BR112017019834B1

BR112017019834B1 - Método e sistema de inspeção não destrutiva para inspeção em linha de um objeto; e uso de um método

Info

Publication number: BR112017019834B1
Application number: BR112017019834-7A
Authority: BR
Inventors: Mattias VAN DAEL; Pieter Verboven; Bart Nicolaï; Jelle DHAENE; Luc Van Hoorebeke; Jan Sijbers
Original assignee: Katholieke Universiteit Leuven; Universiteit Antwerpen
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2022-02-01
Also published as: BR112017019834A2; EP3271717A1; CA2979932A1; ES2772698T3; US10520452B2; CA2979932C; PL3271717T3; ZA201706920B; GB201504360D0; PT3271717T; WO2016146703A1; US20180113083A1; EP3271717B1; NZ735513A; CL2017002353A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método de inspeção não destrutiva (10) para inspeção em linha de um objeto e um sistema relacionado. O método compreende mover (11) um objeto entre uma fonte de radiação e um detector de imagem e através de um campo de visão do digitalizador tridimensional, imagear (12) o objeto com o uso do detector de imagem para obter uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto, digitalizar (13) uma superfície externa do objeto com o uso do digitalizador 3D, ajustar (14) um modelo de formato do objeto a uma nuvem de pontos fornecida pelo digitalizador 3D para obter um modelo de superfície da superfície externa, criar (15) um modelo sólido do modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência, simular (16) uma radiografia de referência a partir do modelo sólido e comparar (17) as radiografias de referência e projeção para detectar desvios internos do objeto.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se ao campo de teste não destrutivo de um produto ou hortifrutigranjeiros, por exemplo, por uso de imageamento de radiação ionizante. Mais especificamente, a mesma se refere a um método e um sistema para inspeção de produto em linha, por exemplo, para controle de qualidade e/ou seleção automatizada de um objeto, por exemplo, de um produto ou hortifrutigranjeiros, como um vegetal ou fruto, que é pelo menos parcialmente transparente à radiação ionizante, por exemplo, um objeto transparente a raios X. A invenção se refere adicionalmente ao uso de tal método e/ou sistema para controle de qualidade e/ou seleção de um objeto de qualidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A detecção de linha de defeitos internos em produtos ou hortifrutigranjeiros, por exemplo, itens alimentares, com o uso de raios X, é conhecida na técnica para detectar defeitos que são facilmente discerníveis em radiografias. Particularmente, o imageamento de raio X se tornou uma ferramenta valiosa em muitos setores industriais para realizar testes não destrutivos para garantir a qualidade de um produto. Visto que a maioria dos materiais é translúcida aos raios X, os defeitos internos podem ser visualizados sem abrir e danificar o produto. Por exemplo, o uso de imageamento radiográfico de raio X bidimensional para testagem não destrutiva da qualidade de produtos e/ou detecção de defeitos em produtos é conhecido na técnica, por exemplo, para inspeção em linha de produtos alimentares na indústria alimentar. Tal projeção radiográfica 2D simples, nas quais todos os recursos no lado interno e no lado externo do objeto são sobrepostos em uma imagem única, pode fornecer uma maneira rápida para visualizar o interior de um objeto em linha.

[003] Os sistemas de raio X são comercialmente usados para detecção de corpos estranhos e, com ainda mais limitação, para a detecção de certos defeitos internos e propriedades indesejadas comuns em sistemas alimentares, como presença de insetos em frutos, por exemplo, conforme revelado por Haff et al em “X-ray detection of defects and contaminants in the food industry”, Sensing and Instrumentation for Food Quality and Safety, 2(4), páginas 262 a 273, e por Jiang et al. em “An adaptive image segmentation algorithm for X-ray quarantine inspection of selected fruits”, Computers and Electronics in Agriculture, 60(2), páginas 190 a 200. Também é conhecido na técnica o uso de imageamento de raio X para a detecção de espinha de peixe automática, por exemplo, conforme revelado por Mery et al. em “Automated fish bone detection using X-ray imaging”, Journal of Food Engineering, 105(3), páginas 485 a 492.

[004] Essa abordagem, conforme conhecido na técnica, pode ter, entretanto, diversas desvantagens. Por exemplo, as diferenças de densidade precisam ser grandes o suficiente para que defeitos e/ou propriedades ou objetos indesejáveis sejam visíveis em radiografias de projeção. Isso implica em essa abordagem poder não ser usável em aplicações particulares. Adicionalmente, algoritmos personalizados podem precisar ser desenvolvidos para cada tipo de defeito ou propriedade indesejável que deve ser detectada. Isso pode demonstrar ser muito demorado, considerando-se certamente que quando imageados em definições de hardware diferentes, a aparência desses defeitos pode diferir substancialmente.

[005] Para detectar recursos sutis, uma reconstrução CT tridimensional completa do objeto pode ser necessária, visto que defeitos internos particulares não podem ser discernidos em imagens de projeção capturadas a partir de um ponto de vista único, ou até mesmo avaliando-se simultaneamente uma pluralidade de imagens correspondentes a uma pluralidade de vistas de projeção complementares, por exemplo, imagens correspondentes a duas ou mais vistas de projeção ao longo de eixos geométricos de projeção mutuamente ortogonais. Por exemplo, na indústria alimentar, alguns defeitos, como distúrbios de podridão em frutos, mostram inerentemente contraste baixo em relação a suas adjacências e podem ser muito pequenos.

[006] Os métodos de imageamento CT implicam em projeções serem tomadas a partir de muitas posições angulares em torno da amostra, girando-se o par fonte-detector, por exemplo, em uma disposição comumente usada para digitalizadores médicos, ou girando-se a amostra de objeto durante o imageamento do objeto, conforme pode ser conhecido por definições industriais. Essa abordagem pode ter diversas implicações quando aplicadas em sistema de inspeção de linha para inspecionar um objeto transportado por um sistema de transporte em linha. Por exemplo, girar o par fonte-detector em torno de uma correia transportadora é impraticável devido às velocidades altas que seriam necessárias para manter uma velocidade de produtividade aceitável da correia transportadora. Um pórtico giratório de velocidade alta necessitaria de hardware muito dispendioso, causaria forças em massa, implicaria em restrições de segurança adicionais e tornaria o hardware grande e volumoso. Adicionalmente, girar a amostra de objeto por uma faixa angular grande o bastante para imageamento CT, durante o movimento em uma correia transportadora, também pode ser indesejável devido ao fato de que a rotação também necessitaria de uma velocidade alta e controle preciso, o que é praticamente difícil de alcançar. Mesmo que esses problemas possam ser impedidos, um algoritmo de processamento de imagem pode precisar ser desenvolvido para cada tipo de defeito ou propriedade indesejável que deve ser detectada.

[007] Devido a restrições de custo, tempo e hardware, uma reconstrução tomográfica 3D completa é, portanto, difícil de alcançar, ou até mesmo impraticável, em uma aplicação em linha, por exemplo, em um sistema de separação em linha para separar objetos transparentes por raio X que se movem em uma corrente de objetos, por exemplo, produtos ou hortifrutigranjeiros, como um vegetal ou um fruto, que se move em uma correia transportadora ou sistema de transporte similar. Além disso, a complexidade de técnicas de imageamento CT 3D, conforme conhecido na técnica, pode ter as desvantagens de ser dispendiosa e complexa e pode comprometer substancialmente a produtividade de linha de produção desejada durante o fornecimento de qualidade de imagem suficiente para garantir uma detectabilidade de defeito aceitável. Por exemplo, a troca entre uma velocidade de aquisição alta e um contraste alto e imagem de resolução pode ser uma das razões principais de CT de raio X 3D ainda não ter se estabelecido como uma ferramenta de inspeção na indústria alimentar. Em outros setores industriais, o uso de CT em linha ou na linha pode ser conhecido, por exemplo, como uma ferramenta de metrologia, por exemplo, com o uso de sistemas de entrega de batelada de produtividade alta ou um sistema de correia transportadora de produtividade contínua com o uso de uma abordagem de digitalização helicoidal. Independentemente, tais abordagens permanecem dispendiosas e complexas.

[008] Tentativas foram feitas para impedir os problemas mencionados acima. Por exemplo, Rapiscan Systems desenvolveram um digitalizador CT de linha para inspeção de bagagem combinando-se um número grande de pares fonte- detector em uma definição, por exemplo, Rapiscan RTT™ 110 de Rapiscan Systems, Torrance, CA 90503 USA. Essa solução funcional, mas dispendiosa, pode alcançar velocidades de 1.500 a 1.800 bolsas por hora, correspondente a uma velocidade de produtividade de cerca de 0,5 m/s, o que pode não ser rápido o suficiente para uma aplicação de valor baixo e volume alto, como a indústria alimentar.

[009] Em “Automated knot detection for high speed computed tomography on Pinus sylvestris L. and Picea abies (L.) Karst. using ellipse fitting in concentric surfaces” Computers and Electronics in Agriculture, 96 (2013), páginas 238 a 245, por Johansson et al., um método foi revelado, o qual combina digitalização tridimensional e radiografias de raio X. Entretanto, uma desvantagem desse método é a de que o processamento de dados proposto nesse artigo de técnica anterior é limitado à estimativa de diâmetro de durame e densidade em troncos.

[0010] Outra abordagem é usar a translação de um objeto na correia transportadora para obter projeções em uma faixa angular limitada. Entretanto, uma reconstrução tridimensional a partir de dados de projeção em uma faixa angular limitada não é direta e pode introduzir artefatos de imagem grandes. Uma pesquisa nesse assunto foi relatada, por exemplo, por lovea et al. em “Pure Translational Tomography - a Non-Rotational Approach for Tomographic Reconstruction”, Proceedings of the 9th European Conference on NDT - ECNDT, Tu.1.4.1.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[0011] É um objetivo das modalidades da presente invenção fornecer meios e métodos satisfatórios e eficazes para inspeção, classificação e/ou separação de um objeto em movimento, por exemplo, um artigo de produto ou hortifrutigranjeiros que se move ao longo de um trajeto predeterminado em uma linha de produção, processamento ou empacotamento.

[0012] O objetivo acima é cumprido por um método e um dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0013] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que um objeto de qualidade pode ser controlado e/ou selecionado com base na classificação com base em modelo de defeitos internos ou deficiências desse objeto.

[0014] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que uma qualidade de um objeto pode ser classificada, por exemplo, a qualidade de produtos ou hortifrutigranjeiros, combinando-se digitalização 3D e radiografias de raio X.

[0015] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que um método ou sistema de acordo com as modalidades da presente invenção pode ser aplicado para identificar anomalias em uma variedade ampla de objetos, aplicando-se um modelo de formato do objeto de interesse como conhecimento anterior.

[0016] É uma vantagem adicional de modalidades da presente invenção que não é necessário o desenvolvimento de algoritmos personalizados especificamente adaptados para cada tipo de defeito a ser detectado.

[0017] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que a quantidade de informações que precisam ser coletadas a partir de um objeto, por exemplo, digitalização e/ou imageamento de dados, pode ser relativamente baixa, por exemplo, durante a comparação a métodos da técnica anterior de desempenho similar na detecção de defeitos, devido à incorporação de conhecimento anterior extensivo sobre os objetos sob investigação de acordo com modalidades da presente invenção, por exemplo, conhecimento anterior representado por um modelo de formato e uma distribuição de valor de cinza média.

[0018] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que um sistema simples de inspeção e/ou separação pode ser implantado com o uso de hardware simples e não dispendioso, por exemplo, relativamente simples e não dispendioso em comparação a sistemas da técnica anterior que têm um desempenho similar. Adicionalmente, tal implantação pode não necessitar de quaisquer partes em movimento do hardware de imageamento e/ou detecção reduzindo, desse modo, os custos comparados a um digitalizador CT completo.

[0019] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que nenhuma reconstrução tomográfica pode ser necessária, visto que a classificação pode ser realizada de modo vantajoso comparando-se duas imagens 2D. É uma vantagem adicional de modalidades da presente invenção que uma velocidade de produtividade alta pode ser alcançada, por exemplo, devido às necessidades de processamento relativamente simples. Ainda é uma vantagem adicional de que aplicações em linha, como controle de qualidade automatizado e/ou seleção de objetos que são transportados em linha em um sistema de transporte, sejam praticáveis devido às velocidades de produtividade altas alcançáveis.

[0020] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que múltiplos defeitos em um objeto não precisam ser identificados um por um, visto que tais defeitos são detectados simultaneamente como um desvio grande a partir de um objeto de referência.

[0021] As modalidades da presente invenção podem combinar uma classificação com base em modelo, digitalização 3D e imageamento radiográfico para detectar defeitos internos discerníveis em radiografias e para detectar de modo vantajoso mais recursos sutis usando-se uma radiografia simulada de uma imagem de reconstrução tridimensional completa de um objeto de referência.

[0022] Em um primeiro aspecto, as modalidades da presente invenção se referem a um método de inspeção não destrutiva para inspeção em linha de um objeto, sendo que o método de inspeção não destrutiva compreende mover, com o uso de um sistema de transporte em linha, um objeto que é pelo menos parcialmente transparente à radiação de uma qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, um objeto pelo menos parcialmente transparente por raio X, ao longo de um trajeto predeterminado entre uma fonte de radiação para emitir radiação da qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, uma fonte de radiação ionizante, e um detector de imagem, e através de um campo de visão de um digitalizador tridimensional. O método compreende adicionalmente imagear o objeto com o uso do detector de imagem detectando-se a radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através do objeto para obter uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto. O método compreende adicionalmente digitalizar uma superfície externa do objeto com o uso do digitalizador tridimensional para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa. O método compreende adicionalmente ajustar, com o uso de um processador, um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da superfície externa. O método também compreende criar, com o uso do processador, um modelo sólido do modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência. O método compreende simular adicionalmente, com o uso do processador, uma radiografia de referência a partir do modelo sólido, e comparar, com o uso do processador, a radiografia de referência com a radiografia de projeção para detectar e/ou medir os desvios internos do objeto em relação ao objeto referência. A etapa de criar o modelo sólido e/ou a etapa de simular a radiografia de referência considera uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, a fonte de radiação e o digitalizador tridimensional.

[0023] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, a digitalização da superfície externa pode compreender gerar uma nuvem de pontos parcial do objeto, em que o ajuste compreende estimar a superfície externa completa e a posição do objeto ajustando-se o modelo de formato, em que a criação do modelo sólido compreende preencher em um volume definido pelo modelo de superfície com a distribuição de valor de cinza, sendo que o volume é correspondente às coordenadas de espaço do objeto quando imageado pelo detector de imagem, e em que a simulação da radiografia de referência compreende simular um processo de imageamento do modelo sólido por projeção direta com o uso de configuração espacial predeterminada do detector de imagem e fonte de radiação nas coordenadas de espaço.

[0024] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza podem ser criados adquirindo-se digitalizações de CT de uma pluralidade de amostras de objeto de referência fora de linha e determinar o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza a partir das digitalizações CT a serem usadas como conhecimento anterior durante as etapas de ajustar o modelo de formato e criar o modelo sólido no tempo de execução.

[0025] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, determinar o modelo de formato pode compreender extrair uma pluralidade de superfície externas, correspondente à pluralidade de amostras de objeto de referência, das digitalizações CT com o uso de técnicas de processamento de imagem, determinar uma pluralidade de recursos espaciais correspondentes na pluralidade de superfície externas, determinar uma posição média e/ou uma variação na posição de cada um dentre a pluralidade de recursos espaciais correspondentes, e determinar o modelo de formato considerando-se as posições. O modelo de formato pode ter parâmetros livres que podem ser ajustados para explicar a posição do objeto, orientação do objeto e/ou modos de variação do objeto representativos das variações em posição da pluralidade de recursos espaciais correspondentes.

[0026] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o modelo de formato pode compreender um modelo linear que parametriza um formato do objeto como uma combinação linear de um formato médio e uma pluralidade de modos de variação.

[0027] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, a distribuição de valor de cinza pode ser determinada como uma imagem de volume de referência normalizada a partir da pluralidade de digitalizações CT.

[0028] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, determinar a distribuição de valor de cinza pode compreender adicionalmente aplicar um esquema de normalização de superfície para derivar a imagem de volume de referência normalizada de uma população de objetos representados pelas amostras de objeto independentes do formato de qualquer objeto individual.

[0029] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, determinar a distribuição de valor de cinza pode compreender aplicar um esquema de amostragem esférica normalizada para obter a imagem de volume de referência normalizada e criar o modelo sólido pode compreender aplicar um esquema de amostragem esférica normalizada invertido para ajustar a imagem de volume de referência normalizada ao modelo de superfície.

[0030] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o movimento do objeto pode compreender mover o objeto em linha em uma correia transportadora.

[0031] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, mover o objeto pode mover o objeto em uma velocidade na faixa de velocidades de correia transportadora de instalações comerciais, por exemplo, na faixa de 0,1 m/s a 0,7 m/s.

[0032] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, durante o movimento do objeto ao longo do trajeto predeterminado, o objeto pode passar primeiro através do digitalizador tridimensional e, então, consequentemente, pode passar através do campo de visão do detector de imagem.

[0033] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o objeto pode ser movido em linha através de um campo de radiação de cada um dentre uma pluralidade de sistemas de imageamento radiográfico, em que cada um compreende uma fonte de radiação, por exemplo, uma fonte de radiação ionizante, e um detector de imagem, e através de um estágio de digitalização de pelo menos um digitalizador tridimensional.

[0034] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, a fonte de radiação, por exemplo, a fonte de radiação ionizante, e o detector de imagem podem ser estaticamente dispostos em relação ao sistema de transporte em linha, por exemplo, mecanicamente fixados em relação ao sistema de transporte em linha.

[0035] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, a fonte de radiação, por exemplo, a fonte de radiação ionizante, e o detector de imagem podem ser fixados acima de uma correia transportadora na qual o objeto é transportado.

[0036] Em um segundo aspecto, as modalidades da presente invenção se referem a um sistema de inspeção não destrutiva para inspeção em linha de um objeto. O sistema de inspeção não destrutiva compreende uma fonte de radiação para emitir a radiação de uma qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, uma fonte de radiação ionizante, e um detector de imagem. A fonte de radiação e o detector de imagem formam um sistema de imageamento radiográfico para detectar a radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através de um objeto que é pelo menos parcialmente transparente à radiação da qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, um objeto pelo menos parcialmente transparente por raio X, para fornecer uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto. O sistema compreende adicionalmente um digitalizador tridimensional para digitalizar uma superfície externa do objeto para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa. O sistema também compreende um sistema de transporte em linha para mover o objeto ao longo de um trajeto predeterminado entre a fonte de radiação, por exemplo, a fonte de radiação ionizante, e o detector de imagem, e através de um campo de visão do digitalizador tridimensional.

[0037] O sistema também compreende um processador adaptado para: obter a radiografia de projeção do detector de imagem; obter a nuvem de pontos a partir do digitalizador tridimensional; ajustar um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da superfície externa; criar um modelo sólido do modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência; simular uma radiografia de referência a partir do modelo sólido; e comparar a radiografia de referência com a radiografia de projeção para detectar e/ou medir desvios internos do objeto em relação ao objeto de referência. O processador é, ainda, adaptado para criar o modelo sólido e/ou simular a radiografia de referência considerando-se uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, da fonte de radiação e do digitalizador tridimensional.

[0038] Em um sistema de acordo com modalidades da presente invenção, a fonte de radiação, por exemplo, a fonte de radiação ionizante, pode ser uma fonte de radiação estacionária e o detector de imagem pode ser um detector de imagem estacionário.

[0039] Um sistema de acordo com modalidades da presente invenção pode compreender adicionalmente uma pluralidade de fontes de radiação estacionárias, por exemplo, uma pluralidade de fontes de radiação ionizante estacionárias, e detectores de imagem estacionários que formam uma pluralidade de sistemas de imageamento radiográfico.

[0040] Em um sistema de acordo com modalidades da presente invenção, o digitalizador tridimensional pode compreender uma fonte de laser ou luz estacionária e um detector de luz estacionário.

[0041] Em um sistema de acordo com modalidades da presente invenção, a fonte de radiação pode compreender uma fonte de radiação ionizante adaptada para fornecer um pulso de exposição de raio X ao objeto, e o detector de imagem pode compreender um detector de imagem digital adaptado para fornecer dados de imagem do objeto correspondente ao pulso de exposição de raio X como uma entrada ao processador. O digitalizador tridimensional pode ser adaptado para fornecer a exposição a raio de luz a objeto e pode compreender um detector digital para fornecer dados em relação ao objeto obtido pela exposição a raio de luz como uma entrada para o processador.

[0042] Em um aspecto adicional, a presente invenção também pode se referir ao uso de um método de acordo com modalidades do primeiro aspecto da presente invenção para identificar objetos anômalos transportados em uma linha de transporte em um processo industrial.

[0043] Os aspectos particulares e preferidos da invenção são definidos nas reivindicações independentes anexas e dependentes. Os recursos das reivindicações dependentes podem ser combinados com recursos das reivindicações independentes e com recursos de outras reivindicações dependentes conforme apropriado e não meramente conforme explicitamente definido nas reivindicações.

[0044] Esses e outros aspectos da invenção serão evidentes e elucidados com referência à modalidade (ou modalidades) descrita mais adiante no presente documento.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0045] A Figura 1 ilustra um método exemplificativo de acordo com modalidades da presente invenção.

[0046] A Figura 2 ilustra um método de acordo com modalidades da presente invenção.

[0047] A Figura 3 ilustra um sistema exemplificativo de acordo com modalidades da presente invenção.

[0048] A Figura 4 ilustra uma abordagem de normalização de superfície com o uso de amostragem esférica que se refere a modalidades da presente invenção.

[0049] A Figura 5 mostra um exemplo de técnicas de processamento de imagem básicas que podem ser aplicadas em uma etapa de calibração de um método de acordo com modalidades da presente invenção.

[0050] A Figura 6 mostra um formato parametrizado de acordo com um modelo de formato que pode ser aplicado em modalidades da presente invenção.

[0051] A Figura 7 ilustra um processo de tempo de execução em um exemplo que se refere às modalidades da presente invenção.

[0052] A Figura 8 ilustra adicionalmente o fluxo de processo do dito exemplo em relação às modalidades da presente invenção.

[0053] A Figura 9 ilustra o formato exemplificativo - combinações de defeito em relação a um exemplo para demonstrar modalidades da presente invenção.

[0054] As figuras são apenas esquemáticas e são não limitantes. Nas figuras, o tamanho de alguns dos elementos pode ser exagerado e não desenhado em escala com propósitos ilustrativos.

[0055] Quaisquer referências numéricas nas reivindicações não devem ser interpretadas como limitantes do escopo.

[0056] Nas figuras diferentes, as mesmas referências numéricas se referem às mesmos ou a elementos análogos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0057] A presente invenção será descrita em relação a modalidades particulares e com referência a certas figuras, mas a invenção não é limitada a isso, mas apenas pelas reivindicações. As figuras descritas são apenas esquemáticas e são não limitantes. Nos desenhos, o tamanho de alguns dos elementos pode ser exagerado e não desenhado em escala com propósitos ilustrativos. As dimensões e as dimensões relativas não correspondem a reduções reais para a prática da invenção.

[0058] Adicionalmente, os termos primeiro, segundo e semelhantes na descrição e nas reivindicações são usados para distinguir entre elementos similares e não necessariamente para descrever uma sequência, de modo temporal, espacial, em classificação ou em qualquer outra maneira. Deve ser entendido que os termos assim usados são intercambiáveis sob circunstâncias apropriadas e que as modalidades da invenção descritas no presente documento têm capacidade para operação em outras sequências diferentes das descritas ou ilustradas no presente documento.

[0059] Além disso, os termos topo, sob e semelhantes na descrição e nas reivindicações são usados com propósitos descritivos e não necessariamente para descrever posições relativas. Deve ser entendido que os termos assim usados são intercambiáveis sob circunstâncias apropriadas e que as modalidades da invenção descritas no presente documento têm capacidade para operação em outras orientações diferentes das descritas ou ilustradas no presente documento.

[0060] Deve ser notado que o termo “que compreende”, usado nas reivindicações, não deve ser interpretado como restrito aos significados listados após isso; os mesmos não excluem outros elementos ou etapas. Deve ser interpretado, desse modo, como especificando a presença dos recursos declarados, números inteiros, etapas ou componentes conforme denominado, mas não excluindo a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas ou componentes, ou grupos dos mesmos. Desse modo, o escopo da expressão “um dispositivo que compreende os meios A e B” não deve ser limitado a dispositivos que consistem apenas em componentes A e B. Significa que, em relação à presente invenção, os únicos componentes relevantes do dispositivo são A e B.

[0061] A referência ao longo desse relatório descritivo a “uma (01) modalidade” ou “uma modalidade” significa que um recurso, estrutura ou característica particular descrito em conexão com a modalidade é incluído em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Desse modo, as aparências das expressões “em uma (01) modalidade” ou “em uma modalidade” em vários locais ao longo desse relatório descritivo não são necessariamente todas referentes à mesma modalidade, mas podem ser. Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada, conforme seria evidente para uma pessoa de habilidade comum na técnica a partir dessa revelação, em uma ou mais modalidades.

[0062] De modo similar, deve ser notado que, na descrição de modalidades exemplificativas da invenção, vários recursos da invenção são agrupados algumas vezes em uma única modalidade, figura, ou descrição da mesma com o propósito de simplificar a revelação e auxiliar no entendimento de um ou mais dos vários aspectos inventivos. Esse método de revelação, entretanto, não deve ser interpretado como refletindo uma intenção de que a invenção reivindicada necessita de mais recursos do que o expressamente declarado em cada reivindicação. Em vez disso, conforme as reivindicações a seguir refletem, os aspectos inventivos residem em menos do que todos os recursos de uma única modalidade revelada supracitada. Desse modo, as reivindicações que seguem a descrição detalhada são expressamente incorporadas a essa descrição detalhada, sendo que cada reivindicação é sustentada por si só como uma modalidade separada dessa invenção.

[0063] Adicionalmente, embora algumas modalidades descritas no presente documento incluam alguns, mas não outros recursos incluídos em outras modalidades, as combinações de recursos de modalidades diferentes são destinadas a estar dentro do escopo da invenção, e formar modalidades diferentes, conforme seria entendido por aqueles na técnica. Por exemplo, nas reivindicações a seguir, qualquer uma das modalidades reivindicadas pode ser usada em qualquer combinação.

[0064] Na descrição fornecida no presente documento, vários detalhes específicos são apresentados. Entretanto, deve ser entendido que as modalidades da invenção podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outras situações, técnicas, estruturas e métodos bem conhecidos não foram mostrados em detalhes a fim de não obscurecer um entendimento dessa descrição.

[0065] Quando é feita referência em modalidades da presente invenção a “valor de cinza”, a referência é feita a um pixel digital ou valor de voxel. Particularmente, pode se referir a um valor dependente de localização escalar definido por um pixel ou sistema de coordenada de voxel. O valor de cinza de um pixel pode ser indicativo de uma quantidade de radiação recebida por um detector de imagem correspondente, por exemplo, que é proporcional ou tem uma relação funcional monótona com uma intensidade ou magnitude de radiação. Por exemplo, em imagens volumétricas, o valor de cinza de voxel pode ser proporcional a uma medida local de atenuação da qualidade de radiação usada para imageamento pelo material presente na localização de voxel. Por exemplo, para imageamento de raio X, esse valor de cinza de voxel pode ser proporcional ao coeficiente de atenuação linear correspondente à atenuação dessa radiação de raio X no volume de voxel. Por exemplo, o valor de cinza de voxel pode ser normalizado para unidades Hounsfield.

[0066] Em um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a um método de inspeção não destrutiva para inspeção em linha de um objeto. Esse método de inspeção não destrutiva compreende mover, com uso de um sistema de transporte em linha, um objeto que é pelo menos parcialmente transparente à radiação de uma qualidade predeterminada, por exemplo, um objeto transparente por raio X, ao longo de um trajeto predeterminado entre a fonte de radiação para emitir a radiação dessa qualidade predeterminada, por exemplo, uma fonte de radiação ionizante, e um detector de imagem, por exemplo, uma fonte de radiação estacionária e um detector de imagem estacionário, e através de um campo de visão de um digitalizador tridimensional. O método compreende adicionalmente imagear o objeto com o uso do detector de imagem detectando-se a radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através do objeto para obter uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto. O método também compreende digitalizar uma superfície externa do objeto com o uso do digitalizador tridimensional para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa.

[0067] O método compreende adicionalmente ajustar, com o uso de um processador, um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da superfície externa, e criar, com o uso do processador, um modelo sólido do modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência, por exemplo, um objeto de referência sem defeitos. O método também compreende simular, com o uso do processador, uma radiografia de referência a partir do modelo sólido, e comparar, com o uso do processador, a radiografia de referência com a radiografia de projeção para detectar e/ou medir os desvios internos do objeto, por exemplo, defeitos, em relação ao objeto referência.

[0068] A etapa de criar o modelo sólido e/ou a etapa de simular a radiografia de referência considera uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, a fonte de radiação e o digitalizador tridimensional, por exemplo, de modo a gerar a radiografia de referência em um sistema de coordenada compatível com o sistema de coordenada da radiografia de projeção obtido imageando-se o objeto.

[0069] As modalidades da presente invenção podem se referir a um método, e sistema relacionados, com o uso de simulação radiográfica, o que pode envolver o uso de radiação ionizante para detectar uma imagem de radiografia para a inspeção de defeitos internos em um objeto, nos quais os recursos adicionais podem ser detectados no objeto, por exemplo, recursos mais sutis, comparando-se a imagem de radiografia adquirida com uma radiografia simulada com base em uma imagem de reconstrução tridimensional completa de um objeto de referência, ajustada às restrições geométricas de um formato do objeto detectado por um digitalizador tridimensional.

[0070] Um método de acordo com modalidades da presente invenção pode combinar um digitalizador tridimensional, por exemplo, que compreende uma disposição de linha de laser e/ou múltiplas câmeras RGB, com imageamento de projeção, por exemplo, imageamento de projeção óptica de um objeto que é (pelo menos parcialmente) opticamente transparente ou de radiografia de raio X de um objeto que é (pelo menos parcialmente) transparente a raios X. Com referência à Figura 2, os princípios de trabalho de um método de acordo com as modalidades são esquematicamente ilustrados. De acordo com as modalidades, um digitalizador 3D pode produzir uma nuvem de pontos parcial 31 digitalizando-se um objeto físico 37. A nuvem de pontos parcial 31 pode ser, então, usada para estimar a superfície externa completa 32 do objeto ajustando-se um modelo de formato, por exemplo, um modelo de formato estatístico. Esse modelo de superfície, por exemplo, o modelo "oco" do objeto, pode ser, então, preenchido com uma distribuição de densidade, por exemplo, de uma distribuição de valor de cinza representativa de um objeto médio sem defeitos, para produzir um volume completo 33 a partir do qual a radiografia 34 pode ser simulada 35, por exemplo, com o uso de uma projeção para frente. Essa radiografia simulada 34 pode ser, então, comparada com uma radiografia medida 36, por exemplo, uma radiografia medida 36 obtida por imageamento de projeção 40 do objeto físico 37 com o uso de um sistema de raio X. Devido à radiografia simulada representar um objeto perfeito sem defeitos, as diferenças observadas 41 podem ter contribuído para defeitos internos.

[0071] Com referência à Figura 1, um método de inspeção não destrutiva exemplificativo 10 para inspeção em linha de um objeto de acordo com modalidades da presente invenção é mostrado. Por exemplo, tal método 10 pode ser um método para controle de inspeção não destrutivo em tempo real automático, por exemplo, para detectar o dano ou um defeito de um objeto, por exemplo, um produto ou item de hortifrutigranjeiros, como um vegetal ou um fruto. O método pode ser adaptado para teste não destrutivo de um produto ou hortifrutigranjeiros, por exemplo, por uso de imageamento de radiação ionizante. O método pode ser adaptado para inspeção de produto em linha, por exemplo, para controle de qualidade automatizado e/ou seleção de um objeto, por exemplo, de um produto ou hortifrutigranjeiros, como um vegetal ou fruto, que é pelo menos parcialmente transparente à radiação ionizante, por exemplo, um objeto transparente por raio X. Entretanto, as modalidades da presente invenção não são necessariamente limitadas a isso, por exemplo, um método de acordo com as modalidades da presente invenção pode se referir igualmente à inspeção de produto em linha de um objeto opticamente transparente, por exemplo, um vidro ou objeto polimérico transparente. Adicionalmente, a pessoa versada na técnica entenderá que as modalidades da presente invenção podem se referir igualmente a outras qualidades de radiação, como feixes de elétrons, radiação infravermelha, radiação ultravioleta, radiação de hádron, ou ondas acústicas.

[0072] Esse método de inspeção não destrutiva 10 compreende mover 11 um objeto que é pelo menos parcialmente transparente para uma qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, um objeto pelo menos parcialmente transparente por raio X, ao longo de um trajeto predeterminado entre uma fonte de radiação, por exemplo, para emitir a radiação que tem a dita qualidade de radiação, e um detector de imagem e através de um campo de visão de um digitalizador tridimensional. O campo de visão do digitalizador tridimensional se refere a um volume espacial no qual o digitalizador pode operar, quando um objeto é posicionado nesse volume espacial, para adquirir os dados de digitalização desse objeto.

[0073] Particularmente, o objeto pode ser movido ao longo desse trajeto predeterminado por um sistema de transporte em linha, por exemplo, em uma correia transportadora. De acordo com as modalidades da presente invenção, mover 11 o objeto pode compreender mover o objeto em linha em uma correia transportadora. De acordo com modalidades da presente invenção, o movimento 11 do objeto pode compreender mover o objeto em uma velocidade na faixa de 0,1 m/s a 0,7 m/s, por exemplo, em uma correia transportadora.

[0074] A fonte de radiação e o detector de imagem podem formar um sistema de imageamento de projeção, por exemplo, um sistema de imageamento de projeção de radiografia, por exemplo, um sistema de imageamento de projeção de raio X. A fonte de radiação pode compreender, por exemplo, um tubo de Rontgen, uma fonte de radiação gama ou um acelerador de partícula linear para gerar radiação de raio X a partir de um alvo adequado.

[0075] A fonte de radiação ionizante e o detector de imagem podem ser estaticamente dispostos em relação ao sistema de transporte em linha. Por exemplo, a fonte de radiação e o detector de imagem podem compreender uma fonte de radiação estacionária e um detector de imagem estacionário. A fonte de radiação ionizante e o detector de imagem podem ser, por exemplo, fixados acima de uma correia transportadora em que o objeto é transportado.

[0076] A fonte de radiação e o detector de imagem podem formar um sistema de imageamento radiográfico. De acordo com modalidades da presente invenção, o objeto pode ser movido 11 em linha através de um campo de radiação de cada um dentre uma pluralidade de sistemas de imageamento radiográfico, em que cada um compreende uma fonte de radiação ionizante e um detector de imagem, e através de um estágio de digitalização de pelo menos um digitalizador tridimensional. Por exemplo, o método pode compreender combinar as nuvens de pontos que caracterizam a superfície externa do objeto obtido por múltiplos digitalizadores tridimensionais em localizações diferentes ao longo de uma linha de transporte de modo a melhorar um ajuste de modelo do modelo de formato aos dados de nuvem de pontos agregados e/ou filtrados. Por exemplo, o método pode compreender imagear o objeto ao longo de ângulos de projeção diferentes por múltiplos sistemas de imageamento radiográfico, e realizar as etapas de simular 16 uma radiografia de referência e comparar 17 a radiografia de referência para cada uma das radiografias de projeção obtidas para os ângulos de projeção diferentes. Desse modo, um defeito sutil que pode ser obscurecido em uma primeira radiografia de projeção pode ser detectado em outra radiografia de projeção.

[0077] O método 10 compreende adicionalmente imagear 12 o objeto com o uso do detector de imagem detectando-se a radiação emitida pela fonte de radiação. Essa radiação é adicionalmente transmitida através do objeto durante a propagação da fonte ao detector, por exemplo, de modo a codificar informações internas em relação ao objeto em variações espaciais da intensidade do campo de radiação sobre a superfície de detecção do detector. Desse modo, uma radiografia de projeção é obtida por uma estrutura interna do objeto.

[0078] O método 10 compreende adicionalmente digitalizar 13 uma superfície externa do objeto com o uso de um digitalizador tridimensional para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa. Por exemplo, tal digitalizador tridimensional pode compreender um digitalizador de linha de laser ou múltiplas câmeras RGB. Tal digitalizador 3D pode ser um dispositivo adaptado para analisar um objeto físico para coletar os dados em seu formato, de modo a coletar dados que podem ser usados para construir um modelo tridimensional digital parcial ou completo do objeto. O digitalizador tridimensional pode ser um digitalizador 3D óptico. O digitalizador 3D pode compreender um digitalizador ativo d não contato, por exemplo, com o uso de emissões de luz ou ultrassom. Por exemplo, o digitalizador 3D pode compreender um digitalizador a laser 3D de tempo de voo, um digitalizador a laser 3D com base em triangulação ou um digitalizador a laser holográfico conoscópico. O digitalizador 3D pode compreender um digitalizador 3D de luz estruturado ou um digitalizador 3D de luz modulado. O digitalizador 3D também pode compreender um digitalizador 3D passivo de não contato, como um sistema de imageamento óptico estereoscópico, um sistema de imageamento fotométrico ou um sistema de imageamento de silhueta.

[0079] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, durante o movimento 11 do objeto ao longo do trajeto predeterminado, o objeto pode passar primeiro através do digitalizador tridimensional. Uma nuvem de pontos processada pode ser produzida pelo digitalizador tridimensional quando o objeto passa pelo digitalizador. Essa nuvem de pontos pode ser incompleta, por exemplo, devido a artefatos de digitalização em um lado inferior do objeto em que é sustentado por uma correia transportadora. Tal insuficiência pode ser removida estimando-se o formato externo completo do objeto por meio de um modelo de formato, por exemplo, um modelo de formato estatístico, conforme descrito adicionalmente no presente documento abaixo. O objeto pode passar, então, consequentemente, através do campo de visão do detector de imagem em que é imageado 12.

[0080] Essa digitalização 13 da superfície externa pode compreender gerar uma nuvem de pontos parcial do objeto, por exemplo, uma nuvem de pontos parcial representativa de pelo menos um segmento de superfície externa do objeto que é posicionado e orientado em uma linha direta de vista do digitalizador tridimensional. Por exemplo, o digitalizador tridimensional pode ser adaptado para gerar uma nuvem de pontos tridimensional de pontos na superfície externa do objeto. Por exemplo, o digitalizador tridimensional pode compreender uma linha a laser e um sistema de câmera RGB.

[0081] O método 10 compreende adicionalmente ajustar 14 um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos, com o uso de um processador, para obter um modelo de superfície da superfície externa. Por exemplo, esse ajuste pode compreender estimar uma superfície externa completa e posição, por exemplo, uma posição e orientação, do objeto ajustando-se o modelo de formato à nuvem de pontos, por exemplo, à nuvem de pontos parcial. Ajustando-se o modelo de formato, uma superfície completa, por exemplo, um descritor de formato oco, pode ser obtida. Esse ajuste pode compreender determinar uma pluralidade de parâmetros do modelo de formato, por exemplo, determinar uma combinação linear de componentes, um vetor de translação, um vetor de rotação e/ou uma matriz de transformação semelhante. Esse ajuste pode compreender um algoritmo de busca para constatar uma combinação de parâmetros correspondentes a um máximo ou um mínimo de uma função objetiva, por exemplo, de modo a maximizar a sobreposição entre o modelo de formato e a nuvem de pontos medida ou para minimizar um desvio entre o modelo de formato e a nuvem de pontos medida.

[0082] O método 10 também compreende criar 15 um modelo sólido do modelo de superfície, com o uso do processador, considerando-se uma distribuição de valor de cinza, por exemplo, uma distribuição de valor de cinza normalizada, de um objeto de referência, por exemplo, um objeto de referência sem defeitos. Criar o modelo sólido pode compreender preencher em um volume definido pelo modelo de superfície com a distribuição de valor de cinza, na qual esse volume corresponde às coordenadas de espaço do objeto quando imageado pelo detector de imagem. Esse volume pode, por exemplo, corresponder às coordenadas de espaço do objeto devido à estimativa da posição e/ou orientação do objeto no ajuste mencionado acima no presente documento.

[0083] Por exemplo, um volume de referência normalizada, por exemplo, derivado de um conjunto de dados CT anteriormente obtido a partir de amostras de objeto de referência, pode ser usado para produzir uma aproximação de imagem volumétrica de um objeto de referência em conformidade com o modelo de formato. O modelo sólido pode compreender, por exemplo, uma imagem volumétrica, por exemplo, uma aproximação de uma digitalização CT do objeto de referência, obtida por amostragem reversa para um volume de referência normalizada com o uso de um esquema de normalização de superfície. O objeto de referência pode ser representativo de uma situação perfeita do objeto que passou sob o digitalizador tridimensional. Essa situação perfeita pode se referir a uma situação perfeita que tem um formato correspondente ao objeto digitalizado, alcançável até certo ponto pela parametrização do modelo de formato, ainda não tendo defeitos ou desvios anormais em estrutura interna para as amostras de objeto usadas para construir o volume de referência normalizada.

[0084] O método 10 também compreende simular 16 uma radiografia de referência do modelo sólido com o uso do processador. Essa etapa de simular a radiografia de referência pode compreender simular um processo de imageamento do modelo sólido por projeção para frente com o uso da configuração espacial predeterminada do detector de imagem e fonte de radiação nas coordenadas de espaço do objeto quando imageados pelo detector de imagem. Essa radiografia de referência pode ser, por exemplo, simulada a partir do modelo sólido, por exemplo, a imagem volumétrica, com o uso de um método de projeção para frente.

[0085] A etapa de criar 15 o modelo sólido e/ou a etapa de simular 16 a radiografia de referência considera uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, a fonte de radiação e o digitalizador tridimensional, por exemplo, de modo a gerar a radiografia de referência em um sistema de coordenada compatível com o sistema de coordenada da radiografia de projeção obtido imageando-se o objeto.

[0086] O método 10 compreende adicionalmente comparar 17 a radiografia de referência com a radiografia de projeção, com o uso do processador, para detectar e/ou medir os desvios internos, por exemplo, defeitos, do objeto em relação ao objeto de referência. Por exemplo, a radiografia de projeção medida pode ser comparada à radiografia simulada de referência, na qual quaisquer diferenças entre a projeção modelada e medida pode ser indicativa pela presença de defeitos. Desse modo, se uma diferença substancial for detectada, o objeto pode ser classificado como defeituoso. O resultado dessa comparação pode ser chamar a atenção de um operador, ou pode ser alimentado como um sinal a um separador automático para remover automaticamente o objeto da linha de transporte em linha.

[0087] Um método de acordo com modalidades da presente invenção pode compreender obter o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza na forma de um modelo de formato predeterminado e uma distribuição de valor de cinza predeterminada como uma entrada a ser recebida pelo processador.

[0088] Um método de acordo com modalidades da presente invenção pode compreender determinar o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza em uma fase de calibração, conforme adicionalmente descrito abaixo no presente documento.

[0089] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza podem ser criados 21 adquirindo-se digitalizações CT 22 de uma pluralidade de amostras de objeto de referência fora de linha, por exemplo, em uma fase de calibração inicial antes da aplicação em linha do método, e determinar o modelo de formato 23, por exemplo, construindose um modelo de CAD ou aplicando-se um método de modelagem de superfície, e a distribuição de valor de cinza 24 a partir dessas digitalizações CT de modo a serem usados como conhecimento anterior durante as etapas de ajustar o modelo de formato e criar o modelo sólido em tempo de execução, por exemplo, durante aplicação em linha do método. Um método de acordo com modalidades da presente invenção pode compreender tal etapa inicial de criar 21 o modelo de formato e a distribuição de valor de cinza.

[0090] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, determinar 23 o modelo de formato pode compreender determinar um modelo de superfície extraindo-se 25 uma pluralidade de superfície externas, correspondente à pluralidade de amostras de objeto de referência, a partir das digitalizações CT com o uso de técnicas de processamento de imagem. Por exemplo, as técnicas de processamento de imagem, conforme conhecido na técnica, podem ser aplicadas para construir tal superfície externa, por exemplo, segmentação de imagem, detecção de borda, filtração morfológica, pré- processamento de imagem e/ou pós-processamento de imagem. Tal processamento de imagem também pode compreender, por exemplo, o registro de imagem da pluralidade de digitalizações CT, por exemplo, o alinhamento das imagens em posição e orientação, para facilitar a detecção de recursos espaciais correspondentes na etapa de determinar os recursos espaciais correspondentes discutidos adicionalmente abaixo no presente documento.

[0091] Determinar 23 o modelo de formato pode compreender adicionalmente determinar 26 uma pluralidade de recursos espaciais correspondentes na pluralidade de superfície externas, por exemplo, detectar cada recurso espacial em cada uma dentre a pluralidade de superfícies externas, de modo que cada recurso espacial da superfície externa de um objeto de amostra corresponda a um recurso correspondente da superfície externa de cada objeto de amostra. Por exemplo, tais recursos espaciais correspondentes podem ser denominados recursos de pontos de referência.

[0092] Determinar 23 o modelo de formato pode compreender adicionalmente determinar 27 uma posição média e/ou uma variação na posição de cada um dentre a pluralidade de recursos espaciais correspondentes.

[0093] Determinar 23 o modelo de formato também pode compreender determinar o modelo de formato que considera as posições médias de cada um dentre a pluralidade de recursos espaciais correspondentes, por exemplo, que considera as posições médias e variações em posições.

[0094] Desse modo, de acordo com modalidades da presente invenção, o modelo de formato pode ter parâmetros livres que podem ser ajustados para explicar a posição do objeto, orientação do objeto e/ou modos de variação do objeto representativos das variações em posição da pluralidade de recursos espaciais correspondentes.

[0095] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, o modelo de formato pode compreender um modelo linear que parametriza um formato do objeto como uma combinação linear de um formato médio e uma pluralidade de modos de variação. Por exemplo, esse formato médio pode corresponder a uma superfície construída com o uso de posições médias de cada um dentre a pluralidade de recursos espaciais correspondentes, enquanto os modos de variação podem corresponder a superfícies diferentes em relação a esse formato médio, de modo que a distância linear do formato médio e os modos de variação abranjam a pluralidade de superfície externas determinada a partir das digitalizações CT.

[0096] Em um método de acordo com modalidades da presente invenção, a distribuição de valor de cinza pode ser determinada 24 como uma imagem de volume de referência normalizada a partir da pluralidade de digitalizações CT. Por exemplo, determinar 24 a distribuição de valor de cinza pode compreender aplicar um esquema de normalização de superfície para derivar a imagem de volume de referência normalizada de uma população de objetos representada pelas amostras de objeto, de modo que a distribuição de valor de cinza seja definida independente do formato de qualquer objeto individual. De acordo com modalidades da presente invenção, a distribuição de valor de cinza pode ser determinada aplicando-se um esquema de amostragem esférica normalizada 28 para obter a imagem de volume de referência normalizada. Por exemplo, a distribuição de valor de cinza pode ser derivada do conjunto de dados CT realizando-se uma amostragem esférica, por exemplo, a partir do centro de cada digitalização, normalizada para a superfície da amostra de objeto, por exemplo, normalizando-se a distância radial até a superfície para um para cada linha de amostragem radial. Por exemplo, um esquema de amostragem esférica normalizada pode ser aplicado a cada uma dentre a pluralidade de digitalizações CT individualmente, e as imagens de volume de referência normalizada resultantes podem ser agregadas aplicando-se uma estatística de sumário sobre o conjunto de imagens de volume de referência normalizada, por exemplo, estimando-se a média da pluralidade de imagens de volume de referência.

[0097] De acordo com modalidades da presente invenção, criar 15 o modelo sólido pode compreender aplicar 29 um esquema de amostragem esférica normalizada invertido para ajustar a imagem de volume de referência normalizada ao modelo de superfície. Por exemplo, a imagem de volume de referência normalizada pode definir estrutura interna comum de diversas amostras de objeto de referência digitalizadas, independentemente de seu formato. Desse modo, qualquer formato definido pelo modelo de superfície de um objeto particular manualmente pode ser preenchido com essa imagem de volume de referência normalizada aplicando-se um esquema de amostragem esférica normalizada invertido.

[0098] Em um segundo aspecto, a presente invenção também se refere a um sistema de inspeção não destrutiva para inspeção em linha de um objeto. O sistema de inspeção não destrutiva compreende uma fonte de radiação, por exemplo, uma fonte de radiação para emitir radiação de uma qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, uma fonte de radiação ionizante, e um detector de imagem, sendo que a fonte e detector formam um sistema de imageamento radiográfico para detectar a radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através de um objeto que é pelo menos parcialmente transparente à dita qualidade de radiação predeterminada, por exemplo, um objeto pelo menos parcialmente transparente por raio X, para fornecer uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto. O sistema compreende adicionalmente um digitalizador tridimensional para digitalizar uma superfície externa do objeto para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa. O sistema também compreende um sistema de transporte em linha para mover o objeto ao longo de um trajeto predeterminado entre a fonte de radiação ionizante e o detector de imagem e através de um campo de visão do digitalizador tridimensional.

[0099] Um sistema de acordo com modalidades desse segundo aspecto da presente invenção pode implantar um método de acordo com modalidades do primeiro aspecto da presente invenção. Portanto, os recursos de um sistema de acordo com modalidades do segundo aspecto da presente invenção podem ser claros para a pessoa versada na técnica em vista da descrição fornecida acima no presente documento em relação às modalidades do primeiro aspecto da presente invenção. De modo semelhante, recursos de um método de acordo com modalidades do primeiro aspecto da presente invenção podem ser claros para a pessoa versada na técnica em vista da descrição fornecida abaixo no presente documento em relação às modalidades do segundo aspecto da presente invenção.

[00100] O sistema de inspeção não destrutiva compreende adicionalmente um processador adaptado para obter a radiografia de projeção do detector de imagem e para obter a nuvem de pontos do digitalizador tridimensional. Esse processador é adicionalmente adaptado para ajustar um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da superfície externa do objeto. O processador também é adaptado para criar um modelo sólido desse modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência. O processador é adicionalmente adaptado para simular uma radiografia de referência a partir desse modelo sólido e para comparar a radiografia de referência com a radiografia de projeção para detectar e/ou medir os desvios internos do objeto em relação ao objeto de referência. O processador também é adaptado para criar o modelo sólido e/ou simular a radiografia de referência considerando-se uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, a fonte de radiação e o digitalizador tridimensional.

[00101] Com referência à Figura 3, um sistema de inspeção não destrutiva 50 para inspeção em linha de um objeto de acordo com modalidades da presente invenção é mostrado. Esse sistema de inspeção não destrutiva 50 pode ser um dispositivo de imageamento multimodal, por exemplo, combinando-se um digitalizador 3D e um dispositivo de imageamento de raio X, para inspeção de produto em linha.

[00102] O sistema de inspeção não destrutiva 50 compreende uma fonte de radiação ionizante 2 e um detector de imagem 3, sendo que a fonte e o detector formam um sistema de imageamento radiográfico para detectar a radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através de um objeto pelo menos parcialmente transparente por raio X para fornecer uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do objeto. A fonte de radiação ionizante 2 pode ser uma fonte de radiação estacionária para emitir a radiação, por exemplo, uma fonte de raio X estacionária para emitir a radiação de raio X. O detector de imagem 3 pode ser um detector de imagem estacionário, por exemplo, um detector de imagem de raio X digital, para capturar uma imagem de projeção ou radiografia do objeto, por exemplo, um produto ou item de hortifrutigranjeiros, detectando-se a radiação quando transmitida através do objeto. A fonte de radiação 2 pode emitir a radiação ionizante na direção de um ponto central de uma área sensível à radiação do detector de imagem 3, por exemplo, pode emitir radiação em uma direção média, por exemplo, ao longo de uma direção de eixo geométrico de feixe central 7, que pode corresponder a uma linha matemática que conecta o foco de fonte a uma localização de pixel de detector central no detector 3. O detector de imagem 3 pode consistir em uma linha de pixels de detector, ou um arranjo bidimensional de pixels de detector.

[00103] A fonte de radiação 2 pode emitir radiação 7 em um ângulo de cone predeterminado de modo a cobrir, preferencial e substancialmente a área sensível à radiação inteira do detector de imagem 3. A fonte 2 também pode fornecer um fluxo de radiação suficientemente alto de modo a obter uma relação sinal-ruído satisfatória durante o imageamento do objeto 6 com o uso do detector de imagem 3.

[00104] A fonte de radiação 2 pode compreender uma fonte de luz, por exemplo, uma fonte de luz para emitir luz na faixa infravermelha, infravermelha proximal, óptica e/ou espectral ultravioleta. A fonte de radiação 2 pode compreender uma fonte de onda acústica.

[00105] A fonte de radiação 2 pode compreender uma fonte radioativa, por exemplo, um emissor gama, ou um tubo de raio X. A fonte de raio X pode, por exemplo, emitir fótons que têm energias na faixa de 100 eV até 400 keV, por exemplo, na faixa de 1 keV até 200 keV, por exemplo, na faixa de 10 keV a 100 keV. Entretanto, modalidades da presente invenção também podem se referir a outros tipos de radiação, por exemplo, particularmente aos tipos de radiação que podem ser transmitidos através do objeto a ser testado ao longo de uma trajetória substancialmente, por exemplo, sem reflexão, refração ou difração significativas da onda de radiação, enquanto a absorção da radiação no objeto a ser testado não é muito alta, nem muito baixa, de modo que uma faixa de contraste aceitável possa ser alcançada na imagem radiográfica. Deve ser notado que a pessoa versada na técnica está ciente dos tipos de radiação adequados, conforme conhecido na técnica, para imageamento de radiação de um objeto específico, dadas suas propriedades materiais e dimensões espaciais, e tem conhecimento de fontes e detectores de imagem correspondentes conhecidos na técnica para tal tipo de radiação, os quais podem ser usados, desse modo, como a fonte de radiação 2 e o detector de imagem 3 de acordo com as modalidades da presente invenção.

[00106] O detector de imagem 3 é adaptado para capturar uma imagem de projeção ou radiografia do objeto 6 detectando-se a radiação quando transmitida através do objeto 6. A imagem de projeção pode ser obtida por meio de um detector de imagem 3 que é adaptado para capturar, por exemplo, adquirir ou detectar, partes da imagem de projeção em momentos diferentes no tempo, por exemplo, adquirir a imagem de projeção não simultaneamente e/ou em quadros de tempo correspondentes a quadros de tempo mutuamente disjuntivos de exposição. Por exemplo, o detector de imagem pode compreender um arranjo monodimensional de pixels, por exemplo, um arranjo de linha, e uma imagem bidimensional pode ser coletada durante o movimento do objeto através do campo de visão do sistema de imageamento radiográfico.

[00107] O sistema 50 compreende adicionalmente um digitalizador tridimensional 1 para digitalizar uma superfície externa do objeto para obter dados de digitalização tridimensional do objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da superfície externa. Esse digitalizador tridimensional pode ser um dispositivo digitalizador 3D, por exemplo, que compreende uma linha de laser ou múltiplas câmeras RGB. O digitalizador 3D 1 pode compreender uma ou mais fontes de digitalizador 8 para emitir radiação 9 e um ou mais detectores 51 para capturar a radiação refletida 9 do objeto 6 enquanto se move no sistema de transporte 5. A fonte de digitalizador 8 pode compreender uma ou múltiplas fontes de radiação, por exemplo, que compreendem um laser e/ou uma fonte de luz. O digitalizador 1 pode usar triangulação a laser na qual o detector 51 capta luz de laser que é refletida do objeto. Usando-se triangulação trigonométrica, com o uso de uma distância precisamente predeterminada entre a fonte de laser e o detector, assim como um ângulo precisamente predeterminado entre o laser e o sensor, o sistema pode calcular a distância do ponto na superfície de objeto ao digitalizador. O digitalizador 3D 1 também pode usar uma técnica com base em pulso, também conhecida como digitalização de tempo de voo, com base em uma velocidade constante de luz e um período de tempo no qual a luz de uma fonte de laser alcança o objeto e é refletida ao detector. O digitalizador 3D 1 pode operar em um modo de deslocamento de fase, no qual a potência de um feixe de laser é modulada, e o digitalizador é adaptado para comparar a fase da luz a laser enviada e a luz a laser no detector após a reflexão do objeto. O digitalizador 3D 1 também pode compreender um sistema conoscópico, no qual um feixe de laser é projetado na superfície e a reflexão imediata ao longo do mesmo raio-trajeto é transmitido através de um cristal conoscópico e projetado em um detector. O digitalizador 1 também pode usar um método de digitalização de luz estruturada que projeta uma série de padrões lineares no objeto e detecta a borda do padrão projetado com uma câmera, e calcula a distância de modo similar.

[00108] O digitalizador 3D 1 pode produzir dados de nuvem de pontos da topologia de superfície tridimensional do objeto 6, o qual pode ser processado, por exemplo, armazenado e processado, no processador 4 descrito adicionalmente abaixo no presente documento, por exemplo, armazenado e processado em um dispositivo de visão de máquina. A nuvem de pontos pode consistir em vários pontos, por exemplo, coordenadas que identificam tais pontos, na superfície do objeto 6, o que permite que um modelo de formato geométrico seja adaptado à nuvem de modo a descrever a superfície do objeto em uma maneira completa de modo geométrico. Para limitar o número de pontos necessário para ajustar o formato geométrico, o processador 4, por exemplo, o dispositivo de visão de máquina, pode incluir um banco de dados de formatos de referência que foram treinados externamente da categoria de objeto.

[00109] O sistema também compreende um sistema 5 de transporte em linha para mover o objeto ao longo de um trajeto predeterminado entre a fonte de radiação ionizante e o detector de imagem e através de um campo de visão do digitalizador tridimensional. O trajeto predeterminado atravessa, desse modo, um campo de visão do sistema de imageamento radiográfico, por exemplo, de modo a habilitar o imageamento do objeto enquanto se move ao longo do trajeto predeterminado. O trajeto predeterminado também atravessa um campo de visão do digitalizador tridimensional, por exemplo, de modo a habilitar a digitalização do objeto enquanto move- se ao longo do trajeto predeterminado. Esse sistema de transporte em linha pode compreender uma linha de transporte para mover o objeto, por exemplo, o produto ou item de hortifrutigranjeiros, entre a fonte de radiação e o detector de imagem e, por exemplo, sob o digitalizador 3D.

[00110] O sistema de transporte em linha 5 pode compreender uma linha de transporte para mover o objeto 6 ao longo de um trajeto predeterminado através do digitalizador 3D 1 e entre a fonte de radiação 2 e o detector de imagem 3. Por exemplo, a linha de transporte 5 pode ser adaptada para mover uma corrente de objetos 6 ao longo do trajeto predeterminado, por exemplo, para mover cada objeto 6 na corrente ao longo do trajeto.

[00111] O objeto 6 pode ser movido, desse modo, ao longo de um trajeto no digitalizador 3D 1 e entre o detector 3 e a fonte de radiação 2, por exemplo, através de um campo de visão observado pelo detector 3, por exemplo, um detector de raio X digital, em relação a um campo de radiação, por exemplo, um feixe de raio X, emitido pela fonte de radiação 2, por exemplo, um feixe divergente de raios X emitido a partir de um ponto focal substancialmente semelhante a um ponto de um tubo de raio X e substancialmente direcionado a um detector de imagem de raio X digital.

[00112] Essa linha de transporte pode compreender, por exemplo, uma correia transportadora, por exemplo, uma correia transportadora em movimento na qual o item de produto é sustentado enquanto é movido ao longo da trajetória ou um transportador suspenso a partir do qual o item de produto é suspenso enquanto é movido ao longo da trajetória.

[00113] Em operação, o objeto 6 a ser inspecionado pode percorrer ao longo de uma trajetória formada pelo trajeto predeterminado, no volume de espaço entre a fonte de digitalizador 8 e o detector de imagem 51, por exemplo, de tal maneira que as imagens adquiridas pelo detector de imagem 51 possam ser usadas pelo processador 4 para fornecer um formato 3D suficientemente preciso do objeto, por exemplo, suficientemente preciso em vista das necessidades de inspeção de produto impostas por uma aplicação específica.

[00114] Em operação, o objeto 6 a ser inspecionado pode, então, percorrer ao longo de uma trajetória formada pelo trajeto predeterminado, no volume de espaço entre a fonte de radiação 2 e o detector de radiação 3, por exemplo, de tal maneira que as imagens adquiridas pelo detector de imagem 3 possam ser usadas pelo processador 4 para fornecer uma imagem de projeção suficientemente precisa do objeto posicionado na mesma orientação na linha de transporte como ao percorrer através do digitalizador 3D, por exemplo, suficientemente precisa em vista das necessidades de inspeção de produto impostas por uma aplicação específica. Alternativamente, uma mudança predeterminada de orientação e/ou posição do objeto quando digitalizada pelo digitalizador 3D 1 e quando imageado pelo sistema de imageamento radiográfico pode ser considerada pelo processador 4.

[00115] O sistema de inspeção não destrutiva 50 compreende adicionalmente um processador 4. Esse processador pode compreender um dispositivo de visão de máquina. Tal dispositivo de visão de máquina pode compreender uma unidade de reconstrução de geometria 3D para determinar o formato externo tridimensional do objeto, por exemplo, o produto ou item de hortifrutigranjeiros, com base nos dados fornecidos pelos dados de digitalizador tridimensional. O dispositivo de visão de máquina pode compreender uma unidade de renderização de volume 3D para gerar uma representação interna do produto, e uma unidade de geração de radiografia para determinar uma imagem de radiografia da representação interna do produto.

[00116] O processador 4 pode ter uma memória associada para armazenar código de programa executável e/ou dados. O processador pode compreender, ou pode ser integrado em um computador ou estação de trabalho de processamento digital. O processador pode compreender hardware de propósitos gerais para executar código de software de modo a instruir o processador a realizar algumas ou todas as tarefas conforme adicionalmente descrito abaixo no presente documento. O processador também pode compreender tal código de software, por exemplo, armazenado em uma memória ou em uma portadora de dados legível por um leitor de armazenamento de dados conectado a ou como parte do processador. O processador pode compreender hardware especificamente adaptado para realizar algumas ou todas as tarefas adicionalmente descritas abaixo no presente documento, por exemplo, um circuito integrado específico, um dispositivo de arranjo de porta programável em campo ou um dispositivo de hardware configurável similar conhecido na técnica. O processador pode ser dotado de dados que representam uma imagem do objeto, por exemplo, por meio de uma conexão ao sistema de imageamento radiográfico, e com dados que representam uma digitalização tridimensional do objeto, por exemplo, por meio de uma conexão ao digitalizador tridimensional. O processador pode armazenar adicionalmente esses dados em uma memória associada ao processador. Opcionalmente, uma interface de usuário que tem pelo menos uma entrada pode ser conectada de modo operacional ao processador, de modo que um usuário possa receber saída do processador e/ou comandos de entrada topara o processador.

[00117] O processador 4 é adaptado para obter a radiografia de projeção do detector de imagem e para obter a nuvem de pontos do digitalizador tridimensional. Esse processador 4 pode formar uma unidade de visão de máquina para complementar a cadeia de imageamento após a digitalização 3D e coleta de imagem radiográfica.

[00118] Esse processador é adicionalmente adaptado para ajustar um modelo de formato do objeto à nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da superfície externa do objeto. Desse modo, a nuvem de pontos pode ser usada para computar uma superfície externa completa do objeto ajustando-se um modelo de formato (SM) do objeto. Os modelos de formato podem compreender qualquer método técnica para descrever o formato tridimensional de um objeto. O modelo de formato pode ser rígido ou deformável. Um modelo deformável pode ser interpretado como uma generalização de uma representação rígida. Desse modo, métodos e sistemas de acordo com modalidades da presente invenção podem se referir a modelos deformáveis ou rígidos, por exemplo, quando aplicados a modelos rígidos, o grau de liberdade relacionado à deformação de formato será ausente. Um exemplo de modelos rígidos são aqueles que resultam a partir de um projeto auxiliado por computador convencional (CAD). Tais modelos de CAD podem ser amplamente disponíveis para produtos em ambientes de produção, em que produtos substancialmente idênticos precisam ser inspecionados. Nesse caso, o digitalizador 3D servirá para avaliar a posição translacional e rotacional exata do produto, por exemplo, em um transportador, com base na nuvem de pontos medida. Um exemplo de modelos de formato deformável são os modelos de formato estatísticos (SSM), como aqueles descritos por Heimann et al. in “Statistical shape models for 3D medical image segmentation: a review”, Medical Image Analysis, 13(4), páginas 543 a 563. O conteúdo desse documento referenciado é incorporado ao presente documento a título de referência. Em modalidades de acordo com a presente invenção, o modelo de formato pode compreender um SSM obtido por decomposição de componente principal, por exemplo, que resulta em um formato médio para a população de objeto e desvios possíveis do mesmo. Entretanto, em outras modalidades de acordo com a presente invenção, outros métodos para definir o modelo de formato podem ser aplicados, por exemplo, métodos paramétricos, como métodos paramétricos com base em harmônicos esféricos. No caso de um modelo de formato deformável, o digitalizador 3D 1 pode auxiliar na avaliação da posição translacional e rotacional do objeto, e pode servir adicionalmente para determinar uma situação de ajuste melhor de uma população de modelo ao formato de objeto do objeto 6.

[00119] O processador 4 também é adaptado para criar um modelo sólido desse modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência. Por exemplo, o processador 4, por exemplo, a unidade de visão de máquina, pode preencher o modelo de formato 3D do objeto 6 para obter uma representação interna ou imagem volumétrica do objeto. De acordo com modalidades da presente invenção, uma representação interna do objeto pode ser fornecida gerando-se uma distribuição dentro da representação de objeto que fornece valores de uma propriedade física do objeto que influencia a interação da radiação aplicada pela fonte de radiação ionizante 2 com o objeto. Em uma modalidade, essa propriedade pode ser uma densidade que determina a absorção de energia de radiação de raio X. Em um exemplo, essa distribuição de valor pode ser espacialmente uniforme dentro do objeto, por exemplo, o modelo 3D inteiro do objeto é preenchido com o mesmo valor. Isso pode, por exemplo, ser uma opção adequada para objetos composta por um material que tem uma densidade uniforme. Em outro exemplo, essa distribuição é normalizada para a superfície aplicando-se uma amostragem esférica a partir do centro do formato em que o raio é normalizado para a distância para a superfície, conforme ilustrado na Figura 4. Ainda em outro exemplo, essa distribuição pode ser normalizada aplicando-se um registro não rígido reversível a uma amostra de referência.

[00120] A distribuição de valor pode não ser adicionalmente uniforme, mas dependente de posição. Em modalidades de acordo com a presente invenção, a representação de objeto pode ser subdividida em elementos de volume discretos, denominados voxels, aos quais podem ser atribuídos valores diferentes. Essa distribuição de valor pode representar estruturas internas no objeto, por exemplo, em um caso em que o objeto consiste em partes feitas de materiais diferentes que têm uma densidade diferente, por exemplo, incluindo possivelmente a presença de cavidades internas.

[00121] Tal distribuição de valor pode ser obtida a partir de um banco de dados de conhecimento anterior 52 que contém descrições de referência de objeto normalizadas, por exemplo, descritores em uma forma legível por máquina e analisável por máquina, incluindo, por exemplo, o formato 3D e a representação interna e possivelmente outras estatísticas. Esse banco de dados pode ser adquirido usando- se digitalizações volumétricas 3D de várias amostras de objeto exemplificativas, por exemplo, itens de produto sem defeitos. Tais digitalizações volumétricas podem ser, por exemplo, obtidas com o uso de um imageamento de tomografia e sistema de reconstrução, e podem ser usadas para criar um modelo do objeto sob consideração, para serem usadas como conhecimento anterior durante o tempo de execução.

[00122] A distribuição de valor no banco de dados pode ser normalizada para a população de formato do objeto, por exemplo, conforme representado na Figura 4, e pode ser amostrada de modo reverso na situação medida do formato descrito, por exemplo, o modelo conformado ajustado que forma um modelo de superfície do objeto digitalizado, resultando, desse modo, em uma representação volumétrica, por exemplo, uma imagem volumétrica, do objeto sob investigação com propriedades internas de referência. Os métodos para obter dados de volume normalizado de superfície podem incluir esquemas de amostragem esférica normalizada de superfície e registros com base em fluido não rígido para um volume de referência. O esquema de amostragem normalizada pode permitir a derivação de uma distribuição de densidade espacial média de uma população de amostras, independentemente do formato das amostras individuais.

[00123] O processador 4 é adicionalmente adaptado para simular uma radiografia de referência a partir desse modelo sólido. O processador também é adaptado para criar o modelo sólido e/ou simular a radiografia de referência considerando-se uma configuração espacial relativa predeterminada do detector de imagem, a fonte de radiação e o digitalizador tridimensional. O processador 4, por exemplo, a unidade de visão de máquina, pode produzir uma imagem de projeção de referência ou radiografia do objeto de referência preenchido ou item de produto com o uso do modelo de formato 3D medido e preenchido e características predeterminadas da fonte de radiação 2 e do detector 3, com o uso de algoritmos de projeção adequados. As características predeterminadas podem incluir comportamento policromático de fonte e detector, posição de fonte e detector, tamanho de detector e tamanho de pixel, tamanho de ponto focal de fonte etc. Os algoritmos de projeção adequados podem incluir traçamento de linha e algoritmos de integração para determinar a quantidade de energia de radiação que passa através do item de produto.

[00124] O processador 4 também é adaptado para comparar a radiografia de referência, por exemplo, obtida por simulação, com a radiografia de projeção, por exemplo, obtida por medição realizada pelo sistema de imageamento radiográfico, para detectar e/ou medir desvios internos do objeto em relação ao objeto de referência.

[00125] Esse processador 4, por exemplo, a unidade de visão de máquina 4, pode ser adicionalmente programado para aplicar algoritmos de visão de máquina para a detecção de defeitos no objeto imageado. Por exemplo, o processador 4 pode compreender um computador ou agrupamento de computadores programados para aplicar tais algoritmos de visão de máquina. As imagens podem ser analisadas para extrair informações sobre defeitos possíveis combinando-se, como por subtração e/ou análise, a imagem de projeção de referência com a imagem real capturada pelo detector 3. A reconstrução e a análise de visão de computador podem ser abordadas com potência de computação adequadamente escalonada e algoritmos bem desenvolvidos, visto que estão disponíveis no estado da técnica e podem ser prontamente aplicados pela pessoa versada na técnica. Entretanto, deve ser notado que uma seleção conveniente de algoritmos de detecção de projeção e defeito adequados pode ter um impacto nas tolerâncias entre sinal e ruído na cadeia de imageamento. Portanto, é uma vantagem adicional de modalidades da presente invenção que uma melhora de tolerâncias de qualidade em radiografia de referências e/ou detecção pode ser usada para aumentar a produtividade do sistema 50 sem necessitar da reconfiguração extensiva do sistema 50.

[00126] Por exemplo, a radiografia de referência pode ser comparada à radiografia de projeção, por exemplo, com o uso de uma métrica de diferença de imagem, para detectar um objeto que desvia da população de amostra representada pelo modelo de formato e a distribuição de valor de cinza, por exemplo, aplicando-se um critério de limiar na métrica de diferença de imagem. Entretanto, se uma anormalidade for, então, detectada, os algoritmos de visão de máquina adicionais podem ser engatados para classificar adicionalmente ou determinar a natureza da anormalidade. É uma vantagem que, para um sistema de transporte em linha que alimenta uma corrente de objetos através dos componentes de imageamento que têm uma taxa de defeito baixa, os algoritmos de visão de máquina complexos para classificar ou determinar a natureza de defeitos precisam ser apenas ativados de modo não frequente. Desse modo, uma digitalização simples pode ser fornecida de acordo com modalidades da presente invenção que podem não impedir de modo indevido e substancial a produtividade de tal sistema em linha.

[00127] Por exemplo, o sistema de inspeção não destrutiva 50 pode ser um sistema de seleção de objeto ou aparelho que compreende um processador, por exemplo, que tem uma memória associada para armazenar programas e dados, de um computador ou estação de trabalho. Tal sistema ou aparelho de seleção de objeto pode compreender adicionalmente um dispositivo que combina um digitalizador 3D, por exemplo, com o uso de uma linha de laser e/ou múltiplas câmeras RGB, e um sistema de radiografia de raio X. Uma saída desse dispositivo pode ser acoplada a uma entrada do processador do computador ou estação de trabalho. Em tal sistema ou aparelho de seleção de objeto, o qual combina radiografias de raio X, digitalização 3D e processamento, o sistema de radiografia de raio X pode fornecer pulsos de exposição à fonte de raio X ao objeto e pode fornecer dados de imagem do objeto correspondente a tal pulso de exposição, por exemplo, por meio de um detector energizável (digital), à entrada do processador. O processador pode ser energizável para adquirir tal conjunto de dados de imagem. O digitalizador 3D pode fornecer a exposição a raio de luz ao objeto e pode fornecer dados de digitalização do objeto correspondente a tal pulso de exposição, por exemplo, por meio de um detector com capacidade para energização (digital), à entrada do processador, o qual é energizável para adquirir conjunto de dados de digitalização. O sistema ou aparelho de seleção de objeto pode ser adicionalmente caracterizado pelo fato de que o processador, quando energizado, adapta um modelo de formato e um modelo de densidade às nuvens de pontos parciais quando capturado por sistemas de detecção 3D. Em uma modalidade da presente invenção, o processador do sistema descrito acima pode processar os dados de digitalização 3D em uma nuvem de pontos, estimar a superfície externa da mesma ajustando-se um modelo de formato (SM) para criar um modelo de superfície do objeto, usar uma distribuição de valor de cinza normalizada de superfície para preencher o modelo de superfície para produzir uma imagem de volume completo de um objeto de referência em conformidade com o formato do objeto, por exemplo, um objeto de referência perfeito que não tem defeitos ou anormalidades de formato igual ou similar, simular uma radiografia a partir desse modelo sólido obtido preenchendo-se o modelo de superfície e analisar as diferenças entre a imagem radiográfica, por exemplo, a radiografia medida do objeto, e a radiografia simulada da imagem de volume completo perfeito para calcular ou exibir os defeitos internos do objeto.

[00128] É uma vantagem de modalidades da presente invenção que os objetos anômalos podem ser identificados usando-se um modelo de formato e uma distribuição de valor de cinza como conhecimento anterior, de modo que um sistema de acordo com modalidades da presente invenção possa ser facilmente adaptado para tipos diferentes de objeto fornecendo-se um modelo de formato adequado e distribuição de valor de cinza como conhecimento anterior.

[00129] Adicionalmente abaixo no presente documento, os exemplos que se referem às modalidades da presente invenção são fornecidos. Esses exemplos não devem ser interpretados como limitantes do escopo da presente invenção de qualquer maneira, mas são meramente fornecidos com propósitos informativos, por exemplo, para auxiliar a pessoa versada na técnica no entendimento de princípios de trabalho de modalidades da presente invenção e para auxiliar a pessoa versada na técnica na redução da invenção para a prática.

[00130] Em um primeiro exemplo, um conjunto de dados de treinamento é usado para treinar os modelos usados em modalidades de acordo com a presente invenção. Esse conjunto de dados de treinamento foi adquirido tomando-se digitalizações CT de várias amostras sem defeitos em um sistema CT industrial. Nesse exemplo, o modelo compreende duas partes: um formato externo e uma distribuição de densidade interna.

[00131] Após a reconstrução das digitalizações CT, o formato externo das amostras digitalizadas foi extraído com o uso de técnicas de processamento de imagem básicas, como segmentação, detecção de borda e pré e pós- processamento, ilustrado na Figura 5. Os pontos correspondentes, por exemplo, pontos de referência, em todas essas superfícies foram extraídos, em que a variação em posição de cada ponto foi determinada após isso. O resultado desse processo é um formato médio com vários modos de variação, o que representa a variabilidade do formato. Qualquer formato na população representada pelas amostras adquiridas pode, então, ser reconstruído através de uma combinação linear do formato médio e seus modos de variação, por exemplo, com o uso de um método conforme revelado por Heimann et al., anteriormente referido acima no presente documento, e incorporado ao presente documento, a título de referência. A Figura 6 mostra vários formatos de maçã aleatórios gerados com o método descrito acima.

[00132] O lado interno do objeto foi modelado com uma distribuição de densidade espacial média derivada do conjunto de dados CT. Isso foi feito realizando-se uma amostragem esférica a partir do centro de cada digitalização, normalizado para a superfície da amostra, conforme ilustrado pela Figura 4. Tal esquema de amostragem normalizada permite a derivação da distribuição de densidade espacial média de uma população de amostras, independentemente do formato das amostras individuais. Isso significa que o interior médio de todas as amostras digitalizadas é descrito, independentemente de seu formato. Isso também significa que qualquer formato obtenível variando-se os parâmetros do modelo de formato, conforme descrito acima no presente documento, pode ser preenchido com essa distribuição de referência aplicando-se um esquema de amostragem esférica normalizada invertido.

[00133] Durante o tempo de execução, o objeto pode passar primeiro através de um digitalizador 3D. Esse digitalizador 3D pode ter base em uma linha de laser, câmeras RGB ou qualquer outro sistema que produza uma nuvem de pontos tridimensional. A nuvem de pontos resultante pode ser incompleta, por exemplo, devido ao fato de tais sistemas não poderem comumente detectar o lado inferior de um objeto. Em combinação com o modelo de formato que foi construído durante o treinamento, conforme descrito acima no presente documento, a mesma pode ser, entretanto, usada para aproximar o formato externo completo do objeto. Uma vez que esse formato - oco - é conhecido, o mesmo pode ser combinado com a distribuição de densidade espacial média por amostragem reversa dessa distribuição, por exemplo, com o uso de um esquema de amostragem normalizada invertido. O formato "preenchido" resultante pode ser uma aproximação de uma digitalização CT de uma situação perfeita do objeto que passou sob o digitalizador 3D, por exemplo, que tem formato igual ou muito similar, mas sob a suposição de que nenhum defeito está presente no mesmo. Uma radiografia de raio X pode ser simulada calculando-se uma projeção para frente a partir desse modelo. Em uma etapa final, o objeto passa através de um digitalizador de radiografia de raio X. A radiografia "medida" resultante é comparada com a "simulada". Devido fato de o objeto modelado ser perfeito, por exemplo, sem nenhum defeito, quaisquer diferenças entre a projeção modelada e medida indica a presença de defeitos, permitindo, desse modo, que seja classificada como "com defeito" ou "não adequado". Esse processo de tempo de execução é esquematicamente ilustrado na Figura 7. Adicionalmente, o fluxo de processamento é esquematicamente ilustrado na Figura 8.

[00134] A Figura 2 mostra uma otimização e uma simulação em relação às modalidades da presente invenção. Essa ilustração exemplifica uma definição aplicada a uma amostra cúbica rígida com uma anormalidade esférica com uma diferença de densidade de 10%. A nuvem de pontos medida e o modelo 3D fornecido são usados para avaliar a posição rotacional e translacional da amostra. Quando combinado com a distribuição de densidade de conhecimento anterior, uma situação perfeita do objeto é obtida, a partir do qual uma radiografia é simulada. Isso é, então, comparado com uma radiografia medida, para identificar a anormalidade.

[00135] A Figura 8 mostra uma otimização e uma simulação similares em relação às modalidades da presente invenção. Essa ilustração mostra uma definição aplicada a uma amostra com um formato variável complexo: uma maçã com uma anormalidade esférica com uma diferença de densidade de 10% em relação ao tecido circundante. A amostra que passa através das definições resulta em uma nuvem de pontos medida e uma radiografia medida. O modelo de formato deformável é combinado com a nuvem de pontos e a distribuição de densidade média para resultar em uma situação perfeita da amostra. A partir dessa situação perfeita, uma radiografia é simulada, a qual é comparada com a radiografia medida para identificar a anormalidade.

[00136] Outro exemplo para ilustrar recursos e vantagens de um método de acordo com modalidades da presente invenção é mostrado na Figura 9. A Figura 9 mostra dois formatos diferentes, respectivamente, um elipsoide 91 e um toroide 92, combinados com tipos diferentes de defeitos, por exemplo, defeitos elipsoidais, esféricos e toroidais, com densidade contrastante. Na segunda fileira 93 da Figura, as radiografias de raio X são mostradas a partir de uma orientação aleatória dos objetos. Na terceira fileira 94, a diferença entre a radiografia medida, por exemplo, mostrada na segunda fileira 93, e a radiografia simulada obtida usando-se o formato 3D sem defeito, por exemplo, mostrada na primeira fileira 95, é representada. Embora possa ser muito difícil distinguir os defeitos nas radiografias medidas, esses defeitos podem ser facilmente visíveis nas imagens de comparação, por exemplo, ilustradas na terceira fileira 94, por exemplo, de tal maneira que o processamento de imagem possa ser facilmente realizado.

[00137] Nesse exemplo, 1.250 amostras com intensidades de defeito variáveis e 1.250 amostras sem defeitos foram processadas por um método de acordo com modalidades da presente invenção. Uma classificação bayesiana simples cruzada de 10 vezes com o uso da soma simples de todos os valores de pixels nas imagens de comparação pode identificar corretamente 97,4% das amostras como contendo um defeito ou não. Entretanto, para alcançar o mesmo resultado de acordo com os métodos conhecidos na técnica, algoritmos de processamento de imagem separados, por exemplo, incluindo limiares, podem ser desenvolvidos para cada combinação de formato-defeito para detectar defeitos nas radiografias medidas.

Claims

1. MÉTODO DE INSPEÇÃO NÃO DESTRUTIVA (10) PARA INSPEÇÃO EM LINHA DE UM OBJETO, caracterizado por compreender: - mover (11), com o uso de um sistema de transporte em linha, um objeto, que é pelo menos parcialmente transparente à radiação de uma qualidade de radiação predeterminada, ao longo de um trajeto predeterminado entre uma fonte de radiação estacionária, para emitir radiação da dita qualidade de radiação predeterminada, e um detector de imagem estacionário, e através de um campo de visão de um digitalizador tridimensional; - imagear (12) o dito objeto com o uso do detector de imagem detectando-se a dita radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através do dito objeto para obter uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do dito objeto; - digitalizar (13) uma superfície externa do dito objeto com o uso do digitalizador tridimensional para obter dados de digitalização tridimensional do dito objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da dita superfície externa; - ajustar (14), com o uso de um processador, um modelo de formato deformável do dito objeto à dita nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da dita superfície externa; - criar (15), com o uso do dito processador, um modelo sólido do dito modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência; - simular (16), com o uso do dito processador, uma radiografia de referência a partir do dito modelo sólido; e - comparar (17), com o uso do dito processador, a dita radiografia de referência com a dita radiografia de projeção para detectar e/ou medir os desvios internos do dito objeto em relação ao objeto de referência, em que o dito digitalizador tridimensional é um digitalizador 3D selecionado do grupo que consiste em um digitalizador de linha de laser, várias câmeras RGB, um digitalizador 3D óptico, um digitalizador ativo sem contato usando emissões de luz ou ultrassom, um digitalizador a laser 3D de tempo de voo, um digitalizador a laser 3D com base em triangulação, um digitalizador a laser holográfico conoscópico, um digitalizador 3D de luz estruturado, um digitalizador 3D de luz modulado, um sistema de imageamento óptico estereoscópico, um sistema de imageamento fotométrico, uma linha de laser em combinação com um sistema de câmera RGB e um digitalizador 3D de imageamento de silhueta, em que a dita etapa de criar (15) o modelo sólido e/ou a dita etapa de simular (16) a dita radiografia de referência considera uma configuração espacial relativa predeterminada do dito detector de imagem, da dita fonte de radiação e do dito digitalizador tridimensional.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita digitalização (13) da dita superfície externa compreender gerar uma nuvem de pontos parcial do dito objeto, em que o dito ajuste (14) compreende estimar a superfície externa completa e a posição do objeto ajustando- se o dito modelo de formato, em que a dita criação (15) do modelo sólido compreende preencher um volume definido pelo dito modelo de superfície com a dita distribuição de valor de cinza, em que o dito volume corresponde às coordenadas espaciais do objeto quando imageado pelo detector de imagem, e em que a dita simulação (16) da dita radiografia de referência compreende simular um processo de imaginologia do modelo sólido por projeção para frente com o uso da dita configuração espacial predeterminada do detector de imagem e da fonte de radiação nas ditas coordenadas espaciais.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo dito modelo de formato e a dita distribuição de valor de cinza serem criados (21) adquirindo-se (22) digitalizações CT de uma pluralidade de amostras de objeto de referência fora de linha e determinando-se o modelo de formato (23) e a distribuição de valor de cinza (24) das ditas digitalizações CT a serem usadas como conhecimento anterior durante as ditas etapas de ajustar (14) o modelo de formato e criar (15) o modelo sólido no tempo de execução.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela determinação (23) do dito modelo de formato compreender: - extrair (25) uma pluralidade de superfícies externas, correspondente à dita pluralidade de amostras de objeto de referência, das ditas digitalizações CT com o uso de técnicas de processamento de imagens, - determinar (26) uma pluralidade de características espaciais correspondentes na dita pluralidade de superfícies externas, - determinar (27) uma posição média e/ou uma variação na posição de cada uma da dita pluralidade de características espaciais correspondentes, e - determinar (23) o modelo de formato considerando- se as ditas posições médias, em que o dito modelo de formato tem parâmetros livres que podem ser ajustados para explicar a posição do objeto, a orientação do objeto e/ou os modos de variação do objeto representativos das ditas variações em posição da dita pluralidade de características espaciais correspondentes.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo dito modelo de formato compreender um modelo linear que parametriza um formato do objeto como uma combinação linear de um formato médio e uma pluralidade de modos de variação.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pela dita distribuição de valor de cinza ser determinada (24) como uma imagem de volume de referência normalizada da dita pluralidade de digitalizações CT.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela determinação (24) da dita distribuição de valor de cinza compreender, ainda, aplicar um esquema de normalização de superfície para derivar a imagem de volume de referência normalizada de uma população de objetos representada pelas ditas amostras de objeto independentemente do formato de qualquer objeto individual.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela determinação (24) da dita distribuição de valor de cinza compreender aplicar (28) um esquema de amostragem esférico normalizado para obter a imagem de volume de referência normalizada e em que criar (15) o dito modelo sólido compreende aplicar (29) um esquema de amostragem esférica normalizada invertido para ajustar a imagem de volume de referência normalizada ao dito modelo de superfície.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo dito movimento (11) do dito objeto compreender mover o dito objeto em linha em uma correia transportadora.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo dito movimento (11) do dito objeto mover o dito objeto a uma velocidade na faixa de 0,1 m/s a 0,7 m/s.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por, durante o dito movimento (11) do dito objeto ao longo do dito trajeto predeterminado, o dito objeto primeiramente passar através do dito digitalizador tridimensional, e, então, consequentemente, passar através do campo de visão do detector de imagem.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo dito objeto estar em movimento (11) em linha através de um campo de radiação de cada um de uma pluralidade de sistemas de imaginologia radiográficos, em que cada um compreende uma fonte de radiação ionizante e um detector de imagem, e através de um estágio de digitalização de pelo menos um digitalizador tridimensional.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela dita fonte de radiação e o dito detector de imagem serem estaticamente dispostos em relação ao dito sistema de transporte em linha.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela fonte de radiação e o detector de imagem estarem fixados acima de uma correia transportadora sobre a qual o dito objeto é transportado.

15. SISTEMA DE INSPEÇÃO NÃO DESTRUTIVA (50) PARA INSPEÇÃO EM LINHA DE UM OBJETO (6), caracterizado por compreender: - Uma fonte de radiação (2) e um detector de imagem (3) que forma um sistema de imaginologia radiográfico para detectar radiação emitida pela fonte de radiação e transmitida através de um objeto (6) que é pelo menos parcialmente transparente à dita radiação, para fornecer uma radiografia de projeção de uma estrutura interna do dito objeto; - um digitalizador tridimensional (1) para digitalizar uma superfície externa do dito objeto (6) para obter dados de digitalização tridimensional do dito objeto na forma de uma nuvem de pontos representativa de pelo menos parte da dita superfície externa; - um sistema de transporte em linha (5) para mover o objeto (6) ao longo de um trajeto predeterminado entre a fonte de radiação (2) e o detector de imagem (3) e através de um campo de visão do digitalizador tridimensional (1); e - um processador (4) adaptado para: - obter a dita radiografia de projeção a partir do dito detector de imagem, - obter a dita nuvem de pontos a partir do dito digitalizador tridimensional, - ajustar um modelo de formato deformável do dito objeto à dita nuvem de pontos para obter um modelo de superfície da dita superfície externa, - criar um modelo sólido do dito modelo de superfície considerando-se uma distribuição de valor de cinza de um objeto de referência, - simular uma radiografia de referência a partir do dito modelo sólido; e - comparar a dita radiografia de referência com a dita radiografia de projeção para detectar e/ou medir os desvios internos do dito objeto em relação ao objeto de referência, em que o processador é, ainda, adaptado para criar o dito modelo sólido e/ou simular a dita radiografia de referência considerando-se uma configuração espacial relativa predeterminada do dito detector de imagem, da dita fonte de radiação e do dito digitalizador tridimensional, em que o dito digitalizador tridimensional é um digitalizador 3D selecionado do grupo que consiste em um digitalizador de linha de laser, várias câmeras RGB, um digitalizador 3D óptico, um digitalizador ativo de não contato usando emissões de luz ou ultrassom, um digitalizador a laser 3D de tempo de voo, um digitalizador a laser 3D com base em triangulação, um digitalizador a laser holográfico conoscópico, um digitalizador 3D de luz estruturado, um digitalizador 3D de luz modulado, um sistema de imageamento óptico estereoscópico, um sistema de imageamento fotométrico, uma linha de laser em combinação com um sistema de câmera RGB e um digitalizador 3D de imageamento de silhueta, em que a dita fonte de radiação (2) é uma fonte de radiação estacionária e o dito detector de imagem (3) é um detector de imagem estacionário.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender, ainda, uma pluralidade de fontes de radiação estacionárias (2) e detectores de imagem estacionários (3) que formam uma pluralidade de sistemas de imaginologia radiográficos.

17. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 ou 16, caracterizado pelo dito digitalizador tridimensional (1) compreender uma fonte de laser ou luz estacionária e um detector de luz estacionário.

18. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pela dita fonte de radiação (2) ser adaptada para fornecer um pulso de exposição a raios X ao dito objeto (6) e pelo dito detector de imagem (3) ser um detector de imagem digital adaptado para fornecer dados de imagem do dito objeto correspondentes ao dito pulso de exposição a raios X como uma entrada para o dito processador, e em que o dito digitalizador tridimensional (1) é adaptado para fornecer exposição a raio de luz ao dito objeto e compreende um detector digital para fornecer dados relacionados ao dito objeto obtidos pela dita exposição a raios de luz como uma entrada para o dito processador.

19. USO DE UM MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por ser para identificar objetos anômalos transportados em uma linha de transporte em um processo industrial.