BR112016000327B1 - dispositivo para a inspeção de uma superfície de uma peça eletricamente condutora e método de fabricação de tal dispositivo - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA A INSPEÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE DE UMA PEÇA ELETRICAMENTE CONDUTORA. A invenção tem como objeto um dispositivo (100; 500) para a inspeção de uma superfície de uma peça eletricamente condutora, que compreende uma pluralidade de sondas de corrente de Foucault (330, 331, 332 ...) dispostas sobre uma superfície convexa do dispositivo e meios de aplicação das sondas contra a superfície a ser inspecionada na qual o dispositivo é introduzido, caracterizado pelo fato de que as sondas (330, 331, 332 ...) são fixadas sobre lâminas flexíveis (320, 321, 322 ...) que se estendem cada uma delas de acordo com uma direção longitudinal (L) do dispositivo umas ao lado das outras, os ditos meios de aplicação compreendendo um material deformável (490) do qual a compressão de acordo com a dita direção longitudinal (L) provoca a expansão transversalmente à direção longitudinal, a dita expansão deformando as ditas lâminas (320, 321, 322 ...) para aplicar as sondas (330, 331, 332 ...) contra a superfície.
Description
[0001] A invenção se inscreve no domínio das técnicas para a inspeção de peças mecânicas, notadamente de peças de motores, por exemplo, peças de turbomáquinas, e em especial peças que compreendem furos.
[0002] Numerosas peças de motores são críticas, e a ruptura das mesmas acarreta repercussões graves sobre o conjunto do sistema, por exemplo, a aeronave. Há o interesse aqui, em especial, mas não exclusivamente, em peças nas quais um furo foi feito. Tais furos, que podem ter geometrias diversas, notadamente uma geometria alongada com um eixo mediano, são suscetíveis de compreender rachaduras, quer dizer anfractuosidades de superfície que podem servir de ponto de partida para uma ruptura da peça.
[0003] Essas rachaduras podem aparecer no decorrer da usinagem do furo, por exemplo, por usinagem com descarga elétrica (processo EDM para “electrical discharge machining”)ou no decorrer da utilização da peça, por exemplo, em um motor.
[0004] É necessário, em numerosas situações, efetuar um controle das peças para se assegurar que nenhum risco é causado pela presença de tais rachaduras. Tais controles podem ser efetuados nas peças novas ou em peças que já serviram.
[0005] Um princípio conhecido de controle é o processo por corrente de Foucault, que consiste em verificar a continuidade da matéria a partir da medição de correntes induzidas por um campo magnético.
[0006] Tal processo é executado com um dispositivo de medição sofisticado que compreende em geral várias sondas pontuais de corrente de Foucault. Tais dispositivos conhecidos são montados em braços metálicos articulados com mola ou escovas, que são frágeis, o que constitui um primeiro problema.
[0007] Mas, além disso, a construção de tais sistemas de sondas deve, em geral, ser revista, uma vez que existe interesse em um furo de geometria diferente daquele para o qual o sistema foi inicialmente projetado, para levar em consideração a curvatura do eixo mediano do furo. Assim, o posicionamento e o comprimento dos braços ou das escovas devem ser revistos, o que é complexo e custoso. Além disso, é muito difícil posicionar corretamente esses dispositivos utilizando para isso um protocolo automático, com o auxílio de um robô ou de uma ferramenta de posicionamento complexa.
[0008] Finalmente, com frequência, é necessário trocar de sonda para finalizar a observação de um determinado furo e de sua embocadura ou de seu fundo. De fato, o guia de um sistema de sondas na embocadura ou no fundo de um furo é especialmente difícil, e é preferido utilizar sondas específicas para essas zonas difíceis.
[0009] No final, os sistemas existentes são complexos de executar, e excessivamente caros devido à multiplicidade dos dispositivos a serem projetados para furos diferentes ou mesmo para um único tipo de furo.
[0010] A invenção visa resolver essas dificuldades.
[0011] Para resolver essas dificuldades, é proposto um dispositivo para a inspeção de uma superfície de uma peça eletricamente condutora, em especial a superfície interna de um furo, que compreende uma pluralidade de sondas de corrente de Foucault dispostas sobre uma superfície convexa do dispositivo e meios de aplicação das sondas contra a superfície a ser inspecionada na qual o dispositivo é introduzido, caracterizado pelo fato de que as sondas são fixadas sobre lâminas flexíveis que se estendem cada uma delas de acordo com uma direção longitudinal do dispositivo umas ao lado das outras, os ditos meios de aplicação compreendendo um material deformável do qual a compressão de acordo com a dita direção longitudinal provoca a expansão transversalmente à direção longitudinal, a dita expansão deformando as ditas lâminas para aplicar as sondas contra a superfície.
[0012] Graças a esse dispositivo, dispõe-se de uma ferramenta muito mais simples de utilizar, que se adapta a numerosas situações, e que é robusta e pouco custosa para se fabricar e utilizar. O número de sondas de corrente de Foucault dispostas sobre a ferramenta pode ser elevado, na medida em que não é necessário colocar um braço metálico com mola para cada uma delas.
[0013] A sonda pode ser manipulada por um automatismo (robô), e a medição é, apesar de tudo, satisfatória, devido à adaptação da sonda às superfícies sobre as quais ela é aplicada.
[0014] As superfícies em questão são notadamente as superfícies internas de furos, mas o dispositivo pode ser utilizado para inspecionar outras superfícies. De maneira geral, não há nenhuma necessidade, com esse dispositivo, de multiplicar o desenvolvimento de numerosas sondas para uma aplicação ou para várias aplicações, pois o dispositivo se adapta à maior parte das configurações. Notadamente no que diz respeito à inspeção de superfície de furos, o dispositivo permite, em geral, inspecionar ao mesmo tempo o fundo, a embocadura, e a superfície principal do furo, oferecendo assim um campo de observação melhorado. Finalmente, o tempo de controle é diminuído.
[0015] De acordo com os modos de realização, as lâminas flexíveis são circuitos impressos flexíveis interessantes uma vez que são pouco custosas, ou lâminas metálicas flexíveis. O material deformável pode ser silicone ou qualquer outro material deformável.
[0016] De acordo com um aspecto interessante de execução, o material deformável é colocado longitudinalmente entre duas peças de compressão e a compressão longitudinal do material deformável é obtida com o auxílio de um cabo fixado a uma das duas peças e que desliza em relação à segunda peça. É proposto, em certas realizações, que a compressão n a direção longitudinal seja limitada por um batente.
[0017] Vantajosamente, a dita superfície convexa é uma circunferência circular ou elíptica do dispositivo. Isso permite inspecionar furos na seção dos quais a circunferência do dispositivo é adaptada.
[0018] Em tal configuração, o dispositivo compreende, pelo menos, um conjunto suplementar de lâminas flexíveis em uma circunferência do dispositivo, as lâminas sendo comprimidas na direção do exterior do dispositivo, para guiar a sonda perpendicularmente à parede do furo ou proteger as sondas de corrente de Foucault por ocasião da entrada ou da saída do dispositivo dentro ou fora do furo. O dispositivo protege, assim, as sondas de Foucault para evitar que elas sejam danificadas no momento da introdução ou da saída do dispositivo no furo a ser inspecionado.
[0019] O dispositivo pode compreender, além disso, dois tais conjuntos suplementares de lâminas flexíveis, ditas “guias”, um a montante da dita pluralidade de sondas de Foucault e o outro a jusante da dita pluralidade de sondas de Foucault. As lâminas flexíveis do conjunto para guiar exercem de preferência sobre as paredes uma pressão superior àquela exercida pelas lâminas flexíveis que levam as sondas quando essas últimas são aplicadas contra as paredes.
[0020] A invenção propõe também um método de fabricação de um dispositivo tal como evocado que compreende a formação de entalhes em uma placa flexível, para formar lâminas flexíveis retidas entre si em suas extremidades, para levar, pelo menos, uma sonda por lâmina, e uma etapa de moldagem do material deformável sobre a face da placa flexível oposta às sondas de corrente de Foucault. Esse método de fabricação é especialmente prático e simples de executar, e faz parte dos aportes da presente invenção.
[0021] Essa última será agora ser descrita em relação com as figuras. LISTA DAS FIGURAS A figura 1 apresenta uma peça que compreende um furo a ser inspecionado. A figura 2 apresenta um dispositivo de inspeção desenvolvido para inspecionar o furo da peça da figura 1, de acordo com os princípios da invenção. A figura 3 apresenta uma etapa de fabricação de tal dispositivo de inspeção. A figura 4 apresenta uma etapa ulterior de fabricação. A figura 5 apresenta um conjunto central do dispositivo de inspeção da figura 2, obtido no final das etapas apresentadas nas figuras 3 e 4. A figura 6 apresenta esse mesmo conjunto em funcionamento.
[0022] Em referência à figura 1, foi representada uma peça a ser inspecionada, aqui um disco, 10, do qual o eixo 11 está à direita da figura, e que compreende um furo 12 alongado, de seção elíptica e do qual o eixo é curvilíneo. Até os dias atuais, várias ferramentas de sondas de corrente de Foucault eram necessárias para inspecionar tal furo. Tais ferramentas eram ainda frágeis e caras, o que tornava a operação delicada. Além do mais, o controle do furo deve ser feito de maneira especialmente fina, pois a peça é absolutamente crítica.
[0023] É notado aqui que o furo 12 desemboca duas vezes, visto que suas duas extremidades desembocam em faces da peça, mas furos desembocando uma só vez também devem ser inspecionados em numerosas situações.
[0024] Na figura 2, o dispositivo de inspeção 100 projetado para procurar rachaduras no furo 12 é apresentado. Ele possui forma alongada, e compreende uma bainha flexível de acionamento 110 na extremidade da qual é fixada uma cabeça 120 composta por vários elementos. Precisamente, essa cabeça compreende, a partir da bainha 110 na direção da extremidade livre do dispositivo, um primeiro conjunto flexível em compressão, qualificado de “guia” 121, uma ligação flexível 122, um conjunto flexível em compressão regulável, que constitui o núcleo funcional 123 do dispositivo de inspeção, uma segunda ligação flexível 124, assim como um segundo conjunto flexível em compressão, qualificado de “guia” 125. Uma extremidade 126 em forma de cone termina o dispositivo. Ainda que muitas vezes vantajosas, as guias 121 e 125 não são absolutamente necessárias para a execução da invenção.
[0025] No que diz respeito ao núcleo funcional, o conceito que conduz o funcionamento do núcleo funcional é inovador e permite aumentar, em relação aos dispositivos anteriores o número de sondas de corrente de Foucault que podem ser aplicadas sobre a superfície a ser inspecionada, e diminuir o tempo de controle associado.
[0026] Na figura 3, uma etapa de um processo de fabricação de um dispositivo de inspeção tal como apresentado na figura 2 é apresentada. Uma placa 300 de circuito impresso flexível de forma retangular é o objeto de entalhes transpassantes 310, 311, 312, ... paralelos uns aos outros e, aqui paralelos à maior dimensão da placa. No que diz respeito ao comprimento dos mesmos, esses entalhes se estendem cada um deles em, por exemplo, dois terços centrais da placa 300. São equidistantes uns dos outros e permitem definir lâminas 320, 321, 322, ... que são retidas umas às outras pela matéria não entalhada fora dos dois terços centrais da placa 300. Entre dois entalhes adjacentes, a igual distância de cada um deles e a meio comprimento desses últimos, sondas de corrente de Foucault 330, 331, 332 são colocadas, antes ou depois que os entalhes sejam realizados. Uma conexão elétrica 340, 341, 342, ... é colocada no lugar por sonda.
[0027] Na figura 4, foi representada a etapa ulterior de fabricação do dispositivo de inspeção. A placa 300 é enrolada em cilindro 400 em tomo de um eixo paralelo aos entalhes, de modo que as sondas estejam em frente ao exterior, e que material deformável 490 possa ser injetado ou vazado no interior por uma das duas embocaduras do cilindro, para se ajustar à forma do mesmo por moldagem.
[0028] Previamente à injeção ou ao vazamento do produto deformável 490, as conexões elétricas 340, 341, 342, ... das sondas são dispostas para sair do cilindro pela segunda embocadura. Um eixo 410 é colocado no centro do cilindro de modo a criar uma reserva cilíndrica no meio do material injetado ou vazado. Um fundo 420 impede, além disso, que o material deformável 490 saia do cilindro pela segunda embocadura. Finalmente, uma ferramenta de cintagem 430 (ou ferramenta exterior de moldagem) circunda enfim as lâminas para impedi-las de se estender axialmente por ocasião da colocação do material deformável 490. De preferência possui a forma do furo a ser inspecionado para o qual a sonda é fabricada com dimensões ligeiramente menores do que esse último.
[0029] É especificado que o cilindro representado nas figuras tem uma base circular, mas que um cilindro de base elíptica ou ainda de outra forma pode ser utilizado. Como será evocado no fim do documento, a placa 300 não é necessariamente conformada para tomar uma forma cilíndrica fechada, ainda que o exemplo apresentado tenha como objetivo uma tal forma cilíndrica fechada, mas ela pode em todo o caso ser deformada para tomar uma forma cilíndrica convexa, no interior da qual a moldagem é efetuada.
[0030] Em um modo de realização especial, a montagem da figura 4 é realizada por transferência da placa da figura 3 para dois suportes (não representados) que definem as embocaduras a montante e a jusante da estrutura. Uma bainha ou uma fita adesiva permite reter o circuito impresso sobre os suportes e realizar a estanqueidade necessária ao nível dessas embocaduras. O eixo 410 permite, em certas realizações, alinhar os dois suportes. Nesse modo de realização, uma vez que o cilindro foi formado, ele é inserido em duas pré-formas de moldagem, uma sendo um eixo cilíndrico central (que corresponde ao eixo 410) e a outra sendo um recinto externo (que corresponde à ferramenta de cintagem 430). As duas pré- formas de moldagem são revestidas com produtos deslmoldantes, tal como Teflon (marca depositada), obtido por pulverização, ou colocado sob a forma de folha. As folhas de Teflon permitem, além disso, reservar uma folga entre o recinto externo e o circuito impresso. Um tampão (que corresponde ao fundo 420), por exemplo, um tampão feito de silicone, é colocado para obstruir uma das embocaduras do cilindro, pela qual são, no entanto, extraídos os fios de conexão elétrica das sondas.
[0031] O produto deformável 490 é injetado ou vazado, de maneira a encher, parcialmente ou inteiramente, o volume do cilindro 400.
[0032] Uma vez que o produto deformável 490 foi injetado ou vazado e sua forma completa, a cinta 430 e o eixo 410 são retirados. A cinta permitiu que o produto deformável 490 tomasse a forma do cilindro 400 sem deformar o mesmo, e o eixo 410 permitiu criar uma reserva cilíndrica central de uma ponta à outra do dispositivo, no produto deformável 490.
[0033] Na figura 5, foi representado o dispositivo em uma etapa ulterior da fabricação. Um cabo 510 foi inserido dentro da reserva criada no centro do dispositivo, e é fixado por uma extremidade, a uma peça de pressão 520 posicionada em uma das embocaduras do cilindro 400 de maneira ser capaz de apoiar sobre o produto deformável 490 moldado dentro do cilindro 400. A peça depressão 520 é, se necessário, fixada ao cilindro 400, por exemplo, com o auxílio de uma fita adesiva ou de uma bainha colocada sobre a extremidade do cilindro. O cabo 510 sai do cilindro 400 pela outra embocadura, através ou ao lado, uma peça de retenção 530 que se apoia, ela também, sobre o produto deformável 490, e que é, se for necessário, fixada ao cilindro 400, por exemplo, com o auxílio de uma fita adesiva ou de uma bainha colocada sobre a extremidade do cilindro.
[0034] As peças de pressão e de retenção 520 e 530 podem ser, por exemplo, suportes utilizados para fixar a placa 300 sob a forma do cilindro 400 antes da moldagem. Outras soluções são possíveis, essas duas peças podendo ser introduzidas a um momento ou a outro na estrutura. Por outro lado, o fundo 420, apresentado na figura 4, é conservado, mas em certas realizações, ele poderia ser retirado se fosse necessário, uma vez que o produto deformável 490 foi moldado.
[0035] O cabo 510 pode, notadamente, ser engastado na peça de pressão 520. Por outro lado, o cabo 510 pode ter um trajeto limitado por um batente formado por um par tubo de cabo (não representado) / arruela de batente (não representada). Em tal realização, o cabo 510 é inserido dentro de um tubo que começa ao nível da peça de pressão 520, e que se termina, quando o cabo não é objeto de uma atração, a uma distância dada da saída da peça de retenção 530. O cabo 510 e o tubo são solidários um em relação ao outro no movimento de translação dos mesmos em relação ao produto deformável 490 e à peça de retenção 530. A arruela de batente circunda o cabo em sua saída da peça de retenção 530, deixando esse último progredir, mas bloqueia o tubo. Assim, por ocasião de uma atração do cabo 510, o trajeto desse último é bloqueado pelo encontro entre o tubo e a arruela.
[0036] Como está representado na figura 6, o cabo 510 pode, no lado da peça de retenção 530, ser objeto de uma tração que age puxando para isso a peça de pressão 520. Uma tração sobre o cabo 510 provoca, portanto, uma pressão longitudinal (de acordo com a direção L) da peça de pressão 520 sobre o produto deformável 490 moldado dentro do cilindro 400. A peça de retenção 430 é operável ao invés de reter o produto deformável, que posteriormente é comprimido longitudinalmente. Isso tem como consequência que o produto deformável apoia sobre as paredes do cilindro, e permite a expansão radial das lâminas 320, 321, 322... que se abaúlam e se afastam umas das outras. De preferência, as peças de retenção 530 e de pressão 520 sendo dispostas simetricamente em relação às sondas de corrente de Foucault 320, 321, 322... e em relação à massa de produto deformável 490 moldado dentro do cilindro, a expansão máxima do produto deformável é feita ao longo da circunferência do cilindro que leva as sondas 330, 331, 332..., de maneira a que, em situação de utilização do dispositivo, essas últimas sejam aplicadas contra a parede do furo a ser inspecionado no qual o dispositivo está inserido. O comprimento do trajeto do cabo determina a expansão máxima que será dada, em situação de utilização, à circunferência do cilindro, e, portanto, a pressão que será aplicada às sondas de corrente de Foucault 330, 331, 332.... É proposto definir esse comprimento por ensaio da sonda, em função do tipo de furo a ser inspecionado.
[0037] É definido que outros sistemas de compressão longitudinal poderiam ser utilizados, de maneira a provocar a expansão do produto deformável 490 em um plano perpendicular à direção L.
[0038] A compressão é comandada a partir de um posto de controle (não representado), por um operador humano ou por um automatismo.
[0039] Para voltar à estrutura da figura 2, as guias 121 e 125 podem ser realizadas da mesma maneira que o núcleo funcional 123, de acordo com os princípios apresentados nas figuras 4 a 6, omitindo-se evidentemente as sondas de corrente de Foucault e suas conexões elétricas. Mas para as guias 121 e 125, a compressão dos circuitos impressos flexíveis pode ser definida na montagem de maneira definitiva, fixando-se a segunda extremidade do cabo 510, ou fixando-se a compressão com outros meios diferentes de um cabo. Pode também ser adaptada por ocasião da realização do furo a ser inspecionado, para levar em consideração as dimensões exatas desse último.
[0040] Isso é diferente do que é praticado para o núcleo funcional 123, para o qual o cabo 510 permite a colocação em compressão comandada, uma vez que o dispositivo foi inserido dentro do furo a ser inspecionado, a partir de um posto de controle. É definido que o cabo 510 do núcleo funcional 123 e as conexões elétricas 340, 341, 342... são levados para um posto de controle pelo interior da bainha flexível de acionamento 110.
[0041] A invenção não está limitada aos modos de realização apresentados, mas se estende a todas as variantes no âmbito do alcance das reivindicações.
[0042] Notadamente, é possível não dispor as sondas de corrente de Foucault em torno de uma circunferência fechada do dispositivo, notadamente na hipótese em que a superfície a ser inspecionada não constitui uma seção fechada de furo.
[0043] Assim é possível utilizar os princípios da invenção conformando-se a placa 300 em um cilindro do qual a base é um semicírculo ou uma meia elipse, que constitui, portanto, uma superfície convexa, a forma sendo fechada por uma terceira peça, por exemplo, plana e de preferência não deformável. O produto deformável (silicone) é nesse caso moldado dentro de uma cavidade formada, pela placa 300 e pela peça terceira. Assim, o efeito de deformação das lâminas só se produz em um semicírculo ou uma meia elipse.
[0044] É definido também, independentemente dos comentários que precedem, que não é indispensável, para executar a invenção, que as sondas sejam equidistantes, ou igualmente distribuídas sobre a superfície convexa, ou que as lâminas tenham todas elas a mesma largura.
Claims (11)
1. Dispositivo (100; 500) para a inspeção de uma superfície de uma peça eletricamente condutora, que compreende uma pluralidade de sondas de corrente de Foucault (330, 331, 332...) dispostas sobre uma superfície convexa do dispositivo e meios de aplicação das sondas contra a superfície a ser inspecionada na qual o dispositivo é introduzido, caracterizado pelo fato de que as sondas (330, 331, 332...) são fixadas sobre lâminas flexíveis (320, 321,322...) que se estendem cada uma delas de acordo com uma direção longitudinal (L) do dispositivo umas ao lado das outras, as ditas lâminas flexíveis (320, 321, 322, ...) sendo feitas de uma placa flexível (300) disposta em uma forma cilíndrica e compreendendo entalhes (310, 311, 312, ...) separando as lâminas (320, 321,322,...), os ditos meios de aplicação compreendendo um material deformável (490) do qual a compressão de acordo com a dita direção longitudinal (L) provoca a expansão transversalmente à direção longitudinal, o dito material deformável (490) sendo disposto dentro do cilindro formado pela placa (300), e a dita expansão do material deformável deformando as ditas lâminas (320, 321, 322...) para aplicar as sondas (330, 331, 332...) contra a superfície.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lâminas flexíveis (320, 321, 322...) são circuitos impressos flexíveis.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lâminas flexíveis (320, 321, 322...) são lâminas metálicas flexíveis.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material deformável (490) é de silicone.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o material deformável (490) é colocado longitudinalmente entre duas peças de compressão (520, 530), e a compressão longitudinal do material deformável (490) é obtida com o auxílio de um cabo (510) fixado a uma das duas peças (520) e que desliza em relação à segunda peça (530).
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a compressão de acordo com a direção longitudinal é limitada por um batente.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que a dita superfície convexa é uma circunferência do dispositivo.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente pelo menos um conjunto suplementar de lâminas flexíveis (121, 125) em uma circunferência do dispositivo, as lâminas sendo comprimidas na direção do exterior do dispositivo, para guiar a sonda perpendicularmente à parede do furo ou proteger as sondas de corrente de Foucault por ocasião da entrada ou da saída do dispositivo dentro ou fora do furo.
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente dois dos ditos conjuntos suplementares de lâminas flexíveis (121, 125), um a montante da dita pluralidade de sondas de Foucault (330, 331, 332 ...) e o outro a jusante da dita pluralidade de sondas de Foucault (330, 331, 332 ...).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizadopelo fato de que as lâminas flexíveis do conjunto para guiar (121, 125) exercem sobre as paredes uma pressão superior aquela exercida pelas lâminas flexíveis (320, 321, 322...) que levam as sondas (330, 331, 332...) quando essas últimas são aplicadas contra as paredes.
11. Método de fabricação de um dispositivo, tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que compreende a formação de entalhes (310, 311, 312...) em uma placa flexível, para formar lâminas flexíveis (320, 321, 322...) retidas entre si em suas extremidades, para levar pelo menos uma sonda por lâmina, e uma etapa de moldagem do material deformável (490) sobre a face da placa flexível oposta às sondas de corrente de Foucault.
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