formar un instrumento con el que podemos observar
piezas a nivel microscópico, como se puede ver en la figura 4. A continuación se definen las
partes ópticas y mecánicas que lo conforman.
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Figura 4. Partes del microscopio óptico. Tomada de: Coloma, 2015. [15]
Los objetivos (3 o 4 lentes) incrustados en un revólver, y generalmente con capacidad
de amplificación de 5, l0, 43 y 97 aumentos (actualmente con más aumentos). Su
función principal es la de recoger los rayos luminosos que llegan de cualquier parte
y formar la llamada imagen real del objeto.
El ocular puede tener un poder de amplificación de 5, l0, 16 o 20 aumentos. El ocular
se encuentra en el extremo del tubo y cercano al observador, aumenta la imagen del
objeto, forma la denominada imagen virtual o aérea y corrige los defectos del
objetivo. Al igual que el objetivo, está construido con dos lentes.
El condensador es una lente voluminosa colocada entre la fuente de iluminación y
los objetivos con el fin de concentrar o congregar la máxima cantidad de luz posible.
El diafragma, que a menudo se incorpora al condensador como una sola pieza, es
similar a una palanca, una puerta o una ventana que se desliza horizontalmente y que
al abrir o cerrar, varía la cantidad de luz, según la opacidad o la transparencia del
objeto. Su uso adecuado aumenta la zona de nitidez y mejora la calidad de la
observación.
La iluminación, antes representada por velones y espejos y luego por la luz solar y
espejos planos o cóncavos, se logra ahora mediante la incorporación de un sistema
eléctrico al microscopio, lo que permite graduar la intensidad de la luz, de acuerdo
con las necesidades del observador.
El tubo óptico tienen como función soportar los oculares.
El brazo es una parte crucial en el microscopio pues soporta toda la parte óptica y la
base platina donde se le hace el estudio a las piezas, esta acoplada a la base.
La base es la parte que sostiene todo el microscopio y se encuentra acoplada al brazo.
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La platina es la parte utilizada para poner la muestra a la que se le hará el respectivo
estudio.
El tornillo micrométrico se utiliza para dar un movimiento lineal fino al microscopio
y poder enfocar la imagen.
El tornillo macrométrico se utiliza para darle un movimiento burdo al microscopio y
poder enfocar la imagen.
El revolver sostiene los objetivos de un microscopio y se gira para cambiar entre uno
y otro respectivamente según que tanto aumento se le quiera dar a la imagen
observada.
El sistema de movimiento del microscopio inicialmente era en su totalidad mecánico, en la
actualidad podemos adaptar tanto los tornillos de enfoque como el sistema óptico a aparatos
más modernos y de mejor rendimiento. (Volcy, 1947, P. 21-23)
2.1.4. Equipo actual utilizados para microscopia
En la actualidad se utiliza una amplia gama de equipos modernos para realizar todo tipos de
estudios en el campo de la microscopia, los que nos han motivado al diseño de este proyecto.
El microscopio mostrado en la figura 5, se encuentra totalmente automatizado siendo muy
fácil de usar y garantizando una mejor precisión a la hora de realizar estudios de piezas. El
modelo cuenta con un amplio espacio de trabajo que es de 210 mm de alto.
2.1.4.1. Olympus OLS5000
Figura 5: Microscopio Olympus OLS5000. Tomada de: https://www.olympus-ims.com.
[13]
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2.2.Conceptos básicos de una imagen
2.2.1. Imagen digital
Es la representación en un plano bidimensional de una imagen captada por un aparato
análogo-digital en el mundo tridimensional sea con una cámara o un escáner y convertida a bits.
En la figura 6. Se puede observar una imagen digital.
Figura 6. Imagen digital. Tomada de: Rodriguez, 2011. [16]
2.2.2. Pixel
Es la unidad básica de una imagen digital. Se encuentra a base de puntos que pueden ser a
color o en una escala de grises.
2.2.3. Brillo
Es la cantidad de iluminación que entra en una imagen al momento de ser captada. Al incidir
rayos de luz en un objeto, y dependiendo de la intensidad, así tendrá mucho o poco brillo una
imagen.
2.2.4. Contraste
Es la diferencia de intensidad que se encuentra entre puntos de una imagen.
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2.2.5. Saturación
Es la intensidad de color apreciado en una imagen, por ejemplo: si se ilumina un objeto con
mucha intensidad de luz una cámara solo captara la luz sin poder apreciar el cuerpo.
2.2.6. Resolución
La resolución de una imagen depende de los PPP (pixel por pulgada) que esta contenga,
entre mayor sea el número de pixeles que contenga será mejor la resolución de una imagen.
2.3.La cámara
El prototipo de la cámara fotográfica moderna era un aparato denominado cámara oscura
cuya forma primitiva era simplemente una cavidad oscura que contenía un agujero pequeño en
una pared. La luz que entraba por el agujero proyectaba una imagen invertida de la escena
exterior iluminada por el sol, en una pantalla interior. Este principio era conocido por
Aristóteles, cuyas observaciones fueron custodiadas por los eruditos árabes durante toda la edad
media europea.
Al remplazar la pantalla de visualización con una superficie fotosensible tal como una película
fotográfica. La cámara oscura se transforma en una cámara fotográfica en el sentido moderno
de la palabra, como se observa en la figura 7. La primera fotografía permanente fue hecha en
1826 con una cámara de caja con una pequeña lente convexa, una placa de peltre sensibilizada
y unas ocho horas de exposición.
A lo largo de los años se fueron desarrollando cámaras modernas para la captura de imágenes,
llegando al punto de hacer capturas digitales de alta resolución y adaptándolas en todo tipo de
sistemas permitiendo realizar procesamientos y dándole paso al estudio por visión artificial.
(Hecht, 2000, P.151-241).
Figura 7. Cámara réflex de lente simple. Tomada de. Hecht, 2000 [9].
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2.3.1. Adquisición de imágenes en cámaras
Actualmente se utilizan cámaras digitales para captar imágenes de todo tipo. Para crear una
imagen utilizando una cámara se deberá incidir la luz sobre el sensor que transforma esta
información en señales eléctricas que son enviadas, por ejemplo a un ordenador o a una pantalla
de visualización en donde se puede ver la imagen captada por la cámara. Los principales
sensores que se pueden encontrar en la mayoría de las cámaras son los sensores CDD y CMOS,
estos sensores son diseñados a base de semiconductores y con un arreglo matricial en el que
cada celda equivale a un pixel.
Los sensores CDD, son sensores que tienen un alto consumo de energía, además, cuentan
con un chip externo el cual les da un mejor procesamiento pero con baja velocidad y su rango
dinámico le da una mayor ganancia. Por otra parte los sensores CMOS tienen un bajo costo,
cuentan con una alta sensibilidad a la luz, permitiendo trabajar en condiciones de poca
iluminación y tiene una velocidad de procesamiento mayor a la de los sensores CDD. Estos
sensores actualmente cuentan con una calidad de imagen igual o superior que otros tipos de
sensores que se encuentran en diferentes cámaras.
2.4.Visión artificial
El propósito de un sistema de visión artificial como el que se puede observar en la figura 8,
es obtener de una imagen la información necesaria y útil para la ejecución de una tarea. En el
caso más simple, la información se refiere solamente a la posición y orientación de un objeto
aislado; en otros casos se deben reconocer los objetos y determinar sus relaciones espaciales.
(Cardenas, & col. 2004).
Figura 8. Sistema de visión artificial. Tomada de: Cardenas, 2004. [1]
Página | 11
2.4.1. Sistema de iluminación
Los sistemas de iluminación en la visión artificial son muy importantes, puesto que con una
adecuada elección de este sistema se observaran mejores resultados del estudio de la imagen
que se quiera visualizar, ya sea de una pieza de gran tamaño o de un organismo microscópico.
2.4.1.1. Iluminación difusa
La iluminación difusa es un método utilizado frecuentemente para piezas metalográficas o
refractivas. Este método se emplea situando el sistema de iluminación en el mismo eje de la
cámara como se logra ver en la figura 9a. Con este método se espera iluminar el objeto de
estudio con aproximadamente el cincuenta por ciento de la iluminación normal de la bombilla,
y esto nos permite disminuir sombras si es un parámetro relevante en la observación.
2.4.1.2. Iluminación direccional
La iluminación direccional se ha utilizado para la inspección de la superficie de los objetos.
Defectos como hoyos o arañazos pueden ser detectados usando un haz de luz altamente
direccional y midiendo el grado de dispersión del mismo, como se logra ver en la figura 9b. Por
ejemplo, un ángulo de incidencia de veinte grados puede producir el máximo contraste sobre
superficies cuando la cámara está ubicada perpendicularmente al plano de la superficie.
(Coloma, A. & col. 2015).
(a) (b)
Figura 9. Iluminación. (a) Iluminación difusa, (b) Sistema de iluminación direccional.
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2.5. Motores paso a paso
El motor paso a paso es un tipo especial de actuador que funciona con el mismo principio
de funcionamiento de otros motores de corriente directa o corriente alterna. El movimiento es
generado por pulsos electromagnéticos y convertidos en desplazamiento angular discreto, esto
implica que el eje en los motores paso a paso es capaz de girar un cierto número de pasos. Estos
pulsos generalmente son enviados desde una tarjeta programada dependiendo de en qué
aplicación se quieran utilizar. Generalmente estos motores los podemos encontrar en cualquier
aparato que requiera un movimiento preciso, los motores paso a paso se dividen en motores
paso a paso de imán permanente, Motores paso a paso de reluctancia variable y Motor pasó a
paso híbrido.
Esto tipos de motores pueden ser unipolares o bipolares dependiendo el arreglo de bobinas
con el que se encuentren, generalmente se identifican por el número de cables que contiene
cada uno. (Corana, L. & col. 2014, P. 33-35).
2.5.1. Motor paso a paso híbrido
En estos motores podemos encontrar las mejores carteristas de los motores de imán
permanente y de reluctancia variable. El rotor de estos motores está imantado y tiene forma de
disco cilíndrico con una posición longitudinal al eje como se puede observar en la figura 10, en
el que podemos encontrar un número mayor de dientes lo que le permite tener mejor resolución
de movimiento. Este motor llega a dar un paso (movimiento angular discreto) hasta de 1.8
grados siendo de mucha utilidad para aplicaciones de alta precisión.
Figura 10. Motor paso a paso híbrido. Tomada de: Corana, 2014.[5]
2.5.2. Motor paso a paso bipolar
Generalmente cuentan con cuatro cables, que son alimentados para generar el movimiento
del motor de a pasos como se aprecia en la figura 11, teniendo en cuenta la dirección en que va
la corriente al momento de energizar las bobinas.
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Figura 11. Representación de un motor paso a paso bipolar.
La forma en que se puede energizar un motor paso a paso se puede ver en la tabla 1, para un
paso completo y en la tabla 2, para moverlo medio paso.
Paso A1 A2 B1 B2
1 1 0 1 0
2 1 0 0 1
3 0 1 0 1
4 0 1 1 0
Tabla 1. Energización de las bobinas de un motor paso a paso.
Paso A1 A2 B1 B2
1 1 0 0 0
2 1 1 0 0
3 0 1 0 0
4 0 1 1 0
5 0 0 1 0
6 0 0 1 1
7 0 0 0 1
8 1 0 0 1
Tabla 2. Medio Paso.
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3. Diseño del microscopio utilizando software CAD.
Para el diseño de la parte estructural del microscopio se utilizó el software SIMENS NX. Este
software posee múltiples herramientas que ayudan al diseño y análisis de piezas o estructuras.
Para el proyecto fue de mucha utilidad ya que permitió visualizar de forma gráfica como
quedaría el diseño.
El diseño de la estructura del microscopio se trabajó bajo los siguientes requerimientos:
1. La altura del microscopio debe ser adecuado para inspeccionar una pieza de 305 mm de
alto aproximadamente.
2. El ancho de la base del microscopio debe ser adecuado para inspeccionar piezas de hasta
8 pulgadas de diámetro
3. La estructura debe ser rígida para soportar el peso de los componentes ópticos y no se
vea afectado el ángulo de observación.
4. El movimiento macrométrico y micrométrico se debe adaptar a cualquier tamaño de
piezas entre el rango de 30 a 305 mm de alto aproximadamente.
Para diseñar la estructura del microscopio revisamos la literatura con respecto de los diferentes
diseños de microscopios y los usados para estudios metalográficos, como podemos observar
en (Illesca, G. & col. 2017) y (Coloma, A. & col. 2015); en consecuencia, realizamos el diseño
preliminar de la estructura del microscopio de acuerdo a los parámetros necesarios para nuestra
aplicación como se aprecia en la figura 12.
Figura 12. Estructura del microscopio.
Con el fin de garantizar la rigidez de la estructura y no exceder los costos para la compra y
adquisición de materiales, buscando así mantener el mismo diseño se probaron distintos tipos
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de materiales en la estructura para lograr que la deformación generada por el peso del sistema
óptico no afectara la generación y observación de la imagen.
3.1. Diseño y análisis
3.1.1. Primer diseño y análisis
Figura 13. Análisis de la estructura en aluminio.
En la figura 13, se puede observar los resultados de la deformación con una carga tres veces
mayor que la que debería soportar la estructura (30 libras), En la escala vertical de color se
representa la magnitud de la deformación unitaria. La mayor deformación se presenta en color
rojo y en color azul la menor deformación. Con el fin de garantizar que la estructura siempre
este rígida y pueda soportar el peso, tanto del sistema óptico como el del motor, se tomó un
espesor de tres milímetros para toda la estructura.
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3.1.2. Segundo diseño y análisis.
Figura 14. Análisis de la estructura en acero.
En la figura 14, se puede observar el resultado con las mismas condiciones que se encuentra
sometido el análisis de la figura 13, cambiando el material a acero.
Luego de realizar los estudios anteriores, para la selección del material se eligió el acero
A36 como material para construcción, el cual se puede adquirir fácilmente, no es de alto costo,
tiene buena soldabilidad y una buena maquinabilidad.
3.2. CAD del microscopio
3.2.1. Base del microscopio
La base del microscopio está diseñada con una lámina de tres milímetros de espesor y tiene
soldada unos soportes que son los encargados de sostener el brazo del microscopio por medio
de cuatro tornillos pasantes con tuercas para mantenerlo fijo como se muestra en la figura 15.
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Figura 15. Base del microscopio.
3.2.2. Brazo del microscopio
El brazo del microscopio consta de dos piezas, una pieza que esta fija a la base (ver figura
16b) del microscopio y otra pieza que es móvil (ver figura 16a), en donde se le dará el
movimiento vertical al sistema óptico, teniendo como guía la pieza que esta fija al microscopio.
La pieza que es móvil estará sujeta a la que se encuentra fija a la base por cuatro tornillos de 5
mm de diámetro con tuercas. Para el movimiento burdo vertical del microscopio se tuvo en
cuenta que el sistema óptico deberá desplazarse linealmente hasta por lo menos 30.48 mm de
alto, por lo que se diseña con un movimiento el cual tiene un paso de 25 mm y 35 mm entre
sección y sección para ajustarlo fácilmente a piezas de distintos tamaños.
(a) (b) (c)
Figura 16. Brazo del microscopio. (a) Parte móvil del brazo, (b) parte fija a la base del
microscopio, (c) brazo del microscopio con agujeros separados 25mm.
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3.2.3. Soporte para el sistema óptico
Para el mecanismo del movimiento micrométrico del sistema óptico se parte del diseño de un
soporte de un microscopio óptico convencional. Este consiste de dos piezas totalmente
alineadas y con un arreglo especial para garantizar que no existan movimientos en ejes
diferentes al que se quiera mover el sistema. Esto es modificado mediante un mecanizado con
una maquina CNC (control numérico computarizado), logrando la pieza necesaria para sostener
todo nuestro sistema óptico, como podemos observar en la figura 17. Estas piezas contienen
una corredera y piñón helicoidal acoplados para garantizar el movimiento y este movimiento
es generado por un arreglo de engranes.
(a) (b) (c)
Figura 17. Soporte para el sistema óptico. (a) Vista No.1 del soporte para el sistema óptico, (b)
Vista No.2 del soporte para el sistema óptico, (c) sistema óptico acoplado con tornillo de paso.
3.2.4. Sistema óptico
Se realizó el diseño CAD del sistema óptico del microscopio para tener una perspectiva de
cómo debería quedar. El sistema óptico cuenta con la cámara, tubos y el objetivo que van todos
unidos al soporte del sistema óptico y éste a su vez unido a la parte móvil del brazo del
microscopio como se puede ver en la figura 18a.
3.2.5. Sistema de iluminación
Para el sistema de iluminación se diseña un soporte que permita sostenerlo de tal manera que
la luz pueda incidir de forma correcta en la pieza de estudio y se encuentre rígido al momento
del movimiento de este sistema como se aprecia en la figura 18b.
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(a) (b)
Figura 18. Sistema óptico acoplado.
3.2.6. Motor y sistema de engrane para movimiento macrométrico y micrométrico.
Como se puede observar en la figura 19, se realiza el diseño CAD del motor y el sistema de
engranes para determinar las debidas dimensiones para su respectivo acople en el brazo del
microscopio.
Figura 19. Motor acoplado con tren de engranes.
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(a) (b)
Figura 20. Motor y tren de engranes acoplado con el sistema óptico.
3.2.7. Ensamble del microscopio
A continuación podemos observar el ensamble completo del microscopio con todas las
características y detalles que debería tener al momento de su construcción final.
(a) (b)
Figura 21. Microscopio ensamblado. (a) Microscopio ensamblado, (b) Microscopio con tapa
protectora para el tren de engranes.
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En la figura 21b podemos observar el ensamble del microscopio y una caja protectora para el
tren de engranes y motor, puesto que estos no deberian ser manipulados, a menos que sea por
la persona encargada de realizarle mantenimiento.
Figura 22. Maxima altura alcanzada desde la base hasta el lente del objetivo.
Figura 23. Minima distancia desde la base hasta el lente del objetivo.
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4. Implementación del motor paso a paso y el sistema óptico con una
interfaz en LabVIEW
Al realizar la selección de componentes y software a usar se partió de la necesidad de tener
una interfaz gráfica y un software en el cual poder desarrollarla, y puesto que LabVIEW es una
herramienta en la que se puede realizar interfaz gráfica y cuenta con mucha información se
decidió utilizar este para toda la programación.
Para la selección de la tarjeta controladora se realizó un estudio de los diferentes hardware
utilizados para el control de motores paso a paso y se llegó a la conclusión de que arduino es
una tarjeta eficaz a la hora de controlar este tipo de motores, lo que minimiza costos, contiene
mucha información y cuenta con un sistema de protección, además de ser compatible con el
software que se decidió usar para crear la interfaz.
Es necesario realizar un enlace entre todas las tarjetas controladoras, así como de los
diferentes programas que se usaran. Para esto se llevan a cabo una serie de pasos para hacer la
comunicación adecuada entre el software y LabVIEW.
4.1.LabVIEW
Es una herramienta que ofrece un enfoque de programación gráfica. Se puede utilizar en el
desarrollo de programas complejos para sistemas en los que se requiera acoplar hardware y
software, permitiendo desarrollar interfaces de usuario según lo requerido y diseñar algoritmos
de análisis de datos. (Lajara, V. & col. 2011).
Figura 24. Software LabVIEW.
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En la figura 24, Se puede observar un programa creado en LabVIEW para encender un led cada
2 segundos. En la figura 24a se muestra la interfaz visual de la programación realizada y en la
figura 24b se puede ver la programación. Estos programas pueden ser más extensos y
complejos.
4.2.Configuración de placa arduino en LabVIEW
La tarjeta de instrumentación arduino tiene una plataforma con base a un micro controlador.
Esta se utiliza para control, procesamiento digital de señales, adquisición de lectura de sensores,
entre otros. Arduino permite el control de sistemas electrónicos, sensores y actuadores. En la
actualidad existen muchas maneras de convertir un arduino en una tarjeta de adquisición de
datos y poder manejarla través de LabVIEW.
Para la configuración de la interfaz a través de LabVIEW y arduino es necesario tener
instalado los controladores y el software base que trae arduino en al computador. Se instalan
los paquetes de drivers de VISA que se obtienen buscándolos desde la página principal de
national instruments, como paso seguido descargar e instalar el gestor de paquetes VI (VIPM),
luego buscar el paquete de interfaz para arduino y descargarlo e instalarlo. Con lo anterior ya
estará todo instalado y solo se tendría que cargar el firmware del LIFA al arduino para que sea
posible la comunicación entre arduino y LabVIEW. El sketch se puede encontrar en la carpeta
donde está instalado el software LabVIEW por el nombre de LIFA_Base. (Tapia, C. & col.
2013).
4.3.Motor de a pasos
El motor utilizado para el movimiento micrométrico y macrométrico del microscopio es el
motor de a pasos Pololu SY28STH32-0674A con las siguientes especificaciones:
Tabla 3. Especificaciones del motor.
Angulo de paso (º) 1.8 3.8 (v)
Temperatura maxima 80 (˚c ) 0.67 (A)
Temperatura ambiente 20 - 50 (˚c ) 5.6 Ω
Numero de fases 2 3.2 Ω
Resistencia de aislamiento 100 Min 6 N.cm
Clase de aislamiento clase B 9 g.cm^2
Max. Fuerza radial 28 (N) 0.12 Kg
Max. Fuerza axial 10 (N)
Resistencia por fase
Inductancia por fase
Par de retencion
Especificaciones generales
Par del rotor
Peso
Especificaciones electricas
Voltaje nominal
Corriento nominal
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Este motor es seleccionado gracias a que cumple con los requisitos para el funcionamiento
del movimiento del sistema óptico. Cuenta con un paso y torque adecuado para mover el
sistema sin esfuerzo y darle mejor resolución, con características adecuadas como se puede
observar en la tabla 3. Por otro lado es un motor bipolar lo que facilita la conexión en el driver
que se va a utilizar y se puede alimentar con doce voltios encontrándose dentro del rango de
voltaje permisible para el driver a usar.
4.3.1. Driver para el control del motor paso a paso
Para el control del motor se utiliza el driver L298n usado en muchas aplicaciones que
requieren controlar un motor de a pasos. Este driver es muy fácil de utilizar, viene en una placa
práctica lista para sus conexiones, no es costoso y además hay mucha información para conocer
como es su funcionamiento. Con este driver podemos alimentar las bobinas del motor, controlar
el sentido de giro y poder moverlo a medio paso o pasos completos.
(a) (b)
Figura 25. Driver y sus conexiones con arduino.
(a). Driver L298n. Tomada de:http://www.techmake.com/00108.html. [6]. (b). Conexiones de
motor de a pasos con arduino. Tomada de: https://electronilab.co/ [4]
Luego de tener las conexiones listas como se puede apreciar en la figura 25b se procede a
conectar la tarjeta arduino al computador en donde se tiene instalado el toolkit de arduino con
todos los software necesarios para su programación. Es recomendable probar que el motor esté
funcionando correctamente subiendo a la placa arduino un ejemplo de los que se pueden
encontrar en el software de arduino. Al probar el correcto funcionamiento de éste, se debería
proceder a cargar el sketch necesario para la comunicación entre arduino y LabVIEW. En el
Página | 25
capítulo 5 se hablara sobre cómo debería ser la programación para el movimiento del motor y
se dará a conocer los paquetes usados y herramientas en LabVIEW.
4.4.Sistema de adquisición de imagen
El sistema de adquisición de imágenes para el microscopio es uno de los más importantes
factores a tener en cuenta por que permite la visualización de las imágenes que se captaran, por
lo tanto para la selección de los materiales a usar en el sistema óptico se parte de los siguientes
requisitos:
1. La imagen debe poder apreciarse a color.
2. La imagen deberá ser de alta resolución.
3. La cámara debe ser compatible con un puerto USB.
4. El objetivo debe ser de largo alcance.
5. La iluminación debe ser adecuada para los materiales a estudiar.
4.4.1. Cámara
Teniendo en cuenta los requisitos necesarios para el funcionamiento del sistema de
adquisición de imagen se selecciona una cámara a color, de alta resolución que cuenta con
conexión con puerto USB y además es compatible con el software que decidimos utilizar para
la programación de todo el sistema, la cámara seleccionada es la DCC1645C de la empresa
THORLABS que cuenta con tecnología CMOS.
Figura 26. Cámara DCC1645C y sus características. Tomada de: https://www.thorlabs.com[2]
4.4.2. Objetivo
Para el diseño del microscopio se utiliza el objetivo MY5X-802 de la empresa THORLABS,
su principal característica es su calidad óptica, de bajos aumentos (para inspección de
superficies), y larga distancia de trabajo. También se desea usar como un sistema de
reconstrucción 3D a partir de shape from focus.
Modo de lectura exploración progresiva
Resolución 1280 x 1024
Clase de sensor óptico 1/3"
Rango Pixel Clock 5 - 40 MHz
velocidad de fotogramas 25 fps
Modo Color
Dimensiones (H x W X D) 48.6mm x 44 mm x 25.7 mm
peso 32 g
Características de la cámara DCC1645C
Página | 26
.
Características del objetivo MY5X-802
Aumento 5x
Apertura numérica 0.14
Numero de campo 24
Distancia de trabajo 34.0 mm
Longitud 66.0 mm
Longitud focal del tubo compatible 200 mm
Longitud parafocal 95 mm
Diámetro 34 mm
Figura 27. Objetivo MY5X-802. Tomada de: https://www.thorlabs.com[14]
Tanto el objetivo mostrado en la figura 27, como la cámara mostrada en la figura 26 van
acoplados por tubos que estan sujetos a la base de la parte óptica del microscopio (ver figura
18a).
4.4.3. Interfaz entre la cámara y LabVIEW
La cámara DCC1645C debe ser conectada al computador y posteriormente instalar el
software que se puede adquirir en la página web de THORLABS, Luego se procede a abrir el
ejecutable en el escritorio del ordenador y seleccionar la cámara que esté usando, en la parte
superior izquierda del programa abra un botón con el cual se inicializara la adquisición de
imagen.
Para probar la adquisición de imagen desde LabVIEW basta con entrar a la carpeta en donde
se tiene instalado el programa y seleccionar el demo que se instala por defecto en esta carpeta.
4.5.Iluminación
La selección del sistema de iluminación parte de la necesidad de generar luz que incida sobre
el objeto a estudiar. Teniendo en cuenta que este microscopio será utilizado para inspección de
piezas con superficies irregulares. Lo más conveniente sería un sistema de iluminación difusa
que nos permita obtener una imagen clara de la pieza que estamos observando.
Para la fuente de iluminación del sistema se usó la lámpara RL121 de campo brillante con
alta dispersión de la empresa Advanced Illumination como se aprecia en la figura 28. Se
caracteriza por ser una luz de anillo de campo brillante de alta dispersión y cuenta con un difusor
que permite obtener luz difusa a lo largo de la superficie.
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Figura 28. Lámpara de iluminación difusa. Tomada de:
https://www.advancedillumination.com. [10]
5. Implementación del software con interfaz visual
Para la programación y creación de la interfaz visual se utiliza LabVIEW que nos permite
realizar una interfaz visual al mismo tiempo que vamos programando tanto la adquisición de
imagen de la cámara así como la programación del motor.
Al momento de realizar la programación para la elaboración del software se tienen en cuenta
los siguientes requisitos para su buen funcionamiento y una mejor recopilación de información:
Una interfaz visual en donde se pueda observar en tiempo real lo que capta la cámara.
Generar una captura de imagen al momento de presionar un botón y almacenarla en una
carpeta establecido por el usuario.
Mostrar la escala de la imagen captada si así lo desea el usuario y almacenarla en un
lugar establecido por el usuario.
Posibilidad de realizar una secuencia de capturas de imágenes en la medida que se
mueve el sistema óptico.
Mostrar un menú de opciones que permitirán un manejo más agradable a la hora de
seleccionar las opciones para la adquisición de imágenes.
Mostrar una sección que permitirá regular los parámetros más relevantes de la cámara.
Teniendo en cuenta los requerimientos anteriores se creó un programa que cumpliera todas
las necesidades para el funcionamiento y la correcta adquisición de imágenes para estudios de
piezas. Dando al usuario la facilidad de poder realizar capturas en tiempo real de las piezas que
se desee estudiar y tomar capturas con su escala si es este el caso. En cuanto al movimiento del
sistema óptico se puede regular si desea moverse a muy pequeñas distancias o a distancias más
grandes y con diferente rapidez. Se cuenta con la opción de tomar una secuencia de fotos a la
pieza de estudio a medida de que este sistema se va moviendo. La interfaz cuenta con un menú
que se encuentra en la parte superior en que se puede activar o desactivar la cámara si así se
desea y regular parámetros como son tiempo de exposición y número de cuadros por segundo
de la imagen.
A continuación se explicara cada una de las opciones con las que cuenta este programa y
como se realizó la programación de estos.
Página | 28
z
Figura 29. Interfaz gráfica.
El software está dividido en cinco paneles que cumplen los requerimientos para su correcto
funcionamiento, enumerados a continuación según la figura 29:
1. Obtención de datos de cámara y parámetros de la cámara.
2. Control de distancia, rapidez de movimiento de sistema óptico y secuencia de captura
de imágenes.
3. Panel de visualización en tiempo real.
4. Menú para inicializar el software.
5. Captura de imagen y captura de imagen con escala.
1. Parámetro
de la Cámara
2. Control de distancia,
Velocidad de Movimiento
de Sistema Óptico, Secuencia de Captura de
Imágenes
5. Captura de Imágenes,
Captura de Imágenes con
escala
4. Menú para
Inicializar el
Software
3. Interfaz
visual en tiempo
Real
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5.1. Parámetros de la cámara
En este panel del programa luego de haber realizado las conexiones al computador en donde
se esté usando el microscopio se debe inicializar el programa y automáticamente este encontrar
la cámara que está usando el microscopio.
Al momento iniciar el programa, el número de serial de la cámara y su resolución se
mostraran en el panel automáticamente como se aprecia en la figura 30, dependiendo que tanta
luz este recibiendo la imagen podrá dar clic en la barra de nombre Exposure y regular la
intensidad de luz que desea que entre a la cámara o dar clic en las flechas arriba o abajo que se
encuentra del lado derecho o simplemente dar un clic sobre el número en el cuadro y escribir
el valor que desee agregar, de esta misma manera puede cambiar los parámetros tanto del
framerate como del pixelclock.
Figura 30. Obtención de datos de la cámara y parámetros.
5.2. Control de distancia, velocidad de movimiento de sistema óptico y secuencia de
captura de imágenes
Para el movimiento del sistema óptico se cuenta con un cuadro en donde se puede anexar
manualmente la distancia que se desea recorre en dirección vertical, o si se quiere dando clic
en las flechas que se encuentra al lado izquierdo del cuadro de nombre Dis. In micrón se puede
aumentar o disminuir la distancia en el sistema óptico esta distancia está en unidades de
micrómetros. Al poner la distancia en la parte inferior derecha se encuentra el cuadro llamado
speed en donde se puede poner la velocidad a la que irá el sistema y se puede cambiar de la
misma forma que se cambia el cuadro anterior. Para accionar el movimiento hacia arriba o abajo
tenemos los botones move Up y move Down que se moverán a la distancia y velocidad
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establecidas por el usuario al darles clic. Si en cualquier momento se desea detener el
movimiento por cualquiera razón se deberá dar clic en los botones STOP dependiendo de hacia
donde se esté moviendo el sistema, como se muestra en la figura 31.
Figura 31. Control de movimiento del sistema óptico.
5.3. Captura secuencial del microscopio
En el panel motrado en la figura 32, la captura de imagen se realiza con el valor minimo de
distancia que se puede mover el microscopio el cual es doce micras, para realizar estas capturas
se debera escribri en el cuadro llamado num. Photo up o num photo dn ( dependiendo el caso),
el numero de fotos que se desea tomar a la pieza que se esta estudiando, luego de poner el
numero de fotos se procede a dar clic en move up o move down dependiendo si se quiere tomar
las fotos de abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo, en el momento en el que se desee cancelar
el proceso se puede dar clic en el boton stop dependiendo del caso si es arriba o es abajo.
Figura 32. captura de imagen secuencial.
Página | 31
5.4. Panel de visualizacion en tiempo real
La visualización del objeto que queremos observar es lo primero que se deberá observar a
la hora de iniciar el programa, para inicial la visualización de la imagen en tiempo real primero
se dará clic en el botón init. cámara que se encuentra en la parte superior de la pantalla luego
de que el programa muestre los datos de la cámara y todo este correcto se procede a dar clic en
el botón start live y obtendremos nuestra imagen en tiempo real.
En la parte izquierda de la ventana podemos observar una barra con accesorios que nos
permite realizar zoom a la imagen que estamos observando y señalar varios puntos o crear
formas en lugares específicos de la imagen.
5.5. Menu para inicializar software
Figura 33. Menú inicio de software.
El panel mostrado en la figura 33, cuenta con cinco botones. Para inicializar el software se
deberá dar clic en el botón init camera lo que cargara los datos de la cámara y su número de
serial, luego de que se verifique que esté todo correcto se dará clic en el botón start live para
iniciar el proceso de adquisición de imágenes en tiempo real. Terminado este segundo pasó si
se desea terminar de observar, en cualquier momento se puede dar clic en el botón stop live y
posteriormente en exit cámara si es el caso que desee salir del programa. El botón llamado load
parameter se usara en el caso que se requiera cargar los datos de la cámara nuevamente.
5.6. Captura de imagen y captura de imagen con escala
El panel de captura mostrado en la figura 34, cuenta con tres cuadros, el primero llamado
Nombre de la captura en donde se pondrá el nombre de la captura de la imagen, el segundo
cuadro llamado formato en donde pondrá el formato de la imagen y por ultimo un cuadro
llamado extensión de guardado en donde anexara el lugar en donde se quiera guardar la imagen
en el ordenador, al tener todos los datos se le da clic a captura y de inmediato aparecerá la
captura de la imagen que está observando así como la misma imagen en un cuadro en la parte
superior, este menú también cuanta con un botón llamado capture and scale que es el encargado
de hacer la captura con su respectiva escala si así se desea hacer.
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Figura 34. Captura de imagen y escala
En el siguiente link podrá encontrar la guía de usuario para el funcionamiento del microscopio:
https://drive.google.com/file/d/1nEe7LyF69IeOBfHPLT_u7stCOo4J0IeP/view?usp=sharing.
6. Construcción, calibración y aplicaciones del desempeño del
microscopio
El buen funcionamiento del microscopio depende de la construcción y ensamble de todas
las piezas ya construidas, así como del acople de todos los sistemas, tanto de adquisición de
imágenes como de movimiento. A continuación se expondrá el paso a paso de la construcción
y los parámetros tenidos en cuenta de cómo se calibro el microscopio para que este pudiera
tener un funcionamiento óptimo a la hora de realizar la aplicación con piezas metalográficas.
6.1. Construcción del microscopio
En la construcción del microscopio se realizaron los siguientes pasos:
1. Construcción de la estructura del microscopio.
2. Acople del sistema óptico.
3. Acople del sistema de movimiento.
6.1.1. Construcción de la estructura del microscopio
Como es mencionado anteriormente el material utilizado para la construcción de la
estructura del microscopio es el acero A36, para esto se utiliza una lámina de un metro cuadrado
con un espesor de tres milímetros, de donde se cortaron y sacaron las piezas de la estructura.
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Figura 35. Corte de lámina de acero A36.
Las piezas de la estructura del microscopio se cortan, se maquinan y se soldán teniendo en
cuenta las respectivas medidas ya establecidas en el CAD, para aumentar la precisión de las
piezas estas son cortadas con un disco de corte y maquinadas por una maquina CNC que es la
encargada de hacer los agujeros como se puede apreciar en la figura mostrada a continuación.
Se realiza el ensamble de las piezas y se corrobora que todas estén correctamente alineadas
y que encajen debidamente como es mostrado en el diseño CAD. El buen funcionamiento de
estas piezas garantiza el movimiento burdo para el ajuste de la distancia de observación para
las piezas de diferentes tamaños.
(a) (b) (c)
Figura 36.cortes y acople de piezas. (a) Piezas cortadas, (b) piezas acopladas, (c) piezas
subidas y acopladas.
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Se verifica que todo encaje correctamente se procede a soldar las piezas que sostendrán el
brazo del microscopio a la base teniendo en cuenta que la superficie de la base del sistema
óptico debe formar un ángulo de noventa grados con la base del microscopio, como se muestra
en la figura a continuación.
Figura 37. Piezas de la estructura soldadas y acopladas.
La estructura es pulida y pintada con pintura epóxica la cual es eficaz para evitar la corrosión
ya que estará expuesta al ambiente, ralladuras puesto que la parte móvil del brazo rosara con la
parte fijada a la base, también le da estética a la estructura en general pues combina con todos
los componentes ópticos como se muestra en la figura 36.
6.1.2. Acople del sistema óptico
Luego de tener la estructura lista se acopla el sistema óptico a esta como se puede observar
en la figura 38a, y se corrobora que todo este alineado y encaje correctamente, ya que un mal
ensamble podría afectar a la adquisición de imágenes.
6.1.3. Acople del motor y sistema de engranes al microscopio.
El sistema de movimiento del motor está constituido por el motor y el sistema de engranes
que deben estar acoplados de una forma precisa para evitar que haya vibraciones o exista
fricción entre los dientes de cada piñón, como se puede observar en la figura 38c.
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(a) (b) (c)
Figura 38. Acople de sistema óptico y sistema de movimiento. (a) Sistema óptico acoplado a la
estructura, (b) vista frontal del sistema óptico acoplado a la estructura, (c) motor y sistema de
engranes acoplados.
Después de que se tienen todos los sistemas anteriormente mencionados acoplados, el
microscopio podrá realizar captura de imágenes y movimiento macrométrico y micrométrico.
Figura 39. Microscopio óptico ensamblado.
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Figura 40. Microscopio óptico acoplado y conectado al ordenador.
En la figura 40, mostrada se logra observar una caja negra que está a un costado del brazo
del microscopio, en esta caja se encuentra la tarjeta controladora del sistema de movimiento del
microscopio, de ahí saldrá un cable al ordenador y un cable al motor.
6.2. Calibración del microscopio
Es de mucha importancia calibrar el microscopio puesto que será usado en procesos de
medición y así se garantizar el correcto funcionamiento de todos sus sistemas, tanto del de
adquisición de imagen, como el de movimiento. Teniendo estos sistemas calibrados se podría
conocer el mínimo movimiento que se puede desplazar el sistema óptico y se podría establecer
el tamaño real de lo que se está observando.
6.2.1. Calibración de la escala en la imagen
Mostrar la escala en una imagen tomada para estudios de superficies de piezas irregulares
es muy importante ya que con esto podemos conocer el campo de observación en la imagen que
estamos tomando. Logrando conocer el tamaño de una grieta, el desgaste, la porosidad, las
ralladuras, entre otros factores importantes. Para la calibración de la escala en la imagen es
necesario conocer el tamaño de la captura, para conocer el tamaño de esta se usa una rejilla de
calibración, esta lamina cuenta con una escala de 20 mm de forma horizontal. Tiene una etiqueta
numérica cada milímetro y cuenta con separaciones cada 100 micrómetros.
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Figura 41. Rejilla de calibración No.1.
R1L1S5P.Toamda de: (https://www.thorlabs.com). [12].
Se realizan varias capturas a esta escala con el sistema óptico del microscopio y luego de
esto se mide cuantos pixeles hay en una separación de 0.1 mm, dando como resultado una
relación de 0,000931 mm/pixel. Se halla la desviación estándar para corroborar que la medida
que se establecerá en la imagen sea lo más cercana a la realidad.
Tabla 4. Numero de pixeles en 0.1 mm en la rejilla de calibración.
Para el cálculo de la desviación estándar se utiliza la siguiente ecuación:
𝜎 = √1
𝑛 − 1∑(𝑥𝑖 − �̅�)2
𝑛
𝑖=1
Donde 𝑛 es el número de datos tomados, 𝑥𝑖 es cada valor tomado, �̅� es el promedio de los
datos tomados.
Captura de escala pixeles en 0.1 mm
captura 1 108
captura 2 107
captura 3 107
captura 4 108
captura 5 109
captura 6 107
captura 7 108
captura 8 106
captura 9 106
captura 10 108
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Luego de realizar el respectivo cálculo, teniendo en cuenta los valores de la tabla 4, el
valor de la desviación estándar que se obtuvo fue:
𝜎 = 0,23838344
Este valor de desviación nos permite proceder a anexarle el rango a la imagen que es
capturada por el microscopio y así poder conocer las dimensiones que estamos observando.
6.2.2. Validación del sistema de adquisición de imagen
Para la validar el sistema de adquisición de imagen se utiliza la rejilla de calibración de la
marca MOTIC, como se logra apreciar en la figura 42. A esta rejilla se le hizo una captura de
imagen de las escalas, empezando desde la de 0,07 mm, hasta la de 0,6 mm (sin tomar la de
0,01mm). Se calculó el error tomando como referencia la medida establecida al momento de
calibrar el sistema óptico.
Figura 42. Rejilla de calibración No2. Tomada de: https://picclick.com. [16].
Los valores tomados de la rejilla se registraron en la tabla 4, como se pude observar.
Tabla 5. Diámetros representados en pixeles.
Diametro (mm) Prom. De numero de pixeles Desviacion
0,07 74,66666667 0,57735027
0,15 160 1
0,6 641,6666667 1,15470054
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Al momento de calcular el error para cada una de las medidas mostradas en la tabla 4,
obtenemos un error de 1,333% para un diámetro de 0,07 mm, un error de 0,625% para un
diámetro de 0,15 mm y un error de 0,778% para un diámetro de 0,6 mm. Teniendo en cuenta
estos valores de error se podría decir que el sistema de adquisición de imagen se encuentra
calibrado, por lo que los valores de error están dentro del rango permisible.
6.2.3. Calibración del sistema de movimiento
En el sistema de movimiento del microscopio se usa un tren de engranes que es el encargado
de aumentar el torque generado por el motor y aumentar la resolución de la distancias vertical
que recorre el sistema óptico (ver figura 19), para calibrarlo se realizaron mediciones físicas
con un dispositivo digital, en el que se observa la distancia recorrida debido a un número
determinado de pasos dados por el motor.
Recorrido Longitud
recorrida en mm para 200 pasos
Longitud recorrida en mm para 500 pasos
Longitud recorrida en mm para 1000 pasos
Recorrido 1 2,56 6,36 12,7
Recorrido 2 2,57 6,41 12,81
Recorrido 3 2,54 6,43 12,85
Recorrido 4 2,55 6,3 12,65
Recorrido 5 2,56 6,33 12,73
Recorrido 6 2,55 6,37 12,82
Recorrido 7 2,54 6,37 12,8
Recorrido 8 2,53 6,41 12,6
Recorrido 9 2,56 6,4 12,74
Recorrido 10 2,52 6,4 12,72
Tabla 6. Longitud recorrida debido a pasos del motor.
En la tabla 5, se puede observar la distancia recorrida en centímetros de 200 pasos, 500 pasos
y 1000 pasos del motor, dando una relación de 0,0127 mm/paso aproximadamente. A
continuación se mostrarán los cálculos de la desviación estándar y error estándar de los datos
obtenidos.
El cálculo de la deviación estándar es realizado y obtuvimos los siguientes observados en la
tabla 6.
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Tabla 7. Desviación estándar del recorrido.
Para realizar el cálculo del error estándar se utiliza la siguiente ecuación:
𝑆𝐷�̅� = 𝜎
√𝑛
Donde 𝜎 es el valor de la desviación estándar y 𝑛 es el número de datos que fueron tomados.
Después de hacer el cálculo para el error estándar obtenemos los siguientes resultados,
mostrados en la tabla 7.
Tabla 8. Error estándar.
Al obtener los valores de la desviación estándar y el error estándar podemos observar que
los datos no son muy dispersos a la hora de realizar un movimiento en el sistema óptico. Esto
indica que el sistema es eficiente. Como dato adicional se aprecia que el movimiento por paso
del motor nos da un valor promedio de aproximadamente doce micras por paso, con este dato
podemos conocer cuánto es la mínima longitud que puede desplazarse el microscopio sin
presentar un error considerable.
6.3. Aplicaciones del desempeño del microscopio
Para la evaluación del desempeño del microscopio se usaron piezas para estudios
metalográficos que presentaron fallas, en donde se probó toda la funcionalidad que tenía el
microscopio y toda su capacidad a la hora de estudiar piezas de distintos tamaños y formas,
como se mostrará a continuación.
6.3.1. Primer análisis del desempeño
En el primer análisis de desempeño del microscopio se prueba el sistema de movimiento y
el sistema de adquisición de imagen tomando fotos a lugares específicos de las piezas de estudio
No. 1, dando como resultado las imágenes mostradas a continuación:
Recorrido en pasos desviación estandar
200 pasos 0,015882905
500 pasos 0,039707262
1000 pasos 0,079414524
Recorrido en pasos error estandar
200 pasos 0,00502262
500 pasos 0,01255654
1000 pasos 0,02511308
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(a) (b)
Figura 43. Imágenes captadas en monedas. (a) Moneda No.1, (b) moneda No. 2.
A continuación se prueba el sistema de movimiento del motor captando imágenes moviendo
el motor un paso o sea 12 micras dentro del campo de observación de las piezas, como se
observa en la figura 43.
Figura 44. Imágenes dentro del campo de observación del sistema óptico. (a) superficie de
moneda No1, (b) superficie de la moneda luego de dar un paso el motor, (c) superficie de
moneda No2, (d) superficie de la moneda luego de dar un paso el motor,
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En la figura 44, se logra apreciar el enfoque y desenfoque de la cámara en el momento en
el que este se mueve doce micras en la moneda No2. Y diferentes enfoques en la moneda
No1.
6.3.2. Segundo análisis y desempeño
En este análisis se prueban todos los parámetros que contiene el software con piezas de
estudios, empezando por el sistema de adquisición de imagen y terminando en la secuencia
ciencia de captura de imágenes.
(a) (b)
Figura 45. Inspección en la superficie de piezas metalográficas. (a) Perfil de acero, (b) trinquete.
A continuación se muestran las imágenes con su respectiva escala.
Figura 46. Imagen de perfil de acero con escala.
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Figura 47. Imagen de superficie de trinquete con escala.
Se muestra una secuencia de fotos tomadas de las piezas mostradas en la figura 48 y figura 49.
Figura 48. Secuencia de capturas para perfil de acero.
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Figura 49. Secuencia de capturas para trinquete.
Después de realizar el análisis del desempeño para todo el sistema del microscopio se puede
decir que tiene una muy buena funcionabilidad, cumple con los requisitos necesarios para una
correcta inspección de superficies de piezas irregulares y tanto el sistema de adquisición de
imagen como el sistema de movimiento funcionan acoplados correctamente para realizar un
trabajo conjunto, por otra parte la iluminación es ideal puesto que no genera sombras ni
imágenes en las que se pueda observar saturación por la luz. El microscopio está listo para su
funcionamiento en el laboratorio de materiales de ingeniería como fue planeado desde el
principio.
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7. Conclusiones y recomendaciones.
7.1. Conclusiones
Para el siguiente trabajo de grado se diseñó, implementó y calibró un microscopio óptico
mediante la programación en un software especializado con una interfaz visual para la
inspección de superficies de piezas irregulares logrando obtener un microscopio óptico con
una buena calidad.
1. Con el diseño del prototipo del microscopio utilizando para ello un software CAD se
pudo determinar tanto las dimensiones finales que tendría éste como las
deformaciones presentadas con distintos tipos de materiales, logrando disminuir
costos a la hora de la adquisición de los componentes para la construcción de su
estructura.
2. Al desarrollar el programa en Labview se logró la adquisición de imágenes, así como
el control del movimiento del sistema óptico con la posibilidad de acceder a todos
los comandos desde un panel de manejo de fácil uso para el usuario final.
3. Se observó que el software de movimiento para el sistema óptico se puede aplicar a
través de una interfaz entre la tarjeta arduino y Labview, debido a que se aprovecha
su compatibilidad y fácil control de los motores de a pasos, obteniendo así el
movimiento micrométrico y macrométrico en el microscopio.
4. El desempeño y calibración del microscopio se pudo constatar al realizar pruebas
físicas y obteniendo resultados de 0,079 para la desviación estándar del movimiento
y un error estándar de 0,0251, garantizando un equipo óptimo.
Se pudo analizar que bajo los parámetros requeridos por el sistema, se puede construir un
microscopio óptico automatizado, con una interfaz visual que pueda ser manipulada de una
forma agradable, de bajo costo y eficiente para los estudios de superficies de piezas
metalografías, logrando con esto una herramienta necesaria para la obtención de resultados y
análisis de materiales.
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7.2. Recomendaciones
1. Al no contar con un sistema de auto enfoque es recomendable poner la piezas a una
distancia mayor de 40 mm desde el objetivo hasta la superficie de la pieza y luego
recorrer una distancia de aproximadamente cinco milímetros automáticamente hasta que
se encuentre la imagen totalmente enfocada.
2. Antes de iniciar el programa deben estar todos los sistemas debidamente conectados,
sea al computador para las conexiones por puerto USB o a un tomacorriente de ciento
diez voltios para la iluminación y el motor.
3. Dejar la pieza que se está estudiando estática al momento de realizar la captura de
imagen para así no tener inconvenientes ni problemas con el ruido generado por
perturbaciones exteriores.
4. Se debe estar pendiente que al momento de realizar una inspección en la superficie de
una pieza, ésta no toque por ningún motivo el sistema óptico o el de iluminación.
8. Trabajo futuro
Automatizar el sistema de movimiento burdo del microscopio para piezas de diferentes
tamaños, mejorando su diseño y facilitando al usuario el uso del microscopio al momento
de tomar muestras a varios objetos en poco tiempo.
Realizar una programación para mejorar el sistema de auto enfoque de piezas y anexarlo
al software base.
Construir un sistema de tres grados de libertad en donde este acoplado el sistema óptico
y una interfaz para poder realizar reconstrucciones tridimensionales de las piezas
estudiadas.
Mejorar la interfaz de adquisición de imagen para poder realizar procesamiento de las
imágenes captadas por el microscopio.
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Referencias bibliográficas
1. Cardenas, L., Tirado R. (2004). Vision por computador. Cartagena.
2. “Cámara DCC1645C CMOS”. (https://www.thorlabs.com).
3. Coloma Andrade, Braulio armando. Diseño y construcción de un sistema de enfoque y
adquisición de imagen en un microscopio óptico. Ingeniero en electrónica y control.
Quito. Escuela politécnica nacional. Facultad de ingeniería eléctrica y electrónica.
2015. 137p.
4. “Conexiones motor paso a paso”. (https://electronilab.co/).
5. Corana, L. G., Abarca, S. G., & Mares, J., (2014). Sensores y actuadores. Aplicaciones
con arduino. México, D.F.: Patria, S.A. DE C.V.
6. “Driver L298n”. (http://www.techmake.com/00108.html).
7. Escarabajal Arrieta, M. D., Lopez Garcia, J. C., Portavella , M., Carrasco Viñuela, M.,
& Vargas Romero, J. p. (2006). Fundamentos de psicobiologia libros de practicas I.
Madrid: Delta publicaciones.
8. Fournier, M. (1989). Diseños de Huygens para un microscopio simple. Annals of
Science, 46 (6).
9. Hecht, E., (2000), Óptica, Madrid, España, Editorial Adisson Wesley
iberoamericana Págs. 151-241 3ª edición.
10. “Lámpara con campo brillante de alta dispersión pequeña RL121”
(https://www.advancedillumination.com).
11. Lajara Vizcaío, J. R., & Pelegrí Sebastiá, j. (2011). Labview entorno grafico de
programacion. Mexico: Alfaomega.
12. “Micrómetro de escenario de 20mm”. (https://www.thorlabs.com).
13. “Olympus OLS5000”. (https://www.olympus-ims.com).
14. “Objetivo MY5X-802 ”. (https://www.thorlabs.com).
15. “Partes de un microscopio”. Ciencias Naturales. (http://www.areaciencias.com/partes-
microscopio.htm).
16. “Rejilla de calibración.” ( https://picclick.com”).
17. Rodríguez, H., (2011), Captura digital Y revelado de raw, España, Marcombo.
Página | 48
18. Tapia Ayala, Carlos H. Manzano Yupa, Héctor. Evaluación De La Plataforma
Arduino E Implementación De Un Sistema De Control De Posición Horizontal.
Ingeniero electrónico con mención en sistemas computacionales. Guayaquil. Facultad
de ingenierías. 2013. 195p.
19. Volcy, C, (1947). Lo malo y lo feo de los microbios. Colombia, colección textos.
Página | 49
ANEXOS
ANEXOS A
Planos del CAD de la estructura del microscopio
Todos los planos mostrados a continuacion tienen sus medidas en milimetros.
Plano 1.
Figura 50. Plano de la base del microscopio.
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Plano 2.
Figura 51. Parte fija del brazo del microscopio.
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Plano 3.
Figura 52. Parte móvil del brazo del microscopio.
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Plano 4.
Figura 53. Soporte del sistema óptico.
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ANEXOS B
Programación en LabVIEW para la generación de la interfaz.
Programacion en labview del movimiento del motor
Figura 54. Pprogramacion del motor.
En la figura 54, se puede observar la programacion usada para el movimiento del motor, en
donde se usan los paquetes de arduino que se debieron instalar anteriormente.
Luego de agregar los datos y precionar el boton move que es mencionado anteriormente los
valores entran al ciclo en el cual se van activando las bobinas del motor a me dida que se
compara el valor de distancia que se agrego, las bobinas del motor se van activando en el
programa SubVi que se encuentra en la parte inferior derecha de la imagen.
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Programacion para captura de imagen secuencial
Figura 55. Programacio secuencia de captura de imágenes.
En la programacion de la captura de imágenes secuencial de la camara se acoplo la
programacion del movimiento del motor con la progrmamacion de la captura de imágenes
generando asi por un paso del movimiento del motor una captura de la camara esta captura se
guardara en un lugar en el ordenador establecido por el usuario.
Programacion de imagen en tiempo real
figura 56. programacion de imagen en tiempo real .
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Para la progrmacion de la imagen en tiempo real se uso como base el ejemplo otorgado por
thorlabs en donde se muestra la imagen en formato array, puesto que se necesitaba usar el toolkit
de procesamiento de iamgenes de LabVIEW convertimos de formato array a el formato
necesario de la manera como esta mostrado en la imagen anterior, asi obtuvimos la imagen que
luego se pudo procesar de forma exitosa.
Programación de la captura de imagen
Figura 57. Programación captura de imagen.
En la programación de la captura de la imagen se utiliza el toolkit de procesamiento de
imagen que encontramos en arduino y se conectan lo parámetros requeridos para su guardado
como se muestra en la figura 57.
