Dört çekirdekli optik fiber ve 2B sürekli dalgacık dönüşümü yöntemi ile 3B optik profilometri

AYDIN T., Karaca M., YARTASI E.

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, cilt.16, sa.2, ss.580-590, 2026 (TRDizin)

Özet

Bu çalışma, dört çekirdekli, çok modlu bir optik fiber ve iki boyutlu Sürekli Dalgacık Dönüşümü (2D-CWT) kullanılarak gerçekleştirilen bir optik profilometri yaklaşımı sunmaktadır. Dalga boyu 632,8 nm ve ışık lekesi çapı 0,7 mm olan bir He–Ne lazer ışını, yaklaşık 50 cm uzunluğundaki dört çekirdekli optik fiberin merkezine hassas bir şekilde hizalanarak kuple edilmiştir. Ortam gürültüsü ve titreşimlerin etkisini azaltmak amacıyla fiber, demir bir çubuk etrafına sarılmıştır. Bu yapı sayesinde yatay ve düşey girişim saçakları üretilerek yüksekliği 4,1 mm ve uzunluğu 19,3 mm olan yarım yumurta ve yüksekliği 2,1 mm ve uzunluğu 19,2 mm olan yıldız şekilleri olmak üzere iki farklı test numunesi üzerine yansıtılmıştır. Numunelerin yüzey yüksekliklerinden kaynaklanan saçak bozulmaları (faz kaymaları) CMOS kamera ile kaydedilmiş ve MATLAB ortamında işlenmiştir. 2D-CWT tabanlı saçak ayırma algoritması kullanılarak bireysel sarılı faz haritaları elde edilmiş, faz açılımı yapılarak üç boyutlu yüzey profilleri yeniden oluşturulmuştur. Elde edilen yarım-yumurta 3D profilinin ara kesiti CAD üzerinden alınan geometrik veri ile karşılaştırılmıştır.
This study presents an optical profilometry approach implemented using a four-core, multimode optical fiber in combination with the two-dimensional Continuous Wavelet Transform (2D-CWT). A He–Ne laser beam with a wavelength of 632.8 nm and a spot size of 0.7 mm was precisely aligned and coupled into the central region of a four-core optical fiber approximately 50 cm in length. To mitigate environmental noise and mechanical vibrations, the fiber was wounded around an iron rod. Through this configuration, horizontal and vertical interference fringe patterns were generated and projected onto two distinct test specimens: a half-egg-shaped object with a height of 4.1 mm and length of 19.3 mm, and a star-shaped object with a height of 2.1 mm and length of 19.2 mm. The fringe distortions (phase shifts) induced by the surface height variations of the specimens were captured using a CMOS camera and subsequently processed in MATLAB. By employing a 2D-CWT-based fringe separation algorithm, individual wrapped phase maps were extracted and unwrapped to reconstruct the three-dimensional surface profiles. Furthermore, a cross-sectional comparison of the reconstructed 3D profile of the half-egg specimen with its corresponding geometric data obtained from CAD was performed to validate the results.