BR0002632B1 - "aparelho e método de formação de imagens de gráficos de cisalhamento" - Google Patents

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    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
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Description

APARELHO E MÉTODO DE FORMAçãO DE IMAGENS DE GRÁFICOS DE
CISALHAMENTO
CAMPO DA INVENçãO A presente invenção refere-se genericamente ao campo de ensaios não destrutivos. Especificamente, a presente invenção refere-se à técnica de registro eletrônico de cisalhamento. Mais especificamente, a presente invenção refere-se ao uso do registro eletrônico de cisalhamento para detectar defeitos em pneumáticos de veículos através de registros animados de cisalhamento produzidos enquanto os pneumáticos se encontram submetidos a tensões contínuas variáveis.
FUNDAMENTOS DA INVENçãO A técnica de interferometria de cisalhamento, ou registro de cisalhamento, envolve a interferência de duas imagens do mesmo objeto deslocadas lateralmente para formar uma imagem de interferência. Os métodos convencionais de gráficos de cisalhamento exigem que seja obtida uma primeira imagem de interferência (ou imagem de linha de base) enquanto o objeto estiver em uma condição sem tensão ou primeira condição sob tensão, e que seja obtida outra imagem de interferência enquanto o objeto estiver em uma segunda condição sob tensão. A comparação destas duas imagens de interferência (de preferência por métodos de subtração de imagens) revela informações sobre as concentrações de esforços e, portanto sobre a integridade do objeto em uma única imagem denominada registro de cisalhamento.
Em especial, o registro de cisalhamento tem-se mostrado útil para detectar concentrações de esforços e, portanto defeitos em pneumáticos de veículos, especialmente pneumáticos recauchutados de veículos.
No registro convencional eletrônico de cisalhamento, as imagens de interferência são armazenadas em uma memória de computador e são comparadas eletronicamente para produzir registros estáticos únicos de cisalhamento. Uma vez que todos os dados são processados eletronicamente, os resultados da análise podem ser vistos em "tempo real". "Tempo real", como usado no estado da técnica, refere-se à capacidade de ver o registro de cisalhamento quase instantaneamente após a segunda imagem de interferência ter sido obtida.
Um aparelho e método para realizar o registro eletrônico de cisalhamento são descritos na Patente U.S. N° 4.887.899 emitida para Hung. 0 aparelho descrito na citada patente produz uma imagem de interferência por meio da passagem de luz, refletida pelo objeto de teste, através de um material birrefringente e um polarizador. 0 material birrefringente, que pode ser um cristal de calcita, divide um raio de luz, refletido do objeto, em dois raios, e o polarizador torna possível que os raios de luz refletidos de um par de pontos interfiram um com o outro. Deste modo, cada ponto no objeto gera dois raios, e o resultado é uma imagem de interferência formada pela interferência óptica de duas imagens do mesmo objeto deslocadas lateralmente.
Antes dos desenvolvimentos revelados na patente de Hung, a freqüência espacial da imagem de interferência produzida em análises de gráficos de cisalhamento era relativamente elevada, o que exigia o uso de película fotográfica de alta resolução para registrar uma imagem de interferência útil. 0 desenvolvimento revelado na patente de Hung produz uma imagem de interferência com uma freqüência espacial relativamente baixa, uma vez que os ângulos efetivos entre os raios de interferência são pequenos. Portanto, as imagens de interferência podem ser registradas por uma câmera de vídeo, sendo que uma câmara de vídeo tem geralmente muito menos capacidade de resolução do que uma película fotográfica de alta densidade ou alta resolução. Ao armazenar uma imagem de interferência do objeto na sua condição inicial sem tensão e ao comparar aquela imagem de interferência, de modo praticamente instantâneo, por computador com outra imagem de interferência obtida sob um nível diferente de tensão, pode ser observada uma imagem ou registro de cisalhamento em "tempo real" dos esforços resultantes no objeto. Cada ponto na imagem de interferência real é gerado pela interferência de luz que emana de um par de pontos distintos no objeto.
Portanto, cada pixel da câmara de vídeo é iluminado por luz refletida por esses dois pontos. Se a iluminação total permanecer constante, então quaisquer variações na intensidade de pixel, na imagem de interferência, serão devidas apenas a mudanças na relação de fase dos dois pontos de luz.
Quando a imagem inicial de vídeo da imagem de interferência for armazenada, uma intensidade inicial para cada pixel é registrada, como descrito acima. Se ocorrerem deformações diferenciais no objeto, tais deformações provocarão alterações na imagem subseqüente de interferência. Em especial, a intensidade de um dado pixel variará de acordo com alterações na relação de fase entre os dois raios de luz, refletidos pelos dois pontos no objeto, os quais iluminam o pixel. As diferenças de fase podem ser ou alterações positivas, que fazem com que o pixel se torne mais claro, ou alterações negativas, que fazem com que o pixel se torne mais escuro. 0 fato de o pixel tornar-se mais claro ou mais escuro depende da relação inicial de fase e da direção da alteração de fase.
Devido à natureza cíclica das interferências de fase, à medida que a deformação do objeto aumenta continuamente, a intensidade de um dado pixel pode passar por um ciclo completo. Isto é, a intensidade do pixel pode aumentar até uma diferença máxima (positiva), volta em seguida â intensidade original e em seguida continua até uma diferença máxima (negativa), e assim por diante.
Em sistemas do estado da técnica, é obtido um registro único de cisalhamento a partir de duas imagens únicas estáticas de interferência obtidas em dois níveis distintos de tensão. O registro único de cisalhamento é então visto por um operador para análise e, se forem obtidos vários registros de cisalhamento, a análise é feita em um registro de cisalhamento de cada vez. Portanto, o tempo de serviço do operador, necessário para realizar uma análise completa de tensão, é substancial. Além disso, um único registro de cisalhamento pode mostrar erroneamente características de luz que parecem ser defeitos (denominados "positivos falsos"). Estes "positivos falsos" são provocados por diferentes características de reflexão sobre a superfície do objeto de teste e aparecem como defeitos quando é visto um registro estático de cisalhamento. Ainda adicionalmente, em um registro estático de cisalhamento, alguns defeitos reais podem ser "lavados" e portanto não ficam visíveis (denominados "negativos falsos"), em alguns níveis (especialmente elevados) de tensão. Estes efeitos "lavados" são provocados por linhas frisadas que não estão suficientemente separadas espacialmente para serem distinguíveis de forma visível e portanto parecem ser efeitos de aberração da luz em vez de defeitos reais no objeto de teste. Portanto, um único registro estático de cisalhamento pode conter informações inexatas em relação aos defeitos realmente presentes. Além disso, um operador que tenha que analisar um grande número de registros de cisalhamento necessita de um grande tempo de serviço de operador.
Existe a necessidade e desejo de um método aperfeiçoado de apresentação de imagens de gráficos de cisalhamento que apresente vantagens em relação ao estado da técnica. Existe também a necessidade e desejo de um método para apresentar imagens de gráficos de cisalhamento que propicie precisão melhorada, menores tempos de serviço por um operador e menores tempos cíclicos totais para um objeto de teste. Além disso, existe a necessidade e desejo de um método para apresentar imagens de gráficos de cisalhamento que reduzam os efeitos indesejados de negativos falsos pelo impedimento de "lavagem" de defeitos maiores em níveis elevados de tensão. Ainda adicionalmente, existe a necessidade e desejo de um método para apresentar imagens de gráficos de cisalhamento que permita que defeitos reais sejam distinguíveis em relação a características de luz que de outro modo possam ser confundidos como defeitos, minimizando deste modo positivos falsos.
SUMÁRIO DA INVENçãO A presente invenção refere-se a um aparelho para realizar registros eletrônicos de cisalhamento em um objeto de teste. 0 aparelho inclui uma fonte de radiação eletromagnética coerente para iluminar o objeto de teste e um elemento óptico através do qual a radiação eletromagnética refletida pelo objeto de teste é transmitida para formar uma imagem de interferência. Um detetor converte a imagem de interferência em um sinal elétrico representativo da imagem de interferência. Um dispositivo de animação está acoplado ao detetor. 0 dispositivo de animação recebe o sinal elétrico representativo da imagem de interferência. 0 dispositivo de animação retém informações de imagem obtidas dos sinais elétricos representativos da imagem de interferência a uma taxa pré-determinada de quadro. 0 dispositivo de animação compara as informações de imagem de interferência retidas com uma imagem de interferência de linha de base para produzir uma imagem de registro de cisalhamento e o dispositivo de animação está adaptado para representar várias imagens seqüenciais de registro de cisalhamento. Um dispositivo de exibição está acoplado ao dispositivo de animação, para propiciar visualização das imagens seqüenciais de registro de cisalhamento. A presente invenção refere-se ainda a um método para analisar um objeto de teste. O método inclui orientar radiação eletromagnética coerente sobre um objeto de teste, fornecer radiação eletromagnética refletida do objeto de teste para um dispositivo óptico de cisalhamento, o dispositivo óptico de cisalhamento criando uma imagem de interferência, e orientar a imagem de interferência, que emerge do dispositivo de cisalhamento, sobre um detetor. 0 método inclui ainda captar um sinal elétrico, comunicado pelo detetor, em um dispositivo de captura, o sinal elétrico sendo representativo da imagem de interferência, armazenar informações da imagem de interferência em um dispositivo de memória comunicado pelo dispositivo de captura e comparar informações de imagem de interferência armazenadas no dispositivo de memória com uma imagem de interferência armazenada para produzir uma imagem de registro de cisalhamento. 0 método inclui ainda repetir as etapas mencionadas anteriormente em vários niveis de tensão e exibir informações de imagem de registro de cisalhamento a uma taxa de quadro pré-determinada. A presente invenção refere-se ainda a um aparelho para realizar registro eletrônico de cisalhamento em um pneumático que está sendo submetido a vários estados de tensão. 0 aparelho inclui uma fonte de radiação eletromagnética coerente para iluminar o pneumático, um material birrefringente através do qual a radiação eletromagnética refletida do pneumático é transmitida, e um polarizador através do qual a radiação eletromagnética, que emerge do material birrefringente, é transmitida, o material birrefringente e o polarizador cooperando para formar uma imagem de interferência. 0 aparelho inclui também uma câmera de video, a câmera de video convertendo a imagem de interferência em um sinal elétrico e um circuito de captura de video acoplado à câmara de video, o circuito de captura recebendo o sinal elétrico da câmara, o sinal elétrico sendo representativo da imagem de interferência, o circuito de captura retendo informações de imagem obtidas dos sinais elétricos representativos da imagem de interferência a uma taxa de quadro pré-determinada. Além disso, o aparelho inclui um computador acoplado ao circuito de captura, o computador adaptado para comparar imagens seqüenciais de interferência retidas pelo circuito de captura com uma imagem de linha de base para produzir uma imagem de registro de cisalhamento, o computador adaptado para representar as imagens seqüenciais de registro de cisalhamento e o computador incluindo um dispositivo de exibição acoplado ao computador para propiciar visualização das imagens seqüenciais de registro de cisalhamento e um dispositivo de memória acoplado ao computador, o dispositivo de memória estando adaptado para armazenar as informações de imagem de interferência retidas pelo circuito de captura.
BREVE DESCRIçãO DOS DESENHOS A invenção será doravante descrita com referência aos desenhos anexos, em que numerais de referência similares representam elementos similares nos vários desenhos onde: a FIG. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de formação de imagens de gráficos de cisalhamento; a FIG. 2 é um diagrama esquemático de um sistema de formação de imagens de gráficos de cisalhamento que mostra uma seção transversal de um pneumático como o objeto de teste; a FIG. 3 é um diagrama esquemático de uma câmera de gráficos de cisalhamento em duas diferentes orientações em relação ao pneumático; a FIG. 4 é uma representação gráfica da deformação de um objeto de teste, que mostra o padrão frisado de gráficos de cisalhamento correspondentes produzidos; e A FIG. 5 é uma representação diagramática de uma exibição que apresenta imagens de registro de cisalhamento.
DESCRIçãO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS A presente invenção utiliza conceitos básicos de registro eletrônico de cisalhamento. Mais detalhes sobre registro eletrônico de cisalhamento são dados na Patente U.S. N° 4.887.899, cuja descrição é incorporada aqui por referência.
Com referência agora à FIG. 1, é representado um diagrama de blocos esquemático de um arranjo para realizar registro eletrônico de cisalhamento. É produzida radiação eletromagnética coerente ou luz coerente por um laser 10, a luz de laser sendo orientada através de um cabo de fibra óptica 15 (ou alternativamente orientada por um espelho ou um conjunto de espelhos ou fornecida diretamente) para um expansor de feixe ou iluminador 20. O expansor de feixe 20 orienta a luz coerente para um objeto de teste 25. A superfície do objeto de teste 25 é iluminada e reflete luz para dentro de uma câmera de registro de cisalhamento 30. A câmera de cisalhamento 30 inclui um elemento óptico 35, uma lente 40 para focalizar a luz e um detetor 45. O elemento óptico 35 pode ser um material birrefringente e um polarizador, o material birrefringente sendo um material de calcita tal como um prisma de Wollaston. O elemento óptico não está contudo limitado a um material birrefringente e um polarizador, podendo ser aplicados outros elementos tais como uma grade de difração, um espelho de Michelson ou uma placa de onda adequada. Além disso, o elemento óptico 35 pode conter outros elementos ópticos, tais como uma placa de quarto de onda, mas não ser limitado à mesma. 0 detetor 45 pode ser uma câmera tradicional de video, uma câmera digital de video, um dispositivo de carga acoplada (CCD) ou outro equipamento de detecção fotossensivel. A saida do detetor 45 está acoplada a um dispositivo de animação tal como um computador 50. O computador 50 inclui um circuito de captura de video 55, uma unidade central de processamento 60 e uma memória 65.
Alternativamente, o computador 50 pode incluir um extrator lógico que esteja configurado para extrair imagens de gráficos de cisalhamento da memória de um determinado modo. O extrator lógico pode ser concretizado em hardware ou alternativamente em software dentro do computador 50. O circuito de captura de video 55 pode ser uma placa de video dedicada ou uma placa de captura de quadros preferivelmente capaz de capturar imagens inteiras de video a uma taxa de pelo menos 15 quadros por segundo. Contudo, o circuito de captura de video 55 pode ser capaz de capturar imagens de video a qualquer taxa adequada. A unidade central de processamento 60 pode ser qualquer um de vários microprocessadores convencionais ou um dispositivo microprocessador dedicado. O detetor 45 está acoplado à unidade central de processamento 60, a unidade central de processamento 60 estando acoplada a um circuito de captura de video 55 e dispositivo de memória 65. A unidade central de processamento 60 está ainda acoplada a uma unidade de exibição 70, a qual pode ser uma tela de CRT (tubo de raios catódicos) , uma LCD (tela de cristal liquido) ou similar.
Em funcionamento, a luz coerente que emana do expansor de feixe 20 é refletida do objeto de teste 25. 0 elemento óptico 35 coleta a luz refletida do objeto 25, provocando a criação de uma imagem de interferência. A imagem de interferência está focalizada no detetor 45 através da lente 40. Convencionalmente, a primeira imagem de interferência é obtida enquanto o objeto de teste 25 está em uma primeira condição sob tensão, e uma segunda imagem de interferência é obtida com o objeto 25 em uma segunda condição sob tensão. As duas imagens de interferência são então comparadas por um processo de subtração de uma imagem da outra e é criado o registro de cisalhamento e exibido sobre um espelho.
Na presente invenção, o objeto de teste 25 passa por uma seqüência de níveis de tensão contínuos ou variáveis. 0 detetor 45 captura continuamente a imagem de interferência do elemento óptico 35 e comunica a imagem de interferência para o computador 50, durante o ciclo de tensão. 0 circuito de captura 55 captura eletronicamente imagens inteiras de interferência a uma taxa de pelo menos 15 quadros por segundo. 0 circuito de captura 55 comunica as imagens de interferência para a unidade central de processamento 60. A unidade central de processamento 60 compara a imagem de interferência com uma imagem de interferência de linha de base do objeto em um estado sem tensão ou quase sem tensão (ou alternativamente qualquer estado sob tensão escolhido), por meio de um processo de subtração de uma imagem de interferência da imagem de interferência de linha de base, formando deste modo um registro de cisalhamento. Cada imagem de registro de cisalhamento é exibida simultaneamente em uma unidade de exibição 70 e armazenada no dispositivo de memória 65. Após o término da série de níveis de tensão variáveis, o microprocessador 60 (ou alternativamente um extrator lógico) chama de novo a seqüência de imagens de registro de cisalhamento capturadas pelo circuito de captura 55 e apresenta-as novamente em seqüência na unidade de exibição 70. A exibição seqüencial destas imagens de registro de cisalhamento, a uma taxa de pelo menos 15 quadros por segundo, produz uma animação de gráfico de cisalhamento dos registros de cisalhamento produzidos durante ou após a tensão do objeto de teste 25. O objeto de teste 25 pode ser um objeto relativamente grande, tal como um pneumático 200, como representado na FIG. 2. Uma câmera de gráfico de cisalhamento 230, que é giratória no interior do friso 202 do pneumático 200, está representada na FIG. 2. (Alternativamente, o pneumático 200 pode ser girado e a câmara 230 pode ser estacionária.) A câmera de gráfico de cisalhamento 230 inclui um laser 235 que produz um feixe coerente de luz para iluminar o interior do pneumático 200. A câmera de gráfico de cisalhamento 235 está ainda acoplada a um computador 240 que tem uma tela 245, o computador 240 e a tela 245 sendo usados para aquisição de dados e animação das imagens de gráfico de cisalhamento resultantes.
Quando usada para detecção de defeitos em pneumáticos ou pneumáticos recauchutados, a câmera de formação de imagens de gráfico de cisalhamento 23 0 pode estar posicionada dentro do pneumático, representado como posição A na FIG. 3, ou fora do pneumático, como representado na FIG. 3 pela posição B. Ter a câmera de gráfico de cisalhamento 230 na posição A permite a detecção de defeitos na área da banda de rodagem do pneumático 200. Ter a câmera de gráfico de cisalhamento 230 na posição B permite o exame da área do friso e da área da parede lateral do pneumático 200.
Com referência de volta à FIG. 2, em funcionamento, a câmera de gráfico de cisalhamento 230 e o pneumático 200 podem ser colocados em uma câmara de vácuo capaz de submeter o pneumático 2 00 a um vácuo que produz tensão no pneumático 200 pela produção de uma pressão positiva (em relação à pressão dentro da câmara de vácuo) em vazios dentro do pneumático 200 que provocam um empolamento 250.
Com referência à FIG. 4, o empolamento pode ser provocado por um defeito 260, o defeito 260 sendo possivelmente uma deslaminação entre duas camadas do pneumático ou um vazio no material moldado, mas não sendo limitado a isto. Quando submetido a um vácuo, o empolamento 250 aparece devido à pressão positiva dentro do espaço vazio de aglutinação 260. O gráfico da FIG. 4 representa a inclinação do empolamento 250 pela linha 270. O gráfico da FIG. 4 representa ainda um padrão frisado, que inclui grupos de anéis 280 e 290, produzidos pelas diferenças entre duas imagens de interferência óptica produzidas pela câmera de gráfico de cisalhamento 230. Os padrões frisados 280 e 290 de uma imagem de registro de cisalhamento produzida pelo computador 240 (pelo método de diferenciação ou por qualquer outra técnica de resolução de imagens) aparecem como um conjunto de linhas frisadas substancialmente circulares, aproximadamente concêntricas, correspondentes à inclinação 270 do empolamento 250. Os padrões frisados 280 e 290 são um mapeamento de contorno do valor absoluto de inclinação 270 do empolamento 250. Portanto, uma vez que o empolamento 250 é substancialmente simétrico, os padrões frisados 280 e 290 parecem ser imagens em espelho um do outro.
Com referência de volta à FIG. 2, em funcionamento, a câmera 230 obtém uma série de imagens de interferência que são comunicadas para o computador 240 enquanto o pneumático 200 é submetido a ciclos variáveis de vácuo ou tensão. Em uma modalidade preferida, o pneumático 200 é submetido a um ciclo de despressurização e em seguida a um ciclo de pressurização para retornar o pneumático a um estado sem tensão. Uma vez que o campo de visão da câmera de gráfico de cisalhamento 230 é limitado pelo campo de visão dos elementos ópticos e pela dimensão do pneumático, um pneumático deve ser secionado em vários setores variando de quatro a doze, ou mais. Em uma modalidade exemplificativa, o pneumático 200 é secionado em nove diferentes setores. A câmera de gráfico de cisalhamento 230 vê, portanto, uma área correspondente a 4 0° de arco do pneumático 200. Após o ciclo de despressurização e pressurização, a câmera 230 é girada para o setor seguinte, onde o ciclo de despressurização e pressurização é repetido. O computador 240 continua a coletar dados e pode, em uma modalidade preferida, exibir simultaneamente dados na tela 245 para a totalidade do ciclo de nove setores. Os registros de cisalhamento são produzidos e exibidos a uma taxa tal que parecem ser animados.
Com referência agora à FIG. 5, é representada uma tela 300, a tela sendo dividida em nove diferentes setores, cada setor 310 correspondendo a um arco de aproximadamente 40° do interior de um pneumático. Alternativamente, contudo, cada setor 310 podería corresponder a qualquer campo de visão específico, de um pneumático, para uma câmera de gráfico de cisalhamento 230. 0 computador 240, como representado na FIG. 2, o qual pode estar conectado a uma tela 300, é capaz de exibir várias animações simultaneamente, como representado na FIG. 5. A FIG. 5 representa um instantâneo estático da tela de uma exibição típica, embora a exibição 300 represente na verdade animações ou formação sequencial de imagens de registro de cisalhamento produzidas pelo computador 240 a uma taxa que propicie um efeito animado e, em uma modalidade preferida, a uma taxa de 300 quadros por segundo. Uma exibição com várias janelas de animação ou setores de tela propicia a clara vantagem de um operador poder observar as animações simultaneamente olhando para a aparência das indicações de deformações devidas aos defeitos. Esta observação simultânea permite menor tempo de serviço por um operador, propiciando portanto substancial economia de tempo sem substancial perda de precisão. Capturar e propiciar animação preferivelmente a 30 quadros por segundo (ou alternativamente a qualquer taxa de animação adequada) propicia animações que são suficientemente harmoniosas para serem úteis para um operador.
As vantagens de animar a seqüência de imagens é que aquela animação melhora a precisão na detecção de defeitos.
Efeitos de luz que poderíam parecer como "positivos falsos" em um registro estático de cisalhamento não se manifestam como defeitos quando animados, devido à ausência de movimento aparente induzido pela animação. Um padrão frisado provocado por um defeito real tenderá a "aumentar" ou "encolher" e a intensidade das linhas frisadas parecerá oscilar durante a animação, devido ao estado de tensão continuamente variável sobre o objeto de teste. Além disso, defeitos reais que possam ser "lavados" em um registro estático de cisalhamento ou mesmo em uma integração de várias imagens de gráfico de cisalhamento, tornar-se-ão evidentes com animação das imagens de gráfico de cisalhamento. A animação das imagens de gráfico de cisalhamento permite a visualização de defeitos em uma multiplicidade de estados de tensão, alguns dos estados de tensão podendo não provocar o efeito "lavado" e ainda o movimento aparente criado pela animação das imagens podendo manifestar um defeito real diferente do efeito da luz. A animação dos registros de cisalhamento passa por uma continuidade substancial de estados de tensão, pelo que os defeitos que possam não estar presentes em dois estados de tensão escolhidos tornam-se evidentes na animação. Estas vantagens na animação das imagens de gráfico de cisalhamento propiciam melhor precisão na detecção de defeitos e propiciam menores tempos de análise por um operador.
Foi reconhecido que várias técnicas de processamento de sinais, tais como o uso de lógica difusa, redes neurais, inteligência artificial e técnicas de reconhecimento de padrões, mas não limitadas a estas, podem ser aplicadas para realizar a identificação automática de defeitos.
Contudo, sistemas como estes tendem a ser inerentemente complexos e substancialmente dispendiosos. Portanto, a manutenção de um operador humano e a diminuição do tempo de serviço exigido pelo operador através do fornecimento ao operador de numerosas animações simultâneas, tem o efeito de propiciar substancial economia de custos.
Embora a animação de imagens de gráfico de cisalhamento possa ser preferível a uma taxa de pelo menos 15 quadros por segundo, deverá ser observado que taxas de quadros menores do que 15 quadros por segundo poderão também ser usadas de modo eficaz, embora a animação possa parecer discretizada quando comparada com uma animação realizada a pelo menos 15 quadros por segundo. Além disso, deverá ser observado que taxas de quadros maiores do que 30 quadros por segundo podem ser vantajosas em aplicações específicas e podem ser mais simples de implementar à medida que a tecnologia de microprocessadores e de captura de vídeo melhora.
Deverá ser observado que embora seja descrita acima uma técnica de diferenciação para produzir cada registro de cisalhamento, os métodos e aparelhos revelados podem ser aplicados a diferentes técnicas de resolução de imagens, incluindo integração contínua, mas não limitada â mesma. A integração contínua descreve o processo de obter uma primeira imagem de interferência e subtrair uma segunda imagem de interferência para produzir um primeiro registro de cisalhamento. Uma terceira imagem de interferência é obtida e subtraída do primeiro registro de cisalhamento para produzir um segundo registro de cisalhamento. Uma quarta imagem de interferência é em seguida obtida e subtraída do segundo registro de cisalhamento para produzir um terceiro registro de cisalhamento. Esta sequência é continuada por todo o ciclo de teste. A técnica de integração contínua e outras técnicas conhecidas por aqueles versados na técnica auxiliam as técnicas de animação descritas acima e podem ser aplicadas às mesmas sem afastamento do espírito e âmbito da presente invenção. 0 processo e aparelho descritos acima devem ser considerados para otimizar vários fatores participantes associados à formação de imagens de gráfico de cisalhamento, especialmente quando aplicados ao teste de defeitos em pneumáticos recauchutados (embora evidentemente não limitados a esta aplicação). Estes fatores participantes incluem maximização de dados, maximização de precisão, minimização de tempo de serviço do operador, comprimentos de onda disponíveis da luz, dimensões do objeto, custos dos equipamentos e campo de visão óptico, embora não se limitem a estes. Ao animar registros de cisalhamento em vários setores de uma tela de exibição, vários destes fatores participantes são otimizados.
Deve ser entendido que, embora os desenhos e exemplos detalhados dados descrevam modalidades exemplificativas preferidas da presente invenção, eles têm apenas fins ilustrativos. O método e aparelho da invenção não se limitam aos detalhes e condições exatos revelados. Por exemplo, a invenção não se limita às taxas de quadros específicas às quais as imagens de gráfico de cisalhamento são capturadas ou exibidas. Além disso, o número de setores do objeto de teste é completamente variável e o objeto em teste pode ser qualquer um de vários objetos de teste. Além disso, o método pelo qual o objeto de teste é colocado sob tensão pode ser qualquer um de vários da técnica. Ainda mais, outros sistemas ópticos que produzem imagens de interferência, diferentes da câmera de gráfico de cisalhamento 30, podem ser aplicados para produzir registros de cisalhamento. Várias alterações podem ser feitas quanto aos detalhes revelados sem sair do espírito da invenção, a qual é definida pelas reivindicações a seguir.

Claims (26)

1. Aparelho para realizar registro eletrônico de cisalhamento em um objeto de teste compreendendo: uma fonte de radiação eletromagnética coerente (10) para iluminar o objeto de teste (25); um elemento óptico (35) através do qual a radiação eletromagnética refletida do objeto de teste (25) é transmitida para formar uma imagem de interferência; um detetor (45) que converte a imagem de interferência em um sinal elétrico representativo da imagem de interferência; o aparelho sendo caracterizado por: um dispositivo de animação (50) acoplado ao detetor (45), sendo que o dispositivo de animação (50) recebe o sinal elétrico representativo da imagem de interferência, o dispositivo de animação retém informações sobre a imagem obtidas dos sinais elétricos representativos da imagem de interferência a uma taxa de quadro pré-determinada, o dispositivo de animação (50) comparando as informações sobre a imagem de interferência retidas com uma imagem de interferência de linha de base para produzir uma imagem de registro de cisalhamento, sendo ainda o dispositivo de animação adaptado para representar várias imagens sequenciais de registro de cisalhamento; e um dispositivo de exibição (70) acoplado ao dispositivo de animação, propiciando visualização das imagens sequenciais de registro de cisalhamento.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, car ac ter i z ado pelo fato de que o dispositivo de animação compreende ainda um circuito de captura (55) adaptado para reter sequencialmente informações sobre imagem de interferência.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação compreende ainda um dispositivo de memória (65) acoplado ao circuito de captura (55) para armazenar pelo menos uma entre as informações sobre imagem de interferência e as informações sobre imagem de registro de cisalhamento comunicadas ao dispositivo de memória (65) pelo circuito de captura (55) .
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) está adaptado para representar imagens sequenciais de registro de cisalhamento armazenadas no dispositivo de memória (65).
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) está adaptado para representar imagens sequenciais de registro de cisalhamento com substancialmente a mesma taxa de quadros que a taxa de quadros de retenção.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a taxa de quadros pré- determinada é pelo menos quinze (15) quadros por segundo.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o detetor (45) é uma câmera de video.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o detetor (45) é uma câmera digital de video.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, carac teri z ado pelo fato de que o detetor (45) é um conjunto de dispositivos acoplados de carga (CCD) .
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) é um computador.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de memória (65) armazena sequências de pelo uma entre as imagens de interferência e as imagens de registro de cisalhamento representativas de diferentes seções do objeto de teste.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) está adaptado para representar de forma substancialmente simultânea várias sequências de imagens de registro de cisalhamento representativas de diferentes seções do objeto de teste, e em que o dispositivo de animação (50) representa de forma substancialmente simultânea as várias sequências de imagens de registro de cisalhamento no dispositivo de exibição.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) está adaptado para representar nove (9) sequências de imagens de registro de cisalhamento simultaneamente.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de animação (50) está adaptado para representar todas as nove (9) sequências de imagens de registro de cisalhamento de forma substancialmente simultânea cada uma com uma taxa de quadros de pelo menos quinze (15) quadros por segundo.
15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, sendo o objeto de teste (25) um pneumático que é submetido a estados variáveis de tensão, caracterizado pelo fato de que: o elemento óptico (35) inclui um material birrefringente através do qual a radiação eletromagnética refletida do pneumático é transmitida e um polarizador através do qual a radiação eletromagnética, que emerge do material birrefringente, é transmitida, sendo que o material birrefringente e o polarizador cooperam para formar uma imagem de interferência; um detetor (45) compreende uma câmera de video; e o dispositivo de animação (50) inclui um circuito de captura de video (55) acoplado à câmera de video e um computador acoplado ao circuito de captura.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a taxa de quadros é pelo menos 15 quadros por segundo.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, car ac ter i z ado pelo fato de que a câmera (45) está adaptada para visualizar uma seção do pneumático que é pelo menos um nono da área projetada do pneumático.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o computador (50) está adaptado para capturar nove sequências separadas de imagens de registro de cisalhamento, sendo que cada sequência de imagens de registro de cisalhamento é representativa de uma seção substancialmente diferente do pneumático.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o computador (50) está adaptado para exibir todas as nove sequências de imagens de registro de cisalhamento de forma substancialmente simultânea, sendo que cada uma das sequências de imagens de registro de cisalhamento é exibida com uma taxa de quadros de pelo menos 15 quadros por segundo.
20. Método para analisar um objeto de teste, o método compreendendo: (a) conduzir radiação eletromagnética coerente sobre um objeto de teste (25); (b) fornecer radiação eletromagnética refletida do objeto de teste (25) a um dispositivo óptico de cisalhamento (35), sendo que o dispositivo óptico de cisalhamento (35) cria uma imagem de interferência; (c) conduzir a imagem de interferência, que emerge do dispositivo de cisalhamento (35), sobre um detetor (45); (d) capturar um sinal elétrico, comunicado pelo detetor (45), em um dispositivo de captura (55), sendo que o sinal elétrico é representativo da imagem de interferência; (e) armazenar informações sobre imagem de interferência em um dispositivo de memória (65) comunicado pelo dispositivo de captura (55); (f) comparar informações sobre imagem de interferência armazenadas no dispositivo de memória (65) com uma imagem de interferência armazenada para produzir uma imagem de registro de cisalhamento; (g) repetir as etapas de (a) a (f) com vários níveis de tensão; o método sendo carac teri z ado por: (h) exibir informações sobre imagem de registro de cisalhamento a uma taxa de quadros pré-determinada.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o dispositivo óptico de cisalhamento (35) é um material birrefringente.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dispositivo óptico de cisalhamento (35) inclui um polarizador.
23. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o dispositivo óptico de cisalhamento é um espelho de Michelson.
24. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a taxa de quadros é pelo menos 15 quadros por segundo.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por compreender ainda a etapa de realizar as etapas de (a) a (g) várias vezes.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por compreender ainda a exibição de várias imagens sequenciais de registro de cisalhamento de forma substancialmente simultânea em um dispositivo de exibição (70) .
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