BR112012025659B1

BR112012025659B1 - processo de teste termográfico e dispositivo de teste para a realização do processo de teste

Info

Publication number: BR112012025659B1
Application number: BR112012025659A
Authority: BR
Inventors: Traxler Gerhard; Palfinger Werner
Original assignee: Foerster Inst Dr Gmbh & Co Kg
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2020-04-07
Also published as: US9194831B2; RU2012145236A; US20130077650A1; JP2016128842A; KR101757019B1; CA2794119A1; MX2012011507A; RU2549913C2; EP2375243A1; CA2794119C; EP2375243B1; ES2953887T3; WO2011124628A1; CN102947695A; JP2013524229A; EP2375243C0; CN102947695B; BR112012025659A2; UA111328C2; JP6243225B2

Abstract

processo de teste termográfico e dispositivo de teste para a realização do processo de teste. a presente invenção refere-se a um processo de teste termográfico para a detecção e identificação com resolução localizada de defeitos próximos da superfície em um objeto testado, uma área da superfície do objeto testado será aquecida, por exemplo, de forma indutiva. será registrada uma sequência de imagens termográfica subsequentes em distância temporal e dentro de uma fase de expansão térmica, sendo que cada imagem termográfica representa uma distribuição de temperatura localizada em uma área superficial do objeto testado, registrada pela imagem termográfica. a partir das imagens termográficas serão determinados perfis de temperatura alocados á posição correta, sendo que cada perfil de temperatura, alocado á posição correta, é alocada á mesma região de medição da superfície do objeto testado. para uma variedade de posições de medição da área de medição, captadas pelo perfil de temperatura, serão depois determinadas percursos temporais de valores de temperatura a partir dos perfis de temperatura. estes serão avaliados ao menos de acordo com um critério de avaliação que caracteriza o fluxo térmico na região da medição. o processo leva em conta o fluxo térmico na região de defeitos correspondentes e oferece, em comparação com sistemas convencionais, melhor suspensão de interferência e um grau de seletividade aprimorado entre defeitos reais e pseudodefeitos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO DE TESTE TERMOGRÁFICO E DISPOSITIVO DE TESTE PARA A REALIZAÇÃO DO PROCESSO DE TESTE.

Antecedentes da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um processo de teste termográfico para detecção localizada e identificação de defeitos próximos da superfície em um objeto testado, bem como abrange um dispositivo de teste para a realização do processo de teste.

[0002] Produtos semiacabados e material condutor de eletricidade como, por exemplo, bastões, barras, tubos ou arames e materiais metálicos podem servir de materiais básicos para produtos finais de alta qualidade e frequentemente estão sujeitos às mais elevadas exigências de qualidade. O texto quanto a falhas de material, especialmente de feitos próximos da superfície, como fissuras, cavidades ou outras heterogeneidades de material constituem uma parte importante do controle de qualidade desses produtos. No caso, normalmente, se visa realizar um exame mais contínuo e sem falhas possíveis da superfície do material com uma elevada resolução localizada, a qual, de acordo com a possibilidade, é realizada o mais cedo possível na cadeia de produção, a fim de que na base dos resultados do teste, na dependência da espécie dos defeitos localizados, decidir se os defeitos não são críticos para a continuação do processamento ou ao menos possa ser feito um reparo por meio de um acabamento, como esmerilhamento, ou se o material terá de ser refugado.

[0003] Além dos métodos magnéticos, muitas vezes empregados para estes testes, como a técnica de corrente turbilhonante ou a técnico do fluxo difusor, atualmente também são empregados processos de testes termográficos para a detecção com resolução localizada e identificação de defeitos próximos da superfície em objetos testados.

[0004] Em um conhecido processo de teste termográfico, um obje

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2/33 to testado, condutor elétrico, é, por exemplo, bastão de aço, após a laminação passa por uma bobina de indução sujeita com corrente alternada de elevada frequência, que induz um fluxo de corrente próximo da superfície do objeto testado. Baseado no efeito Skin, a densidade da corrente próxima da superfície da peça esta é maior do que no interior da peça testada. Interferências na tessitura como, por exemplo, fissuras que estão situadas na sessão transversal do fluxo de corrente elétrica induzida agem como resistências elétricas e desviam o fluxo da corrente, a qual, no material testado, procura o caminho da menor resistência (elétrica). Densidades de corrente mais altas e, portanto, também, maiores dissipações de energia nos chamados pontos estreitos do fluxo da corrente na região dos defeitos, são a consequência. A dissipação de energia gerada na região das perturbações na tessitura passa a ser notada pela produção de calor, de tal maneira que a área em questão, localizada e limitada, imediatamente, no caso de uma perturbação da tessitura, apresenta uma temperatura mais elevada em comparação com o ambiente isento de perturbações. Com o auxílio de uma termocâmara ou outro conjunto registrador adequado, sensíveis a raios térmicos, baseado nos valores da temperatura local, dentro de uma área superficial coberta pelo conjunto registrador, poderá ser detectada a presença de defeitos próximos da superfície, com resolução local. Normalmente, também se verifica uma visualização das áreas superficiais cobertas, e pontos perceptíveis, determinados pelo processo termográfico, podem ser automaticamente avaliados com um sistema de avaliação sequencial.

[0005] O documento DE 10 2007 055 210 A1 descreve um processo de teste termográfico, bem como um dispositivo de teste, preparado para realizar o processo de teste. O dispositivo de teste possui uma bobina de indução para aquecimento de uma área de superfície de um objeto testado metálico que atravessa a bobina de indução, tra

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3/33 tando-se, por exemplo, de um bastão de aço, bem como possui uma ou várias câmaras infravermelhas para medição do perfil de temperatura do bastão de aço em passagem. Os resultados da medição serão usados para a ativação de um sistema de marcas coloridas, com a finalidade de marcar defeitos que foram verificados. Para avaliação das imagens termográficas (imagens térmicas), registradas pelas câmaras infravermelhas, de acordo com a descrição está previsto um software de avaliação que analisa uma imagem térmica ou as imagens térmicas, identificando diferenças de temperaturas acima de um valor de umbral predeterminado, comunicando-os como defeito. A extensão da diferença de temperatura acima do valor de umbral predeterminado será considerada como uma indicação da profundidade do defeito. O software de avaliação pode avaliar defeitos tanto relativamente ao seu comprimento, como também relativamente à extensão do diferencial da temperatura acima do valor de umbral. O software de avaliação pode remover defeitos com um comprimento abaixo de um comprimento mínimo de defeito, promovendo o seu afastamento de uma lista de defeitos, de maneira que estes defeitos não sejam avaliados como defeitos. Quando, todavia, um defeito estiver situado abaixo de um comprimento mínimo de defeito, porém, a extensão diferencial da temperatura estiver situada acima do valor de umbral, que se encontra acima de uma extensão máxima do diferencial de temperatura, então um defeito deste tipo mesmo assim será informado como defeito. Desta maneira, um defeito será identificado na dependência da extensão do defeito e do diferencial de temperatura em relação ao ambiente.

[0006] Normalmente, um aumento no perfil da temperatura superior a 2 K, em relação ao ambiente, será considerado como defeito, porém, a temperatura de umbral pode também ser selecionada menor. Um diferencial de temperatura em relação ao ambiente de 5 K ou mais será claramente identificado como defeito.

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4/33 [0007] Via de regra, um perfil de temperatura a ser avaliado, na prática é sobreposto por um sinal de interferência de amplitude significativa. Como fontes de falha são considerados, entre outros, oscilações localizadas de emissões da superfície do objeto testado, reflexões do ambiente, e geralmente circunstâncias inevitáveis na operação de teste real, como corpos estranhos na superfície da peça testada. Indicações erradas podem também ser produzidas pela geometria da peça testada, já que, por exemplo, arestas em perfis poligonais frequentemente apresentam uma temperatura majorada em relação ao ambiente. Tipicamente, os diferenciais de temperatura que se apresentam em um defeito semelhante a uma fissura, em comparação com a superfície circundante, estão situados na ordem de grandeza de 1 K até 10 K. Foi observado que amplitudes de interferência podem perfeitamente também estar situadas nesta ordem de grandeza. Portanto, não obstante de medidas eventuais para reduzir a amplitude de interferência, não pode ser excluído que sejam classificadas interferências erroneamente como falhas de estruturação, ou seja, defeitos.

Tarefa e solução [0008] Constitui uma tarefa da invenção oferecer um processo de teste termográfico e um dispositivo de teste termográfico, adequado para a realização do processo, que oferecem - comparado com o estado da técnica - uma supressão de interferências aprimoradas na avaliação de sinais termográficos. Especialmente, deverá ser aprimorado grau de seletividade na diferenciação entre defeitos reais e pseudodefeitos que podem ser atribuídos a outras interferências. De preferência, deverá ser oferecido um teste de superfície contínuo de objetos alongados, de material condutor elétrico, com uma confiabilidade maior quanto ao reconhecimento e identificação dos defeitos.

[0009] Para solucionar esta e outras tarefas a invenção oferece um processo de teste termográfico comm as características da reivin

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5/33 dicação 1, bem como um dispositivo de teste termográfico, preparado para realização do processo, apresentando as características da reivindicação 10. Modalidades vantajosas são indicadas nas reivindicações dependentes. O texto de todas as reivindicações, por meio de referência, constituirá conteúdo da descrição.

[00010] No processo de teste, um segmento a ser testado do objeto de teste será exposto a ação de um conjunto aquecedor. Isto será em seguida também abreviadamente designado como aquecimento. A energia térmica será no caso aplicado de tal maneira que se forma um desequilíbrio térmico entre áreas defeituosas, ou seja, pontos falhos, que apresentam defeitos, e um material testado isento de defeitos. Faz parte de um ponto defeituoso, ou uma área defeituosa, a efetiva falha, por exemplo, uma fissura, e o ambiente imediatamente adjacente. O ambiente isento de defeito pode eventualmente - na sujeição exercida pelo conjunto de aquecimento - pode preservar a sua temperatura, ou seja, não será aquecido, ou poderá ser aquecido em menor extensão do que os pontos defeituosos.

[00011] No caso de objetos de teste condutores elétricos como, por exemplo, em bastões metálicos, barras, arames ou semelhante material, para o aquecimento poderá ser usado, por exemplo, um processo indutivo. A aplicação de energia térmica nas áreas de defeitos do objeto testado também poderá ser feita com o auxílio de ultrassom.

[00012] Dentro de uma fase de expansão térmica, será registrada uma sequencia com duas ou mais imagens termográficas sendo que estas serão registradas à distância temporal recíproca. A fase de expansão tem início quando se faz notar o fluxo de calor da área defeituosa local aquecida para o ambiente. A fase de expansão térmica estende-se dentro da fase de arrefecimento, sequencial ao aquecimento e, em muitos casos corresponde a uma fase de arrefecimento. Não obstante, frequentemente não existe um limite restrito entre fase de

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6/33 aquecimento e fase de arrefecimento. O começo da fase de expansão térmica pode temporalmente estar sobreposto ainda com a fase do aquecimento localizado, porque a energia térmica já se pode expandir durante o aquecimento propriamente dito.

[00013] Cada uma das imagens termográficas representa no caso uma distribuição de temperatura localizada em uma área superficial, registrada pela imagem termográfica, do objeto testado, em momentos variados durante a expansão térmica. Quando o conjunto de registro, previsto para captação das imagens termográficas, por exemplo, uma câmara termográfica, e o objeto testado estiverem inativos, ou seja, em descanso, então podem ser idênticas as áreas superficiais do objeto testado, e foram registradas em momentos diferenciados. No caso de um movimento relativo entre o objeto estado e o conjunto de registro, as áreas superficiais podem estar dispostas uma em relação à outra espacialmente defasadas.

[00014] A partir das imagens termográficas de uma sequência serão determinados perfis de temperatura alocados em posição correta, sendo que cada perfil de temperatura alocado reciprocamente na posição certa é alocada a mesma região de medição da superfície do objeto testado. A expressão área da medição refere-se a uma área de expansão unidimensional ou bidimensional que ocupa uma posição fixa no sistema de coordenadas do objeto testado. Na área de medição encontram-se muitas posições de medição.

[00015] A expressão perfil de temperatura designa um perfil de resolução local, no qual há locais diferentes, ou seja, posições diferentes, dentro do perfil de temperaturas são alocados valores de uma grandeza de medição que representam a temperatura no respectivo local. O perfil de temperatura pode ser compreendido como função localizada que descreve a dependência do valor da temperatura localizada dentro do perfil de temperatura. Um perfil de temperatura poderá

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7/33 se referir, a exemplo de um perfil linear, a uma região mais ou menos estreita, quase linear. Pode também tratar-se de um perfil 2D, ou seja, um perfil de superfície quando então a distribuição localizada de valores de temperatura será descrita em um segmento espacial de formato e tamanho predeterminado pelo perfil de temperatura. A grandeza de medição alocada aos diferentes locais do perfil de temperatura pode ser designada como valor de temperatura. No caso, via de regra não será medida diretamente a temperatura, porém, por exemplo, a intensidade, ou seja, a amplitude da irradiação térmica que se verificado do respectivo local e que, com os meios convencionais na termografia, pode ser recalculada para uma temperatura localizada de um local de perfil.

[00016] Desta maneira, serão determinados vários perfis de temperatura (no mínimo dois) que representam o percurso de temperatura localizado dentro da mesma região de medição a ocasiões diferentes durante o arrefecimento. Os percursos temporais de valores de temperatura dos perfis de temperatura para uma variedade de posições de medição da área de medição, determinados pelos perfis de temperatura, serão depois quantitativamente determinados, de maneira que para uma variedade de posições de medição da área de medição recebe-se o desenvolvimento localizado dos valores de temperatura locais. Os percursos, ou seja, traçados locais serão depois avaliados ao menos de acordo com um critério de avaliação que está adequado para caracterizar o fluxo do calor na área da medição.

[00017] No processo serão analisados não somente os perfis de temperatura relativamente ao traçado da temperatura localizado que representam, porém, também a sua alteração temporal. Recebe-se uma sequência, ou seja, uma continuidade de perfis de temperatura para uma área de medição definida na superfície e uma área temporal definida. Um aspecto essencial do processo é a integração do fluxo

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8/33 térmico, ou seja, da dinâmica do desenvolvimento temporal do perfil de temperatura e sua avaliação, ou seja, interpretação.

[00018] Segundo uma outra formulação será, portanto, proposto o emprego de uma variante da termografia do fluxo térmico de resolução local para efeito da detecção e identificação de defeitos próximos da superfície em objetos de teste adequados, sendo que o desenvolvimento temporal da distribuição localizada que pode ser verificado na superfície da peça testada da temperatura será determinada e avaliada. No caso, entre outros fatores, será registrado e avaliado o fluxo térmico lateral em sentido quantitativo.

[00019] Em comparação com o estado da técnica, resulta uma classificação essencialmente mais confiável de defeito, por exemplo, como fissuras ou falha estrutural, porque o processo permite uma separação aperfeiçoada de efeitos de temperatura originados por defeitos e efeitos não condicionados a fluxo térmico. Além disso, isso resulta uma possibilidade de avaliação aprimorada das informações termográficas, também no caso de amplitudes de sinais reduzidos porque é decisivo não somente a amplitude, ou seja, a intensidade dos sinais da temperatura nos perfis, mas também a sua dinâmica sobre o eixo temporal. Desta maneira, resulta uma supressão de interferências consideravelmente aprimorada mesmo quando a amplitude de interferência (não atribuível aos defeitos procurados) for maior do que a amplitude de sinal útil, sendo que a amplitude do sinal útil aqui designa a amplitude de sinal produzida por falhas estruturais.

[00020] O processo de teste permite especialmente registrar e avaliar quantitativamente a expansão térmica localizada no espaço, após uma aplicação térmica repentina, localizada limitada. A expansão térmica espacial-temporal verifica-se - de modo simplificado - de tal maneira que o calor concentrado na área de um defeito potencial, com a passagem do tempo, escoa para áreas mais frias do material do objeto

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9/33 testado. Este escoamento é revelado em uma distribuição de temperatura de superfície lateral, visto que o perfil de temperatura, no ponto de excitação, com o tempo tem a sua amplitude reduzida, mas, no caso, se registra um aumento da temperatura na vizinhança imediata da posição de excitação. Resulta desta situação que a forma dos perfis de temperatura se altera nestas condições em uma maneira e forma características com o correr do tempo. As influências de perturbações mais frequentes, por exemplo, reflexões superficiais, estão submetidas, por outro lado, a nenhuma, ou seja, há uma alteração temporal apenas reduzida, relativamente as suas especificidades localizadas e/ou mostram uma alteração temporal nitidamente divergente do comportamento de fluxo térmico típico (por exemplo, lampejo curto e um reflexo). Essas influências de interferência podem, portanto, ser claramente diferenciadas de defeitos reais, em virtude do seu comportamento espaço-temporal típico. Muitas influências de interferências passam a ser visualizadas no perfil de temperatura com uma dinâmica espaço-temporal, porém, normalmente, estas influências se diferenciam nitidamente da expansão térmica espaço-temporal que se verifica no ambiente de um defeito dentro de um material condutor térmico não afetado. Portanto, uma avaliação que analisa o comportamento espaço-temporal de perfis de temperatura sob o ângulo visualizado das leis da expansão térmica, ou seja, da difusão térmica em um corpo físico, oferece um grau de seletividade de supressão de interferência amplamente aprimorado em comparação com processos convencionais.

[00021] Portanto, a avaliação pode também ser descrita de tal maneira que na avaliação se verifica uma comparação dos dados termográficos com uma assinatura, sendo que a assinatura é uma descrição da expansão térmica espacial-temporal em um corpo sólido, que visa, após uma com concentração térmica localizada, recompor o equilíbrio térmico.

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10/33 [00022] Preferencialmente, os perfis térmicos serão analisados em um passo de avaliação preparatório automático, a fim de verificar se no perfil de temperatura são apresentados aspectos características, semelhantes a defeitos, ou seja, apenas características que podem ser atribuídos a um defeito, porém, não de forma absolutamente necessária. Na identificação de características semelhantes a defeitos será preferencialmente procurado um máximo localizado nos máximos de temperatura dentro dos perfis de temperatura. Um máximo localizado corresponde, no caso, a um local dentro de um perfil de temperatura, cuja temperatura é inequivocamente maior do que a temperatura de locais de perfis no ambiente imediato do máximo localizado. Pelo passo da identificação devem, por exemplo, ser localizados, por exemplo, no teste de fissuras, pontos essencialmente estreitos e quentes em um ambiente normalmente mais frio. Neste passo de identificação podem ser aproveitadas rotinas de filtragem do processamento de imagem adequadas a fim de diferenciar, por exemplo, máximos localizados de locais de arestas nos quais as temperaturas, de um lado de ambiente para o outro lado do ambiente, por uma distância curta, aumentam ou diminuem quase que de modo saltiforme ou de modo escalonado. No caso, normalmente, serão empregadas para tanto duas ou mais rotinas de filtragem que operam de acordo com critérios diferenciados, a fim de identificar aqueles locais da imagem (pixels ou grupos de pixels) que podem ser alocados, inequivocamente, a um máximo de temperatura localizado.

[00023] A avaliação poderá depois concentrar-se aquelas regiões nas quais foram encontrados máximos de temperatura localizados. Em uma variante do processo, como critério de avaliação, será avaliado o percurso temporal da amplitude de um valor de valor de temperatura na faixa do máximo localizados dos valores de temperatura de um perfil de temperatura. A partir desta avaliação poderá ser determinada,

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11/33 por exemplo, a caixa de arrefecimento na região do máximo localizado e na sua vizinhança. Ficou demonstrado que as caixas de arrefecimento na região de interferências estruturais como fissuras, dentro de um, ambiente normalmente sem falhas, podem ser bem descritas pelas leis da difusão térmica e, desta maneira, podem ser usados como critério de avaliação confiável. Portanto, fissuras e outros defeitos podem ser frequentemente diferenciados apenas em base das taxas de arrefecimento típicas, como interferências não atribuíveis a defeitos. [00024] De forma alternativa ou adicional à avaliação poderá ser determinado um valor de concentração de volume térmico na faixa de um máximo localizado dos valores de temperatura dentro de um perfil de temperatura e o percurso temporal do valor de concentração do volume térmico poderá ser avaliado. O valor de concentração do volume térmico constitui uma medida para a relação do volume térmico do máximo localizado em comparação com o ambiente próximo. Caso esta concentração do volume térmico diminua com o correr do tempo, então o calor escoará para o ambiente, como isto é típico, por exemplo, no ambiente de fissuras. Se, por outro lado, o máximo localizado não for atribuível a uma interferência estrutural ou uma fissura, o valor de concentração térmico frequentemente apresenta um outro componente importante, quando, por exemplo, a concentração térmica, após o termino do aquecimento, inicialmente pode até mesmo aumentar. Isto indicará então que o máximo da temperatura localizada não é atribuído a uma fissura ou semelhante falha.

[00025] Para que seja possível determinar para a avaliação dos percursos temporais, através de características calculadas, com suficiente precisão, funções temporais, em modalidades preferidas, três perfis de temperatura, registrados em sequência temporal serão avaliados conjuntamente a fim de obter um número adequado de pontos de apoio. Normalmente, serão conjuntamente avaliados entre quatro e

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12/33 dez perfis de temperatura, de maneira que estará presente um número suficiente de pontos de apoio no âmbito temporal, podendo ser realizada uma diferenciação confiável entre defeitos e artefatos.

[00026] Em caráter alternativo ou adicional à determinação e avaliação de características resultantes de funções temporais, também é possível realizar os percursos temporais de valores de temperatura dentro dos perfis de temperatura na base de elementos de imagens (pixels) ou grupos de elementos de imagem (grupos de pixels). Os resultados serão depois reciprocamente correlacionados a fim de serem alcançadas assinaturas espaço-temporais. Geralmente, poderá ser empregada qualquer variante da avaliação do sinal que permita números de medição, ou seja, dados de medição, para efeito de uma comparação das propriedades do sinal com as bases teóricas da expansão térmica no corpo sólido. Por exemplo, podem aproveitados perfis de linhas espaço-temporais, sequências de registro, segmentos superficiais, disposições, ou seja, padrões de pixels aleatórios. É essencial a observação, ou seja, a inclusão comum dos aspectos espaciais e temporais, sem os quais uma indicação confiável sobre todas as habilidades e defeitos é quase possível.

[00027] É viável empregar o processo de teste nos dispositivos de teste, nos quais, tanto o objeto testado como também o conjunto de registro de imagens termográficas estão em descanso. Desta maneira, será consideravelmente simplificada a alocação na posição certa dos perfis de temperatura em sentido recíproco, já que a mesma região de medição, em imagens termográficas produzidas em sequência temporal, corresponde sempre à mesma imagem (idênticas coordenadas de imagem) nas imagens termográficas.

[00028] Em casos de usos preferidos, todavia, o processo com teste será apenas usado para o teste de objeto de teste alocado como, por exemplo, barras, tubos, arame ou semelhante material. Para testar

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13/33 objetos de teste alongados poderá ser produzido um movimento relativo entre o objeto testado e o conjunto registrador das imagens termográficas, em paralelo para com uma direção de movimentação a qual se projeta, convenientemente, em paralelo para com a direção longitudinal do objeto de teste alongado. Preferencialmente, o conjunto registrador estará inativo, enquanto que o objeto testado é movido relativamente ao conjunto registrador. O movimento relativo será produzido de tal maneira que as regiões de superfície que foram registradas com as imagens termográficas em sequência temporal, se encontrem defasadas, por um percurso determinado, em paralelo para com a direção da movimentação. De preferência, se verificará uma sobreposição de áreas de superfície temporalmente registradas em sequencia imediata de tal maneira que cada local da superfície de teste é registrado por duas ou mais imagens termográficas. Desta maneira torna-se possível um teste de superfície contínuo de objetos de teste alongados envolvidos longitudinalmente. De preferência, cada local da superfície da peça testada aparecerá em três ou mais imagens termográficas, por exemplo, em quatro até vinte ou mais imagens termográficas, sendo que o local - em virtude do movimento relativo em cada imagem termográfica - está situado em um outro ponto (posição da imagem).

[00029] A alocação da posição correta de perfis de temperatura de imagens termográficas diferenciadas, no teste de objetos de teste movimentados, apresenta um desafio especial. Em uma variante do processo, uma primeira imagem termográfica demonstrada em um primeiro momento, integrante de uma série de imagens termográficas, será analisada pelo processamento da imagem a fim de identificar ao menos um primeiro recorte selecionado da imagem que contém dados termográficos e o primeiro recorte de superfície como uma característica semelhante a um defeito. O recorte da superfície idêntica será depois automaticamente localizado em um segundo recorte da imagem,

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14/33 correspondente ao primeiro recorte da imagem. O segundo recorte da imagem se encontrará em uma segunda imagem termográfica registrada com distância temporal relativamente à primeira imagem termográfica em um segundo momento posterior. Depois, será realizada uma avaliação cojunta dos dados termográficos do primeiro e do segundo recorte de imagem a fim de se alcançar a locação da posição certa.

[00030] Para a localização automática, será determinada preferencialmente uma posição esperada do recorte de superfície que contém a característica semelhante ao defeito no segundo imagem termográfica, na base de uma velocidade relativa medida ou conhecida de uma outra maneira entre o objeto testado e o conjunto registrador no intervalo de tempo decorrido entre o primeiro ponto temporal e um segundo ponto temporal a fim de localizar aquele percurso que foi coberto pelo recorte superfície entre o primeiro momento e o segundo momento da direção da movimentação. Desta maneira, a avaliação da segunda imagem termográfica desde logo pode se concentrar naquele recorte da superfície, no qual, na análise da imagem termográfica temporalmente registrada mais cedo, foi encontrada uma característica semelhante ao defeito.

[00031] Para localizar a característica semelhante ao defeito, será preferencialmente procurado um máximo localizado dos valores de temperatura ao menos dentro de um perfil de temperatura de formato aproximadamente linear ou espacial na primeira imagem termográfica. Portanto, podem ser empregadas rotinas de filtragem adequadas no processamento de imagem.

[00032] A invenção refere-se também a um dispositivo de teste termográfico preparado para realização do processo, visando a detecção com resolução localizada e identificação de defeitos próximos da superfície em um objeto testado. O dispositivo de teste abrange:

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15/33 um conjunto para aquecimento de um segmento do objeto testado de tal maneira que se forma um desequilíbrio térmico entre áreas defeituosas e material de teste isento de defeitos;

ao menos um conjunto para registrar uma sequência mínima de duas imagens termográficas temporalmente sequenciais; e um conjunto para avaliar dados termográficos das imagens termográficas, sendo que o conjunto de avaliação está configurado para determinar perfis de temperatura, alocados na posição certa, originados das imagens termográficas para determinação de percursos temporais de valores de temperatura a partir dos perfis de temperatura para uma variedade de posições medidas na área de medição, por parte dos perfis de temperaturas, e para o efeito da avaliação dos percursos temporais, segundo ao menos um critério de avaliação que caracteriza o fluxo térmico na região medida.

[00033] De preferência, o conjunto registrador é uma câmara espacial sensível à irradiação térmica com uma variedade de linhas de imagem, cujas informações de imagem são avaliadas conjuntamente. [00034] Estas e outras características podem ser depreendidas além das reivindicações - também da descrição e dos desenhos, sendo que as diferentes características podem ser concretizadas isoladamente ou de modo conjunto, na forma de subcombinações ou em uma modalidade da invenção e em outros campos, podendo representar modalidades vantajosas, bem como, capazes de oferecer proteção. Exemplos de execução estão apresentados nos desenhos e serão em seguida explicitados.

Breve Descrição dos Desenhos [00035] Figura 1 - apresenta uma modalidade de um dispositivo de teste para um teste termográfico de objetos de teste alongados, de material condutor elétrico, no processo contínuo.

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16/33 [00036] Figura 2 - apresenta um exemplo de um perfil de temperatura registrado perpendicularmente para com a direção do deslocamento do objeto testado.

[00037] Figura 3 - apresenta em 3A uma vista esquemática de um segmento aquecido do objeto de teste em movimento, situado na área do registro de uma câmara termográfica, com um recorte de imagem selecionado, apresentado de forma ampliada, contendo um defeito e, em 3D, apresenta uma explicação de um processo para avaliação conjunta na posição certa, em momentos diferenciados, abrangendo perfis de temperatura registrados no mesmo recorte superficial.

[00038] Figura 4 - apresenta, em 4A e 4B, o desenvolvimento temporal de partes de um perfil de temperatura na região de um máximo localizado de temperatura, sendo que 4A apresenta os recortes de perfis de temperaturas alocados na posição certa, na área de uma interferência não resultante de uma fissura e a figura 4B apresenta perfis de temperaturas correspondentes na área de uma fissura próxima da superfície.

[00039] Figura 5 - apresenta nas figuras 5A e 5B os percursos temporais de duas características que marcam o fluxo térmico na região do nível local máximo de temperatura, sendo que a figura 5A apresenta os percursos temporais das características para uma interferência não atribuível a uma fissura, e a figura 5B apresenta os percursos temporais correspondentes para uma fissura próxima da superfície; e [00040] Figura 6 - apresenta, em 6A, um recorte de um perfil de temperatura como um máximo de temperatura localizado, atribuível a uma reflexão, a figura 6B mostra o desenvolvimento temporal do traçado localizado na temperatura na área do máximo de temperatura localizado, mostrado na figura 6A, e a figura 6C apresenta um desenvolvimento localizado de duas características marcantes do fluxo térmico na área do máximo localizado.

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Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas [00041] A figura 1 é uma apresentação esquemática de uma modalidade de um dispositivo de teste termográfico 100 para o teste de superfície contínuo de objetos de teste alongados de materiais condutores de eletricidade, no processo contínuo. No caso exemplificado, o objeto de teste 180 é um bastão de aço de sessão transversal retangular que é originado de um laminador não mostrado e com o auxílio de um conjunto transportador igualmente não mostrado, por exemplo, um transportador de rolos, é deslocado com uma velocidade de passagem amplamente constante vP a partir da área entre cerca de 0,1 m/s e 1,5 m/s em uma direção de movimentação 184 (seta) que se projeta em paralelo para com seu eixo longitudinal 182. Após a laminação a quente, o bastão de aço não possui uma superfície lisa e clara, porém, uma chamada superfície negra, cuja temperatura de superfície tipicamente está situada entre 0 °C e 50 °C. O teste termográfico e a avaliação dos dados termográficos então registrados serão explicados com base no teste da superfície de teste 185 microscopicamente plana. Testes correspondentes serão também realizados ao mesmo tempo para as três outras superfícies do objeto de teste.

[00042] O dispositivo de teste possui um conjunto aquecedor 110 indutivo para aquecer do segmento do objeto de teste que penetra na área atuante do conjunto aquecedor, de tal maneira que se forma um desequilíbrio térmico entre áreas que apresentam defeitos e material de objeto de teste isento de defeitos. Faz parte do conjunto aquecedor uma bobina de indução 112 que é conformada como uma bobina contínua plana para objeto de teste, com um plano de bobina alinhado perpendicularmente para com a direção da passagem. A bobina de indução está eletricamente acoplada em um gerador de tensão alternada 115, o qual para a ativação, está acoplado em um conjunto de comando 130 central do dispositivo de teste. Na excitação da bobina

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18/33 de indução 112 com tensão alternada de frequência adequada, em regiões próximas da superfície do objeto testado, serão induzidas correntes turbilhonantes que podem aquecer as regiões próximas da superfície na passagem pela bobina de indução para temperaturas acima da temperatura ambiente. Normalmente, o aquecimento nas áreas das superfícies isentas de defeitos é relativamente uniforme. Todavia, se na sessão transversal do fluxo de corrente induzido existirem interferências estruturais como fissuras, cortes, cavidades ou semelhantes conformações, estes agem como resistências elétricas e produzem um desvio do fluxo da corrente. Isto resulta em densidades maiores da corrente e, portanto, em maior energia dissipada nos pontos estreitos do fluxo da corrente. Essa energia dissipada nas interferências estruturais passa a ser notável por uma geração térmica adicional, de maneira que a área defeituosa em questão, localizada e limitada, imediatamente na interferência estrutural apresenta uma temperatura mais elevada em comparação com o ambiente isento de falhas. Verifica-se, portanto, um aquecimento localizado diante de um nível de temperatura mais baixo do ambiente mais distanciado. Diferenciais típicos de temperatura entre a região de uma fissura e do ambiente de material imediatamente limítrofe sem interferências, estão situadas frequentemente na ordem de grandeza entre cerca de 1 K até 10 K. Estes aumentos localizados de temperatura e seu desenvolvimento espaçotemporal serão aproveitados no processo do teste para a detecção de resolução localizada e identificação de defeitos próximos da superfície. [00043] No caso exemplificado, o gerador apresenta um potencial elétrico de até 150 kW, sendo empregadas frequências de tensões alternadas da faixa entre 10 kHz e 350 kHz. Conjuntos aquecedores com outras especificações também são possíveis. Por exemplo, o gerador de tensão alternada poderá ser operado com potenciais de até vários MW, o que pode ser vantajoso, por exemplo, nos objetos de tes

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19/33 te de maiores dimensões (por exemplo, com diâmetro superior a 800 mm). A faixa da frequência poderá ser adequada à tarefa visada com a medição. Por exemplo, podem ser úteis frequências de até 1 mHz para localizar falhas especialmente pequenas, próximas da superfície, já que com a crescente frequência, a profundidade da penetração da corrente turbilhonante passa a ser menor e, portanto, diminui o volume de medição. Também são vantajosas frequências mais elevadas no teste de aços condutores elétricos com elevada resistência elétrica e permeabilidade magnética próximo de 1, a fim de ser alcançado um aquecimento localizado rápido de áreas defeituosas em relação ao seu ambiente.

[00044] Pelo conjunto aquecedor, o sistema global, ou seja, o objeto de teste/defeito, será deslocado para um estado de desequilíbrio térmico. Com a ajuda do processo de teste e do dispositivo de teste torna-se possível observar tanto no ambiente localizado como também no ambiente temporal, de que maneira o sistema reage ao estado de equilíbrio térmico.

[00045] Para tanto, o dispositivo de teste possui um conjunto registrador 120 de resolução localizada e sensível à irradiação térmica 100, para registrar imagens termográficas bidimensionais que podem ser feitas com frequência de imagem elevada de até cem imagens por segundo. O conjunto registrador, em seguida também designado como termocâmara, para controle do registro das imagens e para aceitação e avaliação dos dados termográficos, obtidos nas imagens termográficas, está acoplado ao conjunto de comando central 130. Neste conjunto, está integrado um sistema de processamento de imagem computadorizado que está preparado para a avaliação segundo critérios diferenciados os dados termográficos obtidos das imagens termográficas. Uma termocâmara deste tipo poderá visualizar na base de valores de temperaturas localizados, ou seja, na base da irradiação térmica emiti

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20/33 da no local, a presença e algumas especificidades de perturbações estruturais, e estas características podem ser automaticamente avaliadas com o auxílio de meios adequados do processamento de imagens em um sistema de avaliação correspondente.

[00046] A termocâmara 120 é uma chamada câmara espacial e possui uma região de captação 122 em formato retangular também aqui designado como campo de imagem 122 e que, no caso exemplificado, encobre toda a largura da superfície da peça testada 185, para ela voltada, ultrapassando as arestas laterais. No caso exemplificado, a termocâmara 120 abrange um campo de imagem 122 do tamanho de 270 mmx 216 mm como uma resolução de 640 x 512 pixels (elementos de imagem). Um elemento de imagem (pixel) corresponde, no caso, com um recorte superficial retangular, relativamente pequeno, de 0,5 mm até 0,8 mm de diâmetro na superfície da peça testada 185. Uma imagem termográfica registrada com a câmara espacial consiste de uma variedade de linhas que se projetam essencialmente em sentido perpendicular para com a direção longitudinal do objeto testado (direção-y) e fendas que essencialmente se projetam paralelas para com a direção longitudinal (isto é, na direção-y). As imagens termográficas serão avaliadas por linha a fim de poderem ser detectados de modo confiável especialmente falhas longitudinais. Uma área de medição 124 linear estreita, pertencente a uma linha da termocâmara, projetase transversalmente para com um defeito 188. Esta área de medição será, na análise, também designada como linhas de medição.

[00047] No momento t1, representado na figura 1, o defeito 188 próximo da superfície encontra-se na forma de uma fissura longitudinal, projetada mais ou menos em paralelo para com a direção longitudinal do objeto testado, próximo do lado da entrada da área de registro, voltada na direção da bobina de indução 112. As posições desta mesma fissura longitudinal em momentos temporais posteriores t2 > t1

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21/33 e t3 > t2 são mostradas tracejadas para demonstrar que o mesmo defeito, ou seja, o mesmo recorte superficial, pode se encontrar em momentos diferenciados na área de captação 122 da termocâmara, sendo que, todavia, as posições da imagem dentro da imagem termográfica, na dependência da velocidade de passagem VP e da distância temporal entre os momentos de registro das imagens termográfica sequenciais em distâncias temporais, na direção da movimentação 184, estão reciprocamente defasadas na direção da movimentação 184 por uma determinada sessão do percurso.

[00048] A frequência de registro de imagem usada pela termocâmara está de tal modo ajustada à velocidade da passagem do objeto testado que cada segmento de superfície da peça testada 185 aparece em várias imagens termográficas em um ponto diferente, por exemplo, em ao menos cinco ou no mínimo 10, ou no mínimo 15, imagens termográficas, registradas a distância temporal recíproca.

[00049] Uma unidade indicadora e de comando 140, acoplada ao conjunto de comando, possui uma tela, na qual podem ser mostrados os dados e inter-relações determinados das imagens termográficas. Com o auxílio de um teclado e/ou outros meios registradores, o dispositivo de teste poderá ser ajustado e operado por um operador de forma cômoda para diferentes tarefas de teste.

[00050] Está também acoplado ao conjunto de comando 130 um conjunto medidor de velocidade 150 para determinar a atual velocidade de movimentação VP do objeto testado. Este conjunto que serve de indicador de percurso trabalha, no caso, exemplificado, com o auxílio de raios laser isento de contato. Em outras modalidades poderá estar previsto um indicador de percurso táctil, por exemplo, uma roda medidora que se desloca ao longo da superfície da peça testada.

[00051] A precisão do processo de teste termográfico pode ser acentuadamente influenciada por oscilações no grau das emissões da

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22/33 superfície do objeto testado termograficamente registrada. Para manter na menor extensão possível influências negativas correlatas é realizada uma homogeneização ativa do grau da emissão da superfície da peça testada e medida, sendo que a superfície da peça testada, com auxílio de um conjunto borrifador 160, antes de passar pela bobina de indução, será uniformemente borrifada com um líquido, por exemplo, com água. Esta técnica provou ser eficaz em temperaturas de superfície de até 50 °C para evitar amplamente o surgimento de pseudoindicações, atribuíveis a oscilações localizadas do grau de emissão.

[00052] Caso pelo dispositivo de teste seja determinada uma característica de modo inequívoco como sendo defeito, este ponto poderá ser marcado com o auxílio de um conjunto de marcação automática 170, acoplado ao conjunto de comando 130, pela aspersão de tinta ou semelhante material, de maneira que é possível, de forma controlada, uma eventual usinagem da superfície da peça testada com defeito ou um refugo de segmentos de defeitos graves.

[00053] A seguir será descrita uma variante preferida de um processo de teste, que pode ser realizado com o auxílio do dispositivo de teste, para a detecção com resolução localizada e identificação de defeitos próximos da superfície em objetos de teste que se deslocam com alta velocidade de passagem pelo dispositivo de teste. Pela bobina de indução 112, áreas próximas da superfície do objeto testado serão indutivamente aquecidas sendo que na área de fissuras e outras interferências estruturais se apresentam níveis máximos localizados de temperatura. Após a passagem dos respectivos segmentos do objeto testado pela bobina de indução, estas regiões tornam a arrefecer. O conjunto registrado 120 está integrado na direção da movimentação imediatamente atrás da bobina de indução, registrando as áreas da superfície nesta fase de arrefecimento.

[00054] Em um primeiro passo do processo, serão identificadas as

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23/33 características térmicas na parte da superfície do objeto testado que se movimenta dentro da área de registro 122. Para tanto, serão avaliadas linhas correspondentes, alocadas ao lado da entrada, a fim de obter, por exemplo, um perfil de temperatura (perfil de linhas) de resolução localizada ao longo de uma linha de medição 124 perpendicularmente para com a direção da passagem. A figura 2 apresenta, a título de exemplo, um perfil de temperatura deste tipo. A posição POS de locais de medição dentro de uma área de medição e se projeta perpendicularmente para com a direção da movimentação (direção-y) na direção-x, em forma linear, está indicada na abscissa pela indicação de números dos pixels (elementos de imagem) correspondentes a uma linha do campo visualizado. A ordenada representa a amplitude AMP da irradiação térmica alocada aos locais e, no caso exemplificado, é apresentada como temperatura de superfície absoluta, em graus Celsius. Pode se verificar que a temperatura da superfície entre as arestas laterais (eventualmente com números de pixels 90, ou seja, 540) está situada na faixa entre 55 °C e 60 °C e varia em alguns K locais. O perfil de temperatura recebe duas características, qual seja, um primeiro máximo de temperatura localizado ST eventualmente no pixel número 150 e um segundo nível máximo de temperatura local DEF aproximadamente em pixel número 495. Nos dois máximos de temperatura locais a temperatura diferencial-ΔΤ em relação ao ambiente imediato está situada ao redor de 6 a 7 K. Uma avaliação posteriormente explicitada indica que o primeiro máximo de temperatura ST local é atribuível a uma interferência não resultante de uma fissura ou outras interferência estrutural, ao passo que o segundo máximo de temperatura DEF efetivamente foi ocasionado por uma fissura próxima da superfície. Pode-se reconhecer que a extensão da diferença da temperatura ΔΤ exclusivamente não constitui um critério confiável para uma diferenciação entre interferências estruturais reais e outras caracPetição 870190100184, de 07/10/2019, pág. 31/50

24/33 terísticas não atribuíveis a interferências estruturais.

[00055] Cada imagem termográfica recebe uma variedade de perfis de temperatura desta natureza de resolução localizada na direção-x . A incidência de níveis máximos de temperatura localizados é automaticamente registrada pelo software de avaliação de processamento de imagem, sendo empregadas rotinas de filtragem adequadas para comparar os valores da temperatura de pixels ou grupos de pixels dentro de um perfil de temperaturas com valores de temperatura de pixels vizinhos ou grupos de pixels e, baseado na comparação, identificar máximos de temperatura localizados inequivocamente como tais e diferenciar de outros artefatos, por exemplo, a queda íngreme da temperatura em uma aresta. Na filtragem, o software de avaliação opera por linhas dentro de tiras que se projetam transversalmente para com a direção da movimentação e que contém uma variedade de perfis de temperatura adjacentes. A figura 3 apresenta uma tira 125 desta natureza que contém o defeito 188. A probabilidade da presença de um defeito semelhante a uma fissura em direção longitudinal aumenta nesta avaliação quando em um grande número de perfis de temperaturas adjacentes, dentro da tira, aproximadamente na mesma posição de pixel, se apresentar o máximo de temperatura localizado de intensidade notável.

[00056] O processo de teste não se baseia exclusivamente na avaliação de perfis de temperatura espaciais, ou seja, aqueles perfis de temperatura que representam a distribuição de temperatura localizada, mas também se baseia na análise de sua alteração temporal. Esta combinação aqui também será designada como análise espaçotemporal. Para tanto não é suficiente analisar um púnico perfil de temperatura, porém, para a mesma área da medição da superfície serão postos em correlação na posição correta vários perfis de temperatura registrados temporalmente defasados em sentido recíproco a fim de

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25/33 poder analisar a dinâmica espaço-temporal do desenvolvimento da distribuição de temperatura. Na modalidade aqui descrita do processo de teste, é aproveitada uma variante especial de um reconhecimento de padrão para tornar a encontrar, na posição certa, uma característica identificada em uma imagem termográfica temporalmente anterior e que poderia representar um defeito, em imagens termográficas feitas posteriormente, criando, desta maneira, a possibilidade - não obstante o movimento do objeto testado relativamente à termocâmara - obter uma sequência temporal de vários perfis de temperatura da mesma área de medição. Para tanto, será avaliado por linhas uma tira 125, pertencente a um determinado recorte de superfície, tira esta de uma imagem termográfica primeira, temporalmente anterior, sendo analisada quanto à presença de características, especialmente máximos localizados de temperatura. Na base dos dados da temperatura das diferentes linhas será calculada uma área conexa que abrange a área dos máximos de temperatura características localizados. Um recorte de imagem 128 retangular, selecionado, que envolve o defeito 188, recorte este de número 128, é mostrado na figura 3 à esquerda dentro da tira 125 e, à direita, em apresentação ampliada. As coordenadas localizadas nos segmentos de imagem 128 selecionada, isto é, sua posição dentro da imagem termográfica, representa a posição dos segmentos de superfície do objeto de teste pertencente, contendo o defeito 188, no momento do registro da primeira imagem termográfica. A informação da imagem que contém o recorte de imagem selecionado, a partir dos pixels espacialmente conexos, poderá ser tratado no software de processamento de imagem como um chamado Binary Large Object (BLOB) = objeto binário grande e representa um determinado padrão de dados que em imagens termográficas posteriormente realizadas, poderá ser novamente encontrado.

[00057] Baseado na amostra representada por estrutura de dados

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26/33 da área ao redor do defeito 188, em várias imagens termográficas posteriormente feitas a distâncias temporais, será procurada a mesma amostra para que sejam localizados aqueles recortes das imagens que correspondem na melhor precisão de posição possível aquele recorte de superfície que foi usado na análise da primeira imagem termográfica para efeito de cálculo da amostra procurada. De preferência, em ao menos 5 a 10 imagens termográficas sequencialmente feitas serão procurados os recortes de imagem correspondentes a um determinado recorte superficial, sendo depois conjuntamente avaliada a sua informação de imagem.

[00058] Para limitar espacialmente a área da busca em imagens termográficas posteriormente feitas e para acelerar assim a avaliação, será determinada uma posição esperada do recorte de superfície, contendo a característica semelhante ao defeito, nas imagens termográficas posteriormente feitas com base da velocidade da movimentação vP do objeto testado, velocidade esta medida com o auxílio do sistema medidor de velocidade 150, da direção da movimentação 184 e do intervalo de tempo que se verificou entre os diferentes momentos do registro das imagens termográficas a fim de que, baseado nestes dados, calcular aquele percurso que foi coberto pelo recorte superficial em questão entre o momento subjacente da primeira análise e o momento do registro da respectiva imagem termográfica posterior. Ficou evidenciado que desta maneira o segmento superficial específico, ou seja, os dados pertencentes a este segmento, bem no caso de velocidade de passagem ligeiramente oscilante é reencontrado com uma precisão na faixa da precisão da medição do indicador de percurso (aqui, por exemplo, cerca de +/- 1 mm), o que no caso exemplificado corresponde a uma precisão de local na ordem de grandeza de cerca de +/- 2 pixel na superfície da peça testada. Correções finais para a superposição na posição certa serão depois realizadas por meio de cálculos

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27/33 com software por meio de rastreio, isto é, pelo reconhecimento de amostra, com o que é alcançada uma precisão de posição efetiva de cerca de +/- 1 pixel, ou seja, +/- 0,5 mm na superfície da peça testada. [00059] Este procedimento leva em consideração que as condições de teste na prática geralmente não são ideais. Assim, por exemplo, em virtude de deslizamento entre o material testado e o sistema de deslocamento, flexões do material testado e/ou frenagem do material testado no carregamento sobre um cilindro e aceleração subsequente podem resultar em oscilações na velocidade e outras causas para imprecisões de posição. Os problemas para o teste então resultantes serão evitados pela combinação da medição da velocidade, do encontro correlato de segmentos de superfície potencialmente portadores de defeitos e a busca subsequente de amostras de superfície (rastreio).

[00060] Em cada um dos recortes de imagem, temporalmente registrados em sequência, poderão então ser determinados e avaliados conjuntamente um ou vários perfis de temperatura que se projetam sobre o local do defeito potencial. Quando os locais dos perfis de temperatura, conforme mostrado na figura 3b, se encontrarem sempre no mesmo ponto dentro do segmento de imagem selecionado, cada perfil de temperatura alocado na posição certa corresponderá a mesma área de medição linear da superfície do objeto testado, sendo que esta área de medição se estende além do defeito potencial. Para uma explanação neste sentido, são mostrados na figura 3B, no lado esquerdo, três recortes de imagem 128, 128' e 128, feitos em momentos diferentes t1, t2 > t1 e t3 > t2, pertencentes ao mesmo recorte de superfície, sendo que em cada um dos recortes da imagem é determinado um perfil de temperatura que se projeta na direção-x sobre o defeito. Na figura parcial direita são apresentados conjuntamente os perfis de temperatura sequencialmente registrados, sendo que a abscissa indica a posição POS (x) na direção-x e a ordenada indica a temperatura ΔΤ. Tor

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28/33 na-se possível desta maneira determinar com alta precisão a expansão térmica espaço-temporal em um objeto de movimento móvel, na região de um defeito potencial.

[00061] Cada um dos perfis de temperatura representa uma párea que se projeta transversalmente para com o defeito, na qual o defeito está situado aproximadamente no centro. Cada perfil de temperatura apresenta o máximo de temperatura localizado cuja altura, em relação ao ambiente (quantificado, por exemplo, pelo diferencial de temperatura ΔΤ), diminui com o correr do tempo, ao passo que a largura do nível máximo no local, dada pela largura do meio-valor do nível máximo no local diminui com o correr do tempo. Estes perfis de temperatura localizados, alocados na posição certa, e temporalmente sequenciais, permitem agora conclusões quantitativas sobre a expansão térmica espaço-temporal na área de um defeito potencial, podendo ser avaliados como segue.

[00062] A figura 4, mostra em 4A e 4B, em apresentações comuns uma variedade de perfis de temperatura alocados na posição certa, sendo que os perfis de temperatura superiores nas apresentações foram temporalmente registrados mais cedo do que os perfis de temperaturas apresentados abaixo. A figura 4A apresenta perfis de temperatura típicos para uma interferência ST, a qual, não obstante, gera um máximo de temperatura localizado aproximadamente no pixel número 7, mas que não é atribuída a uma fissura próxima da superfície. A figura 4B apresenta, para efeito de comparação, os perfis de temperaturas alocados na posição certa, resultantes da região de um defeito DEF semelhante a uma fissura, sendo que também aqui o máximo de temperatura localizado situa-se na faixa do pixel número 7. Os perfis de temperatura alocados na posição certa serão agora analisados em base de critérios de avaliação que permitem conclusões relativamente confiáveis em virtude do desenvolvimento espaço-temporal dos perfis

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29/33 de temperatura, se o desenvolvimento espaço-temporal da distribuição de temperatura previsto, ou em outra falha estrutural, corresponde à dinâmica condicionada pelo fluxo térmico ou se acompanha outras leis.

[00063] Um dos critérios de avaliação, ou seja, para críticas marcantes é amplitude AMPM do valor da temperatura no local do máximo de temperatura localizado dentro de um perfil de temperatura. Outra grandeza característica que provou ser muito confiável para avaliação da dinâmica da expansão térmica é o valor de concentração térmica KONZ na área de um máximo localizado dos valores de temperatura dentro dos perfis de temperatura. A figura 5 mostra em 5A o percurso temporal da amplitude AMPM e do valor de concentração KONZ em diferentes etapas t para uma interferência ST, não atribuível a uma fissura, apresentando na figura 5B o percurso temporal das mesmas características marcantes na mesma janela temporal para uma fissura DEF próxima da superfície. Nas ordenadas está indicado sempre o diferencial de temperatura ΔΤ no local do máximo localizado em comparação com o ambiente.

[00064] Em uma variedade de ensaios ficou evidenciado que na área das fissuras, tanto a taxa do arrefecimento, ou seja, a alteração da temperatura no local do máximo de temperatura localizado, pelo tempo, como também a perda de concentração, são relativamente grandes, diferenciando-se, de modo significativo, dos valores correspondentes que podem ser comprovador na área de interferências que não são atribuíveis a fissuras ou a outras interferências estruturais. Na temperatura máxima que é representada pela amplitude AMPM da temperatura no local do máximo localizado, ficou evidenciado que após o término da fase de aquecimento, ou seja, durante o arrefecimento, diminui continuamente e com uma taxa de arrefecimento relativamente elevada. No caso exemplificado, uma elevada probabilidade

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30/33 da presença de uma fissura será então aceita quando a taxa do arrefecimento na região de no mínimo cinco imagens termográficas, sequencialmente registradas, for maior do que um valor de umbral predeterminado para a taxa de arrefecimento. O valor de concentração de volume térmico KONZ é uma medida para o comportamento do volume térmico imediatamente no máximo de temperatura localizado em comparação com o ambiente mais próximo. Se, com o correr do tempo, o valor da concentração térmica diminuir, isto indicará que o calor entre outros procedimentos, escoa lateralmente para o ambiente. Isto ocorre, por exemplo, no caso de fissuras e será nesse sentido avaliado como um indício de que o sinal observado foi ocasionado pela expansão térmica no corpo sólido próximo de uma fissura.

[00065] No caso exemplificado de uma interferência não atribuível a uma fissura, explicado com base na figura 5A, por sua vez, a concentração de volume térmico KONZ desde o início é menor do que no caso de uma fissura, sendo que, além disso, o valor da concentração de volume térmico aumenta inicialmente, antes que passe a declinar progressivamente. Também a amplitude máxima AMPM aumenta inicialmente antes que passe a declinar com uma taxa de arrefecimento relativamente reduzida que é nitidamente menor do que a taxa de arrefecimento (figura 5B) esperada na área de uma fissura.

[00066] Também podem se apresentar outros desvios do comportamento espaço-temporal da concentração de volume térmico do comportamento típico, ocasionado pelo fluxo térmico, no caso de defeitos, sendo aproveitados como indícios de uma interferência não atribuível a uma fissura ou semelhante falha. Por exemplo, o valor da concentração de volume térmico por um período de tempo mais prolongado poderá ficar amplamente inalterado ou pode aumentar aparentemente ou pode diminuir de uma maneira não correlata.

[00067] Estes exemplos mostram que pela análise e pela avaliação

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31/33 quantitativa de desenvolvimentos espaço-temporais de perfis de temperatura é possível uma diferenciação confiável entre diferentes causas para máximos de temperatura localizadas, inicialmente determinados em um perfil de temperatura. Se, no caso de uma característica inicialmente determinada, em princípio forem verificados as características descrita em conexão com as figuras 4B e 5B, então a causa será classificada como fissura e o respectivo segmento superficial será eventualmente marcado pelo conjunto marcador 170. Se, ao contrário, a análise espaço-temporal apresentar um comportamento atípico (por exemplo, comparar com a figura 4A e 5A) em relação a fissuras, cavidades e outras interferências estruturais, então não se verificará uma indicação de fissura. Desta maneira, com elevado grau de confiabilidade, podem ser evitadas pseudoindicações. A integração da expansão térmica espaço-temporal na área de um defeito potencial contribui de forma decisiva para a supressão de falhas na detecção e identificação de defeitos com o auxílio de sinais termográficos.

[00068] Baseado na figura 6 será mais uma vez explicado, à guisa de exemplo, de qual maneira a análise da distribuição térmica espaçotemporal pode contribuir para a supressão de interferências. Para tanto, a figura 6A apresenta um recorte de um perfil de temperatura que contém, aproximadamente na região de pixel 455, um máximo de temperatura localizado, acentuadamente expresso, com um diferencial de temperatura ΔΤ de no mínimo 10 K em relação ao ambiente. Em alguns sistemas de teste convencionais, tais indicações seriam automaticamente avaliadas como indício seguro da presença de uma fissura profunda e o objeto testado seria correspondentemente marcado e eventualmente até mesmo refugado. A análise espaço-temporal da expansão térmica mostra, todavia, que não se trata de uma fissura. A figura 6B apresenta perfis de temperatura alocados na posição certa, oriundas da região do máximo localizado para momentos temporais

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32/33 diferentes. Uma especificidade em comparação com os perfis da figura 4 reside em que o perfil com a maior amplitude foi temporalmente registrado em momento posterior (t2 > t1) do que o perfil anteriormente registrado t1 como uma amplitude nitidamente menor. Esta anomalia também pode ser reconhecida nos traçados temporais mostrados na figura 6C das características da amplitude no máximo localizado (AMPM) e no valor da concentração do volume térmico (KONZ). Ambos os valores aumentam com o correr do tempo, o que não pode ser explicado com uma expansão térmica na região de uma fissura local aquecida. No caso exemplificado, o elevado máximo de temperatura localizado, mostrado na figura 6A, é atribuído a uma reflexão no respectivo local da superfície da peça testada como o desenvolvimento temporal dos perfis de temperatura de modo algum apresenta um comportamento de expansão típico para fissuras, uma reflexão desta natureza, portanto, não resultaria em uma classificação como fissura. Nos sistemas convencionais, por sua vez, o reflexo seria interpretado, com alta probabilidade, e de modo errôneo, como uma fissura.

[00069] De modo alternativo ou em aditamento às características aqui explicadas a título de exemplo, podem também ser usadas outras características como critério de avaliação. Aqui podem ser usadas, por exemplo, derivações das funções temporais descritas, por exemplo, a modificação da taxa de arrefecimento com o tempo. Como a expansão térmica em sua essência pode ser descrita por soluções da equação da difusão térmica, também é possível quantificar o desenvolvimento temporal dos perfis de temperatura no âmbito de um máximo localizado pela adequação de uma curva Gauss ou de uma função falha, sendo que nestes casos pode-se partir, na eventualidade de uma boa adequação de uma expansão térmica dominada por fluxo térmico, ao passo que uma adequação deficiente permite conclusões que apontam para outras causas. Também é possível adequar polinômios como

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33/33 funções de aproximação dos perfis de temperatura e realizar por meio da análise de eficiente de polinômios uma diferenciação entre os defeitos procurados (por exemplo, fissuras) e interferências não críticas (por exemplo, reflexos).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de teste termográfico para detecção com resolução local e identificação de defeitos próximos da superfície em um objeto testado, caracterizado por compreender os seguintes passos:

aquecimento de um segmento do objeto testado de tal maneira que se forma um desequilíbrio térmico entre áreas de defeitos, e material de objeto de teste isento de defeitos, sendo que um ambiente isento de defeito de uma área de defeito não é aquecida, ou é aquecida com menor intensidade, do que a área de defeito;

registro de uma sequência de imagens termográfica temporalmente sequenciais dentro de uma fase de expansão de calor, a qual começa quando se tornar perceptível um fluxo de calor da área defeituosa localizada aquecida para o ambiente da área do defeito, sendo que cada imagem térmica representa uma distribuição de temperatura localizada em uma área superficial, registrada pela imagem termográfica do objeto testado;

determinação de perfis de temperatura alocados na posição certa a partir das imagens termográficas, sendo que o perfil de temperatura é um perfil de resolução localizada, no qual a locais diferenciados dentro do perfil de temperatura são alocados valores de uma grandeza de medição que representa a temperatura num respectivo local, e sendo que cada perfil de temperatura alocado na posição certa é alocado a mesma região de medição da superfície do objeto testado;

determinação de ocorrências temporais de valores de temperatura resultantes dos perfis de temperatura para uma variedade de posições de medição da área de medição, captadas pelos perfis de temperatura; e avaliação dos percursos temporais ao menos de acordo com um critério de avaliação que caracteriza o fluxo térmico na área de medição,

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2/4 sendo que na avaliação é procurado ao menos um máximo localizado dos valores de temperatura dentro dos perfis de temperatura, sendo que é determinado um valor de concentração de calor na área de um nível máximo localizado dos valores de temperatura dentro dos perfis de temperatura, e sendo avaliado um percurso temporal do valor da concentração do volume térmico para avaliação do fluxo térmico lateral, sendo que o valor de concentração do volume térmico constitui uma medida de como o volume térmico do máximo localizado em comparação com o ambiente próximo direto de tal modo que o valor de concentração do volume térmico diminua com o correr do tempo quando o valor da concentração térmica escoa lateralmente para o ambiente.

2. Processo de teste termográfico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que na avaliação é feita a avaliação de um percurso temporal da amplitude de valores e temperatura na área do máximo localizado.
3. Processo de teste termográfico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na avaliação são conjuntamente avaliados ao menos três, de preferência entre quatro e vinte perfis de temperatura alocados na posição certa.
4. Processo de teste termográfico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que para o teste de um objeto de teste alongado é gerado um movimento relativo entre o objeto testado e um conjunto registrador de imagens termográficas de tal maneira em uma direção de movimentação que se projeta preferencialmente em paralelo para com a direção longitudinal do objeto testado, que as áreas superficiais, cobertas pelas imagens termográficas, reciprocamente defasadas na direção da movimentação

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3/4 estão reciprocamente defasadas na direção da movimentação, sendo que as áreas superficiais de imagens termográficas, feitas em sequência imediata, se sobrepõem de preferência em uma área de sobreposição.
5. Processo de teste termográfico de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o conjunto de registro é montado de forma estacionária que o objeto de teste alongado será movimentado relativamente ao conjunto de registro.
6. Processo de teste termográfico de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que são realizados os seguintes passos:

análise de uma primeira imagem termográfica, registrada em um primeiro momento, abrangendo uma sequência de imagens termográficas para identificação de ao menos um primeiro recorte de imagem procurado que contém um recorte da superfície com uma característica semelhante a um defeito;

localização automática de um segundo recorte de imagem, correspondente ao primeiro recorte de imagem, em uma segunda imagem termográfica registrada, à distância temporal para com a primeira imagem termográfica em um segundo momento posterior;

avaliação conjunta de dados termográficos do primeiro recorte de imagem e do segundo recorte de imagem, sendo que preferencialmente na identificação de características semelhantes a defeitos, será procurado um máximo localizados dos valores de temperatura dentro dos perfis de temperatura.
7. Processo de teste termográfico de acordo com a reivindicação 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que para a localização automática de uma posição prevista do recorte de superfície, contendo a característica semelhante a um defeito, na segunda imagem termográfica, na base da velocidade relativa entre o objeto testado e o conjunto

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4/4 registrador, a direção da movimentação e do tempo decorrido entre o primeiro momento e o segundo momento será determinada, sendo que preferencialmente a velocidade relativa, especialmente a velocidade do objeto testado, será medida.
8. Dispositivo de teste termográfico para detecção com resolução e identificação local de defeitos próximos da superfície em um objeto testado com, caracterizado pelo fato de que compreende:

um conjunto aquecedor (120) para aquecer um segmento do objeto de teste (180), de tal maneira que se apresenta um desequilíbrio térmico entre as áreas defeituosas e o material do objeto de teste isento de defeitos, sendo que um ambiente isento de defeitos, de uma área defeituosa, não será aquecida, ou será aquecida com menor intensidade do que a área defeituosa;

ao menos um conjunto registrados (120) para registrar uma sequência de ao menos duas imagens termográficas subsequentes em distância temporal; e um conjunto para avaliar dados termográficos das imagens termográficas, sendo que o dispositivo de teste é configurado para a realização do processo como definido em uma das reivindicações precedentes.