Contribuciones a la mejora de los sistemas de monitorización en tiempo real basados en espectroscopía óptica
- Autores: José Julián Valdiande Gutiérrez
- Directores de la Tesis: Jesús María Mirapeix Serrano (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Contributions to the improvement of real-time monitoring systems based on optical spectroscopy
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Molpeceres Alvarez (presid.), María Ángeles Quintela Incera (secret.), Jaume Nin Pros (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicaciones en Redes Móviles
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
Welding processes, joining techniques or additive manufacturing within the metal industry, are of enormous importance in a wide variety of industrial sectors. This fact, together with the high complexity of the Physics associated with these processes and the high-quality requirements in certain applications, has favored the development of an intense research activity related to their real-time monitoring, and, consequently, to the proposal of new quality assurance systems and techniques, with a special focus on low-cost solutions. The main objective of this thesis is focused on contributing to the improvement of quality monitoring systems based on plasma optical spectroscopy. In particular, this work tries to contribute to the improvement of knowledge and techniques that allow reliable and useful measurements to be applied at the lowest possible cost, as well as to contribute to the improvement of other research areas that use spectroscopy, such as LIBS for analysis of metallic alloys.
- español
Los procesos de soldadura o de fabricación aditiva dentro de la industria del metal, tienen una enorme importancia en una amplia variedad de sectores industriales, algunos de gran relevancia en nuestro país como la automoción. Este hecho, junto a la elevada complejidad de la física asociada a estos procesos y los altos requerimientos de calidad en ciertas aplicaciones, ha favorecido el desarrollo de una intensa actividad investigadora relacionada con su monitorización en tiempo real, e incluso en el desarrollo de nuevas técnicas de bajo coste para el aseguramiento de la calidad final de los materiales fabricados.
La espectroscopía óptica de plasmas y otras técnicas relativas al análisis espectroscópico se han postulado desde hace unos años como unas alternativas eficaces y eficientes. Estas soluciones permiten acceder a la información del proceso contenida en los espectros asociados, con una complejidad y coste en los sistemas de análisis relativamente bajo. La espectroscopía óptica de plasmas y otras áreas de espectroscopía como LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) son ampliamente utilizadas actualmente en diversos campos, siendo de especial relevancia aquellos en los que su aplicación industrial puede ser generalizada.
El objetivo principal de esta tesis se centra en contribuir a la mejora de los sistemas de monitorización de la calidad basados en la espectroscopía óptica de plasmas. En particular, contribuir a la mejora en el conocimiento y las técnicas que permitan medidas fiables y útiles para su aplicación con el menor coste posible, así como contribuir a la mejora de otras áreas de investigación que usan la espectroscopía como pueden ser los análisis LIBS en estos materiales metálicos. Esta técnica, que comparte muchos puntos comunes con la espectroscopía de emisión convencional, permite inducir la generación del espectro de emisión del material a analizar mediante un pulso de láser muy intenso y corto que provoca un pequeño plasma. En la luz emitida por este plasma encontramos información pertinente de la emisión de los elementos atómicos del material. Esta información se puede analizar para entre otras cosas identificar el material a examen o extraer la composición química del mismo.
Entre los objetivos específicos de esta tesis se encuentra el diseñar e implementar equipos de medida que se pondrán a prueba en ensayos tanto en laboratorio como en entornos reales de producción. Los datos obtenidos serán a continuación procesados y analizados para intentar relacionar la calidad con la información adquirida mediante diferentes métodos alternativos, como inspección visual, análisis radiográfico, macrografías, etc. Para ello se desarrollará y evaluará el rendimiento de algorítmica que pueda obtener estimaciones de la calidad de soldadura, con particular énfasis en métodos en tiempo real. Este procesado se orientará de tal forma que permita, por ejemplo, establecer variables como la aparición de defectos de soldadura o la estabilidad del proceso y que finalmente permita asegurar que la fabricación se ha realizado satisfactoriamente de acuerdo a determinados estándares. Según se ha comentado, puede ser muy útil combinar los conocimientos generados tanto en el área de procesos de soldadura como en el de LIBS, aplicando algoritmos comunes del procesado del espectro generado y aplicando las dos técnicas en estos procesos para combinar sus bondades y obtener mejores resultados.
- español
