BR112020001870A2

BR112020001870A2 - sistema para testes de tração de filmes

Info

Publication number: BR112020001870A2
Application number: BR112020001870-8A
Authority: BR
Inventors: Donald L. Mccarty Ii; William E. Gee; Paul OConnell; Jonathan J. Zieman; John Lund; Hitendra Singh; Scott J. Collick
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2020-07-28
Also published as: MX2020000937A; JP7223743B2; CN111051848A; JP2020529591A; US11662283B2; WO2019027570A1; KR20200032166A; US20200166443A1; CA3071416A1; EP3662251A1

Abstract

A presente invenção se refere a um método e a um sistema para analisar uma característica física de uma amostra de filme. O sistema pode incluir um sistema retentor de material configurado para reter a amostra de filme. O sistema pode incluir um sistema de teste de tração configurado para esticar a amostra de filme e determinar uma característica física da amostra de filme. O sistema pode incluir um sistema móvel acoplado ao sistema retentor de material e configurado para mover a amostra de filme retida a ser analisada ou testada entre as estações. O sistema móvel é configurado para mover a amostra de filme retida no sistema retentor de material para o sistema de teste de tração.

Description

“SISTEMA PARA TESTES DE TRAÇÃO DE FILMES” CAMPO

[1] A presente invenção se refere a um sistema para testes de tração de filmes de material.

INTRODUÇÃO

[2] A caracterização das propriedades físicas dos materiais é útil para analisar e melhorar as formulações químicas empregadas na produção dos materiais, bem como para analisar e melhorar os processos de fabricação dos materiais. A caracterização das propriedades físicas também pode ajudar os consumidores a determinar o melhor produto para seu caso de uso específico, além de ajudar os pesquisadores a desenvolver novas soluções para aplicações específicas.

[3] Uma das propriedades físicas úteis de um material é determinar a resistência à tração do material. O teste de tração pode ser usado, por exemplo, para determinar propriedades de tração de filmes finos, pois os filmes finos são frequentemente usados em aplicações de embalagem, tais como filme plástico e fita adesiva. A adequação de um material para uma finalidade pretendida pode depender da capacidade do material suportar ou ceder durante o estiramento com tração. Nesses casos, as características químicas e físicas do material podem afetar a resistência à tração do material. O teste de tração geralmente envolve esticar uma amostra de material a uma velocidade constante e medir e registrar a força que a mesma exerce. Uma curva de força é registrada e várias propriedades do material podem ser determinadas, tais como módulo de Young, razão de Poisson, força de produção, resistência à tração, endurecimento por tração, etc., sobre a amostra de material.

[4] A Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) possui um conjunto de padrões que são amplamente utilizados em todo o mundo para caracterizar materiais. O teste de tração é um teste popular que é realizado com frequência na indústria de plásticos. Atualmente, estão disponíveis sistemas de teste de tração, tais como Zwick, Instron e MTS. No entanto, esses instrumentos não têm capacidade para fornecer operação autônoma, desde a preparação da amostra até a análise de várias amostras. Além disso, esses instrumentos podem exigir entrada manual da largura e da espessura da amostra. Além disso, os sistemas da técnica anterior não são capazes de testar de modo eficaz materiais não rígidos.

[5] Portanto, permanece a necessidade de um sistema automatizado para filmes de teste de tração que supere esses e outros inconvenientes da técnica anterior.

SUMÁRIO

[6] Determinou-se que, com o uso de um sistema para filmes de teste de tração de acordo com a presente divulgação, o processo para testar várias amostras de filme pode ser automatizado desde a preparação da amostra até o teste, e o rendimento pode ser melhorado.

[7] De acordo com uma modalidade da divulgação, um sistema para analisar uma característica física de uma amostra de filme pode incluir um sistema retentor de material configurado para reter a amostra de filme, um sistema de teste de tração configurado para esticar a amostra de filme e determinar uma característica física da amostra de filme e um sistema móvel acoplado ao sistema retentor de material e configurado para mover a amostra de filme retida a ser analisada ou testada entre as estações. O sistema móvel é configurado para mover a amostra de filme retida no sistema retentor de material para o sistema de teste de tração.

[8] De acordo com uma modalidade da divulgação, um método para analisar uma característica física de uma amostra de filme pode incluir reter a amostra de filme com um sistema retentor de material conectado a um sistema móvel, testar uma característica física da amostra de filme com um aparelho de teste de tração, e mover o sistema retentor de material que retém a amostra de filme para o sistema de teste de tração com o sistema móvel.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[9] A presente divulgação, bem como os métodos de operação e funções dos elementos relacionados de estrutura e a combinação de partes e economias de fabricação, se tornarão mais evidentes com a consideração da descrição a seguir e das reivindicações anexas com referência aos desenhos anexos, todos os quais fazem parte deste relatório descritivo, em que números de referência semelhantes designam partes correspondentes nas várias figuras. Deve ser expressamente entendido, no entanto, que os desenhos são apenas para fins de ilustração e descrição e não pretendem ser uma definição dos limites da invenção.

[10] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[11] A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema robótico, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[12] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema retentor de material, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[13] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[14] A Figura 5 mostra uma vista superior de um pedaço de filme antes e depois de ser cortado com um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[15] A Figura 6 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[16] A Figura 7 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[17] A Figura 8 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[18] A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um dispositivo de corte, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[19] A Figura 10 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um sistema analisador de imagem de material, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[20] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um sistema de medição de espessura, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[21] A Figura 12 é uma vista frontal de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[22] A Figura 13 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[23] A Figura 14 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema retentor de material localizado entre garras de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[24] As Figuras 15A e 15B mostram uma vista em perspectiva tridimensional da colocação de faces de garra em uma garra de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[25] A Figura 16 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[26] A Figura 17 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um aparelho de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[27] A Figura 18 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema de teste de tração, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[28] De acordo com modalidades da presente divulgação, o processo de teste de tração de filmes de material, tais como filmes finos, pode ser automatizado. Os sistemas automatizados de teste de tração podem fornecer testes de alta produtividade (HTP) de filmes em vários setores da indústria. Uma taxa mais alta de testes significa que grandes quantidades de dados podem ser coletadas de forma relativamente rápida e analisadas quanto a tendências, permitindo a realização de estudos mais detalhados sobre áreas de interesse. Modalidades da presente divulgação fornecem operação contínua (ou quase contínua), permitindo que os sistemas sejam executados eficazmente sem parar e aumentando a quantidade de testes realizados. O sistema também permite um aumento da velocidade de um único teste em comparação com os sistemas de teste manuais. De acordo com modalidades da presente divulgação, isso é realizado com o uso de robótica para substituir o pesquisador ou operador humano. De acordo com modalidades da presente divulgação, um segundo recurso que pode ser usado para aumentar a produtividade de um sistema sem sacrificar a precisão é realizar vários testes de modo paralelo. Uma terceira característica é que o sistema é repetitivo e uniforme em comparação com os sistemas de testes baseados em seres humanos. Empregando-se uma ou mais das características acima mencionadas, as modalidades da presente divulgação podem aumentar o número de amostras de filme testadas. Por exemplo, de acordo com modalidades da presente divulgação, uma amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) pode ser testada a cada 2 minutos. O teste de tração e a análise de propriedades de tração subsequente dos filmes fornecem a resistência à tração e os dados finais de resistência à tração com correlação à ASTM D882.

[29] De acordo com modalidades da presente divulgação, os sistemas de teste de tração para filmes finos podem ser integrados a uma linha de fabricação de filme soprado ou integrados a um laboratório de filme soprado existente. Os sistemas de teste de tração de acordo com as modalidades da presente divulgação permitem que os testes sejam realizados de forma automática e relativamente rápida, permitindo que os laboratórios de filmes limpem sua reserva de testes. Embora a divulgação a seguir discuta o teste de tração de filmes finos, será entendido que o sistema da presente invenção pode ser usado para determinar propriedades de muitos tipos de materiais, incluindo polímeros, plásticos, borracha, filmes moldados por sopro, filmes à base de polietileno e materiais não poliméricos.

[30] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de teste de tração 10 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em uma modalidade da presente divulgação, o sistema de teste de tração 10 inclui um sistema móvel, tais como um sistema robótico 12, um sistema retentor de material 14, um dispositivo de corte 16, um sistema analisador de imagem de material 18, um sistema de medição de espessura de material 20 e um aparelho de teste de tração 22. O sistema robótico 12, o sistema retentor de material 14, o dispositivo de corte 16, o sistema analisador de imagem de material 18, o sistema de medição de espessura de material 20 e/ou o aparelho de teste de tração 22 podem ser fornecidos na superfície de trabalho 24 ou em uma estrutura comum. O sistema robótico 12, o sistema retentor de material 14, o dispositivo de corte 16, o sistema analisador de imagem de material 18, o sistema de medição de espessura de material 20 e/ou o aparelho de teste de tração 22 podem ser controlados com o uso do sistema de computador

26.

[31] A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva tridimensional do sistema robótico 12, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em uma modalidade, o sistema robótico 12 é um sistema de braço robótico de seis eixos, tal como o robô Epson C4, fabricado pela Epson Corporation. O sistema robótico 12 é configurado para mover uma amostra de filme a ser testada entre estações fornecidas na superfície de trabalho 24 ou estrutura comum. Embora um sistema de braço robótico de seis eixos 12 seja descrito, o sistema robótico 12 pode ser qualquer sistema que possa ser conectado ao sistema retentor de material 14 e que possa mover um filme em vários planos em torno da superfície de trabalho 24. O sistema robótico 12 pode ser qualquer robô de braço articulado.

[32] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva tridimensional do sistema retentor de material 14, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema retentor de material 14 é configurado para reter e mover a amostra de filme que é testada. O sistema retentor de material 14 pode se conectar ao sistema robótico 12 com uma placa adaptadora. A placa adaptadora pode ser fixada a uma placa adaptadora no sistema robótico 12. Quando conectada, a placa adaptadora pode transmitir movimento rotacional, longitudinal e angular de um braço articulado do sistema robótico 12 para o sistema retentor de material 14. Em uma modalidade, o sistema retentor de material inclui um sistema de sucção a vácuo 28 adaptado para reter a amostra de filme (mostrada na Figura 3 como três amostras de filme cortado 30, conforme será explicado em mais detalhes a seguir) através de sucção a vácuo. Em uma modalidade, o sistema de sucção a vácuo 28 inclui três conjuntos 32, 34, 36 de copos de vácuo 38. Cada conjunto pode incluir dois copos de vácuo 38. Isso permite que o sistema retentor de material 14 manipule uma amostra de filme com dimensão de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) ou três espécimes de filme 30 de tamanho 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) (por exemplo, que foram cortados a partir da amostra de filme). Uma pessoa de habilidade comum na técnica reconhecerá que quando uma amostra de filme de 152 mm x 152 mm (6 polegadas x 6 polegadas) é manipulada pelo sistema retentor de material 14, todos os seis copos de vácuo 38 podem ser empregados para reter e mover a amostra de filme. Quando três amostras de filme de tamanho de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) são manipuladas pelo sistema retentor de material 14, cada conjunto 32, 34 e 36 de copos de sucção 38 pode reter e mover uma respectiva amostra. Por exemplo, os dois copos de sucção 38 que constituem o conjunto 32 podem reter e mover uma única amostra de filme 30 com tamanho de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) e da mesma forma para cada um dos conjuntos 34 e 36. O sistema retentor de material 14 pode reter e mover os três espécimes simultaneamente. Embora seis copos de sucção 38 sejam descritos e mostrados, qualquer número de copos de sucção pode ser usado para reter e mover o filme através do processo de teste. Por exemplo, doze copos de vácuo 38 podem ser usados de modo que seis espécimes de filme de tamanho 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) sejam manuseadas pelo sistema retentor de material 14. Um versado na técnica observará que o sistema de teste de tração 10, de acordo com a presente divulgação, pode ser configurado para testar amostras de filmes com tamanhos diferentes de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm), incluindo formatos que não sejam quadrados e não retilíneos. Além disso, um versado na técnica observará que o sistema de teste de tração 10 de acordo com a presente divulgação pode ser configurado para cortar e testar espécimes de filmes com tamanhos diferentes de 1 polegada a 6 polegadas (25 mm x 152 mm) e em outros formatos e quantidades. Consequentemente, o sistema de teste de tração 10 não se limita a qualquer tamanho ou formato específico da amostra de filme, ou tamanho, formato e quantidade dos espécimes cortados da amostra de filme.

[33] Embora os copos de vácuo sejam descritos no presente documento como sendo usados para reter o filme, outros mecanismos também podem ser usados para reter o filme, dependendo do tipo de material. Os copos de vácuo podem ser adequados para a retenção de filmes não porosos e relativamente leves, tais como vários plásticos e materiais poliméricos. Outros mecanismos de retenção, tais como ímãs, clipes ou garras, podem ser adequados para uso com materiais porosos.

[34] Ainda com referência à Figura 3, o sistema retentor de material 14 pode compreender um quadro geralmente em formato de U. O quadro em formato de U pode compreender duas pernas 14a, 14b e uma base 14c. As pernas 14a, 14b podem incluir os copos de vácuo 38 e a base 14c pode incluir a placa adaptadora para conexão ao sistema robótico 12. O quadro geralmente em formato de U permite que um copo de vácuo 38 seja colocado em cada extremidade oposta 30a, 30b de um espécime de filme 30, enquanto permite acesso ao espécime de filme entre os copos de vácuo 38. Embora uma moldura de modo geral em formato de U seja retratada, a moldura pode assumir qualquer formato que possa suportar a amostra de filme 30 nas extremidades opostas. Tais formatos alternativos podem ser geralmente quadros em formato de V, quadros quadrados, quadros em formato de C, etc.

[35] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva tridimensional do dispositivo de corte 16, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Para maior clareza da descrição, o termo "amostra de filme" se refere a um material de filme que é testado no sistema de teste de tração 10 antes do material de filme ser cortado com o dispositivo de corte 16 e o termo "amostra de filme" se refere à "amostra de filme" que foi cortado em um tamanho menor pelo dispositivo de corte 16. O dispositivo de corte 16 é projetado para cortar uma amostra de filme quadrada 52 de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) em seis espécimes de filme 54 cada uma com tamanho de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm), conforme pode ser visto na Figura 5. O dispositivo de corte 16 pode incluir um atuador linear 40, tal como um motor linear. O atuador linear 40 pode acionar cinco lâminas 56 (Figura 6) para criar cinco fendas na amostra de filme. Todas as cinco lâminas 56 podem ser atuadas juntas para cortar a amostra de filme em seis espécimes de filme. Embora um tamanho de amostra inicial de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) e um tamanho de amostra cortada de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) sejam divulgados, outras dimensões são possíveis.

[36] Novamente com referência à Figura 4, o dispositivo de corte 16 pode incluir uma placa de suporte de filme 42 que define uma cavidade 44. A cavidade 44 pode receber a amostra de filme de 152 mm x 152 mm (6 polegadas x 6 polegadas) 52. O dispositivo de corte 16 pode também incluir um cilindro pneumático 46 montado em uma placa de montagem 48. O cilindro pneumático 46 pode ser atuado para fornecer movimento ascendente e descendente em uma placa de pressão

50. Durante a operação, o sistema retentor de material 14 coloca uma amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) na cavidade 44, entre a placa de suporte de filme 42 e a placa de pressão 50, e a placa de pressão 50 é abaixada para manter a amostra de filme 52 em uma posição durante o corte. Com referência às Figuras 4 e 6, o atuador linear 40 move as lâminas 56 para cortar a amostra de filme 52 em seis amostras de filme 54.

[37] Conforme pode ser visto na Figura 7, as lâminas 56 são presas pela barra de ajuste 58 e pelos parafusos 60. Um parafuso 62 passa através de uma abertura (não mostrada) em uma porção inferior de cada lâmina 56. Para remover a lâmina (tal como para reparo, limpeza ou substituição), o parafuso 62 é removido e, em seguida, as lâminas 56 podem ser puxadas para cima e para fora de suas respectivas ranhuras.

[38] A Figura 8 mostra uma vista em perspectiva tridimensional da placa de suporte de filme 42 e da placa de pressão 50 do dispositivo de corte 16, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Os sulcos 64 são fresados na placa de suporte de filme 42 e as linguetas 66 são padronizadas na placa de pressão 50. As linguetas 66 são acopladas aos sulcos correspondentes 64 quando a placa de pressão 50 está contra a placa de suporte de filme 42 para manter a amostra de filme na posição durante o corte. Conforme pode ser visto na Figura 8, as lâminas 56 podem cortar de modo perpendicular ao padrão de lingueta e sulco. De acordo com uma modalidade alternativa, os sulcos 64 podem estar localizados na placa de pressão 50 e as linguetas 66 podem estar localizadas na placa de suporte de filme 42.

[39] A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva tridimensional da placa de suporte de filme 42 do dispositivo de corte 16, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A placa de suporte de filme 42 pode incluir 12 copos de vácuo 68 divididos em seis conjuntos. Após o corte, os copos de vácuo 68 mantêm os seis espécimes de filme no lugar enquanto a placa de pressão 50 começa a subir. As amostras de filme permanecem no lugar enquanto a placa de pressão 50 é movida de modo ascendente pelo cilindro pneumático 46. Dispositivos de corte alternativos podem ser empregados. Por exemplo, o dispositivo de corte pode ser uma roda de corte, um cortador a laser, um cortador de moldes ou um molde de tambor giratório.

[40] Após o corte, as amostras de filme podem ser movidas pelo sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 para o sistema analisador de imagem de material 18. Embora o processo seja descrito com a análise de imagem de material após o corte, será reconhecido que a ordem pode ser alterada, por exemplo, com base na proximidade do componente na superfície de trabalho 24 para promover a eficiência do sistema. Assim, o filme pode ser movido para o sistema de medição de espessura de material 20 após o corte ou, alternativamente, o filme pode ser movido para um ou ambos dentre o sistema analisador de imagem de material 18 e o sistema de medição de espessura de material 20 antes do corte com o dispositivo de corte 16.

[41] O sistema retentor de material 14 pode ser construído com copos de vácuo 38 para mover três amostras de filme do dispositivo de corte 16 de cada vez. Por exemplo, o sistema retentor de material 14 pode levantar todos os demais espécimes de filme, que são o primeiro, terceiro e quinto espécimes de filme, e movê-los para as estações subsequentes (por exemplo, aparelho de teste de tração 22). Alternativamente, o sistema retentor de material 14 pode ser construído com copos de vácuo adicionais 38, de modo que o sistema retentor de material 14 possa levantar todos os seis espécimes de filme ao mesmo tempo e movê-los para as estações subsequentes (por exemplo, aparelho de teste de tração 22).

[42] O sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem transportar a amostra de filme ou as amostras de filme para o sistema analisador de imagem de material 18, mostrado na Figura

10. O sistema analisador de imagem de material 18 pode examinar a amostra de filme ou os espécimes de filme cortados 30 em busca de irregularidades e defeitos em potencial. O sistema analisador de imagem de material 18 pode detectar uma região de filme que não contém defeitos que afetem os resultados, as bordas do filme (por exemplo, se as bordas do filme estiverem irregulares) e/ou se o filme é retido diretamente (isto é, orientado de modo apropriado) no sistema retentor de material 14. Adicional ou alternativamente, o sistema analisador de imagem de material 18 pode detectar a largura da amostra de filme ou de cada um dos espécimes de filme cortados 30.

[43] O analisador de imagem de material 18 pode incluir um quadro 13 que aloja uma fonte de luz 19 de luz polarizada, um filme de polarização 21, uma câmera 15 e um filtro de polarização 17 colocado em uma lente da câmera 15. A fonte de luz 19 de luz polarizada é usada para iluminar os espécimes de filme 30 (ou amostra de filme) dentro do sistema analisador de imagem de material 18, enquanto elimina qualquer luz ambiente através do filme de polarização 21. Após a luz passar através dos espécimes de filme 30 (ou amostra de filme), a mesma é capturada pela câmera 15 equipada com o filtro polarizador 17. Um pedaço de filme perfeitamente formado não dispersa a luz polarizada da fonte de luz 19, resultando assim em uma imagem completamente nítida. No entanto, quaisquer imperfeições ou defeitos no filme espalham a luz que é detectada pela câmera 15. Um algoritmo de visão de máquina identifica e marca o filme com defeitos significativos. Portanto, o sistema analisador de imagem de material 18 se baseia na detecção de irregularidades causadas quando a luz polarizada que passa através do filme é afetada por determinados defeitos físicos. Como o sistema analisador de imagem de material 18 depende da polarização de luz, quando o material a ser testado é alterado, a polarização também pode alterar, o que indica potencialmente a existência de um defeito onde não há nenhum. No entanto, como parte do aspecto da análise, a análise de defeitos ou irregularidades pode ser alterada para a interpretação de dados e realizada observando-se a gama de resultados de um espécime de material e identificando-se valores extremos com base no desvio padrão e distância da média. Portanto, o presente método de determinação de defeitos pode operar independentemente do material e pode fornecer uma aplicação mais universal. Analisadores de imagem alternativos podem ser empregados, tais como testadores de gel que quantificam e identificam os tipos de defeitos, por exemplo, sistemas de controle óptico.

[44] O sistema analisador de imagem de material 18 também pode detectar uma largura da amostra de filme ou dos espécimes de filme 30. O sistema robótico 12 pode mover o sistema retentor de material 14 e os espécimes de filme 30 entre o filme de polarização 21 e a câmera 15. A amostra de filme ou os espécimes de filme 30 podem ser visualizados entre o filme de polarização 21 e o filtro de polarização 17. A amostra de filme ou os espécimes de filme 30 podem ter uma estrutura de grão que polariza a luz em uma orientação específica. A imagem produzida pode ser uma representação direta da estrutura granular do filme. A imagem pode então ser binarizada em preto e branco, resultando na amostra de filme ou nos espécimes de filme 30 que aparecem como branco sólido. As bordas direita e esquerda da amostra ou dos espécimes de filme 30 podem ser detectadas em três locais separados ao longo do comprimento da amostra de filme ou dos espécimes de filme 30. A detecção de borda pode ser realizada, por exemplo, com três conjuntos de objetos de borda de visão da Epson. Os objetos de borda de visão podem localizar um pixel em cada um dos três locais ao longo do comprimento, em cada lado esquerdo e direito, em que a imagem passa de preto para branco. O número de pixels entre o respectivo lado esquerdo e o lado direito em cada um dos três locais pode ser calculado. Isso pode resultar em uma determinação de largura em cada um dos três locais ao longo do comprimento da amostra de filme ou em cada espécime de filme 30. As três determinações de largura ou distâncias podem ser calculadas em média e convertidas de pixels por polegada por polegada (milímetro por milímetro). Isso pode resultar em uma determinação de largura para a amostra de filme ou para cada um dos espécimes de filme 30.

[45] A câmera 15 pode ser uma câmera de alta resolução com uma lente de 25 mm (1 polegada) com o filtro polarizador 17 fixado à mesma. A lente de 25 mm pode fornecer uma distância focal de aproximadamente 20 polegadas (508 mm) da superfície da lente. A fonte de luz 19 pode ser uma luz quadrada de quatro polegadas (100 mm). O filme de polarização 21 pode ser montado cerca de uma polegada (25 mm) abaixo da fonte de luz 19. O filme polarizador 21 e o filtro polarizador 17 na câmera 15 podem ser girados 90 graus um em relação ao outro. A relação de 90 graus pode impedir que a luz que sai da fonte de luz 19 alcance a câmera 15 se nenhum objeto (por exemplo, nenhuma amostra de filme ou espécime de filme 30) estiver entre o filtro polarizador 17 da câmera 15 e o filme polarizador 21.

[46] Com referência à Figura 11, o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem transportar a amostra de filme para o sistema de medição de espessura de material 20. Por exemplo, isso pode ocorrer após a análise pelo sistema analisador de imagem de material 18. Alternativamente, isso pode ocorrer em outro estágio do processo. A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva tridimensional dos componentes do sistema de medição de espessura de material 20, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de medição de espessura de material 20 é configurado para medir uma espessura do espécime de filme em uma ampla faixa de espessuras, por exemplo, entre 0,5 mil a 10 mil (0,0127 mm a 0,254 mm). O sistema de medição de espessura de material 20 é configurado para medir uma espessura do espécime de filme sobre uma determinada área de superfície com o uso das superfícies de contato 70a, 70b. O sistema de medição de espessura 18 é configurado para medir uma espessura do filme com o uso de uma placa de contato e uma sonda. A placa de contato e a sonda são geralmente planas e entram em contato com o filme nas superfícies opostas 70a e 70b, respectivamente, e a espessura do filme é medida como a distância entre a placa de contato e a sonda. A superfície 70a da placa de contato e a superfície 70b da sonda são suficientes para evitar perfurar a amostra de filme durante a medição. Por exemplo, as superfícies de contato 70a, 70b podem ser configuradas para serem usadas para materiais flexíveis e maleáveis. As superfícies de contato 70a, 70b também podem ser configuradas para medir uma espessura de amostras mais rígidas. Conforme pode ser visto na Figura 11, o sistema de medição de espessura de material 20 pode compreender três superfícies de contato superiores 70a e três superfícies de contato inferiores 70b e três sensores

72 para medir a espessura em uma área que corresponde a cada um dos três espécimes de filme. Os espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) são inseridos entre as superfícies de contato 70a, 70b e a espessura é medida em um ponto em cada amostra. O sistema de medição de espessura de material 20 pode medir a espessura do espécime de filme em um local prescrito por ASTM D882. Alternativamente, o sistema de medição de espessura de material 20 pode compreender seis de cada uma das superfícies de contato 70a, 70b e seis sensores 72 para acomodar o teste de espessura de seis espécimes de filme simultaneamente ou substancialmente simultaneamente. O sistema de medição de filme pode medir, alternativamente, três ou seis locais na amostra de filme não cortada antes do corte pelo dispositivo de corte. Nessa modalidade, os locais medidos podem corresponder aos locais nas amostras de filme cortado, uma vez cortados.

[47] De acordo com a modalidade mostrada, o sistema de medição de espessura de material 20 também inclui sensores de contato digitais 72 (por exemplo, Keyence Série GT2 da Keyence Company). Os sensores 72 podem ser usados para medir a espessura do espécime de filme com uma precisão de 1 mícron. A superfície de contato 70b é mecanicamente ligada ao sensor 72 pelo eixo 76. O sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 localizam a amostra de filme entre as superfícies de contato 70a, 70b. Uma vez que a amostra de filme está no lugar entre as superfícies de contato 70a, 70b, o ar pressurizado dos sistemas de pressão de ar 74 é aplicado aos sensores 72 que estendem um eixo 76 ligado ao sensor 72 para mover a superfície de contato 70b para cima. O espécime de filme pode ser retido entre as superfícies de contato 70a, 70b. O sensor 72 pode medir a distância entre a superfície de contato estendida 70b e a superfície de contato superior 70a para medir a espessura do espécime de filme.

[48] Embora um sistema de medição de espessura de material do tipo mecânico 20 seja descrito e usado, conforme deve ser observado, outros tipos de sistemas de medição de espessura também podem ser empregados. Por exemplo, em outra modalidade, o sistema de medição de espessura de material 20 inclui sensores de medição de distância a laser adaptados para determinar a espessura com o uso de raios de laser. Alternativamente, lentes confocais, analisadores duplos de espessura a laser e métodos de medição capacitiva podem ser usados para medir a espessura dos espécimes de filme.

[49] Com referência à Figura 12, o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem transportar a amostra de filme para o aparelho de teste de tração 22. Por exemplo, isso pode ocorrer após a análise pelo sistema de medição de espessura de material 20. Alternativamente, isso pode ocorrer em outro estágio do processo. A Figura 12 mostra uma vista frontal do aparelho de teste de tração 22, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O aparelho de teste de tração 22 pode incluir uma estrutura 78 que tem uma garra superior 80 e uma garra inferior 82.

[50] A Figura 13 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de uma porção superior do aparelho de teste de tração 22, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A garra superior 80 e a garra inferior 82 são selecionadas de modo a exercer força sobre o espécime de filme para evitar o deslizamento da amostra durante o teste de tração. Uma garra exemplificativa pode ser a garra pneumática Schunk PGN + 100-1-AS. Conforme retratado na Figura 13, o aparelho de teste de tração pode compreender seis garras superiores 80 e seis garras inferiores 82 dispostas em conjuntos para acomodar seis testes de tração simultaneamente, substancialmente simultaneamente ou sobrepostos no tempo. Os seis testes de tração também podem ser realizados de maneira sequencial. Também são possíveis menos ou menos de seis conjuntos de garras, dependendo da quantidade de espécimes de filme a serem testados.

[51] Com referência continuada à Figura 13, o aparelho de teste de tração 22 também inclui uma célula de carga 84 para cada conjunto de garras. Na modalidade retratada, a célula de carga 84 é montada na garra superior 80, mas outros locais de montagem são possíveis. A célula de carga pode ser uma célula de carga da Futek. As células de carga podem ser escolhidas de modo a ter uma taxa de atualização rápida e alta resolução. Em uma modalidade, as células de carga podem ter uma taxa de atualização de cerca de 5.100 Hz. Em uma modalidade, as células de carga podem ter uma resolução de cerca de 0,011 kg (0,025 lbf). A célula de carga 84 pode ser qualquer célula de carga com capacidade para alcançar resultados precisos com uma taxa de atualização rápida para alcançar testes de alto rendimento. A célula de carga 84 pode ser qualquer célula de carga forte o suficiente para lidar com uma ampla gama de filmes e materiais. A célula de carga 84 pode ser qualquer célula de carga que exibe linearidade com outras células de carga. A célula de carga pode ser uma célula de carga da marca Instron.

[52] Novamente com referência à Figura 13, o quadro 78 do aparelho de teste de tração 22 pode incluir um quadro superior 86 e um quadro inferior 88. O quadro superior 86 pode ser estacionário e reter as garras superiores 80. Cada garra superior pode ser conectada ao quadro superior 86 pelo bloco de montagem 102a, célula de carga 84 e montagem de carga 98 (Figura 17). O suporte de carga 98 pode ser fixado ao quadro superior 86 com um apoio 104 (Figura 17). O apoio 104 pode ter o formato de U. O apoio 104 pode ser conectado à estrutura superior 86 em uma maneira conhecida na técnica, tal como com prendedores. O quadro inferior 88 pode reter as garras inferiores 82. Cada garra inferior 82 pode ser fixada ao quadro inferior 88 por um bloco de montagem 102a, 102b. Os blocos de montagem 102a e 102b podem ser qualquer estrutura que permita a conexão das garras 80 e 82, respectivamente, ao quadro superior 86 e ao quadro inferior 88, respectivamente. As garras superiores 80 e as garras inferiores 82 podem ser dispostas com um conjunto de três com cada uma das garras superiores 80 e garras inferiores 82 em um primeiro lado do quadro 78 (isto é, o conjunto de garras 80L e 82L). Um segundo conjunto de três com garras superiores 80 e garras inferiores 82 pode estar presente em um segundo lado da estrutura 78 (isto é, o conjunto de garras 80R e 82R). Embora cada conjunto 80L/82L e 80R/82R seja retratado como compreendendo três conjuntos de garras superiores 80 e garras inferiores 82, entende-se que mais ou menos conjuntos de garras podem ser fornecidos.

[53] Durante um teste de tração, o espécime de filme 54 pode ser preso em uma garra superior 80 e uma garra inferior 82. A estrutura inferior 88 pode ser atuada para mover-se em uma direção descendente enquanto o quadro superior 86 permanece estacionário, assim esticando o espécime de filme 54. Conforme será entendido a partir da presente divulgação “descendente" se refere a uma direção em relação às garras superiores 80 e garras inferiores 82. O aparelho de teste de tração 22 pode ser operado em uma orientação em relação à gravidade. O quadro inferior 88 pode ser atuado de modo a se mover com um atuador linear, motor ou outro dispositivo com capacidade para mover o quadro inferior 88 a uma velocidade predeterminada. O quadro inferior 88 pode se mover a uma velocidade constante ou, alternativamente, a uma velocidade variável. Quando o teste é concluído, o quadro inferior 88 pode ser atuado (por exemplo, pelo atuador linear) para retornar à posição inicial. Embora o aparelho de teste de tração 22 seja descrito com o quadro superior 86 permanecendo estacionário e o quadro inferior 88 movendo-se, de acordo com uma modalidade alternativa, o quadro superior 86 pode ser móvel enquanto o quadro inferior 88 permanece estacionário. Alternativamente, tanto o quadro superior 86 quanto o quadro inferior 88 podem ser móveis através do uso de um atuador (por exemplo, um atuador linear) fixado ao quadro superior 86 e ao quadro inferior 88, em direções opostas para esticar um espécime de filme 54.

[54] A Figura 14 mostra uma vista em perspectiva tridimensional da garra superior 80 e da garra inferior 82, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Na Figura 14, o sistema retentor de material 14 pode ser visto colocando três espécimes de filme 54 entre os respectivos conjuntos de garras superiores 80 e garras inferiores 82. Conforme retratado, os espécimes de filme são retidos pelo sistema retentor de material 14. O sistema retentor de material 14 pode ser movido pelo sistema robótico 12 para o local retratado na Figura 14. Os espécimes de filme 54a, 54b, 54c podem ser alinhados com seus respectivos pares de garras superiores 80a, 80b, 80c e garras inferiores 82a, 82b, 82c. Isto é, um primeiro espécime de filme 54a está localizado entre um primeiro prendedor superior 80a e um primeiro prendedor inferior 82a. Um segundo espécime de filme 54b está localizado entre uma segunda garra superior 80b e uma segunda garra inferior 82b. Um terceiro espécime de filme 54c está localizado entre uma terceira garra superior 80c e uma terceira garra inferior 82c. As garras podem ser atuadas por um operador pneumático para reter as amostras no lugar com os ganchos em linha 90, 92 (Figuras 15A e 15B). Após a colocação das amostras, os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material 14 podem ser liberados dos espécimes de filme e o sistema retentor de material 14 pode ser retraído a partir das garras e o teste pode prosseguir. Embora três espécimes de filme sejam retratados como retidos pelo sistema retentor de material 14 e pelas garras

80, 82, entende-se que mais ou menos amostras de filme e garras superiores 80 e garras inferiores 82 podem ser usadas.

[55] De acordo com uma sequência alternativa de operação, o sistema retentor de material 14 alinha um primeiro espécime de filme 54a com um primeiro conjunto de garras superiores e inferiores 80a, 82a. O operador pneumático atua as garras 80a, 82a para fechar. Os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material 14 são liberados apenas a partir do espécime preso 54a. O sistema retentor de material 14 pode, então, ser movido para alinhar um segundo espécime de filme 54b com um segundo conjunto de garras superiores e inferiores 80b, 82b. O operador pneumático atua o segundo conjunto de garras 80b, 82b para fechar. Os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material são liberados apenas a partir do segundo espécime preso 54b. O sistema retentor de material 14, então, pode ser movido para alinhar um terceiro espécime 54c com um terceiro conjunto de garras superiores e inferiores 80c, 82c. O operador pneumático atua o terceiro conjunto de garras 80c, 82c para fechar. Os copos de vácuo 38 são liberados apenas a partir do terceiro espécime preso 54c. O sistema retentor de material 14 é retraído a partir das garras e o teste pode prosseguir. Desse modo, de acordo com essa modalidade, os três espécimes de filme são colocados no aparelho de teste de tração 22 de maneira sequencial.

[56] Embora o sistema retentor de material 14 seja descrito como colocando três espécimes de filme 54a, 54b, 54c em três conjuntos de garras superiores 80a, 80b, 80c e garras inferiores 82a, 82b, 82c; o sistema retentor de material 14 pode, alternativamente, reter todos os seis espécimes de filme 54 (cortados a partir da amostra de filme 52, consultar Figura 5) simultaneamente. Isto é, o sistema retentor de material 14 pode incluir seis conjuntos de copos de vácuo 38 (Figura 3) com capacidade para reter seis espécimes de filme 54. De acordo com essa modalidade, o sistema retentor de material 14 pode entregar três dos espécimes de filme 54 a três conjuntos de garras (por exemplo, 80L, 82L na Figura 13). Após a colocação dos três primeiros espécimes de filme 54, em uma das maneiras descritas anteriormente, o sistema retentor de material 14 pode entregar os três espécimes de filme restantes 54 a três conjuntos de garras ( por exemplo, 80R, 82R na Figura 13), em um maneira descrita anteriormente. Dessa maneira, o teste nos três primeiros espécimes de filme pode prosseguir enquanto o sistema retentor de material 14 entrega os três espécimes de filme restantes ao aparelho de teste de tração 22. Alternativamente, todos os seis espécimes de filme podem ser testados simultaneamente. Alternativamente, mais ou menos de seis espécimes de filme podem ser colocados e testados nas maneiras acima mencionadas.

[57] As Figuras 15A e 15B mostram vistas em perspectiva tridimensionais da garra superior 80 e da garra inferior 82. Cada garra superior 80 pode compreender ganchos em linha 90, 92. Cada garra inferior 82 pode igualmente compreender ganchos em linha 90, 92. Os ganchos em linha 90, 92 podem reter as amostras no lugar durante o teste. A garra superior e a garra inferior 80, 82 em combinação com os ganchos em linha 90, 92 garantem que a força adequada seja aplicada ao espécime de filme durante o teste. Pouca força pode causar deslizamento do espécime de filme e muita força pode causar quebra ou compressão prematura do espécime de filme.

[58] Conforme mostrado nas Figura 15A e 15B, a orientação das faces dos ganchos em linha 90, 92 não afeta a capacidade das garras 80, 82 de reter o espécime de filme durante o teste. Os ganchos em linha 90 são retratados como tendo uma face substancialmente plana. Os ganchos em linha 92 são retratados como tendo uma face substancialmente curva. Os ganchos em linha 90 e 92 podem ser colocados na garra superior 80 e na garra inferior 82, de modo que ambos os ganchos em linha 90 com faces planas estejam localizadas no mesmo lado da garra superior 80 e da garra inferior 82 (conforme visto na Figura 15A). De modo similar, ambos os ganchos em linha 92 com faces curvas podem ser localizados no lado oposto de ganchos em linha 90 na garra superior 80 e na garra inferior 82. Alternativamente, a garra superior 80 pode ter um gancho em linha 90 com uma face plana no mesmo lado que um gancho em linha 92 com face curva na garra inferior 82 (conforme visto na Figura 15B). Alternativamente, as garras superiores 80 e as garras inferiores 82 podem ser outros tipos de ganchos adequados para reter uma amostra de material, como, por exemplo, ganchos de face plana, ganchos revestidos com borracha, ganchos texturizados, etc.

[59] O sistema de teste de tração 10 pode testar vários espécimes de filme de modo paralelo, ou substancialmente de modo paralelo. Por exemplo, durante o uso, o sistema retentor de material 14 pode colocar três amostras de filme 54 nos três conjuntos de garras superior e inferior 80L, 82L localizados no primeiro lado da Figura 13. O sistema de computador 26 pode, então, iniciar o teste de tração nos três primeiros espécimes de filme 54. Enquanto o teste de tração está prosseguindo com os espécimes de filme no conjunto de garras 80L, 82L, o sistema retentor de material 14 pode retornar ao dispositivo de corte 16, recuperar mais três espécimes de filme 54 e colocá-los nos três conjuntos de garras superiores e garras inferiores 80R, 82R em um segundo lado da Figura 13. O sistema retentor de material 14 pode mover o segundo conjunto de espécimes de filme 54 através do sistema analisador de imagem de material 18 e/ou sistema de medição de espessura de material 20 antes de entregá-los ao conjunto de garras 80R, 82R no segundo lado da Figura 13. O teste dos espécimes de filme nas garras 80R, 82R pode ser iniciado. Durante o procedimento de teste, o sistema retentor de material 14 pode remover os espécimes de filme testados das garras 80L, 82L no primeiro lado da Figura 13 e descartá-los, retornar ao aparelho de teste de tração 22 e repetir o processo de descarte com os espécimes de filme localizados nas garras 80R, 82R no lado direito da Figura 12.

[60] De acordo com uma modalidade alternativa, o sistema retentor de material 14 pode entregar todos os seis espécimes de filme ao aparelho de teste de tração 22 ao mesmo tempo. Isto é, o sistema retentor de material 14 pode colocar os três primeiros espécimes de filme no conjunto de garras superiores e inferiores 80L, 82L no primeiro lado da Figura 13. Ainda retendo os três espécimes de filme restantes, o sistema retentor de material 14 pode passar para o segundo conjunto de garras superiores e inferiores 80R, 82R e colocar os espécimes de filme nos respectivos conjuntos de garras. Depois que o sistema retentor de material 14 retraiu de modo suficiente a partir das garras 80R, 82R, o teste pode ser iniciado em todos os seis espécimes de filme.

[61] A Figura 16 mostra uma vista em perspectiva tridimensional das garras inferiores 82, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Cada garra inferior 82 pode incluir um copo de vácuo

94. O copo de vácuo 94 pode ser fixado à garra inferior 82 com um apoio

112. O copo de vácuo 94 pode estar localizado de modo que se alinhe com um espécime de filme 54 quando o espécime de filme 54 estiver localizado na garra inferior 82. Por exemplo, o copo de vácuo 94 pode estar localizado ao longo de uma superfície inferior da garra inferior 82, abaixo dos ganchos em linha 90, 92. O vácuo pode ser fornecido por uma fonte conectada à parte traseira do copo de vácuo 94. O copo de vácuo 94 pode ser atuado após a conclusão do teste de tração e antes da abertura das garras inferiores 82. Desse modo, o copo de vácuo 94 permite que o espécime de filme 54 seja retido no lugar após o teste ser concluído e o espécime de filme 54 ter sido rompido ou deformado. O sistema robótico

12 e o sistema retentor de material 14 podem coletar os espécimes de filme das garras inferiores 82, uma vez que são retidos no lugar pelo copo de vácuo 94. Embora os copos de vácuo 94 sejam retratados nas garras inferiores 82, os mesmos também podem ser colocados nas garras superiores 80 para reter a porção superior dos espécimes após quebrar ou deformar.

[62] A Figura 17 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de uma porção de garras superiores 80, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A Figura 17 retrata a célula de carga 84 fixada aos blocos de montagem 106. Uma camada de material de amortecimento 96 está localizada entre os blocos de montagem 106 e os suportes de carga 98. Um apoio 104 pode ser fixado pelas colunas 108 ao material de amortecimento 96. O apoio 104 pode fixar todo o conjunto (células de carga 84, garras superiores 80, blocos de montagem 106 e material de amortecimento 96) ao quadro superior 86. O apoio 104 pode ser fixado ao quadro superior 86 de uma maneira conhecida, tal como com um prendedor. O material de amortecimento 96 pode absorver quaisquer vibrações devido à quebra do espécime de filme. Um tipo exemplificativo de material de amortecimento 96 pode ser ISODAMP C-1002TM. O material de amortecimento pode ser uma camada de 25,4 milímetro (1 polegada) de espessura. Alternativamente, o material de amortecimento pode ser selecionado em um tipo e uma espessura de material que impeça a transferência de vibrações entre os espécimes durante o teste. Essa disposição reduz a retroalimentação vibracional durante o teste.

[63] A Figura 18 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um primeiro sistema de teste de tração 10 e um segundo sistema de teste de tração 100 que podem estar localizados próximos um do outro (por exemplo, em uma superfície de trabalho comum 24 ou em outra estrutura). Essa configuração pode permitir que dois aparelhos de teste de tração 22 realizem testes de tração substancialmente ao mesmo tempo, aumentando assim o rendimento do sistema geral. Um sistema de entrega 110 também pode ser fornecido. O sistema de entrega 110 pode incluir bandejas que entregam amostras à superfície de trabalho 24 para teste com os sistemas de teste de tração 10, 100. O sistema de entrega 110 pode entregar uma amostra de filme 52 a um local oposto ao sistema de teste de tração 10 ou 100, em que o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem recuperar a amostra de filme da bandeja e prosseguir com as etapas do procedimento de teste.

[64] De acordo com modalidades da presente divulgação, o procedimento de teste para o sistema de teste de tração 10 pode incluir as seguintes etapas: (a) operar o sistema robótico 12 para usar o sistema retentor de material 14 para coletar uma amostra de filme, (b) cortar a amostra de filme de um quadrado de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) em seis espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) com o uso do dispositivo de corte 16, (c) medir uma espessura dos espécimes de filme com o uso do sistema de medição de espessura de material 20, (d) colocar os espécimes de filme no aparelho de teste de tração 22, e (e) esticar os espécimes de filme, medindo as características de interesse do filme e descartando os espécimes de filme testados. (f) Opcionalmente, o procedimento de teste pode incluir a realização de uma análise de imagem de material dos espécimes de filme com o uso do sistema analisador de imagem de material 18.

[65] Com relação à etapa (a), uma amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) é transportada para a superfície de trabalho 24 por meio de um sistema de transporte. O espécime pode ter um identificador de amostra para associar os dados obtidos durante os vários testes com a amostra de filme. Por exemplo, a amostra de filme pode ser associada a um ID de biblioteca e/ou correlacionada com uma convenção de nomenclatura de arquivos. O sistema robótico 12 move o sistema retentor de material 14 perto da amostra de filme no sistema de transporte. Com os copos de vácuo 38 voltados para baixo, a amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) é presa com os copos de vácuo 38, de modo que o sistema retentor de material 14 e os copos de vácuo 38 estejam localizados acima da amostra de filme.

[66] Com relação à etapa (b), o sistema robótico 12 move o sistema retentor de material 14 com a amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) presa para o dispositivo de corte 16. O sistema robótico 12 coloca o sistema retentor de material 14 (prendendo a amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm)) entre a placa de pressão 50 e a placa de sustentação de filme

42. O sistema retentor de material 14 abaixa a amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) na cavidade 44 da placa de sustentação de filme 42. O sistema robótico 12 remove o sistema retentor de material 14 entre a placa de sustentação de filme 42 e a placa de pressão 50. A placa de pressão 50 é abaixada com o cilindro pneumático 46, de modo que a amostra de filme seja presa entre a placa de pressão 50 e a placa de sustentação de filme 42 (por exemplo, com a ajuda das linguetas de acoplamento 66 e dos sulcos 64). O atuador linear 40 é atuado de modo a mover as lâminas 56 para cortar a amostra de filme. A amostra de filme é, assim, cortada a partir de uma amostra de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) em, por exemplo, espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm). Posteriormente,

os copos de vácuo 68 são ativados para reter os espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) no lugar quando o cilindro pneumático 46 eleva a placa de pressão 50 para abrir o dispositivo de corte

16.

[67] O sistema robótico 12 agora move o sistema retentor de material 14 para recuperar os espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm). O sistema retentor de material 14 está localizado entre a placa de sustentação de filme 42 e a placa de pressão 50. O sistema robótico 12 abaixa, então, o sistema retentor de material 14, de modo que os copos de vácuo 38 do sistema retentor de material 14 estejam localizados adjacentes aos espécimes de filme. Os copos de vácuo 38 são atuados, isto é, a sucção a vácuo é ligada. Os espécimes de filme são, então, presos com os copos de vácuo 38 do sistema retentor de material 14. Nesse momento, os copos de vácuo 68 da placa de sustentação de filme 42 podem ser liberados. Nesse momento, os espécimes de filme não são mais retidos na placa de sustentação de filme 42 e o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem manipular os espécimes de filme para a próxima etapa no sistema de teste de tração 10. Embora a presente divulgação discuta amostras de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) cortadas em seis espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm), o sistema retentor de material pode ter capacidade para transportar qualquer número de amostras e espécimes, com uma variedade de tamanhos diferentes do dispositivo de corte 16 para as estações subsequentes no sistema de teste de tração 10. Embora a Figura 3 retrate três dos espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) que são retidos pelo sistema retentor de material 14, deve ser entendido que modalidades alternativas podem fornecer todos os seis espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) a serem movidos simultaneamente. O sistema robótico 12 pode mover o sistema retentor de material 14 para mover os espécimes de filme do dispositivo de corte 16 para o sistema analisador de imagem de material 18.

[68] Em relação à etapa (c), o sistema robótico 12 move o sistema retentor de material 14 que retém os espécimes de filme do sistema analisador de imagem de material 18 para o sistema de medição de espessura de material 20. O sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 localizam os espécimes de filme entre as superfícies de contato 70a, 70b. Os eixos 76 ligados aos sensores 72 são estendidos para mover a superfície de contato 70b para cima. Os espécimes de filme podem ser retidos no lugar entre as superfícies de contato 70a, 70b. O sensor 72 pode medir a diferença entre a superfície de contato estendida 70b e a superfície de contato superior 70a para medir a espessura dos espécimes de filme. Embora três sensores de medição de espessura 72 sejam retratados, entende-se que quando o sistema retentor de material 14 é construído de modo a manipular seis espécimes de filme, então, seis sensores 72 podem ser fornecidos de modo que todos os seis espécimes de filme possam ser medidos quanto à espessura simultaneamente ou substancialmente simultaneamente. Alternativamente, o sistema retentor de material 14 pode ser movido de modo que o primeiro, terceiro e quinto espécimes de filme sejam medidos primeiramente quanto à espessura. Então, o sistema retentor de material 14 pode ser movido para localizar os segundo, quarto e sexto espécimes de filme entre as superfícies de contato 70a, 70b e suas espessuras podem ser medidas.

[69] Com relação à etapa (d), o sistema robótico 12 move o sistema retentor de material 14, retendo os espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) para o aparelho de teste de tração 22. O sistema robótico 12 localiza os três espécimes de filme entre os ganchos em linha 90 e 92 da garra superior 80 e da garra inferior 82

(conforme visto na Figura 14). Um operador pneumático, então, atua as garras superiores 80 e as garras inferiores 82 para fechar os ganchos em linha 90 e 92. Os ganchos em linha 90, 92 da respectiva garra superior 80 e da respectiva garra inferior 82 agora seguram as extremidades opostas de um espécime de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) a ser testado. Os copos de vácuo 38 do sistema retentor de material 14 são liberados dos espécimes de filme. O sistema robótico 12 retrai o sistema retentor de material 14 entre as garras superiores 80 e as garras inferiores 82. O sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem, então, retornar aos três espécimes de filme que foram deixados no dispositivo de corte 16 e repetir as etapas (c), (d), enquanto a etapa (e) é executada nos três primeiros espécimes de filme colocados no aparelho de teste de tração 22. Dessa forma, os três espécimes de filme são colocados no aparelho de teste de tração 22 de maneira simultânea ou substancialmente simultânea, com o teste de tração de outros três espécimes de filme.

[70] De acordo com uma sequência alternativa de operação, o sistema retentor de material 14 alinha um primeiro espécime de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) com um primeiro conjunto de garras superior e inferior 80, 82. O operador pneumático atua esse conjunto de garras para fechar. Os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material 14 são liberados apenas a partir do espécime de filme preso. O sistema retentor de material 14 pode ser, então, movido para alinhar um segundo espécime de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) com um segundo conjunto de garras superiores e inferiores 80, 82. O operador pneumático atua o segundo conjunto de garras para fechar. Os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material são liberados apenas a partir do segundo espécime de filme preso. O sistema retentor de material 14 pode ser, então, movido para alinhar um terceiro espécime de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) com um terceiro conjunto de garras superiores e inferiores 80, 82. O operador pneumático atua o terceiro conjunto de garras para fechar. Os copos de vácuo 38 são liberados apenas a partir do terceiro espécime de filme preso. Desse modo, de acordo com essa modalidade, os três espécimes de filme são colocados no aparelho de teste de tração 22 de maneira sequencial.

[71] Em uma modalidade em que seis espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) são retidos pelo sistema retentor de material 14, os três primeiros espécimes de filme podem ser colocados em um primeiro conjunto de garras superiores e inferiores 80R, 82R ou 80L 82L (Figura 13) em uma das maneiras descritas anteriormente. Então, o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem se mover para o outro conjunto de garras superiores e inferiores 80L, 82L ou 80R, 82R (Figura 13) e os três espécimes de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) restantes podem ser colocados na mesma maneira que os três primeiros espécimes de filme. O sistema robótico 12 retrai subsequentemente o sistema retentor de material 14 das garras superiores 80 e garras inferiores 82.

[72] Com relação à etapa (e), o quadro inferior 88 do aparelho de teste de tração 22 pode ser atuado para se mover de modo descendente a uma taxa controlada, assim, esticando cada espécime de filme de 1 polegada x 6 polegadas (25 mm x 152 mm) preso entre uma garra superior 80 e uma garra inferior 82. O quadro inferior 88 pode ser movido para baixo até que todas os três espécimes de filme tenham sido rompidos ou até que o quadro inferior 88 tenha atingido a posição mais baixa e os espécimes de filme tenham sido deformados. Durante o movimento do quadro inferior 88, cada célula de carga 84 mede a força exercida sobre a mesma pela respectiva garra superior 80. Em alguns testes, alguns ou todos os espécimes de filme podem ser rompidos em uma primeira porção presa pela garra superior 80 e uma segunda porção presa pela garra inferior 82. Em alguns testes, alguns ou todos os espécimes de filme podem não ser rompidos, mas podem ser esticados de modo a serem deformados e atingir o alongamento máximo. Os dados de carga e deslocamento para cada amostra de filme são registrados pelo sistema de computador 26 para análise.

[73] Após a conclusão do teste, os copos de vácuo 94 localizados na garra superior 80 e na garra inferior 82 podem ser atuados para reter a primeira porção e a segunda porção do espécime de filme. O sistema robótico 12 pode mover o sistema retentor de material 14 entre as garras superiores 80 e as garras inferiores 82 para alinhar com os espécimes de filme testados. Os copos de vácuo 38 no sistema retentor de material 14 podem ser atuados para reter os espécimes de filme e os copos de vácuo 94 nas garras podem ser liberados. O sistema retentor de material 14 agora retém os espécimes de filme testados. O sistema robótico 12 pode mover o sistema retentor de material 14 para uma estação de descarte em que os copos de vácuo 38 são liberados e o espécime de filme é deixado cair em um recipiente de descarte.

[74] O local de descarte pode incluir um recipiente de descarte e um mecanismo de descarte, tal como uma escova ou sopro de ar, para desalojar o filme do sistema retentor de material 14. O sistema retentor de material 14 pode ser movido contra o mecanismo de descarte para desalojar o espécime testado dos copos de vácuo 38. Uma vez desalojado, o espécime testado pode cair no recipiente de descarte.

[75] Após o descarte dos espécimes de filme testados, o sistema robótico 12 e o sistema retentor de material 14 podem retornar à etapa (a) e recuperar outro espécime de filme de 6 polegadas x 6 polegadas (152 mm x 152 mm) do sistema de transporte e iniciar as etapas (a) a (e) novamente. Essa operação contínua do sistema robótico 12 e do sistema de teste de tração 10 permite o teste de filme de alto rendimento.

[76] De acordo com as modalidades, e antes de qualquer uma das etapas (b), (c) e (d), os espécimes de filme podem ser movidos para o sistema analisador de imagem de material 18. Os espécimes de filme são analisados quanto a defeitos e irregularidades com o uso do sistema analisador de imagem de material 18. A largura dos espécimes de filme é medida pelo sistema analisador de imagem de material 18. O sistema de computador 26 pode coletar e armazenar informações de imagem obtidas com o sistema analisador de imagem de material 18. Os dados podem ser armazenados em um banco de dados principal no sistema de computador 26 ou em comunicação com o sistema de computador 26. A etapa de análise com o sistema analisador de imagem de material 18 pode ser omitida.

[77] Embora o processo seja descrito na ordem acima, será reconhecido que a ordem pode ser alterada. De acordo com as modalidades, a ordem das etapas pode ser escolhida, por exemplo, com base na proximidade do equipamento para promover a eficiência.

[78] Em uma modalidade, o sistema de computador 26 em comunicação com o aparelho de teste de tração 22 é configurado para coletar ou adquirir dados de força e dados de deslocamento do aparelho de teste de tração 22. O sistema de computador 26 inclui uma interface de usuário para permitir que o usuário insira parâmetros de teste, tal como a identificação do filme de plástico, para que os resultados possam ser armazenados em um banco de dados vinculando-o à identificação correta. O computador também pode receber e armazenar dados do sistema de medição de espessura de material 20 e do sistema analisador de imagem de material 18. A interface de usuário também permite alterações para testar parâmetros, tais como distância, velocidade e aceleração. O sistema de computador 26 pode controlar o sistema robótico 12 e o aparelho de teste de tração 22. Os dados adquiridos em relação aos espécimes de filme podem ser armazenados no banco de dados principal no sistema de computador 26 ou em comunicação com o sistema de computador 26. Os dados podem incluir medição de espessura, análise de imagem, perfis de força, dados de teste de tração, irregularidades ou defeitos, etc.

[79] A carga exercida e o deslocamento das garras são medidos e registrados durante o teste de tração. A resistência à tração de espécime de filme no rendimento e na ruptura é medida e registrada durante o teste de tração. Essas variáveis podem ser usadas para calcular um conjunto de métricas de resultado, incluindo tensão de produção, tração de produção, tensão de ruptura, tração de ruptura, carga de pico, energia para romper e energia por unidade de volume. Como a força por extensão e deslocamento está tão intimamente relacionada aos testes de tração, um controlador usado para armazenar esses valores simultaneamente pode ser usado. Um exemplo desse controlador é um controlador Aerotech. O controlador pode armazenar valores de força de célula de carga e leituras de codificador simultaneamente, sem a latência de um sistema secundário. Uma vez concluído o teste, o sistema de computador 26 pode mover os dados para fora do controlador e analisá- los. Uma vez que os dados forem processados, os mesmos poderão ser armazenados no sistema de computador 26. O sistema de computador 26 também pode determinar estatísticas gerais para um lote de amostras de material. Isto é, os valores para todas as amostras individuais de um lote podem ser calculados em média e os valores extremos sinalizados e/ou removidos a partir da análise de lote.

[80] O termo "sistema de computador" é usado no presente documento de modo a abranger qualquer sistema de processamento de dados ou unidade ou unidades de processamento. O sistema de computador pode incluir um ou mais processadores ou unidades de processamento. O sistema de computador também pode ser um sistema de computação distribuído. O sistema de computador pode incluir, por exemplo, um computador de mesa, um computador do tipo laptop, um dispositivo de computação portátil, tais como um PDA, um tablet, um telefone inteligente, etc. Um produto ou produtos de programa de computador podem ser executados no sistema de computador para realizar as funções ou operações descritas nos parágrafos acima. O produto de programa de computador inclui um meio legível por computador ou meio ou mídia de armazenamento com instruções armazenadas nos mesmos usadas para programar o sistema de computador para executar as funções ou operações descritas acima. Exemplos de meio ou mídia de armazenamento adequados incluem qualquer tipo de disco, incluindo disquetes, discos ópticos, DVDs, CD-ROMs, discos ópticos magnéticos, RAMs, EPROMs, EEPROMs, cartões magnéticos ou ópticos, disco rígido, cartão flash (por exemplo, um cartão flash de USB), cartão de memória PCMCIA, cartão inteligente ou outras mídias. Alternativamente, uma parte ou todo o produto de programa de computador pode ser baixado de um computador ou servidor remoto através de uma rede, tal como a Internet, uma rede ATM, uma rede de área ampla (WAN) ou uma rede de área local.

[81] Armazenado em uma ou mais mídias legíveis por computador, o programa pode incluir software para controlar um sistema ou processador de uso geral ou especializado. O software também permite que o sistema ou processador de computador interaja com um usuário por meio de dispositivos de saída, tais como interface gráfica de usuário, visor montado na cabeça (HMD), etc.

O software também pode incluir, mas sem limitação, drivers de dispositivo, sistemas operacionais e aplicativos de usuário.

Alternativamente, em vez de ou além de implementar os métodos descritos acima como produto (ou produtos) de programa de computador (por exemplo, como produtos de software) incorporados a um computador, o método descrito acima pode ser implementado como hardware no qual, por exemplo, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) ou unidade ou unidades de processamento gráfico (GPU) podem ser projetados para implementar o método ou métodos, funções ou operações da presente divulgação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para analisar uma característica física de uma amostra de filme, em que o sistema é caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema retentor de material configurado para reter a amostra de filme; um sistema de teste de tração configurado para esticar a amostra de filme e determinar uma característica física da amostra de filme; e um sistema móvel acoplado ao sistema de suporte de material e configurado para mover a amostra de filme retida a ser analisada ou testada entre as estações, em que o sistema móvel é configurado para mover a amostra de filme retida no sistema de suporte de material para o sistema de teste de tração.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de computador configurado para controlar o sistema móvel, o sistema de suporte de material e o sistema de teste de tração.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema móvel compreende um sistema de braço robótico de braço articulado.

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte de material inclui um sistema de sucção a vácuo configurado para reter a amostra de filme através de sucção a vácuo.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o sistema de teste de tração compreende pelo menos uma primeira garra e uma segunda garra, em que a primeira garra e a segunda garra são configuradas para reter a amostra de filme entre as mesmas.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira garra é móvel com relação à segunda garra para esticar a amostra de filme.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sistema de teste de tração compreende adicionalmente uma célula de carga configurada para medir forças aplicadas à primeira garra ou à segunda garra durante o estiramento da amostra de filme.

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um cortador, em que o cortador compreende um atuador linear e pelo menos uma lâmina configurada para cortar a amostra de filme em uma pluralidade de espécimes de filme.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o cortador compreende adicionalmente uma placa de suporte de filme e uma placa de pressão, em que pelo menos uma lingueta está localizada em uma dentre a placa de suporte de filme e a placa de pressão, e pelo menos um sulco está localizado na outra dentre a placa de suporte de filme e a placa de pressão, em que a pelo menos uma lingueta engata no pelo menos um sulco durante o corte para reter a amostra de filme entre as mesmas e no lugar.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a placa de suporte de filme compreende pelo menos um copo de vácuo configurado para reter a pluralidade de espécimes de filme após serem cortados.

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de teste de tração compreende adicionalmente pelo menos um copo a vácuo configurado para reter um dentre a pluralidade de espécimes de filme após o espécime de filme ter sido esticado.

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de medição de espessura de material configurado para medir uma espessura da amostra de filme.

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema analisador de material configurado para detectar um defeito na amostra de filme.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sistema analisador de imagem é configurado para medir uma largura da amostra de filme.

15. Método para analisar uma característica física de uma amostra de filme, em que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: reter a amostra de filme com um sistema retentor de material conectado a um sistema móvel; testar uma característica física da amostra de filme com um sistema de teste de tração; e mover o sistema retentor de material que retém a amostra de filme para o sistema de teste de tração com o sistema móvel.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que testar uma característica física da amostra de filme compreende: prender uma primeira porção da amostra de filme em uma primeira garra do sistema de teste de tração; prender uma segunda porção da amostra de filme em uma segunda garra do sistema de teste de tração; mover a primeira garra e a segunda garra uma em relação à outra para esticar a amostra de filme; e medir uma força exercida em uma dentre a primeira garra e a segunda garra durante o estiramento.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente cortar a amostra de filme em uma pluralidade de espécimes de filme, em que testar uma característica física da amostra de filme com o sistema de teste de tração compreende testar a pluralidade de espécimes de filme com o sistema de teste de tração.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que o teste de uma característica física da amostra de filme com o sistema de teste de tração é realizado simultaneamente com pelo menos um dentre: cortar uma segunda amostra de filme em uma pluralidade de espécimes de filme; detectar defeitos em uma segunda amostra de filme com um sistema analisador de imagem; medir a largura da segunda amostra de filme com o sistema analisador de imagem; ou medir a espessura de uma segunda amostra de filme com um sistema de medição de espessura.