PIA Programa de Investigación Asociativa

• La tesis de doctorado de uno de uno de los investigadores del Centro de Optica y Fotónica dio pie a un artículo destacado de portada de la publicación Applied Optics.

“Flame spectra-temperature estimation based on a color imaging camera and a spectral reconstruction technique” es el nombre del artículo de portada de la edición de octubre de 2014 de la revista estadounidense especializada Applied Optics (volumen Nº 53), texto inspirado por el trabajo “Desarrollo de Sistemas de Adquisición Multiespectral para el Monitoreo y Caracterización de Procesos Industriales”, realizado por investigadores del Centro de Óptica y Fotónica, Cefop, de la Universidad de Concepción.

El trabajo de investigación se extendió por tres años, bajo el alero de un proyecto Fondecyt, dirigido por el profesor guía de esta tesis, doctor Luis Arias, docente de la Facultad de Ingeniería de nuestra casa de estudios.

En éste se propone un sistema que recupera espectros de una llama y estima su temperatura basándose en imágenes a color de la misma. Una resolución espectral de ~0.4 nm se logra con un sistema óptico conformado por una cámara a color, un modelo lineal, datos de entrenamiento espectral de una llama y un procedimiento de reconstrucción espectral.

Para probar este concepto, los espectros recuperados se comparan con mediciones locales realizadas con un espectrómetro comercial. Con el fin de estimar los mapas absolutos de temperatura de una llama, dos imágenes radiométricas en diferentes longitudes de onda se reconstruyen y se aplica el método de la pirometría de dos colores. Los experimentos muestran errores de alrededor de 2,0% sobre la temperatura estimada, lo que convierte a este sistema en una práctica herramienta para la determinación espacial de temperatura de llamas en el monitoreo de procesos de combustión.

“El objetivo de la investigación era estimar información multi-espectral, principalmente de llamas en el proceso de combustión y, a partir de eso, estimar la distribución espacial de temperatura”, explicó Carlos Toro, investigador de Cefop que alcanzó el grado de doctor en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Concepción, gracias a esta investigación.

Por su parte, el profesor doctor Luis Arias, destacó la importancia de sus resultados. “El aporte del trabajo de Carlos ha sido mejorar el proceso de recuperación espectral o colorimétrico, usando la técnica de Maloney-Wandell, considerando ganancias distintas por canal. Esto permite utilizar cualquier cámara a color comercial para el proceso de recuperación espectral, previa caracterización de estas ganancias”, señaló el docente.

El investigador Carlos Toro, también contó con la orientación del doctor Sergio Torres, también docente de la Facultad de Ingeniería de nuestra casa de estudios. “El potencial futuro que tiene la técnica desarrollada, al aplicarlas en las bandas infrarrojas lejanas y medias, es alcanzar la capacidad híper espectral con resoluciones de nanómetros. Esto será sin duda un aporte significativo”, señaló. Además,  el profesor Torres resalta el hecho de que esta investigación, gracias a una dinámica de  trabajo colaborativo entre investigadores de diferentes generaciones, enriquece la experiencia de los investigadores jóvenes en la preparación de sus tesis. “Estoy feliz con la selección de este trabajo para ser portada de esta prestigiosa revista de nuestra especialidad, lo cual dará visibilidad mundial en el tema a nuestra Universidad de Concepción, y al Centro de Óptica y Fotónica, Cefop, y Departamento de Ingeniería Eléctrica”, señaló el docente.

El Cefop es un centro Basal que cuenta con el financiamiento de CONICYT, del Programa de Investigación Asociativa, PIA.