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UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES
TRABAJO FIN DE MASTER
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA
MECANIZADO MEDIANTE LASER
ULTRACORTO EN COMBINACION CON
LENTES DE GRADIENTE ACUSTICO
SINTONIZABLE
MASTER EN INGENIERIA INDUSTRIAL
Alumno: Andres Martınez Sanchez
Cotutores: Miguel Morales Furio y David Munoz Martın
Dpto.: Fısica Aplicada e Ingenierıa de Materiales
Julio 2018
UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES
TRABAJO FIN DE MASTER
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA
MECANIZADO MEDIANTE LASER
ULTRACORTO EN COMBINACION CON
LENTES DE GRADIENTE ACUSTICO
SINTONIZABLE
MASTER EN INGENIERIA INDUSTRIAL
Alumno: Andres Martınez Sanchez
Numero de Matrıcula: M16001
Cotutores: Miguel Morales Furio y David Munoz Martın
Visto Bueno del Tutor: Firma del Pdte. del Tribunal: Firma del Alumno:
Julio 2018
Agradecimientos
Querıa agradecer este Trabajo de Fin de Master en primer lugar a los que mas cerca
he tenido durante el mismo y me han guiado por el buen camino, me han dado sabios
consejos y sobre todo han tenido conmigo mucha paciencia. A todo el personal del Centro
Laser UPM, en especial a mis tutores, Miguel Morales y David munoz, quienes me propu-
sieron este trabajo, y a David Canteli. Emplearon su tiempo y paciencia para ayudarme
y ensenarme todo acerca del laser cuando yo todavıa era muy novato por allı.
Sin mi familia no podrıa haber ni siquiera empezado este Master, he tenido todo su
apoyo moral y economico, y por todo el carino y esfuerzo que han puesto en mı. A mi
padre, a mi madre, a mi hermana y a mi abuelo.
A mi querida Γιαννα, por darme siempre todo su carino, sus animos y apoyo, que
han sido muy especiales para mı.
Tambien quiero dedicarselo a mis amigos y mis companeros en Madrid, en especial a
Antonio y Javi, por su companıa cuando todo iba bien y su apoyo cuando todo iba mal. Y
como no, a mis amigos en Linares, en especial a Manu, Paco y Javi, el cuarteto calavera,
siempre os he tenido presentes a pesar de la distancia. La Universidad es dura pero todo
sale mejor cuando te rodean personas ası.
A todos vosotros. Gracias.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ v
Resumen
Este Trabajo de Fin de Master esta dirigido al estudio y analisis del comportamiento
de la combinacion de un laser ultracorto con una lente especial llamada Lente de Gra-
diente Acustico Sintonizable (o por sus siglas en ingles, TAG Lens). Con este dispositivo
se han desarrollado aplicaciones sobre todo para campos como el de la imaginologıa, mi-
croscopıa, etc., pero menos para el proceso de materiales en fabricacion, concretamente
en el micromecanizado.
Las aplicaciones del laser en fabricacion de celulas solares, sistemas electronicos, pro-
ductos medicos y en las industrias de la automocion y aeronautica van a ser las conductoras
de la investigacion e innovacion tecnica en procesado laser, y en concreto se centran en
las aplicaciones del micromecanizado.
Ademas, la importancia de las nuevas tecnologıas desarrolladas en el campo de la
optica laser como las TAG Lens, abren el abanico de posibilidades para desarrollar mas
aplicaciones de micromecanizado, en concreto el micromecanizado 3D, de ahı la impor-
tancia del estudio del comportamiento de estos nuevos dispositivos combinados con laser
ultracorto.
En este trabajo, se ha descrito el funcionamiento de estas lentes y como se compor-
tan en combinacion de laseres ultracortos. Tambien se describe el montaje experimental
(guiado y alineacion, caracterısticas de los elementos que lo componen, etc.), y como se
ha puesto en marcha el sistema para poder realizar la caracterizacion y los experimentos,
vii
tanto de la fuente laser como de la TAG Lens y los demas elementos. Los experimentos
sobre muestras de silicio ensenan los diferentes aspectos que se pueden controlar para el
micromecanizado mediante TAG Lens, haciendo variar sus parametros de frecuencia y
amplitud. Por ultimo, ademas de analizar y discutir los resultados, se ha realizado un
modelo de TAG Lens que permita hacer simulaciones, y observar facilmente el comporta-
miento de la lente cuando un haz laser pasa a traves de ella.
A partir de estos pasos se han ido cumpliendo los objetivos que se han planteado
para este trabajo: se han desarrollado algunos experimentos y modelos que simulan el
comportamiento de la TAG Lens para entender y comprobar el funcionamiento del laser
combinado con la misma, se han estudiado los parametros de los que dependen las ca-
racterısticas del haz laser, se realizara el montaje y se realizaran diferentes pruebas, se
observaran las ventajas e inconvenientes y se propondran algunas aplicaciones de interes
para el procesado de materiales y fabricacion industrial.
Palabras clave: laser, TAG lens, optica, bessel.
Codigos UNESCO
3313.12 Equipo y maquinaria industrial
3307.07 Dispositivos laser
El documento para este Trabajo de Fin de Master ha sido escrito mediante LATEX.
viii ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
Abstract
The aim of this Master’s Degree Final Thesis is the study and analysis of the beha-
vior of the combination of an ultrashort pulse laser with a special lens called Tunable
Acoustic Gradient Lens (TAG Lens). With this device, applications have been developed
especially for fields such as imaging, microscopy, etc., but fewer for material processing in
manufacturing, specifically micromachining.
The aplications of laser manufacturing in solar cells, electronic systems, medical pro-
ducts, and automotive and aeronautical industries will drive the innovation and research
in laser processing, and specifically, micromanufacturing aplications.
In addition to this, the importance of the new developed technologies in the laser
optics field such as TAG Lenses, open the doors to more and new micromachining apli-
cations, specifically 3D micromachining, hence the importance of the behaviour study of
this devices combined with ultrashort pulsed laser.
It has been described the operation of this lenses and how they behave combined
with ultrashort pulse lasers. It has also been described the experimental set up (guide,
alignment, other component characteristics, etc.), and how the system has been started
to perform the characterization and the experiments both of the laser source and the
TAG Lens, and also of other elements. This experiments on silicon samples show the
different features that can be controlled for many applications, such as micromichining,
using TAG Lens, varying the parameters of frequency and amplitude. By last, in addition
ix
to the analysis and discussion of the results, it has been developed a TAG Lens model
that allows simulations and observe easily the behaviour of the TAG Lens when a laser
beam passes through it.
From this steps, the objectives of this work have been met: some experiments and si-
mulations will be developed to check and understand the operation of the laser combined
with the TAG Lens, the parameters on which the TAG Lens characteristics depend have
been studied, the set up and some tests have been carried out, advantages and disad-
vantages will be observed and some applications of interest will be proposed for material
processing and industrial manufacturing.
Keywords: laser, TAG lens, optics, bessel.
UNESCO Codes
3313.12 Industrial machinery and equipment
3307.07 Laser devices
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Indice General
I Documento Principal 3
1. Introduccion 5
1.1. Laser en la fabricacion industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2. TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3. Haz Bessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4. Aplicaciones de la TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5. Aplicaciones en micromecanizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2. Montaje del equipo y puesta en marcha 15
2.1. Sistema experimental y equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.1. Fuente laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2. Opticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.3. Termopila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.4. Camara CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.5. Microscopio Confocal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.6. Lente de Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.7. TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2. Guiado y alineacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3. Puesta en marcha de la TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4. Funcionamiento de la TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4.1. Optica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4.2. Combinando TAG Lens y laser ultracorto . . . . . . . . . . . . . . . 25
3. Caracterısticas del haz laser 29
3.1. Distancia focal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2. Calibrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.1. Umbral de dano y maxima densidad de potencia optica recomendada 31
3.3. Perfil del haz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4. Pruebas realizadas 37
4.1. Introduciendo frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2. Variando la frecuencia de pulso laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.3. Aumentando el efecto visual del desfase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.4. Frecuencia de pulso baja, variando Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.5. Frecuencias similares, variando amplitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.6. Frecuencias similares, variando energıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.7. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5. Modelado de la TAG Lens 49
5.1. Motivacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2. Parametros de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3. Calculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.1. Indice de refraccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3.2. Campo electrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3.3. Integral de difraccion y perfil de intensidades . . . . . . . . . . . . . 51
5.4. Resultados y graficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6. Resultados y discusion 55
6.1. Lıneas futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.2. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7. Social, economico y ambiental 59
8. Planificacion temporal 61
9. Presupuesto 63
9.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2. Mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.3. Justificacion de costes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
9.4. Cuadros de precios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
9.5. Presupuesto de ejecucion material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
9.6. Presupuesto de ejecucion por contrata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
10.Conclusiones 71
Indice de Figuras 76
Indice de Tablas 77
Lista de Sımbolos 80
Bibliografıa 82
II Anexos 83
Anexo 1: Scripts 85
potencias.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
n t.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
angulotag.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
RS FFT.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
i tag.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
int tagXZ.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
APP.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Anexo 2: Guıa de usuario TAG Lens 129
Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Instalacion del Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Operando la TAG Lens con DrvKit3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Parte I
Documento Principal
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 3
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 1
Introduccion
1.1. Laser en la fabricacion industrial
Laser es una palabra que proviene de las siglas en ingles LASER, o Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation. Es un dispositivo que consigue la amplificacion de
radiacion mediante “emision estimulada”, que es uno de los mecanismos fundamentales
de interaccion radiacion-materia a nivel atomico.
Los haces de luz laser son coherentes, monocromaticos, y pueden alcanzar potencias
extremadamente altas. Pueden ser enfocados en unos centenares de nanometros, y al apli-
car una gran potencia en estas pequenas areas y en pulsos muy cortos, se alcanza una gran
cantidad de densidad de energıa, tanta incluso como para sublimar algunos materiales.
El laser ha ido tomando cada vez mayor importancia en la fabricacion industrial. Los
procesos realizados mediante tecnologıa laser pueden ser automatizados, lo que aumenta
la productividad y reduce los costes en personal. Tambien logra realizar procesos y aca-
bados muy precisos, con lo que los productos finales tienen mayor calidad.
Con el tiempo se utiliza mas el laser debido a que cada vez se invierte mas tiempo y
recursos en la investigacion para esta tecnologıa, se desarrollan nuevas aplicaciones se es
capaz de procesar nuevos y diferentes materiales.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 5
CAPITULO 1. INTRODUCCION
Figura 1.1 Aplicacion de marcado laser sobre material metalico. Fuente: Blog
de Ponoko (https://www.ponoko.com/blog/how-to-make/understanding-the-
difference-between-engraving-etching-and-marking/)
Las aplicaciones del laser en fabricacion industrial hoy en dıa son muy amplias. Las
mas generales son las siguientes: Permite grabar o marcar metales (figura 1.1), plasticos
y vidrio de una forma automatizada, rapida y muy precisa, aunque pueden presentar in-
convenientes con algunos materiales transparentes.
Tambien puede usarse para soldar, taladrar, templar, e incluso se utilizan laseres para
doblar materiales mediante la aplicacion de energıa termica en su superficie. Existen ya
muchas aplicaciones del laser en la fabricacion industrial pero en un futuro podrıa haber
muchas mas.
Las combinaciones que pueden realizarse con un laser son muy variadas. Un parametro
muy importante es la frecuencia del pulso laser (para laseres pulsados). En la actualidad
se investiga en laseres con frecuencias de pulso del orden de attosegundos (10−18s), que
tienen unas aplicaciones muy interesantes en el estudio y transformacion de la materia a
nivel atomico. Sin embargo tambien tienen aplicaciones en fabricacion industrial, pues al
tener una determinada potencia, pulsos mas cortos se traducen en mayor energıa, y son
capaces de proporcionar una precision excelente en el procesado del material, sobre todo
en micromecanizado, donde los acabados de los procesos convencionales no son demasiado
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
precisos.
En esta pequena introduccion al laser se han comentado muy por encima las ventajas
y aplicaciones que tienen en el campo de la fabricacion industrial hoy en dıa, pero a esta
tecnologıa le espera un futuro muy prometedor gracias a ciertos avances tecnologicos, como
por ejemplo los avances en optica con la invencion de las TAG Lens, y las aplicaciones
que puede tener el uso combinado de laser ultracorto y TAG lens en el micromecanizado.
1.2. TAG Lens
Las lentes de gradiente acustico sintonizable o TAG Lens por sus siglas en ingles (fi-
gura 1.2), son unas lentes especiales que hacen variar la longitud del camino optico que
recorre la luz a traves de la lente, no por la forma de la lente, sino mediante el sonido.
Estas lentes estan fabricadas con un fluido viscoso en su interior cuyas moleculas se
juntan o se separan en funcion de la vibracion de una onda acustica a traves de el. De
esta forma se puede modificar el ındice de refraccion de la lente, que es la relacion entre
la velocidad de la luz en el vacıo y en un medio material1, sencillamente modificando las
caracterısticas de la onda, variando la distancia focal del haz laser a una determinada
frecuencia, que puede variar entre 100 kHz y 350 kHz, y a una determinada amplitud.
Esto abre la puerta a numerosas aplicaciones en diferentes campos, como en el de la
imaginologıa, camaras de fotos/vıdeo, microscopıa, escaneo de superficies tridimensiona-
les, o en el campo de la fabricacion y produccion industrial.
Fueron patentadas en el ano 2006 por Euan McLeod, Craig Arnold y Alexandre
Mermillod-Blondin, de la Universidad de Princeton, EEUU [McLeod et al., 2006]. Sin
embargo, no hay demasiadas aplicaciones centradas en el campo del procesado de mate-
rial con laser.
1Incidentalmente esto afecta a la longitud del camino optico que recorre la luz en un medio (principio
de Fermat) y que finalmente conlleva a fenomenos como la refraccion (ley de Snell)
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 7
CAPITULO 1. INTRODUCCION
Figura 1.2 Imagen de una TAG Lens. Fuente: Web de TAG Optic’s Inc. (http://www.tag-
optics.com/)
Las posibilidades que ofrecen estas lentes combinadas con laseres pulsados son muy
amplias. El campo de aplicacion para el haz laser es mucho mayor. Pueden eliminar la ne-
cesidad de guiar mecanicamente la herramienta o la pieza en el eje Z al variar la distancia
focal, y tambien elimina la necesidad de mapear superficies, incluso puede incrementarse
la velocidad de los procesos de fabricacion.
Combinando las frecuencias del pulso laser y de la TAG Lens se pueden conseguir
mecanizados mas eficaces, mayor maniobrabilidad por tener mayor profundidad de cam-
po en el eje Z y patrones que no pueden realizarse sin estas lentes. Por estos motivos
se ha decidido centrar este Trabajo de Fin de Master en el estudio de este tipo de lente
funcionando en combinacion con un laser ultracorto.
1.3. Haz Bessel
Una de los factores que hacen a la TAG lens un dispositivo tan interesante es el hecho
de que el haz que se forma despues de la lente es un haz Bessel.
Un haz Bessel es un campo electromagnetico, acustico o incluso gravitacional, cuya
amplitud se describe segun una funcion Bessel de primera especie [McGloin and Dholakia,
2005]. En concreto para la TAG lens, la amplitud del ındice de refraccion en la lente se
describe proporcionalmente a una funcion Bessel de primera especie y orden 0, que tiene
la expresion matematica de la ecuacion 1.1. En el capıtulo 5 de Modelado de la TAG lens
se indica la funcion que sigue el ındice de refraccion para la TAG lens.
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 1.3 Grafica de las funciones Bessel de primera especie de orden 0, 1 y 2. Fuente:
Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Bessel function).
J0(x) =∞∑k=0
(−1)k
k!Γ(k + 1)(x
2)2k (1.1)
Donde Γ(z) es la funcion Gamma de Euler, una generalizacion del factorial para nume-
ros complejos.
Es una funcion oscilatoria, como las funciones seno o coseno, que decae proporcional-
mente a 1/√x (figura 1.3). Por tanto los perfiles de campo electrico e intensidad relacio-
nados con este ındice de refraccion Bessel, seran tambien oscilatorios.
La diferencia matematica con los haces Gaussianos es que estos ultimos tienen una
amplitud de campo electrico descrita segun una funcion, que es solucion de la ecuacion
de Helmholtz. Sin entrar en mas detalles de esta funcion, cabe destacar que este perfil no
es oscilatorio, y por tanto las diferencias en cuanto a las propiedades que tienen ambos
haces, Bessel y Gaussiano, es significativa.
El haz Bessel no es difractivo, mientras que el Gaussiano sı que lo es. Esto sera expli-
cado mas adelante detalladamente en la seccion 2.4.1., pero fundamentalmente significa
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 9
CAPITULO 1. INTRODUCCION
que el haz Bessel tiene una difraccion mucho mas pequena que el Gaussiano para la misma
distancia de propagacion.
Tambien, el haz Bessel tiene propiedades regenerativas que no tienen los Gaussianos.
Esto quiere decir que al poner un obstaculo opaco que interrumpe parcialmente el haz
laser en la propagacion, despues de una cierta distancia, vuelve a generarse con un perfil
de intensidad casi igual al que habıa antes del obstaculo.
Es cierto que los haces Bessel pueden obtenerse con lentes especiales que no son TAG,
como los axicon. Sin embargo, los haces obtenidos con la TAG lens pueden modificarse
en tiempo real, y las posibilidades son mucho mayores que con un axicon, donde solo se
tiene un haz posible para la misma lente.
Por todas estas propiedades de los haces Bessel, las TAG lens son dispositivos muy
interesantes para el micromecanizado, sobre todo por la propiedad no difractiva, y por la
capacidad de controlar la distancia focal a voluntad.
1.4. Aplicaciones de la TAG Lens
La mayorıa de aplicaciones hasta ahora para las TAG lens han sido desarrolladas para
el campo de la imaginologıa, en camaras para fotos o vıdeo, telescopios, microscopios, etc.
En estas aplicaciones, las TAG lens tienen un papel muy importante, porque gracias a las
propiedades antes mencionadas del haz Bessel, tienen mayor profundidad de campo, es
decir, la imagen esta mejor enfocada para diferentes profundidades de la imagen, incluso
pueden realizarse instantaneas en las distintas profundidades solo cambiando los parame-
tros de control de la lente. Esto puede observarse en la figura 1.4.
Tambien pueden utilizarse para escanear superficies en 3 dimensiones, como se ha
comentado anteriormente, al poder controlar la distancia focal, se pueden capturar ins-
tantaneas en varios intervalos de profundidad y construir el mapa en relieve del objeto,
en tiempo real [TAG-Optic’s, 2012].
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 1.4 En la figura pueden verse: a) perfil del haz laser sin TAG lens, b) perfil del
haz laser con TAG lens, c) y d) imagenes de perlas fluorescentes incrustadas
en agarosa, tomadas sin TAG y con TAG lens respectivamente. [Duocastella
et al., 2017]
En el campo de la fabricacion industrial, las TAG lens suponen 3 ventajas relevantes.
A parte de incrementar al igual que para la imaginologıa la profundidad de campo, elimi-
na la necesidad de escanear superficies o de mover mecanicamente la mesa o herramienta
en el eje Z. Ademas, al poder controlar la distancia focal muy rapidamente, se optimiza
para cada momento del proceso, y puede aumentar la velocidad del mismo.
1.5. Aplicaciones en micromecanizado
Las aplicaciones del laser en fabricacion de celulas solares, sistemas electronicos, pro-
ductos medicos y en las industrias de la automocion y la aeronautica van a ser las con-
ductoras para la investigacion y la innovacion tecnica en procesado laser, y muchas de
ellas se centran en el micromecanizado [Lawrence, 2017].
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 11
CAPITULO 1. INTRODUCCION
Figura 1.5 Microfabricacion aditiva por laser [Pique et al., 2016]
En la industria microelectronica, los transistores cada vez se han fabricado en tamanos
mas pequenos, con un mayor nivel de integracion, utilizando tecnicas de fotolitografıa en
2D. Sin embargo han surgido nuevas tecnologıas que permiten los procesos de microme-
canizado en 3D, y el laser es la mejor tecnica para estos procesos, en gran parte debido
a su versatilidad a la hora de hacer procesos sustractivos y aditivos (figura 1.5 y 1.6),
en cualquier tipo de material, y sus acabados muy precisos (figura 1.7), la capacidad de
automatizar el proceso, etc [Pique et al., 2016]. La fotolirografıa 3D con TAG lens permite
variar el perfil espacial de intensidad del laser para confinar la interaccion laser-material
en una region precisa del espacio, realizando una modulacion de la intensidad del haz
laser pulso a pulso y controlada en tiempo real.
Un desarrollo reciente dice que los haces Bessel no necesitan tener propiedades focales
estaticas [Mermillod-Blondin et al., 2008]. Se ha demostrado que una TAG lens es capaz
de alterar de una forma dinamica el perfil espacial de intensidad de un haz laser incidente.
La TAG lens es rapida, escalable en su apertura y no es pixelada. Una variedad de haces
Bessel han sido producidos y en consecuencia este dispositivo abre la puerta para nuevos
micromecanizados, donde la forma del “bisturı”, es decir, de la herramienta, puede ser
alterada a voluntad [Sugioka et al., 2010].
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 1.6 Proceso de microfabricacion aditiva por laser [Lawrence, 2017]
Figura 1.7 Agujeros por ablacion laser sobre acero, la respuesta del material es diferente
dependiendo de la fluencia y la frecuencia de pulso [Sugioka et al., 2010]. a)
ablacion con 200fs, 120µJ, F=0.5J/cm2 y pulsos a 780nm. b) ablacion a 3.3ns,
1mJ, F=4.2J/cm2 y pulsos a 780nm. c) ablacion, 300 pulsos sobre silicato de
circonio. d) los pulsos anteriores producen agregados de nanoparticulas en las
regiones cercanas.
Debido a la importancia creciente del micromecanizado en la industria, y mas aun por
la importancia del laser en estos procesos, se ha enfocado este trabajo al estudio de la
tecnologıa de las TAG Lens y su relacion con el micromecanizado, para poder desarrollar
en el futuro algunas aplicaciones de interes.
1.6. Objetivos
El principal objetivo del trabajo es comenzar con el estudio de la TAG Lens y su
comportamiento con laseres ultracortos para poder encarar el desarrollo de aplicaciones
en micromecanizado, debido a su importancia en la industria en los proximos anos.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 13
CAPITULO 1. INTRODUCCION
Entender el funcionamiento de la TAG Lens combinada con laseres de pulsos ultra-
cortos, para poder escoger la forma mas conveniente en cuanto a diferentes tipos de
micromecanizado.
Estudiar todos los parametros de los que dependen las caracterısticas del haz laser
obtenido por esta combinacion, de manera que se puedan alterar a voluntad y darle
la forma deseada al haz laser en cada momento.
Montar la TAG Lens en un dispositivo laser de pulsos ultracortos y realizar diferentes
pruebas sobre materiales, para estudiar el comportamiento que tiene al procesar el
material, y observar posteriormente los resultados en el microscopio.
Analizar los resultados y obtener ventajas, inconvenientes, aplicaciones y futuros
trabajos, de cara al micromecanizado.
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Capıtulo 2
Montaje del equipo y puesta en
marcha
2.1. Sistema experimental y equipos
2.1.1. Fuente laser
La fuente laser que se dispone es un EKSPLA Atlantic. La fotografıa de la fuente laser
utilizada puede verse en la figura 2.1. Este equipo se utilizara en condiciones de verde, en
segundo armonico a una longitud de onda de 532nm, y puede sincronizarse con la mesa
de CNC para los distintos procesos. Las caracterısticas mas relevantes pueden verse en la
tabla 2.1.
Cuando el laser esta instalado puede ser controlado, mediante el ordenador con un
software, o con un mando de control, y permiten varios modos de funcionamiento (run,
pause, stop, etc.), cambiar el armonico con el que se trabaja, variar la frecuencia del pul-
so, el rate divider, que es un divisor de frecuencia para el laser, y el atenuador, que es el
porcentaje de haz laser que se emite, ademas de otras opciones avanzadas.
En este trabajo se utilizo en un principio la longitud de onda ultravioleta, pero en
cierto momento se decidio cambiar a verde (532nm), por la falta de un expansor de haz
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 15
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
Figura 2.1 Fotografıa de la fuente laser utilizada.
Longitud de onda 532 nm
Frecuencia de pulso 400 a 1000 kHz
Energıa de pulso a 400 kHz >85 µJ
Potencia media a 400 kHz >35 W
Duracion del pulso 10 ± 3 ps
Diametro del haz 1.5 ± 0.3 mm
Tabla 2.1 Caracterısticas mas relevantes del EKSPLA Atlantic 60-532. Fuente: Web
de EKSPLA. (http://ekspla.com/product/atlantic-series-industrial-picosecond-
diode-pumped-laser/)
valido para ultravioleta. Por tanto, se utilizo el laser en segundo armonico. De ahora en
adelante, se sobreentiende que se esta hablando de longitud de onda verde, a menos que
se especifique lo contrario.
2.1.2. Opticas
Los elementos opticos que se utilizaran son escogidos para trabajar en la longitud de
onda de 532nm, tanto los espejos como la lente de proceso (descrita posteriormente) y el
expansor de haz. Este expansor es de tipo x5, es decir, amplia con factor 5 el diametro del
haz que sale de la fuente laser, y sirve para disminuir la densidad de potencia incidente
en la TAG lens, ya que de otro modo limitarıa demasiado su funcionamiento por los um-
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brales de dano. Uno de los motivos para no utilizar el ultravioleta fue que no se disponıa
en el centro un expansor de haz para esta longitud de onda. Pueden verse estos elementos
opticos en la figura que ilustra el guiado y alineacion del laser (figura 2.8)
2.1.3. Termopila
Para el calibrado se ha utilizado un sensor tipo termopila 50(150)A-BB-26 de la marca
OPHIR Photonics para uso general, que mide desde 40mW a 150W y una apertura de
26mm, como caracterısticas mas relevantes. La fotografıa del modelo de termopila utili-
zada puede verse en la figura 2.2.
Figura 2.2 Imagen del modelo de termopila utilizada.
2.1.4. Camara CCD
Para medir el diametro del haz y caracterizar el perfil del haz, se ha utilizado una
camara CCD 190-1100nm USB Silicon serie SP, cuyas caracterısticas mas relevantes son
los 64dB de rango de medicion, y el rango espectral de 190 a 1100nm. La fotografıa del
modelo de camara CCD utilizada puede verse en la figura 2.3.
2.1.5. Microscopio Confocal
En cuanto al microscopio confocal con el que se han evaluado los resultados y realizado
las mediciones mas importantes de las muestras procesadas, se ha utilizado un modelo
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 17
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
Figura 2.3 Imagen del modelo de camara CCD utilizada.
LEICA DCM3D. Con este microscopio se pueden tomar mediciones a alta velocidad y
excelente resolucion de hasta 0.1nm, mediante tecnologıa confocal e interferometrıa. La
fotografıa del microscopio confocal utilizado puede verse en la figura 2.4.
Figura 2.4 Imagen del modelo de microscopio confocal utilizado.
2.1.6. Lente de Proceso
La lente de proceso que se ha utilizado en este montaje es una LINOS Focus-Ronar
1064+532nm, en su variante de menor focal. Tiene 58mm de longitud focal y 47.7mm de
distancia de trabajo para la longitud de onda en verde. La fotografıa del modelo de lente
de proceso utilizada puede verse en la figura 2.5.
18 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 2.5 Imagen del modelo de lente de proceso utilizada.
2.1.7. TAG Lens
El modelo utilizado es el modelo TAG Lens HBβ, que tiene 11mm de apertura y una
anchura de 3mm. Su umbral de dano para 532nm es de 5J/cm2, y la densidad de potencia
optica maxima recomendada es de 100W/cm2. Su estructura externa esta hecha de alu-
minio, con una altura de 34mm y un diametro de 35mm. Se ha colocado verticalmente,
justo antes de la lente de proceso. La fotografıa de la TAG lens utilizada puede verse en
la figura 2.6.
Figura 2.6 Imagen del modelo de TAG Lens utilizada.
2.2. Guiado y alineacion
Para guiar el haz laser hasta el punto de aplicacion, es necesario saber donde se en-
cuentra el haz laser en cada tramo de guiado. Al ser longitudes de onda en verde el haz
es visible. Se utiliza una frecuencia de 402 kHz, segundo armonico (532nm, verde) y el
atenuador al 1 %, de manera que el laser no sea peligroso y poder manipular las opticas
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 19
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
de forma segura. Las opticas deben estar perfectamente limpias y seleccionadas para la
longitud de onda que se utiliza, como las especulares, escogiendo tambien el angulo de re-
flexion para el cual se colocan. Siempre utilizando proteccion, gafas adecuadas y tomando
las medidas de seguridad necesarias. Un esquema donde se representa el camino que sigue
el haz en el montaje de este trabajo puede verse en la figura 2.7
Figura 2.7 Esquema de guiado del laser, dvisto desde la planta (izq.) y el perfil donde el
haz esta vertical (dcha.)
Para no sobrepasar el umbral de dano de la TAG Lens se utiliza un expansor de haz
verde para que el haz tenga mayor superficie y la energıa por cm2 sea menor a su paso por
la lente. De esta manera se podran utilizar rangos de potencia mas altos desde la fuente.
2.3. Puesta en marcha de la TAG Lens
Para comprobar que la TAG Lens funciona, hay que experimentar con el laser en
marcha sobre una muestra y observar las diferencias en el microscopio. No puede verse
si funciona o no a simple vista, pues en el lıquido interno no se aprecian las vibraciones,
ni siquiera es completamente observable con un beam profiler (camara CCD), y mucho
menos haciendo pasar un puntero laser a traves de la lente (que tambien se intento en un
principio).
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Figura 2.8 Guiado del laser desde la fuente, con el expansor de haz (izq.) y detalle de la
colocacion de la TAG Lens, justo encima de la lente de proceso dcha.
Lo primero que se debe hacer es tener en cuenta las caracterısticas dadas por el fabri-
cante en cuanto al umbral de dano de la lente y la maxima densidad de potencia optica
recomendada (Seccion 3.2.1).
Tambien es necesario tener en cuenta los parametros de control. Los dos que se con-
trolan en el programa de la TAG lens son la “driving frequency” y la “driving amplitude”,
es decir, frecuencia de la onda acustica y su amplitud, respectivamente.
Para hacer esto, hay que realizar una operacion inicial en el programa1, con la opcion
“Lock Resonance”. Esto hace que se opere la TAG lens en una configuracion de bucle
cerrado de manera que el sistema intentara mantener una potencia optica constante. Des-
pues de esto, la TAG lens puede usarse con normalidad, y puede seleccionarse una de
entre las frecuencias de resonancia que se dan en el menu.
La TAG lens funciona optimamente a ciertas frecuencias de resonancia, que son las
que se preseleccionan para el modelo de lente que se ha utilizado en este trabajo antes
de ejecutar el sistema. Para los determinados valores de frecuencia de resonancia, se
establecen en el “TAG Lens QA Certificate” [TAG-Optic’s, 2016b] valores de amplitud
1El programa con el que se controla la TAG Lens se llama DrvKit, y hay una guıa de usuario para el
manejo del programa en el Anexo 2.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 21
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
que no deben ser excedidos, pues pueden causarse danos irreparables al sistema. Los
valores de frecuencia de resonancia y amplitudes son los que pueden verse en la tabla 2.2,
para este caso.
Frecuencia
(kHz)
Apertura
(mm)
Potencia opti-
ca a 0 sinc.
(dioptrıas)
Potencia opti-
ca a 180 sinc.
(dioptrıas)
Amplitud
( %)
100 5.5 -0.16 0.59 25
139 4.0 0.60 -0.43 21
139 4.0 0.97 -0.57 31
139 4.0 1.39 -0.65 41
181 3.0 -0.45 0.56 15
181 3.0 -0.91 1.16 30
222 2.4 -0.95 1.14 14
222 2.4 -1.76 2.40 28
265 2.1 -0.96 1.09 17
265 2.1 -1.86 2.15 33
306 1.8 -0.99 1.07 20
348 1.6 5.78 -4.52 22
Tabla 2.2 El porcentaje de la amplitud utilizando el DrvKit3.3 para alcanzar el rango
de potencia optica seleccionada a frecuencias de resonancia especıficas cuando
se sincroniza con las fases de maximo convergente y maximo divergente [TAG-
Optic’s, 2016b].
Una vez hecho esto, se realizan dos lıneas (figura 2.12). Durante esta prueba, el laser
todavıa funcionaba en ultravioleta y con una potencia disminuida, de manera inestable,
pero pueden observarse los cambios entre una lınea y otra incluso a simple vista, y se
concluyo entonces que la TAG Lens funcionaba a pesar de las condiciones de la prueba.
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
2.4. Funcionamiento de la TAG Lens
Las TAG Lens emplean en su interior una cavidad cilındrica limitada por dos ven-
tanas de cristal planas y un anillo piezoelectrico, relleno con un material refractivo, que
suele ser aceite de silicona (figura 2.9). El material piezoelectrico esta controlado por una
senal de corriente alterna que excita los modos cilındricos en forma de ondas de presion
dentro de la lente. Estas ondas de presion producen fluctuaciones en la densidad del flui-
do interior en forma de ondas estacionarias, que modifican el ındice de refraccion local y
convierten la cavidad en una lente rapida de gradiente de ındice de refraccion sintonizable.
Figura 2.9 Componentes de una TAG Lens. Fuente: McLeod and Arnold [2008]
Experimentalmente se ha observado que los haces de luz despues de una TAG Lens
describen anillos con una periodicidad del cuadrado de una funcion Bessel (ver seccion
1.3 sobre haces Bessel). Por lo tanto se puede decir que el haz posterior a una TAG Lens
es un haz Bessel [McLeod and Arnold, 2008], lo que tendra grandes implicaciones en este
estudio.
2.4.1. Optica
El equipo con el que viene incluida esta lente dispone, entre otras cosas, de un softwa-
re para controlar en cada momento los parametros de la lente. Los dos parametros mas
importantes (y con los que se va a jugar en este trabajo) son la frecuencia de la onda
acustica y su amplitud.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 23
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
Figura 2.10 (a) Prediccion del perfil del ındice en un instante con aproximaciones li-
neales en el pico central. (b) El perfil del ındice predicho despues de medio
periodo de la TAG. (c) y (d) Las predicciones teoricas para los patrones
de intensidad correspondientes a (a) y (b). (e) y (f) Imagenes del experi-
mento estroboscopico obtenidas en condiciones identicas a (c) y (d). Fuente:
[McLeod and Arnold, 2008]
Opticamente, estos parametros provocan diferencias en el haz Bessel que se obtiene a
partir de la lente. Segun McLeod [2009], la amplitud solo modificara el tamano y distancia
entre los anillos menores del Bessel, mientras que la frecuencia cambiara ambos, menores
y mayores. Al incrementar la frecuencia se “comprimen” los anillos mayores, y al incre-
mentar la amplitud, aumentara el numero de anillos menores discernibles, reduciendo la
distancia entre los mismos.
Con un laser pulsado, pueden obtenerse para diferentes instantes de tiempo coinciden-
tes con el pulso del laser, diferentes formas del haz, como si fueran fotografıas del estado
de la TAG Lens.
En este trabajo tambien se ha realizado un modelo de la TAG Lens utilizando Matlab,
de manera que cambiando los parametros de la TAG Lens puedan obtenerse perfiles de
intensidades para cada instante de tiempo, basado en el obtenido por McLeod and Arnold
[2008] en la figura 2.10.
Sin embargo, tambien existen otras caracterısticas de los haces Bessel muy utiles en el
campo del procesado de materiales. Estas caracterısticas son 3. Una es el perfil del haz,
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del que ya hemos hablado anteriormente. La segunda es la naturaleza no difractiva, y la
tercera es la naturaleza auto-regenerativa.
Al enfocar un haz Gaussiano, este tiene una distancia focal y un rango de Rayleigh
determinados. Sin embargo, en los haces Bessel, la naturaleza no difractiva hace que el
campo de aplicacion del foco sea mucho mayor, pues permanece bien enfocado durante
mucha mas distancia en el eje optico (figura 2.11).
Figura 2.11 La limitada divergencia de un haz Bessel comparada con un haz Gaussiano
(verde) con un diametro focal equivalente.Fuente: [McLeod, 2009]
En cuanto a la naturaleza auto-regenerativa, no se abordara en este estudio. Solo cabe
mencionar que es una capacidad de este tipo de haces que permite que al colocar un
obstaculo opaco en su camino optico, se vuelva a regenerar casi a las condiciones iniciales
despues de una cierta distancia en el eje optico.
2.4.2. Combinando TAG Lens y laser ultracorto
Cuando se combina una TAG Lens con un laser pulsado ultracorto, los posibles casos
a diferenciar son sencillos [TAG-Optic’s, 2013]:
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 25
CAPITULO 2. MONTAJE DEL EQUIPO Y PUESTA EN MARCHA
Si la TAG esta desactivada, funcionara “como si no estuviera”. Sin embargo, aunque
este desactivada, al ser un elemento mas en el camino optico del haz, puede cambiar
ligeramente la distancia focal.
Si la TAG esta solamente activada, funcionara como una lente normal pero con una
distancia focal diferente en cada pulso.
Si la TAG esta activada y sincronizada con la fuente, cada pulso tendra la misma
distancia focal.
Finalmente, si la TAG esta activada y desfasamos la sincronizacion de la misma con
la fuente, podemos controlar la longitud focal de cada pulso.
Esto es lo que ocurre a grandes rasgos. Sin embargo, la TAG Lens no es una lente nor-
mal, y el haz que se obtiene de ella no es un haz Gaussiano corriente. En las pruebas del
capıtulo 5 pueden observarse estas diferencias, pues aunque a grandes rasgos puede verse
que efectivamente se comporte como una lente normal con distintas distancias focales en
cada pulso, el haz obtenido es Bessel, y en spots. Un spot es la marca observable que se
obtiene sobre la muestra al recibir la energıa de un pulso laser. Si los spots estan bien
separados puede notarse la diferencia por la forma que tiene en comparacion con otros
spots realizados con la lente desactivada.
Al realizar unas pruebas con la TAG Lens desactivada y activada pero sin sincronizarla
con la fuente, se obtienen los resultados de la figura 2.12. Esta prueba fue realizada con
el laser en longitudes de onda ultravioleta (355nm).
El experimento de las lıneas realizadas sin TAG Lens y con TAG Lens de la figura
2.12 ha sido realizado enfocando el laser en el punto medio del espesor de la muestra
polimerica. La frecuencia del pulso laser era de 992 kHz y la frecuencia de la TAG Lens de
100kHz, con el atenuador al 35 %. La lınea sin TAG Lens tiene una profundidad maxima
de 10 µm y una anchura de 38 µm. Con TAG Lens, una profundidad maxima de 10 µm
de y una anchura de 20 µm
Se puede observar sobre la muestra que cuando tenemos la TAG Lens activada, la lınea
no es tan regular sino que tiene “hoyuelos” debidos al cambio en el tiempo de la distancia
26 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 2.12 Comparativa entre lıneas sin TAG Lens (izq.) y con TAG Lens (dcha.).
focal. Es decir, al no estar este cambio sincronizado con cada pulso, la fuente emitira el haz
y llegara a la lente cuando esta este en estados de vibracion aleatorios, por lo que la pro-
fundidad de la lınea y de los mencionados hoyuelos son bastante irregulares en su longitud.
En futuros trabajos se podrıan realizan otros experimentos sincronizando la TAG Lens
con la fuente laser y se observaran mejor las amplias posibilidades que da esta lente al
estar combinada con los laseres ultracortos.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 27
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 3
Caracterısticas del haz laser
Una vez el laser ha sido correctamente montado, alineado y calibrado, se procede a
caracterizar el haz. En este caso, se ha caracterizado el haz laser con la TAG Lens apagada,
y se ha repetido el proceso con la TAG Lens encendida para comparar los resultados.
3.1. Distancia focal
Lo primero que se hizo fue determinar la distancia focal. La distancia focal es la posi-
cion en el eje Z donde el laser esta enfocado tras pasar el haz por la lente de enfoque. Este
punto es en el que el haz tiene un diametro menor, concentra mas energıa y el procesado
es mas fino.
Cabe mencionar que los resultados son diferentes si retiramos la TAG Lens del camino
optico, pues es un elemento optico mas. La distancia focal cambia muy ligeramente al
colocar la lente, y por eso se ha hecho el experimento con la TAG Lens colocada pero
desactivada, ya que posteriormente se realizaran las pruebas de esta forma.
Para ello se plantearon pruebas sobre obleas de silicio cristalino, que es un material
con buen comportamiento ante laser en verde. En estos materiales se hicieron diferentes
lıneas de spots mediante un script de CNC para la busqueda del foco, y despues de cada
lınea se modificaba la altura de la muestra mediante un micrometrico. El micrometrico es
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 29
CAPITULO 3. CARACTERISTICAS DEL HAZ LASER
un tornillo que al girarlo sube o baja la mesa XY, y tiene una sensibilidad de centesimas
de milımetro.
Posteriormente se observa en un microscopio cual es la lınea donde los spots estan
mejor definidos y tienen un diametro menor, y aproximadamente a esa altura estara la
distancia focal (figura 3.1). Despues se repite el proceso en un intervalo mas pequeno alre-
dedor de la determinada anteriormente para afinar mas aun el resultado. El resultado fue
que el foco se encontraba a 1.02mm de la posicion 0 para el micrometrico. La posicion 0
del micrometrico es la mas alta para la mesa. A esta distancia hay que anadirle el espesor
de la muestra a tratar para enfocar en su superficie, en el caso de no tener la TAG Lens
activada, y la mitad del espesor si tenemos la TAG Lens activada, pues si enfocamos en
este caso sobre la superficie de la muestra, al coincidir el pulso laser con el punto en el
que la funcion de la onda acustica de la lente tiene un maximo o un mınimo local, el haz
no estarıa bien enfocado para mas de la mitad de los spots.
En el experimento de busqueda de foco se realizaron 11 iteraciones entre las posiciones
del micrometrico 0.5mm y 2.5mm, con el atenuador a 50 %, a 1kHz de frecuencia y 10cm/s
la velocidad de la mesa (el orden de los spots es de izquierda a derecha). La imagen que
lo ilustra es la de los resultados en la figura 3.1. Posteriormente se volvieron a realizar 11
iteraciones mas en las mismas condiciones, pero afinando entre 1.3mm y 1.7mm (imagen)
y se obtuvo el valor del foco (1.54mm en micrometrico con silicio) al que hay que sustraer
el espesor de la muestra para generalizar el resultado (520µm), dando como resultado
1.02mm.
3.2. Calibrado
Una vez el laser esta bien guiado hasta el punto de aplicacion y todo esta alineado,
se procede a calibrar el laser, y se compara con la calibracion que da el fabricante para
comprobar si existe algun problema de perdida de potencia en la fuente o en el guiado.
Para ello se utilizan sensores de potencia de tipo termopila, y al incidir el laser con una
determinada atenuacion del haz, da una determinada potencia en la pantalla del ordena-
30 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 3.1 Experimento para la busqueda de foco. En este experimento, se ha escogido
la lınea de spots central como altura del foco, por la forma de los spots.
dor. Con estos valores se comprueba que se obtiene la curva de calibracion del fabricante
aproximadamente.
Finalmente los valores de potencia que se obtuvieron estan recogidos en la tabla 3.1,
para diferentes frecuencias y rate dividers. Se realiza una superficie de interpolacion de
los mismos para cubrir todos los valores, obteniendose el resultado de la figura 3.2.
3.2.1. Umbral de dano y maxima densidad de potencia optica
recomendada
El umbral de dano de la TAG Lens segun el fabricante es de 5 J/cm2, y la densidad
de potencia optica maxima recomendada es de 100mW/cm2.
Con estos valores, se debe calcular cual es el rango operativo en nuestro caso, es decir,
a que potencia maxima puede emitir la fuente laser para no danar la lente.
Al tener aproximadamente 1mm de diametro el haz a la salida de la fuente, y el
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 31
CAPITULO 3. CARACTERISTICAS DEL HAZ LASER
Atenuador ( %) 402/100 kHz 402/1 kHz 595/1 kHz 992/1 kHz
10 0.004 0.350 0.235 0.157
20 0.015 1.40 1.01 0.660
30 0.035 3.21 2.45 1.59
40 0.053 5.05 4.00 2.66
50 0.074 7.27 5.83 4.09
60 0.100 9.62 7.91 5.74
70 0.123 12.2 10.2 7.56
80 0.155 — 13.0 9.78
90 0.185 — — 12.3
100 0.230 — — —
Tabla 3.1 Potencia en W que emite la fuente laser medida para varias frecuencias de
pulso/rate dividers y valores del atenuador. Las mediciones se realizan con
un sensor de termopila. Los campos sin valores no se han medido por estar
proximos a la maxima densidad de potencia optica recomendada en el catalogo
de la TAG Lens.
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Figura 3.2 Se realiza una interpolacion de los datos de potencia-atenuador-frecuencia
pulso, obteniendose la grafica de calibrado.
expansor ser de tipo x5, cabe esperar que el diametro del haz que llega a la lente sea
aproximadamente 5mm. Sin embargo las mediciones indican que se trata de un diametro
algo menor: 4.5mm.
Se realizan los calculos para hallar la maxima potencia a la que se puede emitir.
Shaz =π
4D2 = 0,159cm2 (3.1)
Pmax = 100W/cm2 ∗ Shaz = 15,9W (3.2)
En las calibraciones con la TAG Lens colocada, se intentara no llegar a ese valor, con
una diferencia de seguridad (tabla 3.2). Se entiende ahora la necesidad del expansor de
haz, pues sin aumentar la superficie del haz solo se podrıan usar potencias muy bajas
para no danar la lente.
Por ultimo se calcula la densidad de energıa por pulso para comprobar el umbral de
dano, a partir de la potencia maxima que puede emitir la fuente a 532nm, y la frecuencia
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 33
CAPITULO 3. CARACTERISTICAS DEL HAZ LASER
mınima que se utilizara.
Emax =35W
1kHz ∗ Shaz
= 0,22J/cm2 (3.3)
Esta energıa es mucho mas pequena en comparacion con el umbral de dano, por lo
que no tendremos practicamente que preocuparnos por estos valores.
3.3. Perfil del haz
Una de las ventajas de la TAG Lens a la hora de combinarla con un laser ultracorto es
que aumenta la profundidad del campo de aplicacion del foco, el cual elimina en muchos
casos la necesidad de mover la muestra o la herramienta en el eje Z para procesar ma-
teriales [Duocastella and Arnold, 2013]. Para comprobar este fenomeno, se han realizado
numerosos experimentos con una camara CCD (beam profiler) para observar el tamano
del foco (figura 3.3) en varias posiciones del eje Z, primero sin activar la TAG Lens y
posteriormente activandola.
Figura 3.3 Medicion del diametro e intensidad del haz con la camara CCD para el expe-
rimento sin TAG Lens y con el micrometrico a 1mm.
Se monta la camara en un apoyo con micrometrico en una posicion cercana a la dis-
tancia focal medida anteriormente y se toman medidas de los diametros segun norma ISO
11146, el diametro D4σ, tanto para la longitud mayor y menor como el diametro medio,
34 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
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y elipticidad. Se han realizado 20 medidas para cada experimento, y luego se procesan
los datos y se comparan para observar como varıa el diametro del haz alrededor del foco
para cada caso: sin TAG, con TAG a 100 kHz y con TAG a 350 kHz.
Durante este experimento se pudo observar que el laser no estaba completamente ali-
neado, pues habıa cierta asimetrıa en las geometrıas del haz anteriores y posteriores al
foco cuando se activaba la TAG Lens a 350 kHz. Este contratiempo no tuvo mayor pro-
blema que alinear el laser una vez mas hasta que se dejaban de observar estas asimetrıas.
Sin embargo, los resultados finales eran contradictorios a priori, ya que no se observa-
ba diferencia entre las longitudes focales con la TAG activada y desactivada, y tampoco
diferencias en el diametro del haz a lo largo del haz. El haz es Bessel, de eso no hay duda,
y por lo tanto deberıa tener mayor profundidad de campo en el foco y permitir un buen
procesado para un rango mayor de distancias focales, pero la distancia focal no varıa de
la que se obtiene con la TAG apagada.
La conclusion a la que se llega es que al tener una lente de enfoque despues de la TAG
lens, no se aprecian en la camara CCD los cambios que supone tener la lente activada,
pues se esta enfocando el haz, y en un area mas pequena.
Ademas, el diametro del haz es lo suficientemente pequeno como para que al pasar a
traves de la TAG lens, no cubre toda la apertura, sino que cubre solamente el perfil del
ındice de refraccion correspondiente al pico central, con lo que el haz resultante es muy
similar a un gaussiano.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 35
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 4
Pruebas realizadas
Todas las pruebas que se muestran a continuacion son realizadas sobre la misma oblea
de silicio cristalino, anotando una identificacion para cada una y despues analizadas con
un microscopio confocal para tomar las medidas, como las de profundidad, y fotografıas.
Los experimentos fueron planteandose sobre la marcha, excepto los ultimos tres, que se
plantearon teniendo en cuenta los anteriores para poder visualizar mejor los efectos del
proceso con TAG lens.
Primero, se decide realizar un experimento para visualizar como cambian los surcos
al introducir el parametro de frecuencia de la TAG lens. De esta manera se observan
las diferencias entre tener y no tener la TAG lens activada y como repercute en la
muestra.
Segundo, se decide realizar un experimento en el que se hagan surcos en la muestra
de silicio con la TAG lens activa y sus parametros fijos, pero variando la frecuencia
del pulso laser. Se penso que modificando la frecuencia de pulso, se conseguirıa
alcanzar la TAG lens en condiciones de vibracion diferentes y se notarıan diferentes
patrones en los surcos.
Tercero, se decide aumentar el efecto visto en el primer experimento, el desfase.
Para ello, se calculan los parametros para separar los spots lo maximo posible,
manteniendo las relaciones entre las frecuencias de TAG lens y pulso laser.
Cuarto, se hace un experimento a baja frecuencia de pulso laser para pider aislar
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 37
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
los spots mediante altas velocidades de la mesa. De este modo se puede comprobar
si el haz difracta mas o menos al desplazarse de la posicion que nos da la distancia
focal (similar al experimento de busqueda de foco).
Quinto, se deciden mantener las frecuencias de pulso laser y TAG lens similares, y
variar la amplitud de la TAG lens para ver que supone esto en el procesado.
Sexto. De forma analoga al anterior, pero en lugar de variar la amplitud de la TAG
lens, varıa el atenuador de la fuente laser, para hacer surcos con diferentes energıas.
4.1. Introduciendo frecuencia
Al introducir el parametro de la frecuencia, se observan diferencias en los surcos rea-
lizados con el laser pulsado. En la figura 4.4 se pueden observar dos surcos, uno sin TAG
Lens y otro con TAG Lens a 99kHz. Es apreciable a simple vista la diferencia en la anchura
del surco, y observando un poco mejor, tambien se aprecian diferencias en la profundidad.
Figura 4.1 En este experimento se distinguen las dos lıneas explicadas en el punto 4.2,
sin TAG lens arriba y con TAG lens abajo.
Los parametros del experimento de la figura 4.1 son: velocidad de la mesa 1m/s, fre-
cuencia laser 992kHz, atenuador 80 %, amplitud de la TAG 25, frecuencia TAG 99kHz.
En esta figura, se tienen dos surcos. El primero sin TAG Lens (arriba), y el segundo con
TAG Lens a 99kHz (abajo). El primer surco tiene una profundidad de unas 10µm, y una
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anchura de 20µm. El segundo, tiene una profundidad de unas 4µm y una anchura de 45µm.
Esto se debe principalmente a que no todos los pulsos tienen el mismo diametro de
haz, y muchos coincidiran con la TAG Lens en estados de vibracion en los que el haz
llegara a la muestra desenfocado, por eso, en promedio, el surco tendra muchos spots
desenfocados con diametros mayores y poca densidad de energıa, y otros pulsos enfocados
con diametros menores y mas densidad de energıa. El resultado es un surco con mayor
diametro y profundidad menor.
4.2. Variando la frecuencia de pulso laser
Se toma una muestra de silicio cristalino y se plantea un experimento para ver si se
puede ver cual es el efecto de cambiar la frecuencia de pulso laser con la TAG lens acti-
vada en la prueba. El primer experimento es el de las imagenes de la figura 4.2. En este
experimento se tomaron los siguientes parametros. 27120mm/min velocidad de la mesa,
60 % atenuador, 451kHz de frecuencia laser y la TAG a 223kHz y amplitud 25 (Imagen
izda.); 54120mm/min velocidad de la mesa, 80 % atenuador, 904kHz de frecuencia laser y
la TAG a 223kHz y amplitud 25 (Imagen dcha.).
Figura 4.2 La figura de la izquierda muestra el experimento con menor velocidad de la
mesa y frecuencia de pulso mientras que la de la derecha muestra el experi-
mento con mayor velocidad y mayor frecuencia.
En esta primera prueba se aprecia no de forma inmediata algunos rasgos del funciona-
miento de la TAG. En la figura 4.2 izda. se puede apreciar que el surco no es regular, sino
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 39
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
que tiene grandes “spots”, ligeramente achatados y superpuestos entre sı. Pues bien, estos
supuestos “spots” estan separados 92µm, mientras que los parametros estan definidos para
que la distancia entre los spots reales sea de 1µm. Lo especial es, que entre cada dos de es-
tos grandes “spots” hay cerca de 90 pulsos laser, con diferentes distancias focales cada uno.
Figura 4.3 Perfiles al introducir frecuencia en el pulso laser obtenidos procesando las
imagenes del microscopio confocal.
En cambio en la figura 4.2 dcha., aunque la separacion de cada pulso es tambien de
1µm, no se observan estos cambios, sino que se ve un surco mas o menos regular en su lon-
gitud. Tambien existen numerosos pulsos con diferentes distancias focales, pero para esta
frecuencia de pulso no se aprecian diferencias, tampoco en la profundidad del surco. Hay
que decir que si se hubiese hecho este experimento con la TAG desactivada, el surco habrıa
sido mas fino y mas profundo, pero en este caso, numerosos spots llegan desenfocados por
40 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
el efecto de la TAG, y en promedio, la energıa que llega al material es mucho mas ba-
ja (por eso el surco es mas superficial) y mas desenfocados (por eso el surco es mas ancho).
Entonces, ¿como puede ser que se encuentren resultados tan distintos solo cambiando
la frecuencia del pulso? ¿No cabrıa esperar tambien zonas visiblemente mas y menos en-
focadas como en la imagen de la izquierda?
Figura 4.4 Fenomeno del desfase en el caso del experimento de 451kHz (izda.) y 904kHz
(dcha.). La TAG Lens tiene una amplitud de 1 en esta grafica, por tanto no
es una representacion fiel a la realidad, pero vale para observar el fenomeno.
Los puntos rojos son los pulsos laser, que coinciden con cierta amplitud de la
TAG lens en funcion del tiempo.
La respuesta es: desfase. Existe un ligero desfase entre la frecuencia de pulso y la fre-
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 41
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
cuencia de la TAG Lens. Ocurre al introducir la frecuencia del laser como un valor cercano
al multiplo de la TAG y viceversa. La casualidad que se encuentra en el experimento de la
imagen izquierda es que al ser la frecuencia de pulso casi igual al doble de la frecuencia de
la TAG, existe ese ligero desfase que permite apreciar estas zonas, en el caso de la imagen
derecha de la figura 4.2 no se aprecian.
Puede observarse tambien en la figura 4.3 que la profundidad en el experimento de
menor velocidad y frecuencia varıa en su longitud, y que es mayor en valor absoluto que
en el otro experimento.
Se ha realizado un modelo en el que se representa la funcion senoidal de la TAG y los
pulsos laser en ese instante de vibracion, en funcion del tiempo para cada caso, y se puede
apreciar el fenomeno de una forma mas clara.
Los pulsos en el caso de la figura de la izquierda llegan a la TAG Lens en estados de
vibracion mucho mas diferenciados a lo largo del tiempo, y por eso es apreciable el efecto,
mientras que en el caso de la derecha, los pulsos estan mejor repartidos (mezclados)
en los estados de vibracion a lo largo del tiempo, y por eso no se aprecian igual. Una
representacion grafica de este fenomeno puede verse en la figura 4.4. Esto sera aun mas
visible en los experimentos siguientes.
4.3. Aumentando el efecto visual del desfase
En las figuras 4.5 y 4.7 se puede observar el fenomeno vistoso del desfase, como se ha
comentado anteriormente en la seccion 4.2. Sin embargo, en esta ocasion, se ha aumen-
tado el efecto visual del mismo, aplicando mayores velocidades de la mesa de proceso, de
manera que las diferencias entre los pulsos “se distancien” y puedan verse mas facilmente.
No se ha podido conseguir en este trabajo aislar los pulsos, pues las velocidades de proceso
requeridas son demasiado altas y solo podrıa conseguirse con un escaner.
En la figura 4.7 se ha realizado el experimento a la maxima velocidad permitida para
la mesa XY, y no se han alterado las demas condiciones con respecto al de la figura 4.5.
42 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
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Figura 4.5 Los parametros del experimento son: velocidad de la mesa 1m/s, frecuencia
laser 202kHz, atenuador 70 %, amplitud de la TAG 25, frecuencia TAG 99kHz
En esta figura 4.7, puede verse mas en detalle pues los pulsos estan mas separados, como
es la forma del spot con un haz Bessel, y como en algunos puntos donde se alcanza mayor
profundidad el haz esta enfocado, y en los demas de mayor tamano, esta mas desenfocado
y se alcanza menor profundidad. Tambien puede apreciarse que la parte mas enfocada del
surco con la TAG Lens activa, es bastante similar al surco realizado sin TAG Lens, con
la diferencia de que los pulsos en el caso de la TAG estan mas separados.
Este efecto serıa similar al que se puede conseguir si se mueve en el eje Z la muestra o
la herramienta a una frecuencia igual a la de la onda acustica de la TAG Lens, enfocan-
do y desenfocando el haz, o lo que es lo mismo, moviendose en diferentes longitudes focales.
Puede observarse en la figura 4.6 que la profundidad de los dos surcos son casi iguales
en la seccion estrecha del surco de anchura variable, mientras que difiere en la seccion mas
ancha, pues la profundidad de este es menor que sin usar la TAG Lens.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 43
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
Figura 4.6 Perfiles al aumentar el efecto del desfase. En las graficas del perfil, el origen
de abscisas es el punto mas alto de la imagen obtenida con el confocal, por
tanto, la primera perturbacion en el perfil es el del surco que se encuentra mas
arriba.
Figura 4.7 Los parametros del experimento son identicos a los de la figura 4.5, pero la
velocidad de la mesa es de 2m/s.
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4.4. Frecuencia de pulso baja, variando Z
A una baja frecuencia de pulso laser, sı se pueden aislar los spots con altas velocidades
de la mesa XY. De este modo se puede comprobar si el haz difracta mas o menos al
desplazarse de la posicion que nos da la distancia focal.
Cabe mencionar, a partir de lo observado en los experimentos anteriores, que cuando
el diametro del haz no es lo suficientemente grande y se utiliza una frecuencia de la TAG
baja, el ındice de refraccion es parecido al de una lente normal, obteniendo un haz practi-
camente gaussiano. Por este motivo, se utilizan frecuencias mayores en este experimento,
de manera que se observen los anillos exteriores caracterısticos del Bessel. En este expe-
rimento, obtenemos el resultado de la figura 4.8.
Figura 4.8 Los parametros del experimento son: velocidad de la mesa 1.7m/s, frecuencia
laser 437/13 kHz, atenuador 100 %, frecuencia TAG 349kHz, amplitud TAG
35. La idea es separar los spots unos 50µm, y que la energıa sea suficiente para
visualizarlos.
Como puede observarse, hay cierta periodicidad en los spots, algunos desenfocados con
una forma irregular caracterıstica del Bessel, y otros con una forma mas regular y mas
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 45
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
enfocada, con mayor profundidad. Sin embargo, como se ha comentado anteriormente,
al variar la posicion de la mesa en Z no deberıa notarse apenas variacion ya que el haz
Bessel permite mayor profundidad de campo. Esto es porque despues de la TAG Lens se
ha colocado la lente de enfoque, y por tanto existe una determinada distancia focal, que
al alejarse de esa posicion el haz va a estar mas desenfocado.
4.5. Frecuencias similares, variando amplitudes
En este experimento, se escogieron frecuencias de pulso y TAG similares y para varios
surcos se vario la amplitud de la TAG en cada uno. De este modo se puede ver como
influye la amplitud al procesar el material. Los resultados de este experimento pueden
verse en la figura 4.9, y en la figura 4.10 pueden verse los perfiles del mismo.
Figura 4.9 Los parametros del experimento son: velocidad de la mesa 2m/s, frecuencia
laser 402/4 kHz, atenuador 100 %, frecuencia TAG 99kHz, amplitudes TAG
(15 (arriba), 20, 25, 30, 35 (abajo)).
La amplitud modifica la potencia optica que proporciona la TAG Lens. Opticamente
hablando, a mayor amplitud aumenta el numero de anillos menores discernibles, y reduce
la distancia entre los mismos, por eso en la figura de este experimento se puede observar, a
grosso modo, un “menor desenfoque” en los spots donde la funcion TAG alcanza el extremo
local cuando hay menores amplitudes, y en el surco de mayor amplitud, se observa un
“mayor desenfoque” en estos mismos puntos. En los spots donde el haz esta enfocado, no
46 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 4.10 Perfiles obtenidos con el confocal para los surcos en el experimento variando
amplitudes. Puede observarse que la profundidad del proceso en los diferentes
experimentos es decreciente con el aumento de la amplitud.
hay variacion visible al cambiar la amplitud, pues son spots que se realizan como si la
TAG Lens estuviese desconectada.
4.6. Frecuencias similares, variando energıa
El ultimo experimento realizado para observar los efectos de la TAG Lens sobre la
muestra, se hizo variando la potencia que proporciona el laser en varios surcos. Los resul-
tados del experimento pueden verse en la figura 4.11.
Figura 4.11 Los parametros del experimento son: velocidad de la mesa 2m/s, frecuencia
laser 620/2 kHz, atenuador (20 (arriba), 40, 60, 80, 100 (abajo)) %, frecuencia
TAG 308kHz, amplitud TAG 25.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 47
CAPITULO 4. PRUEBAS REALIZADAS
Puede comprobarse que en el surco con menor energıa solo se observa una lınea,
tambien en el de 40 %, sin embargo en los que tienen mayor energıa se obtiene todo el
rango de pulsos enfocados y desenfocados. Esto es debido a que la energıa es tan baja, que
los pulsos mas desenfocados no realizan ningun efecto sobre el material, y solo lo hacen
los mas enfocados, mientras que al elevar dicha energıa, se observan ambos.
4.7. Resumen
El resumen de los experimentos obtenidos, con sus respectivas observaciones, puede
verse en la figura 4.12. Se han enumerado del 1 al 6 segun su orden cronologico, y se han
destacado las observaciones mas relevantes que se han explicado en cada seccion de este
capıtulo. Aun no se han intentado obtener conclusiones ni discutir los resultados, pues
esto sera realizado en el capıtulo 6 del documento principal.
Figura 4.12 Resumen de los experimentos realizados, y sus observaciones.
48 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 5
Modelado de la TAG Lens
5.1. Motivacion
La dificultad para establecer relaciones entre los parametros que gobiernan el fun-
cionamiento de la TAG Lens y el laser mediante metodos experimentales hacen que sea
de gran ayuda realizar un modelo por ordenador que calcule, dados unos parametros, el
ındice de refraccion de la lente para un momento dado y los perfiles de intensidad que se
generan a una distancia Z de la misma.
El modelo no tiene gran exactitud cuantitativamente, pero da muy buenas pistas simu-
lando el comportamiento de la lente para cada caso, y es muy util para sacar conclusiones
trabajando conjuntamente con los resultados experimentales de las pruebas.
5.2. Parametros de entrada
Los parametros que se introducen en esta simulacion son los siguientes:
Parametros del laser.
Frecuencia de pulso (Hz).
Divisor de frecuencia.
Atenuador ( %).
Diametro del haz (m).
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 49
CAPITULO 5. MODELADO DE LA TAG LENS
Potencia emitida (W).
Parametros de la TAG Lens.
Frecuencia (Hz).
Amplitud ( %).
Espesor de la lente (m).
Maxima potencia optica recomendada (W/cm2).
Umbral de dano (J/cm2).
Indice de refraccion estatico.
Velocidad del sonido a traves de la lente (m/s).
Parametros de la simulacion.
Distancia entre los planos de apertura y observacion (m).
Metodo para la integral de difraccion (Rayleigh-Sommerfeld, Fraunhofer o Fresnel).
Instante de tiempo (s).
Constantes, como las de propagacion de ondas electromagneticas en el vacıo y lon-
gitud de onda.
Campo electrico antes de la lente.
5.3. Calculos
Cuando se aprieta el boton de “calcular”, el programa realiza el calculo en diferentes
etapas. Primero calcula el ındice de refraccion. Luego obtiene la expresion del campo justo
despues de la lente a partir del campo antes de la misma. Por ultimo realiza la integral de
difraccion y obtiene las expresiones del campo e intensidad para un plano a una distancia
Z alejada de la lente.
50 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
5.3.1. Indice de refraccion
La expresion para el ındice de refraccion segun McLeod and Arnold [2008] es la si-
guiente
n(ρ, t) = n0 + nAJ0(ωρ
cs)sin(ωt) (5.1)
Esta expresion se calcula para el dominio del diametro del haz. Luego se utilizara para
calcular la expresion del campo electrico despues de la lente.
5.3.2. Campo electrico
El campo electrico antes de la lente puede ser de dos formas, uniforme (E0=cte) o
Gaussiano, de la forma:
E0 =√
2cPaµ0E(ξ, η) = E0 ∗ e−(x2+y2)
d2 (5.2)
La transformacion de fase para el campo electrico al pasar por la lente tiene esta
expresion
tl(ξ, η) = exp(ik0(n(ξ, η)L0)) (5.3)
Luego la expresion para el campo electrico justo despues de la lente puede obtenerse
a partir del siguiente calculo
UTAG(ξ, η) = U0(ξ, η) tl(ξ, η) (5.4)
5.3.3. Integral de difraccion y perfil de intensidades
Una vez realizado este sencillo calculo, se pasa a lo mas complejo. El modelo de optica
geometrica determina despues de varias aproximaciones que el angulo con el que los rayos
laser salen de la lente respecto del eje Z es McLeod and Arnold [2008]
θ(ρ) = −L0∂n(ρ)
∂ρ(5.5)
Cuando el programa calcula estos angulos y sabiendo la distancia en el sentido de
propagacion del haz, es posible hallar el dominio de la imagen, o del plano de observacion,
en el cual evaluar las expresiones que se calcularan para este plano. Mediante la integral
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 51
CAPITULO 5. MODELADO DE LA TAG LENS
de difraccion de Rayleigh-Sommerfeld se pueden obtener las expresiones para el campo
electrico a una distancia Z del plano de apertura, o de la TAG Lens
Uimg(x, y, z) =z
iλ
∫∫A
UTAGexp(ik0s(ξ − x, η − y, z))
s2(ξ − x, η − y, z)dξ dη (5.6)
donde
s(ξ − x, η − y, z) =√z2 + (ξ − x)2 + (η − y)2 (5.7)
es la funcion distancia entre dos puntos cualesquiera de los planos de apertura y ob-
servacion.
Esta integral computacionalmente tiene una complejidad bastante grande. Es por ello
que se recurre al metodo de las transformadas rapidas de fourier (FFT). Para resolver esta
integral, el modelo se basa en el algoritmo propuesto por Shen and Wang [2006]. Una vez
tenemos los resultados de campo electrico, es relativamente inmediato calcular el perfil de
intensidades
Iimg(x, y, z) =1
2
√ε0µ0
|Uimg(x, y, z)|2 (5.8)
5.4. Resultados y graficas
Los resultados que puede dar este programa son las graficas de ındice de refraccion,
campo electrico justo despues de la lente y en Z=z, y el perfil de intensidades en Z=z. El
modo de calculo para el plano XZ puede proporcionar una grafica del perfil de intensidades
en un plano paralelo a la direccion de propagacion, aunque la simulacion de este ultimo
calculo esta limitada por el tiempo de computacion y por el hecho de que el modelo solo
es valido para ciertos valores de Z alejados del origen (la lente).
Estos resultados son utiles para conocer con mas detalle la optica de la TAG Lens y su
comportamiento en rasgos generales. Podrıa validarse este modelo si con los parametros
establecidos para la simulacion pudieran hacerse imagenes estroboscopicas o aislar los
pulsos sincronizados con la fuente laser, de manera que la imagen sea tomada justo en
el instante en el que se cumplen los mismos parametros de la simulacion, y comparar los
52 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Figura 5.1 Interfaz de la aplicacion realizada para este trabajo con Matlab. Con ella
pueden simularse las distintas combinaciones de la TAG Lens y obtenerse las
graficas que se muestran en este capıtulo.
Figura 5.2 Simulacion para el instante en 1/4 del periodo de la TAG Lens. El ındice
de refraccion tridimensional en la lente (izq.) y el perfil tridimensional de
intensidad en z=1m (dcha.). Los valores de intensidad estan normalizados de
manera que el valor esta entre 0 (mın) y 1 (max).
resultados. En el caso de la simulacion del plano XZ para observar la difraccion, habrıa
que tomar imagenes del haz en su propagacion y comparar.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 53
CAPITULO 5. MODELADO DE LA TAG LENS
Figura 5.3 Campo electrico para las zonas justo despues de la lente (izq.) y en z=1m
(dcha.)
Figura 5.4 Simulacion de intensidades en plano paralelo a la propagacion para el instante
en 1/4 del periodo de la TAG Lens entre z=0 y z=0.5m. Los valores de inten-
sidad estan normalizados de manera que el valor esta entre 0 (mın) y 1 (max).
En los puntos cercanos a la lente no se observa intensidad pues el modelo no
funciona a esas distancias
54 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 6
Resultados y discusion
Una vez terminada la busqueda y analisis de informacion, el estudio, los experimentos
y el modelo, solo queda discutir estos resultados. Vamos por partes.
Primero hay que comprobar si lo que se ha estudiado en la literatura se cumple en los
experimentos: sı.
En este trabajo se ha utilizado la TAG Lens combinada con un laser de pulsos
ultracortos, por lo que deberıa comportarse como una lente normal pero con una
distancia focal diferente para cada pulso, que no es posible controlar a menos que
la fuente y la lente esten sincronizadas. Esto se puede observar en los experimentos
realizados ya que en determinados pulsos los spots estan mas enfocados, y otros
menos enfocados.
El haz que se obtiene despues de la TAG Lens es un haz Bessel. Esto es observable
ya que los spots aislados en los experimentos no muestran una geometrıa tıpica de
un haz gaussiano, si no que se observan pequenos anillos exteriores que demuestran
la naturaleza del haz.
El haz Bessel es no difractivo. No se ha podido comprobar este fenomeno debido a la
existencia de la lente focal posterior a la TAG. Sin embargo para micromecanizado,
es necesario disminuir el diametro del haz, pues el que entra y sale de la lente tiene
un tamano demasiado grande como para mecanizar. Esto serıa posible anadiendo
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 55
CAPITULO 6. RESULTADOS Y DISCUSION
una lente mas despues de haber obtenido el diametro deseado con la primera focal
de manera que el haz no se enfoque mas en su propagacion, y se observara que
el haz Bessel es no difractivo. Esto anadirıa ventajas para el mecanizado, pues
permite mayor profundidad de campo y obtener mecanizados buenos aun moviendo
la muestra lejos de la distancia focal, y elimina la necesidad en algunos casos del
movimiento de la mesa o la herramienta en el eje Z.
Y posteriormente se discuten las ventajas e inconvenientes que tienen estos resultados.
El uso de la TAG Lens proporciona una flexibilidad que no se tiene utilizando un laser sin
ella, y da muchas alternativas a la hora de procesar un mecanizado, como por ejemplo,
no mover el eje Z, no necesitar escanear la superficie, seleccionar distancias focales segun
las necesidades del mecanizado, enfocar, desenfocar, patrones de anillo-punto, aumentar
el diametro del haz, disminuirlo, menores tiempos de mecanizado, etc. Para el microme-
canizado supone grandes ventajas, ya que el haz Bessel permite mejores acabados con
laseres pulsados, y permite procesar micromecanizado en 3D con mayor eficiencia que con
un laser convencional.
Todas las anteriores son ventajas, y la unica desventaja que se encuentra es la de la
potencia, pues la TAG Lens tiene unos umbrales de dano y de densidad de potencia optica
recomendada un poco mas bajos de lo esperado, y hay que tener mucho cuidado con ello.
A veces incluso, puede que no sea posible mecanizar a la maxima potencia, y hay que
utilizar un atenuador mas bajo para no danar la lente. Otra desventaja pero esta es casi
despreciable, es que para que el haz sea realmente no difractivo, es necesario utilizar como
se ha mencionado anteriormente, un sistema de lentes de manera que la focal no haga
reducir-ampliar el diametro del haz en su propagacion.
6.1. Lıneas futuras
Este trabajo abre las puertas a numerosos trabajos posteriores relacionados con la TAG
Lens, pues hay muchısimas mas combinaciones posibles y estudios en este campo que pue-
den hacerse poco a poco a partir de este trabajo y los resultados y modelos realizados aquı.
Por ejemplo, un posible trabajo de fin de master que continue a partir de este podrıa
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
ser el de desarrollo de aplicaciones en el campo de la fabricacion industrial con este mismo
equipo.
Existe la posibilidad de sincronizar la fuente laser con la funcion de onda acustica
de la TAG Lens, y mediante un delay generator, anadir un desfase. De esta manera, se
conoce el instante en el que cada pulso va a coincidir con la funcion TAG, y controlar
la distancia focal. Si se anade un desfase, se puede controlar la distancia focal segun las
necesidades del mecanizado. Los experimentos que podrıan realizarse son: spots aislados
realizando patrones de anillo-punto, haciendo coincidir los pulsos laser con los extremos
locales de la funcion TAG; lıneas con profundidad ondulada, de manera que a lo largo
del surco tengamos profundidades diferentes y sigan una funcion senoidal; y lıneas sobre
muestras escalonadas, comprobando que a pesar de haber movido la posicion donde se
encuentra la distancia focal, el mecanizado es igual de bueno, eliminando la necesidad de
escanear la superficie y de moverse en el eje Z.
Otro posible trabajo es comprobar que el micromecanizado para muestras con un espe-
sor relativamente mayor utilizando la TAG Lens es mas eficiente que sin utilizarla, debido
a que el haz es Bessel y es no difractivo, ademas de optimizar la distancia focal segun se
avanza en la profundidad de la muestra.
Por ultimo, se podrıa anadir un pequeno trabajo de validar el modelo realizado en
Matlab para la TAG Lens. Esto se conseguirıa aislando los spots y haciendo una imagen
de la intensidad del haz en un determinado momento y para unos determinados parame-
tros. Tambien se podrıan validar las imagenes del plano XZ, observando la difraccion, y
se podrıa avanzar mas en simulaciones si se consigue realizar un programa que simule el
procesado de un surco o de un pequeno rectangulo a partir de superponer las densidades
de energıa que nos da el modelo para cada pulso.
En este trabajo concreto, se ha utilizado silicio, pero pueden utilizarse otros muchos
materiales y ver los efectos que podrıan tener en ellos utilizando diferentes combinaciones:
laser en verde o en UV, diferentes parametros de la TAG, laser en continuo, utilizar el
escaner para mayor velocidad de proceso, estudiar y utilizar los controles avanzados de la
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 57
CAPITULO 6. RESULTADOS Y DISCUSION
TAG, etc.
6.2. Aplicaciones
Todas las ventajas que nos proporciona la combinacion de la TAG Lens con el laser
ultracorto presentan numerosas aplicaciones.
En medicina, por ejemplo en cirugıa, para procesar con precision superficies irregu-
lares que requerirıan normalmente un movimiento en el eje Z y un escaneo previo,
como por ejemplo en la superficie de un hueso. Tambien por ejemplo para el micro-
mecanizado de los stent vasculares, que son minusculos y necesitan un procesado
bastante preciso por su forma geometrica, y en tres dimensiones.
En la industria, eliminando de la misma forma la necesidad de movimiento en Z
para cualquier proceso en el que se utilice un laser, y mecanizados mas eficientes
y precisos que utilizando un laser sin TAG Lens. Tambien en el micromecanizado
para celulas solares, sistemas electronicos, y en otras industrias como la automocion
y la aeronautica.
En imaginologıa, gracias a la naturaleza no difractiva del Bessel y tambien la capa-
cidad de escoger diferentes distancias focales, pueden obtenerse imagenes al micros-
copio, telescopio, y fotografıas con una profundidad de vision mucho mayor.
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Capıtulo 7
Social, economico y ambiental
Como en todo lo que se hace en ingenierıa, existen impactos tanto en el ambito social,
como en el economico y ambiental que no deben ser despreciados en ningun caso, pues el
estudio de los mismos pueden llevar a muy buenas o terribles conclusiones.
En el caso de este trabajo, al tratarse de un simple estudio, los impactos no son gran-
des en ninguno de estos ambitos. Sin embargo sı podrıan ser mayores si se llevase esta
tecnologıa a la industria a gran escala, por ejemplo, y se analizaran a continuacion.
Las actividades realizadas suponen un buen impacto en el ambito social y economico
ya que se fomenta la innovacion y la investigacion, el empleo especializado de alto valor
anadido, y pueden desarrollarse aplicaciones muy utiles que mejorarıan la economıa de
algunas empresas a partir de mejorar su productividad y el ahorro energetico, y habrıa
mejoras en los grupos de interes que la rodean, como sus clientes o la localidad en la que
se ubica la empresa.
En el caso del ambito ambiental, la tecnologıa laser es una tecnologıa muy limpia en
su fase de utilizacion, ahorra energıa y no produce tantos residuos y contaminantes como
otras tecnicas de mecanizado que se utilizan hoy en dıa.
Sı es cierto que en su fase de fabricacion, tanto el laser como la TAG Lens tienen un
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 59
CAPITULO 7. SOCIAL, ECONOMICO Y AMBIENTAL
impacto negativo ambiental, ya que en la obtencion de las materias primas utilizadas en
su fabricacion producen contaminantes, al igual que los residuos al final de su vida util,
pero este impacto es de menor envergadura, su vida util es bastante larga y la mayorıa
de los materiales utilizados pueden ser reciclados.
Economicamente supondrıa una inversion inicial alta para las empresas que deseen
manejar esta tecnologıa, tanto por la adquisicion de los equipos como por la formacion
o contratacion de personal especializado en ellos. Sin embargo, a la larga es beneficioso
pues aumenta su productividad y ahorra en el gasto energetico.
60 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Capıtulo 8
Planificacion temporal
El diagrama de Gantt para la realizacion de este trabajo es el que puede verse en la
figura 8.1.
El trabajo fue solicitado en julio de 2017, concretado en septiembre del mismo ano y
comenzado a principios de diciembre. El centro de trabajo esta en el Centro Laser UPM
en el Campus Sur, Madrid, y debido a la distancia del lugar de residencia del autor, se
disponıa de un dıa a la semana como mınimo y dos o tres como maximo para trabajar en
ello. Finalmente en la segunda semana del mes de abril 2018, se concluyeron los experi-
mentos, y poco despues, la redaccion de este documento.
Entre los contratiempos del trabajo caben destacar los dos parones, uno por el fun-
cionamiento inestable del equipo laser que fue solventado rapidamente por David Munoz
en contacto con el fabricante, y el segundo por las goteras que habıa en el techo de la
habitacion de los equipos. Tambien hubo un cambio de planes, en el cual se cambio de
longitud de onda de UV a verde, con lo que se tuvo que repetir una parte del trabajo con
esta nueva configuracion, aunque en general ha sido un trabajo fluido y rapido.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 61
CAPITULO 8. PLANIFICACION TEMPORAL
Figura 8.1 Diagrama de Gantt para este trabajo.
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Capıtulo 9
Presupuesto
9.1. Introduccion
Este presupuesto cuantifica el precio que deberıa pagar una entidad externa que desea-
ra encargar un estudio de estas caracterısticas y profundidad a la institucion Centro Laser
UPM y al presente alumno. Por tanto, en el siguiente apartado se explica detalladamente
el coste de la investigacion objeto del proyecto, de la mano de obra que ha intervenido en
el, ası como el tiempo de uso y precio de los distintos equipos necesarios para la realizacion
del mismo.
9.2. Mediciones
Partida a Justificar No.1
Estudio Bibliografico General
ELEMENTOS MEDICION
Alumno 110h
Profesor 22h
Tabla 9.1 Partida a Justificar No.1
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 63
CAPITULO 9. PRESUPUESTO
Partida a Justificar No.2
Formacion en seguridad, manejo de equipos laser y caracterizacion
ELEMENTOS MEDICION
Alumno 25h
Profesor/Investigador 15h
Laser Pulsado 10h
Microscopio Confocal 10h
Tabla 9.2 Partida a Justificar No.2
Partida a Justificar No.3
Experimentos y pruebas
ELEMENTOS MEDICION
Alumno 50h
Profesor/Investigador 15h
Laser Pulsado 50h
Microscopio Confocal 20h
Termopila 1ud
Muestras de silicio 2ud
Camara CCD 1ud
Tabla 9.3 Partida a Justificar No.3
Partida a Justificar No.4
Modelo de TAG Lens
ELEMENTOS MEDICION
Alumno 60h
Profesor/Investigador 10h
Tabla 9.4 Partida a Justificar No.4
64 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
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Partida a Justificar No.5
Redaccion del Proyecto
ELEMENTOS MEDICION
Alumno 40h
Profesor/Investigador 4h
Tabla 9.5 Partida a Justificar No.5
9.3. Justificacion de costes
COSTES
MANO DE OBRA Salario mensual Salario horario
Salario estudiante 1.250e 8,33e
Salario profesor/investigador 3.862,28e 25,75e
MAQUINARIA Y EQUIPOS Costes
Coste laser pulsado 150e/h
Microscopio confocal 150e/h
Microscopio confocal 150e/h
Termopila 500e/ud
Camara CCD 800e/ud
Muestras de silicio 25e/ud
Tabla 9.6 Tabla de costes
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 65
CAPITULO 9. PRESUPUESTO
9.4. Cuadros de precios
Partida a Justificar No.1
ESTUDIO BIBLIOGRAFICO GENERAL
ELEMENTOS MEDICION PRECIO PRESUPUESTO
Alumno 110h 8,33e/h 916,30e
Profesor/Investigador 22h 25,75e/h 566,50e
Total coste directo 1.482,80e
Total coste indirecto (4 %) 59,31e
TOTAL 1.542,11e
Tabla 9.7 Cuadro de precios No.1
Partida a Justificar No.2
FORMACION EN SEGURIDAD, MANEJO DE EQUIPOS LASER
Y CARACTERIZACION
ELEMENTOS MEDICION PRECIO PRESUPUESTO
Alumno 25h 8,33e/h 208,25e
Profesor/Investigador 15h 25,75e/h 386,25e
Laser pulsado 10h 150e/h 1.500e
Microscopio confocal 10h 150e/h 1.500e
Total coste directo 3.594,50e
Total coste indirecto (4 %) 143,78e
TOTAL 3.738,28e
Tabla 9.8 Cuadro de precios No.2
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Partida a Justificar No.3
EXPERIMENTOS Y PRUEBAS
ELEMENTOS MEDICION PRECIO PRESUPUESTO
Alumno 50h 8,33e/h 416,50e
Profesor/Investigador 15h 25,75e/h 386,25e
Laser pulsado 50h 150e/h 7.500e
Microscopio confocal 20h 150e/h 3.000e
Termopila 1ud 500e 500e
Camara CCD 1ud 800e 800e
Muestras de silicio 2ud 25e 50e
Total coste directo 12.652,75e
Total coste indirecto (4 %) 506,11e
TOTAL 13.158,86e
Tabla 9.9 Cuadro de precios No.3
Partida a Justificar No.4
MODELO TAG LENS
ELEMENTOS MEDICION PRECIO PRESUPUESTO
Alumno 60h 8,33e/h 499,80e
Profesor/Investigador 10h 25,75e/h 257,50e
Total coste directo 757,30e
Total coste indirecto (4 %) 30,29e
TOTAL 787,59e
Tabla 9.10 Cuadro de precios No.4
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 67
CAPITULO 9. PRESUPUESTO
Partida a Justificar No.5
REDACCION DEL PROYECTO
ELEMENTOS MEDICION PRECIO PRESUPUESTO
Alumno 40h 8,33e/h 333,20e
Profesor/Investigador 4h 25,75e/h 103e
Total coste directo 436,20e
Total coste indirecto (4 %) 17,45e
TOTAL 453,65e
Tabla 9.11 Cuadro de precios No.5
9.5. Presupuesto de ejecucion material
1. ESTUDIO BIBLIOGRAFICO ................................................ 1.542,11e
2. FORMACION ......................................................................... 3.738,28e
3. EXPERIMENTOS Y PRUEBAS .......................................... 13.158,86e
4. MODELO DE TAG LENS ......................................................... 787,59e
5. REDACCION DEL PROYECTO .............................................. 453,65e
TOTAL PRESUPUESTO DE EJECUCION MATERIAL ...... 19.680,49e
El presupuesto de Ejecucion de Material asciende a la citada cantidad de DIECINUEVE
MIL SEISCIENTOS OCHENTA EUROS CON CUARENTA Y NUEVE CENTIMOS,
19.680,49e.
9.6. Presupuesto de ejecucion por contrata
PRESUPUESTO DE EJECUCION MATERIAL ................. 19.680,49e
GASTOS GENERALES (15 %) .............................................. 2.952,07e
BENEFICIOS INDUSTRIALES (6 %) .................................... 1.180,83e
TOTAL PARCIAL ................................................................. 23.813,39e
I.V.A. (21 %) ........................................................................... 5.000,81e
TOTAL PRESUPUESTO DE EJECUCION POR CONTRATA ...
28.814,20e
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El presupuesto de Ejecucion por Contrata asciende a la citada cantidad de
VEINTIOCHO MIL OCHOCIENTOS CATORCE EUROS CON VEINTE
CENTIMOS, 28.814,20e.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 69
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Capıtulo 10
Conclusiones
En este trabajo se han cumplido los objetivos propuestos al inicio del mismo:
El facil y sencillo manejo de los equipos, la precision que proporciona y los finos
acabados hacen de la TAG lens una herramienta muy valida para los micromecani-
zados, incluso los 3D, en los que pueden controlarse los parametros fundamentales
de la misma en tiempo real y obtenerse los patrones o los mecanizados deseados
segun el caso.
Se ha comprendido el funcionamiento de la TAG Lens combinada con laseres de
pulso ultracortos, y se ha propuesto un modelo que simula el comportamiento de la
TAG Lens a partir de Matlab.
Se han estudiado los parametros de los que dependen las caracterısticas del haz
laser, tanto a partir del modelo realizado como a partir de los experimentos.
Se ha montado e instalado correctamente tanto el laser como la lente y se han realiza-
do diferentes experimentos que permiten cumplir con los dos objetivos mencionados
anteriormente.
Se han analizado los resultados obtenidos y se han propuesto aplicaciones y futuros
trabajos que continuen a partir de este mismo.
Relativo a los parametros de la TAG Lens, se puede concluir a partir de los experi-
mentos y de las simulaciones que al aumentar la frecuencia, si tenemos el suficiente
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 71
CAPITULO 10. CONCLUSIONES
diametro de haz, podemos visualizar en mayor medida los anillos caracterısticos del
haz Bessel, pues se comprimen los anillos mayores. Coloquialmente, al aumentar
la frecuencia tendremos “mas anillos Bessel en un spot”, y al contrario cuando es
baja, hasta el punto de que podrıan parecer spots realizados por un haz gaussiano,
al desaparecer los anillos mayores, y solo quedarıa el spot central.
Al aumentar la amplitud, simplemente aumenta el valor de los extremos del perfil
de ındice de refraccion. Es decir, aumenta el efecto del enfoque-desenfoque, por lo
que el diametro de los spots sera cada vez mayor cuando esten desenfocados, y
tambien seran menos profundos, como puede verse en el experimento del apartado
4.5. Coloquialmente, si la amplitud es baja, tendremos “menos TAG Lens”, y si es
alta, tendremos “mas TAG Lens”.
Relativo a la frecuencia de pulso, cuando esta es aproximadamente la misma o
un multiplo aproximado (no exacto) de la frecuencia de la TAG Lens, se obtiene
el fenomeno de desfase, que es bastante visual y permite hacer surcos de anchura
variable.
Para optimizar el uso de la TAG Lens con laser ultracorto y poder aprovechar todas
sus ventajas, es conveniente utilizar un expansor del haz laser para que este ocupe en
la medida de lo posible toda la superficie optica de la TAG Lens, y posteriormente
utilizar un sistema de lentes telescopico para simplemente disminuir este diametro,
sin enfocar ni desenfocar, y que sea un diametro valido para micromecanizado. De
esta forma es posible utilizar todo el perfil de ındice de refraccion que proporciona
la TAG Lens, y tambien las ventajas que proporcionan los haces Bessel en cuanto a
que son no difractivos. Si se enfoca el haz con una lente de enfoque, aunque el haz
sea Bessel, tendremos primeramente un enfoque y posteriormente un desenfoque, y
no sera posible aprovechar todo el rango de distancias focales a controlar. Tambien
es conveniente sincronizar los pulsos laser con la TAG y mediante desfases controlar
la distancia focal segun las necesidades del usuario.
Es posible observar el comportamiento de la TAG Lens mediante simulaciones. Esto
ahorra tiempo y dinero, ademas de ser mas seguro que hacer los experimentos, y
es un metodo fiable para establecer relaciones entre los parametros que se pueden
utilizar, pues se observan comportamientos parecidos a lo que dice la teorıa. Aunque
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TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
el modelo no ha podido ser validado aun, su validacion puede ser objeto de futuros
trabajos, y tambien podrıa ser mejorado.
Relativo a los impactos, tanto sociales, como economicos y ambientales, esta tec-
nologıa y su implantacion en la industria a gran escala solo supone practicamente
impactos positivos.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 73
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Indice de Figuras
1.1. Aplicacion de marcado laser sobre material metalico. Fuente: Blog de Pono-
ko (https://www.ponoko.com/blog/how-to-make/understanding-the-difference-
between-engraving-etching-and-marking/) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2. Imagen de una TAG Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3. Grafica de las funciones Bessel de primera especie. . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4. En la figura pueden verse: a) perfil del haz laser sin TAG lens, b) perfil del
haz laser con TAG lens, c) y d) imagenes de perlas fluorescentes incrustadas
en agarosa, tomadas sin TAG y con TAG lens respectivamente. [Duocastella
et al., 2017] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.5. Microfabricacion aditiva por laser [Pique et al., 2016] . . . . . . . . . . . . 12
1.6. Proceso de microfabricacion aditiva por laser [Lawrence, 2017] . . . . . . . 13
1.7. Acabados con micromecanizado laser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1. Fotografıa de la fuente laser utilizada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2. Termopila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3. Camara CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4. Microscopio confocal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5. Lente de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.6. TAG Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.7. Esquema de guiado del laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.8. Guiado del laser y detalle de la TAG Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.9. Componentes de una TAG Lens [McLeod and Arnold, 2008]. . . . . . . . . 23
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 75
INDICES Y NOMENCLATURA
2.10. Predicciones y experimentos del perfil de ındice de refraccion [McLeod and
Arnold, 2008]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.11. Divergencia de un haz Bessel [McLeod, 2009]. . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.12. Primer experimento con y sin TAG Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1. Experimento para la busqueda de foco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2. Grafica de calibrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3. Medicion de un diametro con la camara CCD. . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.1. Experimento introduciendo la frecuencia de la TAG Lens. . . . . . . . . . . 38
4.2. Experimento variando la frecuencia de pulso laser. . . . . . . . . . . . . . . 39
4.3. Perfiles al introducir frecuencia en el pulso laser . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.4. Fenomeno de desfase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.5. Experimento con efecto visual de desfase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.6. Perfiles al aumentar el efecto del desfase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.7. Experimento aumentando los efectos visuales del desfase. . . . . . . . . . . 44
4.8. Experimento a frecuencia de pulso baja y variando Z. . . . . . . . . . . . . 45
4.9. Experimento con frecuencias similares y variando la amplitud de la TAG. . 46
4.10. Perfiles al variar las amplitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.11. Experimento con frecuencias similares y variando la energıa. . . . . . . . . 47
5.1. Interfaz para la simulacion en Matlab. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.2. Resultados de simulacion para el ındice de refraccion y perfil de intensidades. 53
5.3. Resultados de simulacion para el campo electrico. . . . . . . . . . . . . . . 54
5.4. Resultados de simulacion para el plano XZ paralelo a la propagacion. . . . 54
8.1. Diagrama de Gantt para este trabajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
76 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Indice de Tablas
2.1. Caracterısticas de la fuente laser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2. Valores de frecuencia de resonancia / amplitud segun el QA Certificate. . . 22
3.1. Potencias emitidas por el laser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
9.1. Partida a Justificar No.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.2. Partida a Justificar No.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9.3. Partida a Justificar No.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9.4. Partida a Justificar No.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9.5. Partida a Justificar No.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
9.6. Tabla de costes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
9.7. Cuadro de precios No.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
9.8. Cuadro de precios No.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
9.9. Cuadro de precios No.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
9.10. Cuadro de precios No.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
9.11. Cuadro de precios No.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 77
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Lista de Sımbolos
D Diametro del haz (m), vease la ecuacion (3.2), pagina 27
Emax Densidad maxima de energıa para no danar la TAG Lens (J/cm2), vease la ecua-
cion (3.3), pagina 28
Iimg() Perfil de intensidades en el plano de observacion, a una distancia z de la apertura
(W/m2), vease la ecuacion (5.8), pagina 46
J0() Funcion de Bessel de primera especie y orden 0, vease la ecuacion (5.1), pagina 45
L0 Espesor de la lente (m), vease la ecuacion (5.3), pagina 45
Pa Densidad de potencia emitida (W/m2), vease la ecuacion (5.2), pagina 45
Pmax Potencia maxima de emision de la fuente para no danar la TAG Lens (W), vease
la ecuacion (3.2), pagina 27
Shaz Area de la seccion del haz (m2), vease la ecuacion (3.2), pagina 27
U0() Campo electrico justo antes de la lente (N/C), vease la ecuacion (5.2), pagina 45
Uimg() Campo electrico en el plano de observacion, a una distancia z de la apertura (N/C),
vease la ecuacion (5.6), pagina 46
ε0 Permitividad electrica en el vacıo, 8,85 ∗ 10−12 C2/Nm2 , vease la ecuacion (5.8),
pagina 46
η Abscisas en el plano de apertura (m), vease la ecuacion (5.2), pagina 45
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 79
INDICES Y NOMENCLATURA
µ0 Permeabilidad magnetica en el vacıo, 4π ∗ 10−4 N/A2, vease la ecuacion (5.2),
pagina 45
ω Frecuencia de la TAG Lens (Hz), vease la ecuacion (5.1), pagina 45
ρ Coordenada radial en el plano de apertura (m) , vease la ecuacion (5.1), pagina 45
θ() Angulo de refraccion, despues de la lente, en funcion de las coordenadas del plano
de apertura (rad), vease la ecuacion (5.5), pagina 45
ξ Ordenadas en el plano de apertura (m), vease la ecuacion (5.2), pagina 45
c Velocidad del sonido en el vacıo (m/s), vease la ecuacion (5.2), pagina 45
cs Velocidad del sonido a traves de la lente (m/s), vease la ecuacion (5.1), pagina 45
i Numero complejo,√−1, vease la ecuacion (5.3), pagina 45
k0 Numero de onda circular (m-1), vease la ecuacion (5.3), pagina 45
n() Funcion ındice de refraccion en el plano de apertura, vease la ecuacion (5.1), pagi-
na 45
n0 Indice de refraccion estatico, vease la ecuacion (5.1), pagina 45
nA Coeficiente de ındice de refraccion dinamico, vease la ecuacion (5.1), pagina 45
s() Funcion distancia entre dos puntos de los planos de apertura y observacion (m),
vease la ecuacion (5.6), pagina 46
t tiempo (s), vease la ecuacion (5.1), pagina 45
tl() Transformacion de fase en funcion de las coordenadas del plano de apertura, vease
la ecuacion (5.3), pagina 45
80 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
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82 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Parte II
Anexos
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 83
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Anexo 1: Scripts
En este anexo se han recogido todos los codigos de Matlab que se han utilizado para
la creacion del modelo de TAG Lens del capıtulo 6.
potencias.m
Funcion “potencias.m” que realiza una interpolacion de la potencia laser a partir de
datos experimentales y comprueba que se cumplen los umbrales de dano de la TAG Lens.
1 func t i on [P, maxpot , e p u l s o ] = potenc i a s ( nombrefich , Att , f l a s e r , div , plotQ ,MP,UD, d)
2 %POTENCIAS
3 %E s c r i t a por Andres Mart ınez .
4 %Se t r a ta de una func i on que a p a r t i r de una tab la de po tenc i a s l a s e r
5 %dependientes de l atenuador de l a fuente , l a f r e c u e n c i a y e l r a t e d iv ide r ,
6 %i n t e r p o l a l i n ea lmente l o s datos y obt i ene para l o s deseados datos de
7 %entrada v a l o r e s de potenc ia de l l a s e r . Esta enfocado a combinar e l l a s e r
8 %con una TAG Lens , proporcionando l o s v a l o r e s l ı m i t e de potenc ia para l o s
9 %c u a l e s l a l e n t e func iona correctamente .
10
11 %nombref ich : es un s t r i n g con e l nombre de l f i c h e r o . txt l im i tado por
12 %ta bu l a c i o ne s donde se guarda l a tab la − experimento de c a l i b r a c i o n de
13 %potenc ia .
14
15 %Att : e s e l atenuador . Var ıa ent r e 10 y 100 %.
16
17 %f l a s e r : e s l a f r e c u e n c i a − r e p e t i t i o n ra t e de l l a s e r . Los v a l o r e s var ı an
18 %entre 402000 Hz y 992000 Hz .
19
20 %div : es e l r a t e d i v i d e r .
21
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 85
ANEXOS
22 %plotQ : por s i se desea s a l i d a de l p l o t de l a s u p e r f i c i e i n t e rpo l ada (0 o 1)
23
24 %MP: es l a maxima potenc ia op t i ca recomendada para l a tag l e n s en W/cmˆ2
25
26 %d : es e l di ametro de l haz l a s e r cuando a lcanza l a TAG l e n s en m
27
28 %P: es l a potenc ia emit ida en e sa s cond i c i one s en W
29
30 %e p u l s o : e s l a ene rg ı a por pul so en J
31
32 %maxpot : e s l a potenc ia maxima para no danar l a l ente , ten iendo en cuenta
33 %MP, en W
34
35 %UD: es e l umbral de dano , en J/cmˆ2
36
37 %La e x p l i c a c i o n d e t a l l a d a v iene aqu ı
38 pot=dlmread ( nombrefich , ' \ t ' ) ; %Lee e l f i c h e r o con l a tab la de potenc i a s de l imi tado por
t ab u l a c i on e s .
39
40 %En e s t e f i c h e r o , hay que poner en cada columna de l a primera f i l a como l a s
41 %f r e c u e n c i a s / d i v i d e r de l l a s e r ( en kHz) , y en cada f i l a de l a primera columna e l
42 %va lo r de l atenuador ( en %). Para cada uno de l o s puntos i n t e r i o r e s de l a tabla ,
43 %tendremos l a potenc ia medida con l a te rmopi la en e s t a s cond i c i one s .
44
45 f l a s e r=f l a s e r *1e−3; %Pasamos l a f r e c u e n c i a l a s e r de Hz a kHz .
46
47 x=pot ( 2 : 1 1 , 1 ) ; %obtenemos l o s array de l f i c h e r o , que formaran l a matr iz X.
48 y=pot ( 1 , 2 : 4 ) ;
49 z=pot ( 2 : 1 1 , 2 : 4 ) ;
50
51 c=0; %contador
52 X= [ ] ; %Matriz
53
54 f o r k=1: l ength ( x )
55 f o r h=1: l ength ( y )
56 X(h+c , 1 )=x ( k ) ;
57 X(h+c , 2 )=y (h) ;
58 X(h+c , 3 )=z (k , h) ;
59 end
60 c=c +3;
61 end
62
63 %Realizamos una i n t e r p o l a c i o n l i n e a l de l o s datos para obtener una s u p e r f i c i e .
64 [ s f ]= f i t ( [X( : , 1 ) ,X( : , 2 ) ] ,X( : , 3 ) , ' l i n e a r i n t e r p ' ) ;
65
66 %Area de l haz l a s e r
67 A=pi *(d*100/2) ˆ2 ;
68 %Potencia op t i ca maxima recomendada para l a TAG Lens .
69 maxpot=MP*A;
86 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
70
71 %Plot de l o s v a l o r e s exper imenta les , l a i n t e r p o l a c i o n y e l umbral de dano .
72 i f plotQ==true
73 [ s , t ]= meshgrid (X( : , 1 ) ,X( : , 2 ) ) ;
74 u=s f ( s , t ) ;
75 p l o t ( s f , [ X( : , 1 ) ,X( : , 2 ) ] ,X( : , 3 ) )
76 t i t l e ( ' I n t e r p o l a c i o n de potenc i a s segun atenuador y f r e c u e n c i a l a s e r ' )
77 x l a b e l ( ' Atenuador ( %) ' )
78 y l a b e l ( ' Frecuenc ia l a s e r (kHz) ' )
79 z l a b e l ( ' Potencia l a s e r (W) ' )
80 co l o rba r ;
81 hold on
82 contour3 ( s , t , u , [ maxpot , maxpot ] , ' r ' , ...
83 ' LineWidth ' , 2 . 5 )
84 end
85
86 %Potencia l a s e r t e o r i c a para l a s cond i c i one s dadas .
87 P=s f ( Att , f l a s e r ) / div ; %W
88 %Energ ıa por pul so t e o r i c a para l a s cond i c i one s dadas .
89 e p u l s o=P/( f l a s e r / div ) ; %J
90
91 cont =10;
92 ad=s f ( cont , f l a s e r ) / div ;
93 whi l e ad<maxpot
94 cont=cont +10;
95 ad=s f ( cont , f l a s e r ) / div ;
96 end
97
98 %Errore s en e l caso de que l a TAG Lens no func ione correctamente para l o s
99 %v a l o r e s de potenc ia y ene rg ı a c a l c u l a d o s ( que sean mayores que l o s v a l o r e s recomendados
o umbral de dano )
100 i f ( ( e p u l s o ) /A)>=UD
101 h=msgbox ( ' This energy dens i ty i s g r e a t e r than the Damage Treshold ' , 'Warning ! ' , ' e r r o r '
) ;
102 end
103 stp=s p r i n t f ( ' This power may cause s e r i o u s damage to the TAG l e n s . You have to reduce the
value o f the at tenuator to %d % %.' , cont−10) ;
104 i f maxpot<=P
105 h=msgbox ( stp , 'Warning ! ' , 'warn ' ) ;
106 end
n t.m
Funcion “n t.m” que calcula el ındice de refraccion de la TAG Lens.
1 func t i on [ n nA]= n t ( f t ag , amp, t , Cs , n0 )
2
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 87
ANEXOS
3 %E s c r i t o por Andres Mart ınez .
4
5 %Funcion que c a l c u l a e l ı n d i c e de r e f r a c c i o n
6 %n( ro , t )=n0+nA*J0 (w/Cs* ro ) * s i n (w* t ) donde J0 es l a func i on Bes s e l y l o s
7 %demas parametros corresponden a l o s d e s c r i t o s a cont inuac i on .
8
9 %Para e l 0 .65 c e n t i s t o k e Dow Corning 200 f l u i d ( a c e i t e de s i l i c o n a )
10 %n0=1.375 ( ı n d i c e de r e f r a c c i o n e s t a t i c o ) y Cs=873m/ s ( ve l oc idad de l son ido
11 %en e l f l u i d o ) . J0 es l a func i on Bes s e l . El va l o r de nA es complicado de
12 %c a l c u l a r , por e l l o se ha tomado un va lo r a justado experimentalmente . w es
13 %l a f r e c u e n c i a de l a TAG l e n s d r i v i n g func t i on .
14
15 %f t a g = es ca l a r , f r e c u e n c i a de l a TAG l e n s en (Hz) .
16
17 %Amp = es ca l a r , amplitud de l a TAG l e n s ( %) .
18
19 %t = es ca l a r , i n s t a n t e de tiempo ( s ) . Recomiendo probar con d i v i s o r e s de l per iodo
20 %de l a TAG l e n s y un mınimo d e s f a s e para ver l o s e f e c t o s de l a TAG.
21
22 %Aquı se hace un a j u s t e ent r e l a amplitud de l a l e n t e y e l va l o r de nA.
23 DAmp=[20 25 30 35 4 0 ] ;
24 nA val =[1.1 e−5 1 .7 e−5 2 .35 e−5 2 .8 e−5 3 .4 e−5] ;
25 f i t o b j e c t=f i t (DAmp' , nA val ' , ' poly1 ' ) ;
26 nA=f i t o b j e c t (amp) ;
27
28 ro=@(x , y ) s q r t ( x.ˆ2+y . ˆ 2 ) ; %d e f i n i c i o n de ro
29 J0=@(x , y ) b e s s e l j (0 ,2* pi * f t a g /Cs* ro (x , y ) ) ; %Funcion Bes s e l de orden 0 . Evaluada en 2 p i /
Cs* s q r t (Xˆ2+Yˆ2)
30
31 %Se c a l c u l a l a func i on n en func i on de l o s v a l o r e s (x , y ) para e l plano de apertura
32
33 n=@(x , y ) n0+nA*J0 (x , y ) .* s i n (2* pi * f t a g * t ) ;
angulotag.m
Funcion “angulotag.m” que calcula los angulos con los que salen los rayos laser despues
de la TAG Lens para un determinado ındice de refraccion.
1 func t i on a l f a=angulotag (M, d , L0)
2
3 %E s c r i t a por Andres Mart ınez .
4
5 %Devuelve un array de angulos ” a l f a i ” con l o s que l o s rayos l a s e r
6 %sa l en de l a TAG Lens para un determinado ı n d i c e de r e f r a c c i o n en
7 %e l dominio de l a TAG y en un i n s t a n t e de tiempo determinado por M.
8
9 %M = matriz ı n d i c e de r e f r a c c i o n ( ca l cu l ado con ' n t .m' y evaluado en
88 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
10 %e l dominio de l haz ) .
11
12 %d = es ca l a r , di ametro de apertura , m
13
14 %L0 = es ca l a r , e spe so r de l a l ente , m
15
16 r e s=length (M) ;
17
18 [ npx]= grad i en t (M, d/ r e s ) ;
19
20 a l f a=−L0*npx ( c e i l ( r e s /2) , : ) ;
RS FFT.m
Funcion “RS FFT.m” con el algoritmo para realizar la integral de difraccion mediante
transformadas rapidas de fourier.
1 % Algoritmo de :
2 % ”Fast−Fourier−trans form based numerica l i n t e g r a t i o n method f o r the
3 % Rayle igh . Sommerfeld d i f f r a c t i o n formula ” Por Fabin Shen y Anbo Wang
4 %
5 % Calcula l a i n t e g r a l de d i f r a c c i o n de Rayle igh . Sommerfeld usando FFT' s 2D.
6 % Deber ıa s e r o rdenes de magnitud mas r ap ida que l a i n t e g r a l usando cuadratura .
7 %
8 func t i on [ I xxj yyj F ap Nobsx Nobsy s j nj ] = RS FFT( src , x ap , y ap , x ob , y ob , z p ,
lambda , Nx, Ny, vara rg in )
9 k = 2* pi /lambda ;
10 osmp = 1 ;
11 showbar=1;
12 g=@gRS ;
13 param = 0 ;
14 vararg in=vararg in {1} ;
15 f o r i = 1 : 2 : l ength ( vararg in )−1
16 name = vararg in { i } ;
17 va lue = vararg in { i +1};
18
19 switch name
20 case ”param”
21 param = value ;
22 case ”showbar”
23 showbar = value ;
24 case ” output sample ”
25 osmp = value ;
26 case ”method”
27 switch value
28 case ”RS”
29 g = @gRS ;
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 89
ANEXOS
30 case ”FK”
31 g = @gFK;
32 case ” f r e s n e l ”
33 g = @gFresne l ;
34 end
35 otherwi se
36 e r r o r ( ' Unrecognised input argument : %s= %s ' ,name , va lue ) ;
37 end
38 end
39
40 % Dividimos e l plano de observac i on en mu l t i p l e s ventanas
41 a p s i z e = max( x ap )−min( x ap ) ;
42 aps i zeob=max( x ob )−min( x ob ) ;
43 Nobsx = c e i l ( (max( x ob )−min( x ob ) ) . / a p s i z e ) ;
44 Nobsy = c e i l ( (max( y ob )−min( y ob ) ) . / a p s i z e ) ;
45 I = ze ro s ( Nobsx* c e i l (Nx. / osmp) , Nobsy* c e i l (Ny. / osmp) ) ;
46 xxj = ze ro s (1 , Nobsx* c e i l (Nx. / osmp) ) ;
47 y j = ze ro s (1 , Nobsy* c e i l (Ny. / osmp) ) ;
48
49 % s j y nj son l o s puntos de muestreo de l a func i on de apertura
50 s j = l i n s p a c e ( min ( x ap ) ,max( x ap ) ,Nx) ;
51 nj = l i n s p a c e (min ( y ap ) ,max( y ap ) ,Ny) ;
52
53 U = ze ro s (2*Nx−1 ,2*Ny−1) ;
54 [ Sj Nj ] = meshgrid ( s j , n j ) ;
55
56 % c o e f i c i e n t e s de simpson para opt imizar e l a lgor i tmo
57 %B = 1./3 .* [ 1 4 repmat ( [ 2 4 ] , 1 , (Nx−1)/2−1) 1 ] ;
58
59 % c a l c u l a l a f f t de apertura
60 U( 1 : Nx , 1 : Ny) = s r c ( Sj , Nj , param ) ;
61 % devuelve l a func i on de apertura para e l u suar io
62 F ap = r e a l (U( 1 : Nx , 1 : Ny) ) ;
63 T = 0 ;
64
65 i f showbar
66 h=waitbar (0 ) ;
67 t o t a l = ( Nobsx+Nobsy ) +1; % numero de ventanas de observac i on + f f t de apertura
68
69 waitbar (T/ to ta l , h , s p r i n t f ( ' Aperture FFT\n %.2 f % %' ,100*T/ t o t a l ) ) ;
70 end
71
72 % p r e c a l c u l a l a f f t de apertura
73 U = f f t 2 (U) ;
74
75 i f l ength ( s j ) >= 2
76 ds j = s j (2 )−s j ( 1 ) ;
77 e l s e
78 ds j = 1 ;
90 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
79 end
80
81 i f l ength ( nj ) >= 2
82 dnj = nj (2 )−nj (1 ) ;
83 e l s e
84 dnj = 1 ;
85 end
86
87 f o r nx=0:Nobsx−1
88 f o r ny=0:Nobsy−1
89 i f showbar
90 waitbar (T/ to ta l , h , s p r i n t f ( ' Observation window %i/ %i \n %.2 f % %' , nx+ny+1,
Nobsx+Nobsy ,100*T/ t o t a l ) ) ;
91 end
92
93 % xj e y j son l o s puntos de muestreo de l plano de observac i on
94 x j = l i n s p a c e ( min ( x ob )+nx* aps i ze , min ( x ob )+(nx+1)* aps i ze ,Nx) ;
95 y j = l i n s p a c e ( min ( y ob )+ny* aps i ze , min ( y ob )+(ny+1)* aps i ze ,Ny) ;
96 xxj (1+nx* c e i l (Nx. / osmp) : c e i l ( ( nx+1)*Nx/osmp) ) = xj ( 1 : osmp : end ) ;
97 yyj (1+ny* c e i l (Ny. / osmp) : c e i l ( ( ny+1)*Ny/osmp) ) = yj ( 1 : osmp : end ) ;
98
99 Xj = ze ro s (1 ,2*Nx−1) ;
100 j = 1 :Nx−1;
101 Xj ( j ) = xj (1 ) − s j (Nx+1− j ) ;
102 j = Nx:2*Nx−1;
103 Xj ( j ) = xj ( j−Nx+1) − s j ( 1 ) ;
104
105 Yj = ze ro s (1 ,2*Ny−1) ;
106 j = 1 :Ny−1;
107 Yj ( j ) = yj (1 ) − nj (Ny+1− j ) ;
108 j = Ny:2*Ny−1;
109 Yj ( j ) = yj ( j−Ny+1) − nj (1 ) ;
110
111 H = g ( Xj , Yj , z p ) ;
112
113 S = i f f t 2 (U .* f f t 2 (H' ) ) .* ds j .* dnj ;
114
115 % s e l e c c i o n a l a submatriz de abajo a l a derecha para e l output
116 %
117 I (1+nx* c e i l (Nx. / osmp) : c e i l ( ( nx+1)*Nx/osmp) ,1+ny* c e i l (Ny. / osmp) : c e i l ( ( ny+1)*Ny
/osmp) )=S(Nx : osmp :2*Nx−1,Ny : osmp :2*Ny−1) ;
118 T = T+1;
119 end
120 end
121
122 i f showbar
123 c l o s e (h) ;
124 end
125
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 91
ANEXOS
126 func t i on out = gRS(x , y , z )
127 [X Y Z ] = meshgrid (x , y , z ) ;
128 r = s q r t (X.ˆ2 + Y.ˆ2 + Z . ˆ 2 ) ;
129 out = exp (1 i .* k .* r ) .* ( 1 i .* z . / r ) . / ( k . / ( 2* pi .* r ) ) .* s q r t ( lambda .* z p ) ;
130 end
131
132 func t i on out = gFK(x , y , z )
133 [X Y Z ] = meshgrid (x , y , z ) ;
134 r = s q r t (X.ˆ2 + Y.ˆ2 + Z . ˆ 2 ) ;
135 out = 1 i .* exp (1 i .* k .* r ) .* s q r t ( lambda .* z ) . / ( lambda* r ) ;
136 end
137
138 func t i on out = gFresne l (x , y , z )
139 [X Y Z ] = meshgrid (x , y , z ) ;
140 out = exp (1 i .* k .*Z) . / ( 1 i .* lambda .*Z) .* exp (1 i .* k .* (X.ˆ2 + Y. ˆ 2 ) . / ( 2 . *Z) ) .* s q r t
( lambda .* z p ) ;
141 end
142 end
i tag.m
Funcion “i tag.m” que calcula el perfil de intensidades a una distancia z de la TAG
Lens.
1 func t i on [ Iimg , Eimg , xxj , yyj , Nobsx , Nobsy , F ap , s j , nj ,M,nA,D]= i t a g (E0 , n0 , Cs , d , L0 , lambda , mu0
, eps0 , f t ag , amp, metodo , showbar , z p , t )
2
3 %E s c r i t o por Andres Mart ınez .
4 %
5 %Funcion que c a l c u l a e l p e r f i l de i n t e n s i d a d e s para un haz l a s e r que
6 %pasa a t rav e s de l a TAG Lens basandose en e l modelo d e s c r i t o en
7 %' Opt ica l a n a l y s i s o f time−averaged m u l t i s c a l e Be s s e l beams generated
8 %by a tunable a c o u s t i c g rad i en t o f r e f r a c t i o n lens ' de Euan McLeod y
9 %Craig B. Arnold , 2008 .
10 %
11 %Para e l c a l c u l o hay que i n t r o d u c i r l a d i s t a n c i a z p a l a que e s t a e l
12 %plano de observac i on ( l a imagen ) , y e l metodo para l a i n t e g r a l de
13 %d i f r a c c i o n .
14 %
15 %Las v a r i a b l e s de entrada son :
16 %
17 %E0 = func t i on handle de campo e l e c t r i c o antes de l a TAG Lens
18 %
19 %n0 = ı n d i c e de r e f r a c c i o n e s t a t i c o
20 %
21 %Cs = ve loc idad de l son ido en e l i n t e r i o r de l a TAG Lens , m/ s
22 %
92 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
23 %d = diametro de l haz , m/ s
24 %
25 %L0 = espe so r de l a l ente , m/ s
26 %
27 %lambda = long i tud de onda , m/ s
28 %
29 %mu0 = permeabi l idad magnetica vac ıo , SI
30 %
31 %eps0 = permis iv idad e l e c t r i c a vac ıo , S i
32 %
33 %f t a g = f r e c u e n c i a de l a TAG Lens , Hz
34 %
35 %amp = amplitud de l a TAG Lens , %
36 %
37 %showbar = barra de carga , (0 o 1)
38 %
39 %t = i n s t a n t e de tiempo para e l c a l cu l o , s
40 %
41 %z p = d i s t a n c i a de l plano de observac i on a l plano de l a l e n t e (m)
42 %
43 %metodo = t ipo de i n t e g r a l de d i f r a c c i o n . 'RS ' equ iva l e a
44 %Rayle igh . Sommerfeld , 'FK' equ iva l e a Fraunhofer y ' f r e s n e l ' a l a
45 %i n t e g r a l t i po Fre sne l .
46 %
47 %
48 %U t i l i z a l a s func i one s ' n t .m' , ' angulotag .m' y 'RS FFT .m'
49 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
50
51 %I n i c i a l i z a c i o n v a r i a b l e s o p t i c a s
52 k0=2*pi /lambda ;
53
54 %Espacio en e l plano de l a l e n t e ( apertura )
55 Aro=s q r t ( lambdaˆ2+(d/2) ˆ2+2* lambda* s q r t ( ( d/2) ˆ2+0.08ˆ2) )−d /2 ; %Espaciado
56 %optimo
57 Nx=c e i l (d/( Aro /2) ) ; %Dimensiones de l a matr iz de apertura
58 Ny=Nx ;
59 x ap=l i n s p a c e (−d/2 ,d/2 ,Nx) ;
60 y ap=l i n s p a c e (−d/2 ,d/2 ,Ny) ;
61 [X,Y]= meshgrid ( x ap , y ap ) ;
62
63 %Obtencion de l i n d i c e de r e f r a c c i o n en func i on de l tiempo .
64 [ n ,nA]= n t ( f t ag , amp, t , Cs , n0 ) ; %U t i l i z a l a func i on ' n t .m'
65 M=n(X,Y) ;
66
67 %Obtencion de l angulo de r e f r a c c i o n de l o s rayos l a s e r y l a r e l a c i o n de
68 %imagen ent re l a apertura y l a obse rvac i on
69 a=angulotag (M, d , L0) ; %U t i l i z a l a func i on ' angulotag .m'
70 D=max( x ap+z p * tan ( a ) ) ; %Radio maximo de apertura en l a d i f r a c c i o n para
71 %l a d i s t a n c i a z (m)
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 93
ANEXOS
72
73 %Campo de observac i on
74 x ob=l i n s p a c e (−D,D,Nx) ;
75 y ob=l i n s p a c e (−D,D,Ny) ;
76
77 %Transformada de f a s e que r e l a c i o n a e l campo antes y despues de l a TAG
78 %l e n s
79 t l =@(x , y ) exp (1 i *k0*L0*n(x , y ) ) ;
80
81 %Campo e l e c t r i c o j u s t o despues de l a TAG
82 Etag=@(x , y , z ) E0(x , y ) .* t l (x , y ) ;
83
84 %Ecuacion de l a transformada exacta para l o s campos sobre e l e j e o p t i co
85 %det r a s de una apertura c i r c u l a r para una d i s t a n c i a z . Sin convo luc i on .
86 %g=@(x , y , z ) z . * ( exp (1 i .* k0 .* z ) . / z−exp (1 i .* k0 .* s q r t ( z .ˆ2+(d/2) . ˆ 2 ) ) . / s q r t ( z .ˆ2+(d/2) ˆ2)
) ;
87 %Eimg=@(x , y , z ) Etag (x , y , z ) .* g (x , y , z ) ;
88 %Iimg=@(x , y , z ) 1/2* s q r t ( eps0 /mu0) .* abs (Eimg) . ˆ 2 ;
89
90 %Obtencion de l campo e l e c t r i c o en l a imagen a una d i s t a n c i a z mediante
91 %l a i n t e g r a l de d i f r a c c i o n de Rayle igh . Sommerfeld d i s c r e t i z a d a
92 %u t i l i z a n d o Transformadas Rapidas de Four i e r :
93
94 %' Fast−Fourier−trans form based numerica l i n t e g r a t i o n method f o r the
95 %Rayle igh . Sommerfeld d i f f r a c t i o n formula ' Fabin Shen y Anbo Wang, 2 0 0 6 .
96
97 %Si se desea cambiar e l metodo a Fraunhofer o Fresne l , hay que cambiar
98 %l a v a r i a b l e 'RS ' a 'FK' o ' f r e s n e l ' , r e spect ivamente .
99 [CC xxj yyj F ap Nobsx Nobsy s j nj ] = RS FFT( Etag , x ap , y ap , x ob , y ob , z p , lambda , Nx,
Ny,{ 'method ' , metodo , ' showbar ' , showbar }) ;
100 %Eimg=r e a l (Eimg ( 1 : c e i l (2* l ength ( s j ) *D/d) , 1 : c e i l (2* l ength ( nj ) *D/d) ) ) ;
101 Eimg=r e a l (CC( 1 : c e i l (2* l ength ( s j ) *D/d) , 1 : c e i l (2* l ength ( nj ) *D/d) ) ) ;
102 %Obtencion de l p e r f i l de in t en s idad en l a imagen a una d i s t a n c i a z
103 Iimg=1/2* s q r t ( eps0 /mu0) *abs (Eimg) . ˆ 2 ;
104
105 end
int tagXZ.m
Funcion “int tagXZ.m” que devuelve el perfil de intensidades en un plano paralelo a
la propagacion.
1 func t i on [ Iimg ]= int tagXZ (E0 , z p , d , L0 , lambda , mu0 , eps0 , f t ag , amp, t , metodo , Cs , n0 )
2
3 %E s c r i t o por Andres Mart ınez .
4 %
5 %Funcion que c a l c u l a e l p e r f i l de i n t e n s i d a d e s en un plano p a r a l e l o a
94 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
6 %l a propagaci on (XZ) hasta una d i s t a n c i a determinada , z , para un haz l a s e r que
7 %pasa a t rav e s de l a TAG Lens basandose en e l modelo d e s c r i t o en
8 %' Opt ica l a n a l y s i s o f time−averaged m u l t i s c a l e Be s s e l beams generated
9 %by a tunable a c o u s t i c g rad i en t o f r e f r a c t i o n lens ' de Euan McLeod y
10 %Craig B. Arnold , 2008 .
11 %
12 %Para e l c a l c u l o hay que i n t r o d u c i r l a d i s t a n c i a z p como un array
13 %con sus i n t e r v a l o s para e l muestreo , y e l metodo para l a i n t e g r a l de
14 %d i f r a c c i o n .
15 %
16 %Las v a r i a b l e s de entrada son :
17 %
18 %E0 = func t i on handle de campo e l e c t r i c o antes de l a TAG Lens
19 %
20 %n0 = ı n d i c e de r e f r a c c i o n e s t a t i c o
21 %
22 %Cs = ve loc idad de l son ido en e l i n t e r i o r de l a TAG Lens , m/ s
23 %
24 %d = diametro de l haz , m/ s
25 %
26 %L0 = espe so r de l a l ente , m/ s
27 %
28 %lambda = long i tud de onda , m/ s
29 %
30 %mu0 = permeabi l idad magnetica vac ıo , SI
31 %
32 %eps0 = permis iv idad e l e c t r i c a vac ıo , S i
33 %
34 %f t a g = f r e c u e n c i a de l a TAG Lens , Hz
35 %
36 %amp = amplitud de l a TAG Lens , %
37 %
38 %showbar = barra de carga , (0 o 1)
39 %
40 %t = i n s t a n t e de tiempo para e l c a l cu l o , s
41 %
42 %z p = d i s t a n c i a de l plano de observac i on a l plano de l a l e n t e (m)
43 %
44 %metodo = t ipo de i n t e g r a l de d i f r a c c i o n . 'RS ' equ iva l e a
45 %Rayle igh . Sommerfeld , 'FK' equ iva l e a Fraunhofer y ' f r e s n e l ' a l a
46 %i n t e g r a l t i po Fre sne l .
47 %
48 %
49 %U t i l i z a l a s func i one s ' n t .m' , ' angulotag .m' y 'RS FFT .m'
50 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
51
52
53 %I n i c i a l i z a c i o n v a r i a b l e s o p t i c a s
54 k0=2*pi /lambda ;
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 95
ANEXOS
55
56 %Espacio en e l plano de l a l e n t e ( apertura )
57 Aro=s q r t ( lambdaˆ2+(d/2) ˆ2+2* lambda* s q r t ( ( d/2) ˆ2+0.08ˆ2) )−d /2 ; %Espaciado
58 %optimo
59 Nx=c e i l (d/( Aro /2) ) ; %Dimensiones de l a matr iz de apertura
60 Ny=Nx ;
61 x ap=l i n s p a c e (−d/2 ,d/2 ,Nx) ;
62 y ap=l i n s p a c e (−d/2 ,d/2 ,Ny) ;
63 [X,Y]= meshgrid ( x ap , y ap ) ;
64
65 %Obtencion de l i n d i c e de r e f r a c c i o n en func i on de l tiempo .
66 n=n t ( f t ag , amp, t , Cs , n0 ) ; %U t i l i z a l a func i on ' n t .m'
67
68 %Transformada de f a s e que r e l a c i o n a e l campo antes y despues de l a TAG
69 %l e n s
70 t l =@(x , y ) exp (1 i *k0*L0*n(x , y ) ) ;
71
72 %Campo e l e c t r i c o j u s t o despues de l a TAG
73 Etag=@(x , y , z ) E0(x , y ) .* t l (x , y ) ;
74
75 %Ecuacion de l a transformada exacta para l o s campos sobre e l e j e o p t i co
76 %det r a s de una apertura c i r c u l a r para una d i s t a n c i a z .
77 %g=@(x , y , z ) z . * ( exp (1 i .* k0 .* z ) . / z−exp (1 i .* k0 .* s q r t ( z .ˆ2+(d/2) . ˆ 2 ) ) . / s q r t ( z .ˆ2+(d/2) ˆ2)
) ;
78
79 %Obtencion de l campo e l e c t r i c o en l a imagen a una d i s t a n c i a z mediante
80 %l a i n t e g r a l de d i f r a c c i o n de Rayle igh . Sommerfeld d i s c r e t i z a d a
81 %u t i l i z a n d o Transformadas Rapidas de Four i e r :
82
83 %' Fast−Fourier−trans form based numerica l i n t e g r a t i o n method f o r the
84 %Rayle igh . Sommerfeld d i f f r a c t i o n formula ' Fabin Shen y Anbo Wang, 2 0 0 6 .
85
86 T=1;
87 q = waitbar (0 ) ;
88 t o t a l = ( l ength ( z p ) ) ; % number o f obs windows + aper ture f f t
89 waitbar (T/ to ta l , q , s p r i n t f ( ' Planos r e a l i z a d o s \n %.2 f % %' ,100*T/ t o t a l ) ) ;
90
91 f o r z=1: l ength ( z p )
92 waitbar (T/ to ta l , q , s p r i n t f ( ' Planos en Z %i/ %i \n %.2 f % %' , z , l ength ( z p ) ,100*T/ t o t a l )
) ;
93 %Si se desea cambiar e l metodo a Fraunhofer o Fresne l , hay que cambiar
94 %l a v a r i a b l e 'RS ' a 'FK' o ' f r e s n e l ' , r e spect ivamente .
95 vararg in={ 'method ' , metodo , ' showbar ' , 0} ;
96 CC = RS FFT( Etag , x ap , y ap , x ap , y ap , z p ( z ) , lambda , Nx, Ny, vara rg in ) ;
97 %Eimg=r e a l (Eimg ( 1 : c e i l (2* l ength ( s j ) *D/d) , 1 : c e i l (2* l ength ( nj ) *D/d) ) ) ;
98 CC1=r e a l (CC( : , c e i l (Ny/2) ) ) ;
99 Eimg=squeeze (CC1) ;
100 %Obtencion de l p e r f i l de in t en s idad en l a imagen a una d i s t a n c i a z
101 Iimg ( : , z ) =1/2* s q r t ( eps0 /mu0) *abs (Eimg) . ˆ 2 ;
96 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
102 T=T+1;
103 end
104 c l o s e ( q )
105 end
APP.m
Funcion “APP.m”. Esta funcion es la que genera Matlab para realizar la GUIDE,
requiere de una interfaz y en ella se encuentran los callbacks editados y las funciones
introducidas para el programa de simulacion.
1 func t i on varargout = APP( vararg in )
2 %APP MATLAB code f o r APP. f i g
3 % APP, by i t s e l f , c r e a t e s a new APP or r a i s e s the e x i s t i n g
4 % s i n g l e t o n * .
5 %
6 % H = APP re tu rn s the handle to a new APP or the handle to
7 % the e x i s t i n g s i n g l e t o n * .
8 %
9 % APP( 'CALLBACK' , hObject , eventData , handles , . . . ) c a l l s the l o c a l
10 % func t i on named CALLBACK in APP.M with the g iven input arguments .
11 %
12 % APP( ' Property ' , ' Value ' , . . . ) c r e a t e s a new APP or r a i s e s the
13 % e x i s t i n g s i n g l e t o n * . S t a r t i ng from the l e f t , property value p a i r s are
14 % app l i ed to the GUI be f o r e APP OpeningFcn ge t s c a l l e d . An
15 % unrecognized property name or i n v a l i d va lue makes property a p p l i c a t i o n
16 % stop . Al l inputs are passed to APP OpeningFcn v ia vararg in .
17 %
18 % *See GUI Options on GUIDE' s Tools menu . Choose ”GUI a l l ows only one
19 % in s t ance to run ( s i n g l e t o n ) ” .
20 %
21 % See a l s o : GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES
22
23 % Edit the above text to modify the response to help APP
24
25 % Last Modif ied by GUIDE v2 . 5 19−Mar−2018 15 : 03 : 57
26
27 % Begin i n i t i a l i z a t i o n code − DO NOT EDIT
28 g u i S i n g l e t o n = 1 ;
29 g u i S t a t e = s t r u c t ( ' gui Name ' , mfilename , ...
30 ' g u i S i n g l e t o n ' , gu i S ing l e t on , ...
31 ' gui OpeningFcn ' , @APP OpeningFcn , ...
32 ' gui OutputFcn ' , @APP OutputFcn , ...
33 ' gui LayoutFcn ' , [ ] , ...
34 ' gu i Ca l lback ' , [ ] ) ;
35 i f narg in && i s c h a r ( vara rg in {1})
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 97
ANEXOS
36 g u i S t a t e . gu i Ca l lback = s t r 2 f u n c ( vararg in {1}) ;
37 end
38
39 i f nargout
40 [ varargout {1 : nargout } ] = gui main fcn ( gu i S ta te , vararg in { :} ) ;
41 e l s e
42 gui main fcn ( gu i S ta te , vara rg in { :} ) ;
43 end
44 % End i n i t i a l i z a t i o n code − DO NOT EDIT
45
46
47 %−−− Executes j u s t be f o r e APP i s made v i s i b l e .
48 func t i on APP OpeningFcn ( hObject , eventdata , handles , va ra rg in )
49 % This func t i on has no output args , s e e OutputFcn .
50 % hObject handle to f i g u r e
51 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
52 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
53 % vararg in command l i n e arguments to APP ( see VARARGIN)
54
55 % Choose d e f a u l t command l i n e output f o r APP
56 handles . output = hObject ;
57
58 % Update handles s t r u c t u r e
59 guidata ( hObject , handles ) ;
60
61 % UIWAIT makes APP wait f o r user re sponse ( s ee UIRESUME)
62 % uiwa i t ( handles . f i g u r e 1 ) ;
63
64
65 %−−− Outputs from t h i s func t i on are returned to the command l i n e .
66 func t i on varargout = APP OutputFcn ( hObject , eventdata , handles )
67 % varargout c e l l array f o r r e tu rn ing output args ( s ee VARARGOUT) ;
68 % hObject handle to f i g u r e
69 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
70 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
71
72 % Get d e f a u l t command l i n e output from handles s t r u c t u r e
73 varargout {1} = handles . output ;
74
75
76
77 func t i on f l a s e r C a l l b a c k ( hObject , eventdata , handles )
78 % hObject handle to f l a s e r ( s ee GCBO)
79 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
80 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
81
82 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f f l a s e r as t ex t
83 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f f l a s e r as a double
84 f l a s e r = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
98 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
85
86 try
87
88 y = f l a s e r {1} ; % c e l l to s t r i n g
89
90 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
91
92 catch
93
94 z = str2num ( s t r t o k ( f l a s e r ) ) ; % s t r i n g to number
95
96 end
97
98 l o w e r l i m i t = 402 e3 ;
99
100 u p p e r l i m i t = 992 e3 ;
101
102 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
103
104 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
105
106 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
107
108 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
109
110 %empty array
111
112 i f isempty ( output ) | (˜ output )
113
114 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
115
116 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
117
118 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
119
120 %the d e s i r e d bounds
121
122 i f isempty ( output )
123
124 output = l o w e r l i m i t ;
125
126 end
127
128 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
129
130 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
131
132 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
133
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 99
ANEXOS
134 msgbox ( s t r ) ;
135
136 end
137
138 %Set the value o f the text box to the new value , which l i e s with in the
139
140 %value range
141
142 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
143
144
145 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
146 func t i on f l a s e r C r e a t e F c n ( hObject , eventdata , handles )
147 % hObject handle to f l a s e r ( s ee GCBO)
148 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
149 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
150
151 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
152 % See ISPC and COMPUTER.
153 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
154 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
155 end
156
157
158
159 func t i on d iv Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
160 % hObject handle to div ( s ee GCBO)
161 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
162 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
163
164 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f div as t ext
165 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f div as a double
166
167
168 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
169 func t i on div CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
170 % hObject handle to div ( s ee GCBO)
171 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
172 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
173
174 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
175 % See ISPC and COMPUTER.
176 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
177 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
178 end
179
180
100 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
181
182 func t i on a t t Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
183 % hObject handle to at t ( s ee GCBO)
184 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
185 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
186
187 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f a t t as t ex t
188 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f a t t as a double
189 at t = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
190
191 try
192
193 y = at t {1} ; % c e l l to s t r i n g
194
195 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
196
197 catch
198
199 z = str2num ( s t r t o k ( a t t ) ) ; % s t r i n g to number
200
201 end
202
203 l o w e r l i m i t = 1 ;
204
205 u p p e r l i m i t = 100 ;
206
207 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
208
209 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
210
211 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
212
213 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
214
215 %empty array
216
217 i f isempty ( output ) | (˜ output )
218
219 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
220
221 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
222
223 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
224
225 %the d e s i r e d bounds
226
227 i f isempty ( output )
228
229 output = l o w e r l i m i t ;
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 101
ANEXOS
230
231 end
232
233 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
234
235 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
236
237 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
238
239 msgbox ( s t r ) ;
240
241 end
242
243 %Set the value o f the text box to the new value , which l i e s with in the
244
245 %value range
246
247 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
248
249
250 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
251 func t i on att CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
252 % hObject handle to at t ( s ee GCBO)
253 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
254 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
255
256 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
257 % See ISPC and COMPUTER.
258 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
259 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
260 end
261
262
263
264 func t i on d Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
265 % hObject handle to d ( s ee GCBO)
266 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
267 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
268
269 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f d as t ext
270 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f d as a double
271 d = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
272
273 try
274
275 y = d{1} ; % c e l l to s t r i n g
276
277 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
102 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
278
279 catch
280
281 z = str2num ( s t r t o k (d) ) ; % s t r i n g to number
282
283 end
284
285 l o w e r l i m i t = 0 ;
286
287 u p p e r l i m i t = 11e−3;
288
289 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
290
291 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
292
293 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
294
295 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
296
297 %empty array
298
299 i f isempty ( output ) | (˜ output )
300
301 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
302
303 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
304
305 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
306
307 %the d e s i r e d bounds
308
309 i f isempty ( output )
310
311 output = l o w e r l i m i t ;
312
313 end
314
315 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
316
317 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
318
319 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
320
321 msgbox ( s t r ) ;
322
323 end
324
325 %Set the value o f the tex t box to the new value , which l i e s with in the
326
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 103
ANEXOS
327 %value range
328
329 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
330
331
332
333 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
334 func t i on d CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
335 % hObject handle to d ( s ee GCBO)
336 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
337 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
338
339 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
340 % See ISPC and COMPUTER.
341 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
342 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
343 end
344
345
346
347 func t i on nombre f i ch Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
348 % hObject handle to nombref ich ( s ee GCBO)
349 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
350 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
351
352 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f nombref ich as t ext
353 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f nombref ich as a double
354
355
356 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
357 func t i on nombref ich CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
358 % hObject handle to nombref ich ( s ee GCBO)
359 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
360 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
361
362 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
363 % See ISPC and COMPUTER.
364 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
365 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
366 end
367
368
369
370 func t i on f t a g C a l l b a c k ( hObject , eventdata , handles )
371 % hObject handle to f t a g ( s ee GCBO)
372 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
373 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
104 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
374
375 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f f t a g as t ext
376 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f f t a g as a double
377 f t a g = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
378
379 try
380
381 y = f t a g {1} ; % c e l l to s t r i n g
382
383 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
384
385 catch
386
387 z = str2num ( s t r t o k ( f t a g ) ) ; % s t r i n g to number
388
389 end
390
391 l o w e r l i m i t = 99000 ;
392
393 u p p e r l i m i t = 350000;
394
395 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
396
397 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
398
399 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
400
401 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
402
403 %empty array
404
405 i f isempty ( output ) | (˜ output )
406
407 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
408
409 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
410
411 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
412
413 %the d e s i r e d bounds
414
415 i f isempty ( output )
416
417 output = l o w e r l i m i t ;
418
419 end
420
421 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
422
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 105
ANEXOS
423 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
424
425 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
426
427 msgbox ( s t r ) ;
428
429 end
430
431 %Set the value o f the text box to the new value , which l i e s with in the
432
433 %value range
434
435 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
436
437
438 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
439 func t i on f tag CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
440 % hObject handle to f t a g ( s ee GCBO)
441 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
442 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
443
444 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
445 % See ISPC and COMPUTER.
446 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
447 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
448 end
449
450
451
452 func t i on amp Callback ( hObject , eventdata , handles )
453 % hObject handle to amp ( see GCBO)
454 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
455 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
456
457 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f amp as text
458 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f amp as a double
459 amp = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
460
461 try
462
463 y = amp{1} ; % c e l l to s t r i n g
464
465 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
466
467 catch
468
469 z = str2num ( s t r t o k (amp) ) ; % s t r i n g to number
470
106 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
471 end
472
473 l o w e r l i m i t = 10 ;
474
475 u p p e r l i m i t = 50 ;
476
477 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
478
479 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
480
481 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
482
483 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
484
485 %empty array
486
487 i f isempty ( output ) | (˜ output )
488
489 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
490
491 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
492
493 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
494
495 %the d e s i r e d bounds
496
497 i f isempty ( output )
498
499 output = l o w e r l i m i t ;
500
501 end
502
503 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
504
505 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
506
507 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
508
509 msgbox ( s t r ) ;
510
511 end
512
513 %Set the value o f the tex t box to the new value , which l i e s with in the
514
515 %value range
516
517 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
518
519 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 107
ANEXOS
520 func t i on amp CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
521 % hObject handle to amp ( see GCBO)
522 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
523 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
524
525 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
526 % See ISPC and COMPUTER.
527 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
528 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
529 end
530
531
532
533 func t i on L0 Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
534 % hObject handle to L0 ( see GCBO)
535 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
536 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
537
538 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f L0 as t ext
539 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f L0 as a double
540
541
542 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
543 func t i on L0 CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
544 % hObject handle to L0 ( see GCBO)
545 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
546 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
547
548 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
549 % See ISPC and COMPUTER.
550 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
551 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
552 end
553
554
555
556 func t i on MP Callback ( hObject , eventdata , handles )
557 % hObject handle to MP ( see GCBO)
558 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
559 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
560
561 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f MP as text
562 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f MP as a double
563
564
565 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
566 func t i on MP CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
108 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
567 % hObject handle to MP ( see GCBO)
568 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
569 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
570
571 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
572 % See ISPC and COMPUTER.
573 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
574 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
575 end
576
577
578
579 func t i on UD Callback ( hObject , eventdata , handles )
580 % hObject handle to UD ( see GCBO)
581 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
582 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
583
584 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f UD as text
585 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f UD as a double
586
587
588 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
589 func t i on UD CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
590 % hObject handle to UD ( see GCBO)
591 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
592 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
593
594 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
595 % See ISPC and COMPUTER.
596 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
597 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
598 end
599
600
601
602 func t i on n0 Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
603 % hObject handle to n0 ( see GCBO)
604 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
605 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
606
607 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f n0 as t ext
608 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f n0 as a double
609
610
611 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
612 func t i on n0 CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
613 % hObject handle to n0 ( see GCBO)
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 109
ANEXOS
614 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
615 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
616
617 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
618 % See ISPC and COMPUTER.
619 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
620 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
621 end
622
623
624
625 func t i on Cs Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
626 % hObject handle to Cs ( see GCBO)
627 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
628 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
629
630 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f Cs as t ext
631 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f Cs as a double
632
633
634 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
635 func t i on Cs CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
636 % hObject handle to Cs ( see GCBO)
637 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
638 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
639
640 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
641 % See ISPC and COMPUTER.
642 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
643 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
644 end
645
646
647
648 func t i on z p Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
649 % hObject handle to z p ( see GCBO)
650 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
651 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
652
653 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f z p as t ext
654 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f z p as a double
655
656
657 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
658 func t i on z p CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
659 % hObject handle to z p ( see GCBO)
660 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
110 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
661 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
662
663 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
664 % See ISPC and COMPUTER.
665 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
666 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
667 end
668
669
670
671 func t i on metodo Callback ( hObject , eventdata , handles )
672 % hObject handle to metodo ( see GCBO)
673 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
674 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
675 s t r = get ( handles . metodo , ' St r ing ' ) ;
676 va l = get ( handles . metodo , ' Value ' ) ;
677 % Set cur rent data to the s e l e c t e d data s e t .
678 switch s t r { va l } ;
679 case ' Rayleigh−Sommerfeld ' % User s e l e c t s Rayleigh−Sommerfeld .
680 S = 'RS ' ;
681 case ' Fraunhofer ' % User s e l e c t s Fraunhofer .
682 S = 'FK ' ;
683 case ' Fresne l ' % User s e l e c t s Fre sne l .
684 S = ' f r e s n e l ' ;
685 end
686 % Save i t
687 s e t ( handles . metodo , ' UserData ' , S ) ;
688
689 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f metodo as t ext
690 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f metodo as a double
691 % Determine the s e l e c t e d data s e t .
692
693
694 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
695 func t i on metodo CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
696 % hObject handle to metodo ( see GCBO)
697 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
698 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
699
700 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
701 % See ISPC and COMPUTER.
702 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
703 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
704 end
705
706
707
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 111
ANEXOS
708 func t i on t Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
709 % hObject handle to t ( s ee GCBO)
710 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
711 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
712
713 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f t as t ex t
714 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f t as a double
715
716
717 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
718 func t i on t CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
719 % hObject handle to t ( s ee GCBO)
720 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
721 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
722
723 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
724 % See ISPC and COMPUTER.
725 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
726 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
727 end
728
729 func t i on v mesa Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
730 % hObject handle to v mesa ( see GCBO)
731 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
732 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
733
734 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f v mesa as t ext
735 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f v mesa as a double
736 v mesa = get ( hObject , ' St r ing ' ) ; % get t ext from handles s t r u c t u r e
737
738 try
739
740 y = v mesa {1} ; % c e l l to s t r i n g
741
742 z = str2num ( s t r t o k ( y ) ) ; % s t r i n g to number
743
744 catch
745
746 z = str2num ( s t r t o k ( v mesa ) ) ; % s t r i n g to number
747
748 end
749
750 l o w e r l i m i t = 60 ;
751
752 u p p e r l i m i t = 120000;
753
754 %Output equa l s va lue o f z i f z f a l l s between the bounds s e t by l o w e r l i m i t
755
112 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
756 %and u p p e r l i m i t . Otherwise i t i s 0 or an empty array
757
758 output = z *( z <= u p p e r l i m i t ) *( z >= l o w e r l i m i t ) ;
759
760 %I f z does not f a l l with in the bounds s e t by the l i m i t parameters or i s an
761
762 %empty array
763
764 i f isempty ( output ) | (˜ output )
765
766 %Set the output value to the l i m i t va lue c l o s e s t to z
767
768 output = l o w e r l i m i t *( z < l o w e r l i m i t ) + u p p e r l i m i t *( z > u p p e r l i m i t ) ;
769
770 %I f the re i s no value in z , s e t the output value to the lower l i m i t o f
771
772 %the d e s i r e d bounds
773
774 i f isempty ( output )
775
776 output = l o w e r l i m i t ;
777
778 end
779
780 %Create a message s t r i n g and i n i t i a t e a message box in forming the user
781
782 %to ente r a value with in the l i m i t s o f the de f ined range
783
784 s t r = s p r i n t f ( ' Enter a number between %d and %d ' , l o w e r l i m i t , u p p e r l i m i t ) ;
785
786 msgbox ( s t r ) ;
787
788 end
789
790 %Set the value o f the tex t box to the new value , which l i e s with in the
791
792 %value range
793
794 s e t ( hObject , ' St r ing ' ,{ num2str ( output (1 ) ) }) ;
795
796
797 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
798 func t i on v mesa CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
799 % hObject handle to v mesa ( see GCBO)
800 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
801 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
802
803 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
804 % See ISPC and COMPUTER.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 113
ANEXOS
805 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
806 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
807 end
808
809
810
811 func t i on Length Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
812 % hObject handle to Length ( see GCBO)
813 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
814 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
815
816 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f Length as t ext
817 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f Length as a double
818
819
820 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
821 func t i on Length CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
822 % hObject handle to Length ( see GCBO)
823 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
824 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
825
826 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
827 % See ISPC and COMPUTER.
828 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
829 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
830 end
831
832
833
834 func t i on showbar Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
835 % hObject handle to showbar ( s ee GCBO)
836 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
837 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
838
839 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f showbar as t ex t
840 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f showbar as a double
841
842
843 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
844 func t i on showbar CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
845 % hObject handle to showbar ( s ee GCBO)
846 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
847 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
848
849 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
850 % See ISPC and COMPUTER.
851 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
114 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
' ) )
852 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
853 end
854
855
856
857 func t i on lambda Callback ( hObject , eventdata , handles )
858 % hObject handle to lambda ( see GCBO)
859 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
860 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
861
862 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f lambda as text
863 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f lambda as a double
864
865
866 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
867 func t i on lambda CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
868 % hObject handle to lambda ( see GCBO)
869 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
870 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
871
872 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
873 % See ISPC and COMPUTER.
874 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
875 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
876 end
877
878
879
880 func t i on c Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
881 % hObject handle to c ( s ee GCBO)
882 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
883 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
884
885 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f c as t ex t
886 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f c as a double
887
888
889 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
890 func t i on c CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
891 % hObject handle to c ( s ee GCBO)
892 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
893 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
894
895 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
896 % See ISPC and COMPUTER.
897 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 115
ANEXOS
898 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
899 end
900
901
902
903 func t i on mu0 Callback ( hObject , eventdata , handles )
904 % hObject handle to mu0 ( see GCBO)
905 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
906 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
907
908 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f mu0 as text
909 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f mu0 as a double
910
911
912 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
913 func t i on mu0 CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
914 % hObject handle to mu0 ( see GCBO)
915 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
916 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
917
918 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
919 % See ISPC and COMPUTER.
920 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
921 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
922 end
923
924
925
926 func t i on eps0 Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
927 % hObject handle to eps0 ( s ee GCBO)
928 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
929 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
930
931 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f eps0 as t ext
932 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f eps0 as a double
933
934
935 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
936 func t i on eps0 CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
937 % hObject handle to eps0 ( s ee GCBO)
938 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
939 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
940
941 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
942 % See ISPC and COMPUTER.
943 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
944 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
116 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
945 end
946
947
948 %−−− Executes on button pr e s s in n 1D .
949 func t i on n 1D Callback ( hObject , eventdata , handles )
950 % hObject handle to n 1D ( see GCBO)
951 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
952 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
953
954 M=getappdata (0 , 'M' ) ;
955 X=getappdata (0 , 'X ' ) ;
956 nA=getappdata (0 , 'nA ' ) ;
957 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
958 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
959 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
960
961 [ a , b]= s i z e (X) ;
962 f i g 1=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , ' INDICE DE REFRACCION 1D ' ) ;
963 p l o t (X( c e i l ( a /2) , : ) ,M( c e i l ( a /2) , : ) , '−b ' )
964 t i t l e ( [ ' I nd i c e de r e f r a c c i o n en un di ametro de l a TAG Lens | | t = ' num2str ( t * f t a g ) 'T
{TAG} | | ' ] )
965 x l a b e l ( ' \ x i (m) ' )
966 y l a b e l ( ' I nd i c e de r e f r a c c i o n ' )
967 y t i c k s ( [ n0−nA n0 n0+nA ] ) ;
968 y t i c k l a b e l s ({ 'n0−nA ' , 'n0 ' , 'n0+nA ' }) ;
969 g r id on ;
970
971 %−−− Executes on button pr e s s in Mapa n .
972 func t i on Mapa n Callback ( hObject , eventdata , handles )
973 % hObject handle to Mapa n ( see GCBO)
974 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
975 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
976
977 M=getappdata (0 , 'M' ) ;
978 nA=getappdata (0 , 'nA ' ) ;
979 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
980 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
981
982 f i g 1=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , 'MAPA INDICE DE REFRACCION ' ) ;
983 imagesc ([−d/2 d/2] , [−d/2 d / 2 ] ,M, [ n0−nA n0+nA ] ) ;
984 co l o rba r ( ' Ticks ' , [ n0−nA, n0 , n0+nA] , ...
985 ' TickLabels ' ,{ 'n0−nA ' , 'n0 ' , 'n0+nA ' }) ;
986 t i t l e ( 'Mapa de n(\ xi ,\ eta ) ' )
987 x l a b e l ( ' \ x i (m) ' )
988 y l a b e l ( ' \ eta (m) ' )
989
990
991
992 %−−− Executes on button pr e s s in n 3D .
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 117
ANEXOS
993 func t i on n 3D Callback ( hObject , eventdata , handles )
994 % hObject handle to n 3D ( see GCBO)
995 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
996 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
997
998 M=getappdata (0 , 'M' ) ;
999 X=getappdata (0 , 'X ' ) ;
1000 Y=getappdata (0 , 'Y ' ) ;
1001 nA=getappdata (0 , 'nA ' ) ;
1002 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
1003 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1004
1005 f i g 2=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , ' INDICE DE REFRACCION 3D ' ) ;
1006 mesh (X,Y,M) ;
1007 ax=gca ;
1008 ax . XLim=[−d/2 d / 2 ] ;
1009 ax . YLim=[−d/2 d / 2 ] ;
1010 ax . ZLim=[n0−nA n0+nA ] ;
1011 t i t l e ( 'n(\ xi ,\ eta )−3D ' )
1012 x l a b e l ( ' \ x i (m) ' )
1013 y l a b e l ( ' \ eta (m) ' )
1014 z l a b e l ( 'n(\ xi ,\ eta ) ' )
1015 z t i c k s ( [ n0−nA n0 n0+nA ] ) ;
1016 z t i c k l a b e l s ({ 'n0−nA ' , 'n0 ' , 'n0+nA ' }) ;
1017
1018 %−−− Executes on button pr e s s in Mapa E .
1019 func t i on Mapa E Callback ( hObject , eventdata , handles )
1020 % hObject handle to Mapa E ( see GCBO)
1021 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1022 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1023 %Plano despues de l a l e n t e
1024
1025 Eimg=getappdata (0 , 'Eimg ' ) ;
1026 F ap=getappdata (0 , ' F ap ' ) ;
1027 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1028 D=getappdata (0 , 'D ' ) ;
1029 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1030 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
1031 z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' St r ing ' ) ) ;
1032
1033
1034 f i g=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , 'CAMPOS ELECTRICOS ' ) ;
1035 subplot (121)
1036 imagesc ([−d/2 d/2] , [−d/2 d / 2 ] , F ap/max(max( F ap ) ) , [ 0 1 ] ) ;
1037 co l o rba r ( ' Ticks ' , [ 0 0 .25 0 .5 0 .75 1 ] , ...
1038 ' TickLabels ' ,{ ' 0 ' , ' 0 .25 ' , ' 0 .5 ' , ' 0 .75 ' , ' 1 ' }) ;
1039 t i t l e ( [ 'Mapa de E {TAG}(\ xi ,\ eta ) /E {max} en z = 0 m | | t = ' num2str ( t * f t a g ) 'T {
TAG} | | ' ] )
1040 x l a b e l ( ' \ x i (m) ' )
118 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
1041 y l a b e l ( ' \ eta (m) ' )
1042 a x i s square
1043
1044 %Plano en Z=z
1045 subplot (122)
1046 imagesc ([−D D] , [−D D] , Eimg/max(max(Eimg) ) , [ 0 1 ] ) ;
1047 co l o rba r ( ' Ticks ' , [ 0 0 .25 0 .5 0 .75 1 ] , ...
1048 ' TickLabels ' ,{ ' 0 ' , ' 0 .25 ' , ' 0 .5 ' , ' 0 .75 ' , ' 1 ' }) ;
1049 t i t l e ( [ 'Mapa de E {TAG}(x , y ) /E {max} en z = ' num2str ( z p ) ' m | | t = ' num2str ( t *
f t a g ) 'T {TAG} | | ' ] )
1050 x l a b e l ( 'x (m) ' )
1051 y l a b e l ( 'y (m) ' )
1052 a x i s square
1053
1054
1055 %−−− Executes on button pr e s s in Mapa I .
1056 func t i on Mapa I Callback ( hObject , eventdata , handles )
1057 % hObject handle to Mapa I ( s ee GCBO)
1058 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1059 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1060 Iimg=getappdata (0 , ' Iimg ' ) ;
1061 z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' St r ing ' ) ) ;
1062 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1063 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
1064 D=getappdata (0 , 'D ' ) ;
1065 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1066
1067
1068 f i g=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , [ 'INTENSIDAD Z = ' num2str ( z p ) ' m ' ] ) ;
1069 imagesc ([−D D] , [−D D] , Iimg/max(max( Iimg ) ) , [ 0 1 ] ) ;
1070 co l o rba r ( ' Ticks ' , [ 0 0 .25 0 .5 0 .75 1 ] , ...
1071 ' TickLabels ' ,{ ' 0 ' , ' 0 .25 ' , ' 0 .5 ' , ' 0 .75 ' , ' 1 ' }) ;
1072 t i t l e ( [ 'Mapa de I { img }(x , y ) / I {max} en z = ' num2str ( z p ) ' m | | t = ' num2str ( t *
f t a g ) 'T {TAG} | | ' ] )
1073 x l a b e l ( 'x (m) ' )
1074 y l a b e l ( 'y (m) ' )
1075 a x i s square
1076
1077 %−−− Executes on button pr e s s in D3 I .
1078 func t i on D3 I Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
1079 % hObject handle to D3 I ( s ee GCBO)
1080 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1081 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1082
1083 Iimg=getappdata (0 , ' Iimg ' ) ;
1084 z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' St r ing ' ) ) ;
1085 D=getappdata (0 , 'D ' ) ;
1086 XX=getappdata (0 , 'XX ' ) ;
1087 YY=getappdata (0 , 'YY ' ) ;
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 119
ANEXOS
1088
1089 f i g=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , [ 'INTENSIDAD 3D Z = ' num2str ( z p ) ' m ' ] ) ;
1090 mesh (XX,YY, Iimg/max(max( Iimg ) ) ) ;
1091 ax=gca ;
1092 ax . XLim=[−D D] ;
1093 ax . YLim=[−D D] ;
1094 ax . ZLim=[0 1 ] ;
1095 t i t l e ( ' I { img }(x , y )−3D ' )
1096 x l a b e l ( 'x (m) ' )
1097 y l a b e l ( 'y (m) ' )
1098 z l a b e l ( ' I { img }(x , y ) / I {max} ' )
1099 z t i c k s ( [ 0 0 .25 0 .5 0 .75 1 ] ) ;
1100 z t i c k l a b e l s ({ ' 0 ' , ' 0 .25 ' , ' 0 .5 ' , ' 0 .75 ' , ' 1 ' }) ;
1101
1102 %−−− Executes on button pr e s s in c a l c u l a .
1103 func t i on c a l c u l a C a l l b a c k ( hObject , eventdata , handles )
1104 % hObject handle to c a l c u l a ( s ee GCBO)
1105 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1106 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1107 s e t ( handles . e r ro r , ' BackgroundColor ' , ' Yellow ' )
1108
1109 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1110 P=st r2doub l e ( get ( handles . show p , ' St r ing ' ) ) ;
1111
1112 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1113 amp=st r2doub l e ( get ( handles . amp, ' St r ing ' ) ) ;
1114 L0=st r2doub l e ( get ( handles . L0 , ' St r ing ' ) ) ;
1115 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
1116 Cs=st r2doub l e ( get ( handles . Cs , ' St r ing ' ) ) ;
1117
1118 z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' St r ing ' ) ) ;
1119
1120 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
1121 showbar=get ( handles . showbar , ' Value ' ) ;
1122
1123 lambda=st r2doub l e ( get ( handles . lambda , ' St r ing ' ) ) ;
1124 c=st r2doub l e ( get ( handles . c , ' St r ing ' ) ) ;
1125 eps0=st r2doub l e ( get ( handles . eps0 , ' St r ing ' ) ) ;
1126 mu0=eva l ( get ( handles . mu0 , ' St r ing ' ) ) ;
1127
1128 i f isempty ( get ( handles . metodo , ' UserData ' ) )
1129 metodo= 'RS ' ;
1130 e l s e
1131 metodo=get ( handles . metodo , ' UserData ' ) ;
1132 end
1133
1134 s t r = get ( handles . campo antes , ' St r ing ' ) ;
1135 va l = get ( handles . campo antes , ' Value ' ) ;
1136
120 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
1137 i f s trcmpi ( ' Uniform (E0=cte ) ' , s t r { va l })
1138 E0=e l e c t r i c f i e l d ({ ' Uniforme ' } ,P, c , d ,mu0) ;
1139 e l s e
1140 E0=e l e c t r i c f i e l d ({ ' Gaussiano ' } ,P, c , d ,mu0) ;
1141 end
1142
1143
1144 try
1145 [ Iimg , Eimg , xxj , yyj , Nobsx , Nobsy , F ap , s j , nj ,M,nA,D]= i t a g (E0 , n0 , Cs , d , L0 , lambda , mu0 ,
eps0 , f t ag , amp, metodo , showbar , z p , t ) ;
1146 [X,Y]= meshgrid ( s j , n j ) ;
1147 [XX,YY]= meshgrid ( l i n s p a c e (−D,D, c e i l (2* l ength ( s j ) *D/d) ) , l i n s p a c e (−D,D, c e i l (2*
l ength ( s j ) *D/d) ) ) ;
1148
1149 setappdata (0 , 'M' ,M) ;
1150 setappdata (0 , ' Iimg ' , Iimg ) ;
1151 setappdata (0 , 'Eimg ' ,Eimg) ;
1152 setappdata (0 , ' F ap ' , F ap ) ;
1153 setappdata (0 , 'nA ' ,nA) ;
1154 setappdata (0 , 'D ' ,D) ;
1155 setappdata (0 , 'X ' ,X) ;
1156 setappdata (0 , 'XX ' ,XX) ;
1157 setappdata (0 , 'Y ' ,Y) ;
1158 setappdata (0 , 'YY ' ,YY) ;
1159 catch ME
1160 s e t ( handles . e r ro r , ' BackgroundColor ' , 'Red ' )
1161 end
1162 s e t ( handles . e r ro r , ' BackgroundColor ' , ' Green ' )
1163
1164
1165
1166 %−−− Executes on button pr e s s in c l o s e a l l .
1167 func t i on c l o s e a l l C a l l b a c k ( hObject , eventdata , handles )
1168 % hObject handle to c l o s e a l l ( s e e GCBO)
1169 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1170 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1171 s e t (APP, ' H a n d l e V i s i b i l i t y ' , ' o f f ' ) ;
1172 c l o s e a l l ;
1173 s e t (APP, ' H a n d l e V i s i b i l i t y ' , ' on ' ) ;
1174
1175 %−−− Executes on button pr e s s in ca lcu la XZ .
1176 func t i on ca l cu la XZ Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
1177 % hObject handle to ca lcu la XZ ( see GCBO)
1178 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1179 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1180 s e t ( handles . error XZ , ' BackgroundColor ' , ' Yellow ' ) ;
1181
1182 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1183
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 121
ANEXOS
1184 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1185 amp=st r2doub l e ( get ( handles . amp, ' St r ing ' ) ) ;
1186 L0=st r2doub l e ( get ( handles . L0 , ' St r ing ' ) ) ;
1187 MP=st r2doub l e ( get ( handles .MP, ' St r ing ' ) ) ;
1188 UD=st r2doub l e ( get ( handles .UD, ' St r ing ' ) ) ;
1189 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
1190 Cs=st r2doub l e ( get ( handles . Cs , ' St r ing ' ) ) ;
1191 P=st r2doub l e ( get ( handles . show p , ' St r ing ' ) ) ;
1192
1193 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
1194 showbar=get ( handles . showbar , ' Value ' ) ;
1195
1196 lambda=st r2doub l e ( get ( handles . lambda , ' St r ing ' ) ) ;
1197 c=st r2doub l e ( get ( handles . c , ' St r ing ' ) ) ;
1198 eps0=st r2doub l e ( get ( handles . eps0 , ' St r ing ' ) ) ;
1199 mu0=eva l ( get ( handles . mu0 , ' St r ing ' ) ) ;
1200
1201 minz=st r2doub l e ( get ( handles . minZ , ' St r ing ' ) ) ;
1202 maxz=st r2doub l e ( get ( handles . maxZ , ' St r ing ' ) ) ;
1203 samp=st r2doub l e ( get ( handles . sampling , ' St r ing ' ) ) ;
1204 z p=minz : samp : maxz ;
1205
1206 %z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' Str ing ' ) ) ;
1207
1208 i f isempty ( get ( handles . metodo , ' UserData ' ) )
1209 metodo= 'RS ' ;
1210 e l s e
1211 metodo=get ( handles . metodo , ' UserData ' ) ;
1212 end
1213
1214 s t r = get ( handles . campo antes , ' St r ing ' ) ;
1215 va l = get ( handles . campo antes , ' Value ' ) ;
1216
1217 i f s trcmpi ( ' Uniform (E0=cte ) ' , s t r { va l })
1218 E0=e l e c t r i c f i e l d ({ ' Uniforme ' } ,P, c , d ,mu0) ;
1219 e l s e
1220 E0=e l e c t r i c f i e l d ({ ' Gaussiano ' } ,P, c , d ,mu0) ;
1221 end
1222
1223 try
1224 [ IimgXZ]= int tagXZ (E0 , z p , d , L0 , lambda , mu0 , eps0 , f t ag , amp, t , metodo , Cs , n0 ) ;
1225
1226 setappdata (0 , ' IimgXZ ' , IimgXZ ) ;
1227
1228 catch ME
1229 s e t ( handles . error XZ , ' BackgroundColor ' , 'Red ' )
1230 end
1231 s e t ( handles . error XZ , ' BackgroundColor ' , ' Green ' )
1232
122 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
1233
1234 %−−− Executes on s e l e c t i o n change in campo antes .
1235 func t i on campo antes Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
1236 % hObject handle to campo antes ( s ee GCBO)
1237 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1238 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1239
1240 % Hints : content s = c e l l s t r ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s campo antes contents as c e l l
array
1241 % contents { get ( hObject , ' Value ' ) } r e tu rn s s e l e c t e d item from campo antes
1242
1243
1244 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
1245 func t i on campo antes CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
1246 % hObject handle to campo antes ( s ee GCBO)
1247 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1248 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
1249
1250 % Hint : popupmenu c o n t r o l s u su a l l y have a white background on Windows .
1251 % See ISPC and COMPUTER.
1252 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
1253 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
1254 end
1255
1256
1257 %−−− Executes on button pr e s s in c a l c p o t .
1258 func t i on c a l c p o t C a l l b a c k ( hObject , eventdata , handles )
1259 % hObject handle to c a l c p o t ( s ee GCBO)
1260 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1261 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1262
1263 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1264 nombref ich=get ( handles . nombrefich , ' St r ing ' ) ;
1265 at t=st r2doub l e ( get ( handles . att , ' St r ing ' ) ) ;
1266 f l a s e r=st r2doub l e ( get ( handles . f l a s e r , ' St r ing ' ) ) ;
1267 div=st r2doub l e ( get ( handles . div , ' St r ing ' ) ) ;
1268 MP=st r2doub l e ( get ( handles .MP, ' St r ing ' ) ) ;
1269 UD=st r2doub l e ( get ( handles .UD, ' St r ing ' ) ) ;
1270
1271 [P, maxpot , e p u l s o ]= potenc i a s ( nombrefich , att , f l a s e r , div , 0 ,MP,UD, d) ; %Potencia emitida , W
1272 Pa=P/( p i *(d/2) ˆ2) ;
1273
1274 setappdata (0 , 'P ' ,P) ;
1275 setappdata (0 , 'Pa ' ,Pa) ;
1276
1277 s e t ( handles . show p , ' St r ing ' , num2str (P) ) ;
1278
1279 i f ( ( e p u l s o ) /( p i *(d*100/2) ˆ2) )>=UD
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 123
ANEXOS
1280 s e t ( handles . damag t , ' BackgroundColor ' , 'Red ' )
1281 e l s e
1282 s e t ( handles . damag t , ' BackgroundColor ' , ' Green ' )
1283 end
1284
1285 i f ( maxpot<=P)>=UD
1286 s e t ( handles . pow d , ' BackgroundColor ' , 'Red ' )
1287 e l s e
1288 s e t ( handles . pow d , ' BackgroundColor ' , ' Green ' )
1289 end
1290
1291
1292 %−−− Executes on button pr e s s in save .
1293 func t i on save Ca l lback ( hObject , eventdata , handles )
1294 % hObject handle to save ( s ee GCBO)
1295 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1296 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1297 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1298 f l a s e r=st r2doub l e ( get ( handles . f l a s e r , ' St r ing ' ) ) ;
1299 div=st r2doub l e ( get ( handles . div , ' St r ing ' ) ) ;
1300 at t=st r2doub l e ( get ( handles . att , ' St r ing ' ) ) ;
1301 nombref ich=get ( handles . nombrefich , ' St r ing ' ) ;
1302
1303 z p=st r2doub l e ( get ( handles . z p , ' St r ing ' ) ) ;
1304
1305 f t a g=st r2doub l e ( get ( handles . f t ag , ' St r ing ' ) ) ;
1306 amp=st r2doub l e ( get ( handles . amp, ' St r ing ' ) ) ;
1307 L0=st r2doub l e ( get ( handles . L0 , ' St r ing ' ) ) ;
1308 MP=st r2doub l e ( get ( handles .MP, ' St r ing ' ) ) ;
1309 UD=st r2doub l e ( get ( handles .UD, ' St r ing ' ) ) ;
1310 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
1311 Cs=st r2doub l e ( get ( handles . Cs , ' St r ing ' ) ) ;
1312 P=st r2doub l e ( get ( handles . show p , ' St r ing ' ) ) ;
1313
1314 t=eva l ( get ( handles . t , ' St r ing ' ) ) ;
1315
1316 lambda=st r2doub l e ( get ( handles . lambda , ' St r ing ' ) ) ;
1317 c=st r2doub l e ( get ( handles . c , ' St r ing ' ) ) ;
1318 eps0=st r2doub l e ( get ( handles . eps0 , ' St r ing ' ) ) ;
1319 mu0=eva l ( get ( handles . mu0 , ' St r ing ' ) ) ;
1320
1321 minz=st r2doub l e ( get ( handles . minZ , ' St r ing ' ) ) ;
1322 maxz=st r2doub l e ( get ( handles . maxZ , ' St r ing ' ) ) ;
1323 samp=st r2doub l e ( get ( handles . sampling , ' St r ing ' ) ) ;
1324
1325 s t r = get ( handles . metodo , ' St r ing ' ) ;
1326 va l = get ( handles . metodo , ' Value ' ) ;
1327
1328 metodo=s t r { va l } ;
124 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
1329
1330 s t r = get ( handles . campo antes , ' St r ing ' ) ;
1331 va l = get ( handles . campo antes , ' Value ' ) ;
1332
1333 E0=s t r { va l } ;
1334 M=getappdata (0 , 'M' ) ;
1335 Eimg=getappdata (0 , 'Eimg ' ) ;
1336 Iimg=getappdata (0 , ' Iimg ' ) ;
1337 IimgXZ=getappdata (0 , ' IimgXZ ' ) ;
1338 F ap=getappdata (0 , ' F ap ' ) ;
1339
1340 save ( ' data . mat ' , 'd ' , ' f l a s e r ' , ' div ' , ' at t ' , ' nombref ich ' , ' z p ' , ' f t a g ' , 'amp ' , 'L0 ' , '
MP' , 'UD ' , 'n0 ' , 'Cs ' , ' t ' , ' lambda ' , ' c ' , ' eps0 ' , 'mu0 ' , 'minz ' , 'maxz ' , ' samp ' , '
metodo ' , 'P ' )
1341 save ( ' data . mat ' , 'E0 ' , 'M' , 'Eimg ' , ' Iimg ' , ' IimgXZ ' , ' F ap ' , '−append ' )
1342
1343
1344
1345
1346 func t i on minZ Callback ( hObject , eventdata , handles )
1347 % hObject handle to minZ ( see GCBO)
1348 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1349 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1350
1351 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f minZ as text
1352 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f minZ as a double
1353
1354
1355 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
1356 func t i on minZ CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
1357 % hObject handle to minZ ( see GCBO)
1358 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1359 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
1360
1361 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
1362 % See ISPC and COMPUTER.
1363 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
1364 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
1365 end
1366
1367
1368
1369 func t i on maxZ Callback ( hObject , eventdata , handles )
1370 % hObject handle to maxZ ( see GCBO)
1371 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1372 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1373
1374 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f maxZ as text
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 125
ANEXOS
1375 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f maxZ as a double
1376
1377
1378 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
1379 func t i on maxZ CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
1380 % hObject handle to maxZ ( see GCBO)
1381 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1382 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
1383
1384 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
1385 % See ISPC and COMPUTER.
1386 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
1387 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
1388 end
1389
1390
1391
1392 func t i on sampl ing Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
1393 % hObject handle to sampling ( s ee GCBO)
1394 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1395 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1396
1397 % Hints : get ( hObject , ' Str ing ' ) r e tu rn s contents o f sampling as t ext
1398 % st r2doub l e ( get ( hObject , ' Str ing ' ) ) r e tu rn s contents o f sampling as a double
1399
1400
1401 %−−− Executes during ob j e c t c r ea t i on , a f t e r s e t t i n g a l l p r o p e r t i e s .
1402 func t i on sampling CreateFcn ( hObject , eventdata , handles )
1403 % hObject handle to sampling ( s ee GCBO)
1404 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1405 % handles empty − handles not c rea ted u n t i l a f t e r a l l CreateFcns c a l l e d
1406
1407 % Hint : e d i t c o n t r o l s u s ua l l y have a white background on Windows .
1408 % See ISPC and COMPUTER.
1409 i f i s p c && i s e q u a l ( get ( hObject , ' BackgroundColor ' ) , get (0 , ' de fau l tUicontro lBackgroundColor
' ) )
1410 s e t ( hObject , ' BackgroundColor ' , ' white ' ) ;
1411 end
1412
1413
1414 %−−− Executes on button pr e s s in plotXZ .
1415 func t i on plotXZ Cal lback ( hObject , eventdata , handles )
1416 % hObject handle to plotXZ ( see GCBO)
1417 % eventdata r e s e rved − to be de f ined in a fu tu r e ve r s i o n o f MATLAB
1418 % handles s t r u c t u r e with handles and user data ( s ee GUIDATA)
1419
1420 IimgXZ=getappdata (0 , ' IimgXZ ' ) ;
1421 nA=getappdata (0 , 'nA ' ) ;
126 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
1422 n0=st r2doub l e ( get ( handles . n0 , ' St r ing ' ) ) ;
1423 d=st r2doub l e ( get ( handles . d , ' St r ing ' ) ) ;
1424 zmin=st r2doub l e ( get ( handles . minZ , ' St r ing ' ) ) ;
1425 zmax=st r2doub l e ( get ( handles . maxZ , ' St r ing ' ) ) ;
1426
1427 f i g 1=f i g u r e ( ' NumberTitle ' , ' o f f ' , 'Name ' , 'MAPA PERFIL DE INTENSIDADES EN EL PLANO XZ ' ) ;
1428 imagesc ( [ zmin zmax ] , [−d/2 d / 2 ] , IimgXZ/max(max( IimgXZ ) ) , [ 0 1 ] ) ;
1429 co l o rba r ( ' Ticks ' , [ 0 , 0 . 2 5 , 0 . 5 , 0 . 7 5 , 1 ] , ...
1430 ' TickLabels ' ,{ ' 0 ' , ' 0 .25 ' , ' 0 .5 ' , ' 0 .75 ' , ' 1 ' }) ;
1431 t i t l e ( 'Mapa de In t en s idade s en plano XZ ' )
1432 x l a b e l ( 'Z (m) ' )
1433 y l a b e l ( 'X (m) ' )
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 127
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
Anexo 2: Guıa de usuario TAG Lens
A continuacion en este anexo se proporciona una pequena guıa de usuario para operar
la TAG Lens.
Seguridad
Antes de cualquier otro paso, es necesario tener claras las guıas de seguridad al utilizar
la TAG Lens, para evitar no solo efectos adversos en la lente, sino en los equipos cercanos
y en las personas que la operan.
Llevar siempre proteccion para los ojos cuando se opere este dispositivo con cualquier
fuente laser.
La TAG Lens es sensible a la temperatura y la potencia, y exceder los maximos
recomendados podrıa danarla permanentemente.
El dano fısico podrıa causar un escape no toxico del fluido y dano permanente al
dispositivo.
la temperatura podrıa incrementarse si se opera a altas potencias y estar caliente al
tacto. Se debe tener cuidado para evitar el contacto con materiales inflamables.
Solo debe ser operado por personal cualificado.
Se aconseja leer los documentos “Operating instructions” y “Quality Assurance Cer-
tificate” antes de usar la lente. Cada TAG Lens esta provista de su propio “Quality
Assurance Certificate” y se recomienda que se cumplan las guıas y especificaciones.
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 129
ANEXOS
Instalacion del Software
El instalador del software y sus instrucciones vienen en la memoria USB enviada con
el producto. Para la instalacion es necesario introducir el USB en un ordenador con Win-
dows (7,8 0 10) y ejecutar “TAG LENS Controller-3.3.x.msi”.
Una vez se ha instalado, puede verificarse encendiendo el Driving Kit, enchufando la
alimentacion provista (12V 5A) y conectandolo tambien a un puerto USB del ordenador.
Hay que verificar que el dispositivo aparece en el administrador de dispositivos de Win-
dows como un puerto COM bajo el nombre “Ports (COM & LPT)”.
Sera necesario recordar el numero de puerto COM (Ej: COM3) para conectarlo cuan-
do se ejecute la aplicacion de “Tag Lens Controller”. Si hay varios puertos COM con el
mismo nombre, el del driving kit deberıa tener la descripcion “Communication Device
Class ASF example”.
En algunas circunstancias el puerto podrıa no aparecer y serıa necesario instalar/reins-
talar el controlador de USB de Windows que permite a la aplicacion “Tag Lens Controller”
comunicarse con el DrvKit3. Este paso se puede hacer automaticamente o manualmente.
La forma mas sencilla es automaticamente, a traves de la interfaz de la aplicacion
“Tag Lens Controller”. Seleccionamos “Help¿Install Driver” y seguimos los pasos para la
instalacion. Asegurarse de tener privilegios de administrador al realizar este paso.
Operando la TAG Lens con DrvKit3
Cuando se ha conectado el DrvKit3 tanto a la alimentacion como al ordenador, y
el software esta correctamente instalado, deberıa arrancar el ventilador del dispositivo y
encenderse un LED azul en el panel frontal. Entonces el DrvKit3 esta encendido.
Se conecta la TAG Lens con el cable SMA que se provee al driving Kit, y se abre la
130 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)
TFM: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO PARA MECANIZADO MEDIANTE LASER Y TAG LENS
aplicacion “TAG Lens Controller.exe” para comenzar el programa. Hay que seleccionar
primero el puerto COM de la lista que se encuentra a la derecha del boton “Connect”.
Cuando se ha seleccionado, para permitir la comunicacion entre el ordenador y el Drv-
Kit3, se hace click en “Connect”. Esto desbloquea diferentes funciones de la aplicacion.
Para seleccionar la apertura/frecuencia de resonancia de la TAG Lens en la que se
quiere operar, se selecciona desde el menu de Resonance Frequency. Existen valores por
defecto. Para mayor seguridad de los parametros introducidos, leer el “QA Certificate”.
Una vez introducidos los parametros, seleccionar “Power On” para enviar la senal a
la TAG Lens, y esta comienza a funcionar.
El DrvKit3 selecciona automaticamente una amplitud por defecto para la seleccionada
Resonance Frequency. Es posible cambiar la potencia optica de la TAG Lens cambiando
este valor de amplitud. Sin embargo, esto no puede hacerse cuando esta en modo Lock-
state (explicado a continuacion).
Se recomienda que en la primera vez que se opere la TAG Lens se utilicen los valores
por defecto. Para hacer esto, hacer click en “Lock Resonance”. Esto operara la TAG Lens
en una configuracion de bucle cerrado de moto que el sistema intentara mantener constante
la potencia optica. Una vez hecho esto, la TAG Lens esta en condiciones para ser utilizada.
Se recomienda que se valoren previamente los cambios en la potencia optica de la TAG
ANDRES MARTINEZ SANCHEZ 131
ANEXOS
Lens. Por ejemplo, si se utiliza la TAG Lens en una configuracion 4F y un objetivo 10X
utilizando el valor por defecto resultando en una profundidad de campo de 300µm pero
la deseada es de 200, reducir la amplitud 1/3 de ese valor.
Tambien se advierte que nunca deben excederse los valores que se indican en el “QA
Certificate” para una determinada Resonance Frequency, pues puede provocar danos irre-
parables al sistema.
La amplitud puede modificarse directamente al introducir un valor en forma de texto,
o haciendo click en “+2” o “-2”.
Los usuarios pueden acceder a caracterısticas adicionales seleccionando el menu “Ad-
vanced”. Sin embargo se recomienda contactar con el staff tecnico de TAG Optics antes
de realizar ninguna modificacion en la configuracion de la aplicacion.
132 ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES (UPM)