BR112020001930A2 - dispositivo para analisar resistência ao impacto e à perfuração - Google Patents

Abstract

Trata-se de um dispositivo para análise de uma característica física de uma amostra de filme. O dispositivo inclui um sistema de fixação configurado para segurar a amostra de filme. O dispositivo inclui ainda um sistema de sonda de dardo configurado para testar uma característica física da amostra de filme. O sistema da sonda de dardo tem uma sonda de dardo, um sistema de propulsão configurado para mover a sonda de dardo em relação ao sistema de fixação e um sensor de força configurado para medir uma força à qual a sonda de dardo é submetida durante um movimento da sonda de dardo. O sensor de força é configurado para medir uma força transmitida à amostra de filme quando a sonda de dardo entra em contato com a amostra de filme.

Description

“DISPOSITIVO PARA ANALISAR RESISTÊNCIA AO IMPACTO E À PERFURAÇÃO” CAMPO

[1] A presente invenção se refere à análise da resistência ao impacto e à perfuração de um filme ou folha 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. Uma das propriedades físicas úteis de um material é determinar as propriedades de perfuração do material. Um teste de dardo fornece aos cientistas informações sobre as propriedades de perfuração de alta velocidade de um material. Um teste de dardo geralmente envolve perfurar um filme fino com uma sonda cilíndrica arredondada de dimensões específicas que se desloca a uma velocidade específica e medir uma força exercida pela sonda no filme fino.

[3] Atualmente, o teste de dardo em filmes é realizado de duas maneiras: o sistema manual de dardo de queda e o sistema de dardo instrumentado. Nos dois casos, o sistema depende da gravidade para acelerar a sonda de dardo em direção ao filme a ser testado. O filme é mantido tensionado no lugar por meio de mecanismos de fixação. O dardo de queda (DD) envolve soltar uma massa/peso conhecido em cima do filme. Um operador faz uma observação quanto à possibilidade de o filme ter sido perfurado. Este teste pode ser repetido várias vezes com diferentes massas/pesos em várias réplicas do filme. As propriedades resultantes do filme (geralmente apenas a energia total) são estimadas a partir dos resultados. No entanto, este sistema é complicado de usar, não é adequado para operação automatizada e não fornece uma compreensão detalhada da natureza de uma curva de força aplicada ao filme.

[4] O sistema de impacto de dardo instrumentado (IDI) é mais adequado para se obter dados mais ricos em um único teste, incorporando-se um sensor de força na sonda de dardo usada para perfurar o filme. O sistema IDI usa uma mola pré-carregada para aumentar a força e a capacidade de energia do sistema de teste. Esse é o estado da técnica atual dos sistemas de dardo automatizados. No entanto, ambos os sistemas acima são passivamente acionados. Além disso, os sistemas acima fornecem uma quantidade limitada de dados coletados.

[5] Portanto, permanece a necessidade de um dispositivo para analisar a resistência ao impacto e à perfuração de um filme que resolve os problemas acima e outros de dispositivos e sistemas existentes.

SUMÁRIO

[6] Os dispositivos para analisar a resistência ao impacto e/ou à perfuração de acordo com a presente divulgação fornecem, por exemplo, acionamento ativo ou controlado da sonda de dardo, o que permite um teste controlado das propriedades físicas de um filme ou folha de material, bem como maior coleta de dados durante o teste.

[7] Um aspecto da presente divulgação é proporcionar um dispositivo para análise de uma característica física de uma amostra de filme. O dispositivo inclui um sistema de fixação configurado para segurar a amostra de filme. O dispositivo inclui ainda um sistema de sonda de dardo configurado para testar uma característica física da amostra de filme. O sistema da sonda de dardo tem uma sonda de dardo, um sistema de propulsão configurado para mover a sonda de dardo em relação ao sistema de fixação e um sensor de força configurado para medir uma força à qual a sonda de dardo é submetida durante um movimento da sonda de dardo. O sensor de força é configurado para medir uma força transmitida à amostra de filme quando a sonda de dardo entra em contato com a amostra de filme.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[8] A presente divulgação, bem como os métodos de operação e funções dos elementos relacionados da estrutura e a combinação de partes e economias de fabricação, se tornará mais evidente 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.

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

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

[11] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema de suporte de material, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[12] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de componentes de um sistema de medição de espessura, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[13] A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema analisador de imagem de material para analisar defeitos na amostra de filme, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[14] A Figura 6A é uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema de fixação, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[15] A Figura 6B mostra uma vista em corte do sistema de fixação, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[16] As Figuras 7A e 7B mostram quadros iniciais e finais de um vídeo de um filme preso por um sistema de grampo, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[17] As Figuras 8A e 8B mostram quadros do filme quando uma sonda de dardo apenas atinge o filme (Figura 8A) e quando o filme é esticado ao máximo (logo antes da perfuração) (Figura 8B), de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[18] A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema de sonda de dardo, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[19] A Figura 10 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de uma sonda de dardo, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[20] As Figuras 11A e 11B mostram vistas laterais da amostra de filme presa pelo grampo imediatamente antes da sonda de dardo entrar em contato com o filme e depois que a sonda de dardo entra em contato com o filme e estica o filme ao máximo imediatamente antes da perfuração, respectivamente, de acordo com a uma modalidade da presente divulgação;

[21] A Figura 12A é um gráfico da força (N) exercida na sonda versus o tempo (ou tempos) desde o início do movimento da sonda até uma parada completa da sonda, de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[22] Figura 12B é um gráfico da força (N) exercida na sonda versus o tempo (ou tempos) do ponto de impacto com a amostra até a conclusão da perfuração da amostra, de acordo com uma modalidade da presente divulgação; e

[23] As Figuras 13A e 13B mostram gráficos da força (N) versus deslocamento (m), de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[24] De acordo com modalidades da presente divulgação, o processo de teste de resistência ao impacto e à perfuração de um filme fino de material pode ser automatizado. A ideia para dispositivos de teste de dardo automatizados surge da necessidade de testes de alto rendimento (HTP) em várias indústrias. Uma taxa mais alta de testes permite que grandes quantidades de dados sejam coletadas relativamente rapidamente e analisadas quanto a tendências, permitindo estudos mais detalhados sobre áreas de interesse. Um recurso necessário no início de uma configuração de teste HTP é uma operação contínua (ou quase contínua). Ao permitir que os sistemas funcionem sem parar, ela aumenta a quantidade de testes realizados. O sistema também permite um aumento da velocidade de um único teste em comparação com os sistemas de teste manual. Isso pode ser conseguido com o uso de um dispositivo de teste de dardo totalmente automatizado que pode, por exemplo, permitir o teste de muitos filmes de material sem interrupção entre testes sucessivos. Isso fornece um aumento no rendimento dos testes e um número de amostras de filmes testados, além de sujeitar os filmes testados às mesmas condições de teste.

[25] Além disso, com o uso do dispositivo de teste de dardo da presente divulgação, uma velocidade de dardo pode ser configurada e várias amostras podem estar sujeitas à mesma velocidade de dardo. Por exemplo, isso permite comparar propriedades físicas de uma pluralidade de amostras, sejam elas do mesmo material ou de material diferente. Além disso, a velocidade da sonda de dardo no dispositivo de teste de dardo pode ser ajustada de 0,04 m/s relativamente baixos para executar testes de resistência à perfuração a 8 m/s para realizar testes de impacto de dardo em alta velocidade. Além disso, como será descrito mais detalhadamente nos parágrafos a seguir, a sonda de dardo no dispositivo de teste de dardo pode ser recuperada automaticamente, o que permite aumentar a produtividade nos testes de filme.

[26] Além disso, o presente dispositivo de teste de dardo permite testar vários filmes de material, incluindo filmes poliméricos (por exemplo, plásticos) e filmes não poliméricos. Além disso, o presente dispositivo de teste de dardo pode ser usado para testar filmes ou substratos de várias espessuras, incluindo substratos com espessura de até 1 mm ou mais. Os substratos podem ser, por exemplo, placas poliméricas, folhas de metal, folhas de papel ou outros materiais compósitos. Portanto, os termos "filme", "amostra de filme" ou "filme de material" são usados aqui para abranger vários tipos de materiais (por exemplo, plástico, papel, metal ou compósitos) e várias espessuras dos materiais. Em um exemplo, o presente dispositivo de teste de dardo permite o teste de outros materiais fabricados, como aqueles formados por moldagem por injeção e outros meios de formação de plástico.

[27] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em uma modalidade da presente divulgação, o sistema para analisar a resistência ao impacto e à perfuração 10 inclui um ou mais de um sistema robótico 12, um sistema de suporte de material 14, um sistema de medição de espessura de material 16, um sistema analisador de imagem de material 18 e um dispositivo de teste de dardo 20. O sistema robótico 12, o sistema de suporte de material 14, o sistema de medição de espessura do material 16, o sistema analisador de imagem do material 18 e o dispositivo de teste de dardo 20 podem estar localizados em uma superfície de trabalho 22 ou estrutura comum. O sistema robótico 12, o sistema de suporte de material 14, o sistema de medição de espessura do material 16, o sistema analisador de imagem do material 18 e o dispositivo de teste de dardo 20 podem ser controlados com o uso do sistema de computador 24. Um sistema de entrega também pode ser fornecido. O sistema de entrega pode incluir uma ou mais bandejas que entregam amostras em uma superfície de trabalho, onde o sistema robótico 12 e o sistema de suporte de material 14 podem recuperar a amostra de filme da uma ou mais bandejas.

[28] A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um 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, como o robô Epson C4L, fabricado pela Epson Corporation. De acordo com as modalidades, o sistema de robô Epson C4L tem um alcance máximo de 900 mm (aprox. 35 polegadas). O sistema robótico 12 está configurado para mover uma amostra de filme para ser analisada ou testada entre estações fornecidas em uma superfície de trabalho 22. Por exemplo, o sistema robótico pode ser conectado a um sistema de suporte de material, como descrito abaixo em conexão com a Figura 3. Outros tipos de sistemas robóticos além do braço robótico mostrado na Figura 2 podem ser usados para mover uma amostra de filme entre estações fornecidas na superfície de trabalho 22.

[29] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema de suporte de material, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de suporte de material 14 está conectado a uma extremidade do sistema robótico 12 mostrado na Figura 2. Por exemplo, em uma modalidade, o sistema de suporte de material 14 é fixado a um braço do sistema robótico 12 com o uso de elementos fixadores. O sistema de suporte de material 14 está configurado para segurar e mover a amostra de filme. Em uma modalidade, o sistema de suporte de material inclui um sistema de sucção a vácuo 30 adaptado para segurar a amostra de filme por sucção a vácuo. Em uma modalidade, o sistema de sucção a vácuo 30 inclui dois pares de ventosas 32 configuradas para reter uma amostra de filme com uma forma quadrilateral e espessura substancialmente plana em cada canto da amostra de filme, de modo a impedir o arqueamento do filme. Em uma modalidade, o par de ventosas 32 está disposto e espaçado para permitir que as ventosas 32 segurem a amostra de filme 38 em sua periferia. Um espaço ou ranhura 33 é fornecido entre o par de ventosas 32 para fornecer acesso à amostra de filme 38 para teste. Em uma modalidade, o sistema de sucção a vácuo 14 inclui ainda um terceiro par de ventosas 34, de modo a aumentar a eficiência com a qual os filmes são movidos pela superfície de trabalho. Por exemplo, ao fornecer um terceiro par de ventosas 34, uma amostra de filme previamente testada 36 pode ser coletada simultaneamente enquanto uma nova amostra de filme 38 é colocada para teste.

[30] Embora ventosas sejam aqui descritas como sendo usadas para reter a amostra de filme, outros mecanismos ou sistemas também podem ser usados para reter a amostra de filme, dependendo do tipo de material. Por exemplo, as ventosas podem ser adequadas para reter amostras não porosas e relativamente leves, como vários plásticos e materiais poliméricos. Portanto, se, por exemplo, forem utilizados materiais porosos, as ventosas podem ser substituídas por outros mecanismos de retenção, como ímãs, clipes ou algum outro tipo de mecanismo de preensão.

[31] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva tridimensional dos componentes de um sistema de medição de espessura, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de medição de espessura 16 é configurado para medir uma espessura da amostra de filme em uma ampla faixa de espessuras, por exemplo, entre 12,7 µm (0,5 mil) e 304,8 µm (10 mil). O sistema de medição de espessura 16 é configurado para medir uma espessura da amostra de filme com o uso de uma placa de contato 40 e uma sonda 41. A placa de contato 40 e a sonda 41 são geralmente planas e entram em contato com o filme em superfícies opostas do mesmo, e a espessura do filme é medida como a distância entre a placa de contato 40 e a sonda 41. As superfícies da placa de contato 40 e da sonda 41 são suficientes para evitar perfurar a amostra de filme durante a medição. A placa de contato 40 e a sonda 41 têm o benefício de espalhar a força do medidor de espessura e impedir que a amostra de filme se deforme durante a medição. Por exemplo, a placa de contato 40 e a sonda 41 podem ser configuradas para ser usadas para materiais flexíveis e maleáveis ou para amostras mais rígidas.

[32] O sistema de medição de espessura 16 também inclui um sensor de contato digital de alta precisão 44 (por exemplo, Keyence GT2 Series da Keyence Company). O sensor 44 é usado para medir a espessura da amostra de filme com uma precisão de 1 mícron. O sensor 44 é selecionado por sua precisão. A sonda 41 está mecanicamente ligada ao sensor 44. O sistema de medição de espessura 16 também inclui uma rampa 42 que é disposta de modo que a amostra de filme (não mostrada) não prenda nos contatos superior ou inferior do sensor 44. Uma vez que a amostra de filme está no lugar entre a placa de contato 40 e a sonda 41, o ar pressurizado do sistema de pressão de ar 46 é aplicado ao sensor 44 que estende o eixo 45 ligado ao sensor 44 e à sonda 41 para mover a sonda 41 para medir a espessura da amostra de filme.

[33] Embora um sistema do tipo mecânico de medição de espessura 16 seja descrito e utilizado, outros tipos de sistemas de medição de espessura também podem ser empregados. Por exemplo, em outra modalidade, o sistema de medição de espessura 16 inclui sensores de medição de distância a laser adaptados para determinar a espessura com o uso de raios laser. Por exemplo, analisadores duplos de espessura a laser podem ser usados para medir uma espessura da amostra de filme. Em ainda outra modalidade, os sistemas de medição capacitiva podem ser usados para medir uma espessura da amostra de filme. Os sistemas de medição capacitiva (ou, de modo geral, impedância) são baseados na medição da capacitância (ou impedância) no material. A impedância medida está diretamente ligada ao tipo de material e à espessura da amostra de filme.

[34] Voltando à Figura 1, antes ou depois da medição de espessura no sistema de medição de espessura 16, a amostra de filme é movida pelo sistema robótico 12 para o sistema analisador de imagem do material 18. A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de um sistema analisador de imagem de material para analisar defeitos na amostra de filme, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em uma modalidade, o sistema analisador de imagem do material 18 é baseado no princípio da luz polarizada. O sistema analisador de imagem do material 18 está configurado para detectar defeitos em uma amostra de filme a ser testada. Uma fonte de luz polarizada 18A é usada para iluminar a amostra de filme dentro do sistema analisador 18, enquanto elimina substancialmente qualquer luz ambiente. Depois que a luz passa através da amostra de filme, ela é capturada por uma câmera 18B equipada com um filtro polarizador. Um filme perfeitamente formado não dispersa a luz polarizada da fonte, resultando em uma imagem completamente nítida. No entanto, quaisquer imperfeições/defeitos no filme dispersam a luz detectada pela câmera. Um algoritmo de visão de máquina identifica e etiqueta as amostras de filmes com defeitos significativos. Portanto, o sistema analisador de imagem de material 18 é baseado na detecção de defeitos causados quando a luz polarizada que passa através da amostra de filme é afetada por certos defeitos físicos presentes em uma amostra. Como o sistema analisador de imagem do material depende da polarização da luz, quando o material a ser testado é alterado, a polarização também pode mudar, o que potencialmente indicaria a existência de um defeito onde não há nenhum. No entanto, como parte do aspecto da análise, a análise de defeitos ou irregularidades é deslocada para a interpretação dos dados e é conduzida observando-se o intervalo de resultados de um filme e identificando-se os valores discrepantes com base no desvio padrão e na distância da média. Portanto, o presente método de determinação de defeitos é independente do material e é uma solução mais universal para o problema para uma modalidade de HTP. Em uma modalidade, alternativamente, o sistema analisador de imagem do material 18 pode incluir um testador de gel que está configurado para quantificar e identificar os tipos de defeitos. Exemplos de testadores de gel incluem testadores de sistema de controle óptico (OCS). Outros tipos de sistemas analisadores de imagens de materiais diferentes dos descritos acima podem ser utilizados alternativamente. Por exemplo, sistemas ópticos analisadores de transmitância de luz ou sistemas de detecção de defeitos por ultrassom podem ser usados para detectar defeitos em uma amostra de filme. O termo "defeito" é usado aqui para incluir quaisquer imperfeições ou irregularidades na amostra de filme.

[35] Após a medição da espessura e a análise da imagem, a amostra de filme é movida pelo sistema robótico 12 para o dispositivo de teste de dardo 20. O dispositivo de teste de dardo é configurado para testar as características físicas de uma amostra de filme. Em uma modalidade, as características físicas incluem elasticidade e resistência da amostra de filme. Com referência às Figuras 6A e 6B, o dispositivo de teste de dardo 20 inclui um sistema de fixação de filme 60. A Figura 6A é uma vista em perspectiva tridimensional do sistema de fixação 60, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A Figura 6B mostra uma vista em corte do sistema de fixação 60, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de fixação de filme 60 desempenha um papel em garantir a precisão do teste. O sistema de fixação 60 inclui dois maxilares 62A e 62B. Em uma modalidade, os maxilares 62A e 62B são circulares, isto é, têm uma forma circular ou anular. No entanto, os maxilares 62A e 62B também podem ter uma forma diferente, como uma forma poligonal. Em uma modalidade, os dois maxilares 62A e 62B compreendem geometrias de superfície correspondentes que se acoplam completa ou parcialmente uma com a outra quando os maxilares 62A, 62B são fechados um contra o outro. Por exemplo, como mostrado no corte da Figura 6B, o maxilar superior 62A é fornecido com um padrão de ranhuras 64A e sulcos 65A. O maxilar inferior 62B é fornecido com ranhuras 64B e sulcos 65B correspondentes. Os sulcos 65A no maxilar superior 62A são configurados para coincidir com as ranhuras 64B no maxilar inferior 62B. Os sulcos 65B no maxilar inferior 62B são configurados para coincidir com as ranhuras 64A no maxilar superior 62A. As ranhuras 64A, 64B e os sulcos 65A, 65B são configurados para puxar o filme tensionado quando os dois maxilares 62A, 62B se fecham. As ranhuras 64A, 64B e os sulcos 65A, 65B são ainda configurados para que não sejam aplicadas tensões indevidas no filme durante o processo. Em uma modalidade, as ranhuras e sulcos são circulares. Em uma modalidade, a largura de um sulco é ligeiramente menor que a largura de uma ranhura, de modo a fornecer espaço suficiente para que a amostra de filme seja capturada entre, mas não cortada pelas, ranhuras e sulcos opostos. Os maxilares 62A e 62B definem uma abertura localizada centralmente, como um furo 66. Em uma modalidade, o furo central 66 tem 7,62 cm (3 polegadas) de diâmetro (especificado pelo padrão de teste ASTM). Os dois maxilares 62A e 62B são acionados por uma pinça pneumática de maxilar paralela 68 (obtida junto à Schunk) que pode ser acionada para abrir e fechar os maxilares 62A, 62B. Em uma modalidade, o maxilar inferior 62B inclui quatro ventosas 63 (mostradas na Figura 6A) que mantêm a amostra de filme no lugar enquanto o sistema de fixação de filme 60 está aberto. Outros grampos além dos mostrados nas Figuras 6A e 6B podem ser usados para reter a amostra de filme durante o teste de dardo. Em uma modalidade, uma pressão entre 10 psi (0,69 bar) e 50 psi (3,45 bar), por exemplo, 15 psi (1,03 bar) é aplicada pela garra pneumática do maxilar paralelo 68 para fechar os dois maxilares 62A e 62B para segurar a amostra de filme entre eles. No entanto, outras pressões são possíveis, desde que a pressão aplicada não corte a amostra do filme.

[36] A funcionalidade do sistema de fixação 60 pode ser testada para confirmar que (a) a amostra de filme é tensionada quando o grampo se fecha e não há tensão/estiramento indevido da amostra de filme devido ao grampo e (b) a amostra de filme não desliza no grampo durante o processo de teste. Um sistema de câmeras de alta velocidade pode ser usado para ajudar a coletar dados qualitativos para esses estudos. Para testar a eficácia do sistema de grampo 60 para puxar e tensionar a amostra de filme, vários filmes com níveis variados de rugas e vincos podem ser colocados no grampo para diferentes testes. O vídeo de alta velocidade pode ser capturado de cima do sistema de grampo 60 conforme ele se fecha na amostra de filme, no entanto, outros pontos de vista também são possíveis.

[37] As Figuras 7A e 7B mostram os quadros inicial e final de um vídeo da amostra de filme fixada pelo sistema de fixação 60, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O quadro inicial na Figura 7A mostra algumas rugas na amostra de filme antes do fechamento do sistema de grampo 60. No entanto, após o fechamento do sistema de grampo 60, a estrutura final na Figura 7B mostra que a amostra de filme foi esticada e tensionada pela operação do sistema de fixação 60. Círculos concêntricos foram desenhados na amostra de filme antes de a amostra de filme ser colocada no sistema de grampo 60. Os quadros mostram que os círculos não são significativamente alterados na forma quando o sistema de grampo 60 se fecha. Portanto, o sistema de grampo 60 não afeta negativamente a amostra de filme enquanto a tensiona (por exemplo, distorce ou estica o filme).

[38] Depois que a amostra de filme é fixada pelo sistema de grampo 60, um dardo é movido através da amostra de filme. Um vídeo em alta velocidade do teste pode ser capturado. A Figura 8A mostra um quadro do vídeo quando o dardo atinge a amostra de filme, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A Figura 8B mostra um quadro do vídeo quando a amostra de filme é esticada ao máximo (imediatamente antes da perfuração), de acordo com uma modalidade da presente divulgação. As duas imagens de quadro nas Figuras 8A e 8B mostram que as bordas da amostra de filme mais próximas dos maxilares do grampo permanecem no lugar, indicando que a amostra do filme não desliza no sistema do grampo 60. Os testes acima descritos nas Figuras 8A e 8B foram realizadas em amostras de filme relativamente finas (12,7 µm (0,5 mil)) e relativamente espessas (250 µm (10 mils)) e, em ambos os casos, a amostra de filme não escorregou no sistema de grampo 60.

[39] Referindo-se à Figura 9, o dispositivo de teste de dardo 20 também inclui um sistema de sonda de dardo 90. A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva tridimensional do sistema de sonda de dardo 90, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema da sonda de dardo 90 inclui uma sonda de dardo 92 e um sistema de propulsão 94 que move a sonda de dardo 92. Em uma modalidade, o sistema de propulsão 94 inclui um motor linear 96 (por exemplo, um motor linear LinMot da LinMot USA, Inc.) e um controlador (não mostrado) para controlar o motor linear 96. O motor linear 96 é configurado para aceleração e desaceleração relativamente altas enquanto segue com precisão um perfil de movimento prescrito. Em uma modalidade, o motor linear 96 fornece a flexibilidade de variar ou selecionar uma velocidade alvo da sonda de dardo de velocidades relativamente mais baixas (0,04 m/s) a velocidades relativamente mais altas (4 m/s), bem como regular a velocidade durante uma resistência à perfuração e teste de impacto ao dardo, atingindo a velocidade alvo dentro da amplitude de movimento permitida. Além disso, o motor linear oferece o benefício de recuperação rápida e fácil da sonda de dardo, já que a sonda de dardo está ligada ao motor linear. O controlador pode usar um controlador convencional proporcional-integral-derivado (PID) com compensação de avanço com base nos parâmetros estimados do motor. As instruções são enviadas ao controlador pelo sistema de computador 24 (ver Figura 1). O sistema de computador 24 está em comunicação com o controlador e o sistema de computador 24 está configurado para enviar um sinal de comando ao controlador para controlar o motor linear 96. O sistema de computador 24 está configurado para enviar um sinal de comando ao controlador para carregar uma trajetória e mover a sonda de dardo 92 de acordo com a trajetória carregada. Da mesma forma, os dados de feedback são recebidos pelo sistema de computador 24 do controlador PID. A sonda de dardo 92 é fixada a um controle deslizante móvel 95 do motor linear 96, enquanto o estator é fixado à superfície de trabalho 22 ou estrutura, por exemplo, pelo poste 97. Como a sonda de dardo 92 é acionada pelo motor linear 96, o processo de recuperação da sonda de dardo 92 é mais rápido e mais seguro do que com os sistemas da técnica anterior, possibilitando testes automatizados de filmes de alto rendimento. No entanto, sistemas de propulsão diferentes do motor linear 96 podem ser usados para mover a sonda de dardo 92. Por exemplo, um sistema hidráulico ou sistema pneumático (por exemplo, que use ar comprimido) também pode ser usado para mover a sonda de dardo 92. Um motor também pode ser usado, em vez do motor linear 96, para mover a sonda de dardo 92.

[40] Ainda com referência à Figura 9, o sistema de sonda de dardo inclui ainda um sensor de força 99. O sensor de força 99 é configurado para medir uma força à qual a sonda de dardo 92 é submetida durante um movimento da sonda de dardo 92, por exemplo, durante a deformação da amostra de filme. Em uma modalidade, o sensor de força 99 é um sensor de força piezoelétrico (PZT) que é instalado próximo à ou na sonda de dardo 92, por exemplo, entre a sonda de dardo 92 e o controle deslizante 95 do motor linear 96, para medir um sinal de força durante um teste de dardo. Os sensores piezoelétricos são capazes de medir com precisão as forças de mudança rápida. Os sensores piezoelétricos são bem adequados para medir a força da sonda de dardo 92, que realiza um perfil de força dinâmico. Embora um sensor piezoelétrico seja descrito aqui para medir forças durante os testes de dardo, outros tipos de sensores também podem ser usados para medir as forças.

[41] Um teste de impacto com dardo se correlaciona com o padrão ASTM D1709, enquanto um teste de resistência à perfuração se correlaciona com o padrão ASTM F1306. O dispositivo de teste de dardo 20 está configurado para uma melhor regulação de velocidade e recuperação mais rápida da sonda. Ao trocar a sonda de dardo 92, o dispositivo de teste de dardo 20 pode executar um teste de resistência à perfuração a baixa velocidade e um teste de impacto de dardo a uma velocidade mais alta.

[42] A Figura 10 mostra uma vista em perspectiva tridimensional de uma sonda de dardo, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em uma modalidade, a sonda de dardo 92 é construída conforme especificado pelos padrões de teste ASTM. Em uma modalidade, a sonda de dardo 92 é uma haste cilíndrica 102 com um diâmetro de 1,27 cm (0,5 polegada). Em uma modalidade, a haste cilíndrica 102 tem um diâmetro entre 0,51 cm (0,2 polegada) e 2,54 cm (1 polegada). A sonda de dardo 92 também tem uma extremidade hemisférica 104, conforme especificado pelo padrão ASTM. A forma hemisférica minimiza a concentração de tensão. De acordo com uma modalidade, a extremidade hemisférica 104 pode ter um raio de 0,63 cm (0,25 polegada), conforme especificado pelo padrão de teste ASTM. Embora o padrão ASTM especifique que a sonda seja de aço, isso tornaria a sonda pesada para a presente configuração. De fato, como a sonda é acionada por um motor, um peso excessivo da sonda pode ser prejudicial à operação do motor ao longo do tempo, incluindo a redução da precisão, velocidade e longevidade do motor. Portanto, em uma modalidade, para minimizar o peso da sonda de dardo 92, a sonda de dardo 92 é construída para ser oca. Adicional ou alternativamente, a sonda de dardo 92 é feita de alumínio. Para garantir que a sonda de dardo 92 esteja em conformidade com o padrão ASTM, a ponta 104 pode ser feita de aço. Em uma modalidade, a ponta 104 é fixada, com o uso de, por exemplo, cola ou é aparafusada na haste cilíndrica 102. O comprimento total da sonda é de cerca de 25,4 cm (10 polegadas). Em uma modalidade, o comprimento total da sonda está entre 15,2 cm (6 polegadas) e cerca de 40,6 cm (16 polegadas). O peso da sonda de dardo 92 é de aproximadamente 90 g. Em uma modalidade, o peso da sonda de dardo 92 está entre 50 g e 200 g.

[43] Para realizar um teste de impacto de dardo de alta velocidade, os padrões ASTM exigem que a sonda de dardo viaje a 3,3 m/s no momento do impacto com a amostra de filme e continue a viajar a não menos de 80% dessa velocidade até que a amostra de filme seja perfurada. Em uma modalidade, a velocidade da sonda de dardo 92 é de 3,3 m/s no momento do impacto com a amostra de filme e a velocidade permanece mais de 80% de 3,3 m/s até que a amostra de filme seja perfurada pela sonda de dardo 92. Para atingir esse perfil de velocidade a uma distância razoável, pode ser necessário um planejamento cuidadoso da trajetória. Existem três fases na trajetória: aceleração a partir do repouso para 3,3 m/s antes do contato com a amostra de filme, velocidade constante de 3,3 m/s e desaceleração de 3,3 m/s para o repouso após a perfuração da amostra. Devido à aceleração e desaceleração, o sensor de força 99 registra as forças G nas fases de aceleração e desaceleração. Os dados das fases de aceleração e desaceleração são descartados, como será explicado mais adiante nos parágrafos seguintes. Idealmente, essas forças não existiriam na porção de velocidade constante da trajetória e não contaminariam as medições de força devido ao impacto da sonda na amostra de filme. No entanto, se o perfil de aceleração for muito agressivo, o sistema de controle de posição do PID não poderá acompanhar a posição de destino inicialmente e, eventualmente, excederá a velocidade de destino na região de velocidade constante. Isso produz uma oscilação no movimento do dardo que é refletido no sensor de força 99. Para evitar essa situação indesejável, uma trajetória suave pode ser estabelecida para minimizar mudanças repentinas na aceleração. Os ganhos no controlador PID podem ser ajustados para garantir que o sistema seja superamortecido ou não- oscilatório. Embora a velocidade da sonda de dardo 92 seja descrita acima como sendo igual a 3,3 m/s no momento do impacto, a velocidade da sonda de dardo 92 pode ser ajustada de um valor relativamente baixo de 0,04 m/s para realizar testes de resistência à perfuração a 4 m/s para executar testes de impacto de dardo em alta velocidade.

[44] As Figuras 11A e 11B mostram vistas da amostra de filme presa pelo grampo imediatamente antes do dardo entrar em contato com a amostra de filme e depois que o dardo entra em contato com o filme e estica o filme ao máximo imediatamente antes da perfuração, respectivamente, de acordo com um modalidade da presente divulgação.

[45] Para manter as condições de teste substancialmente iguais para todas as amostras de filme a ser testadas, um formato de filme comum pode ser selecionado para as amostras de teste.

Por exemplo, em uma modalidade, um pedaço de filme quadrado de 15,2 cm x 15,2 cm (6 x 6 polegadas) é selecionado como o formato comum. Por exemplo, esse tamanho é grande o suficiente para ser mantido com segurança no sistema de grampo 60 para o teste de dardo. Além disso, uma matriz convencional está disponível para cortar filmes neste formato. No entanto, como pode ser observado, outros tamanhos e formatos também podem ser usados.

[46] Voltando-se à Figura 1, uma modalidade do procedimento de teste para o sistema de dardo inclui as seguintes etapas: (a) pegar uma amostra de filme pelo sistema robótico 12 com o uso do sistema de suporte de material 14, (b) medir uma espessura da amostra de filme com o uso do sistema de medição de espessura do material 16, (c) colocar a amostra de filme no grampo 60 no dispositivo de teste de dardo 20, (d) mover a sonda de dardo 92 no dispositivo de teste de dardo 20, (e) coletar dados e resultados do teste de dardo através do sistema de computador 24, e (f) descartar a amostra testada.

[47] Opcionalmente, o procedimento de teste também pode incluir a realização de uma análise de defeitos com o uso do sistema analisador de imagens do material 18.

[48] A amostra pode compreender um filme quadrado de 15,2 cm (6 polegadas).

[49] Com relação à etapa (c), quando a amostra de filme está pronta para teste, o grampo 60 do dispositivo de teste de dardos 20 é aberto e o sistema de suporte de material 14 conectado ao sistema robótico 12 remove primeiro qualquer filme antigo que esteja no grampo 60 (se houver um filme no grampo) e coloca um novo filme de amostra de filme no grampo 60. Como representado na Figura 3, isso é realizado controlando- se as ventosas a vácuo 34 no sistema de suporte de material 14 para agarrar e remover qualquer filme usado/antigo 36 e controlando-se o par de ventosas a vácuo 30 e 32 para segurar a nova amostra de filme 38, bem como controlando-se o conjunto de ventosas no grampo 60 (ver Figura 6). Uma vez que o sistema robótico 12 com o sistema de suporte de material 14 se retira do espaço do grampo 60, o grampo 60 é fechado e o filme de amostra é mantido tensionado entre os maxilares 62A e 62B do grampo 60. Assim, a amostra de filme está pronta para ser perfurada.

[50] No que diz respeito ao passo (d), o motor linear 96 (ver Figura 9) é inicializado quando o sistema é iniciado, incluindo o retorno do motor linear 96 para uma posição inicial consistente. Em uma modalidade, uma vez que o motor linear 96 é inicializado, vários testes podem ser executados sem se reinicializar o motor linear 96. Em uma modalidade, o motor linear 96 do dispositivo de teste de dardo 20 pode ser reinicializado periodicamente, por exemplo, diariamente, para garantir que o motor linear 96 retorne à mesma posição inicial. A sonda de dardo 92 do dispositivo de teste de dardo 20 é então movida pelo sistema de computador 24 instruindo o controlador PID do dispositivo de teste de dardo 20 para carregar uma trajetória especificada e enviar um comando ao motor linear 96 para mover a sonda de dardo 92.

[51] Com relação à etapa (e), um comando também é enviado pelo sistema de computador 24 para um sistema de aquisição de dados em comunicação com o sistema de computador 24 e em comunicação com o sensor de força 99 que mede um sinal de força durante um teste de dardo para iniciar a coleta de dados. Este comando pode ser enviado substancialmente simultaneamente com o comando de movimentação do dardo, ou também pode ser enviado sequencialmente com o comando da movimentação do dardo. Após a conclusão do teste, o motor linear 96 retorna à sua posição inicial.

[52] No que diz respeito ao passo (f), a amostra de filme usada pode então ser levantada pelo sistema de suporte de material 14 com o uso do sistema robótico 12 e é colocada em uma lixeira que pode ser esvaziada periodicamente por um operador. Isso completa o ciclo e o sistema retorna ao seu estado inicial, pronto para coletar uma próxima amostra de filme, por exemplo, do ou quando chega ao receptáculo.

[53] Além de controlar o teste de dardo e coleta de dados e os resultados do teste de dardo, em uma modalidade, o sistema de computador 24 pode ser, ainda, configurado para rastrear a amostra de filme à medida que progride por vários testes, de modo a que a medição da espessura, análise de defeitos e informação de teste de dardo são correlacionadas para cada amostra e armazenadas para referência posterior. Assim, por exemplo, os dados de teste de uma amostra com defeito podem ser sinalizados e avaliados se devem ser confiáveis ou descartados.

[54] Normalmente, o tempo entre o impacto e a perfuração da amostra de filme é da ordem de alguns milissegundos. Além disso, a análise Fast Fourier do sinal de impacto adquirido mostrou um conteúdo de informações de frequência de cerca de 20 kHz. Portanto, a frequência de amostragem (taxa de coleta de dados) pode ser realizada a mais de 20 kHz. O espectro de frequências dos dados capturados mostra dados relevantes nas frequências mais baixas e qualquer ruído nas frequências mais altas. O ruído é eliminado com o uso de filtros de passa baixa, conforme explicado mais adiante nos parágrafos seguintes.

[55] Como mencionado acima, os sensores são usados para medir a força à qual a sonda está sujeita. Em uma modalidade, um sensor de força de eixo único é suficiente para medir a força no sistema de dardo. Como explicado acima, em uma modalidade, um sensor piezoelétrico é selecionado devido à sua alta largura de banda (36.000Hz) e, portanto, sua capacidade de medir mudanças rápidas na força. Em uma modalidade, é utilizado um sensor de força de eixo único da PCB Piezotronics, modelo ICP Force Sensor, 208C02. Este sensor piezoelétrico tem uma capacidade de carga de 100 libras (equivalente a uma força de 444 N) na direção Z. Este sensor está configurado para aplicações dinâmicas de força. Qualquer carga estática no sensor retornará a zero.

[56] Como consequência da natureza dinâmica do sensor, uma calibração do sensor utiliza equipamentos sofisticados e é difícil de executar nos laboratórios. Por conseguinte, a calibração de rotina dos sensores pode ser realizada pelo fabricante. Além disso, os sensores de força também podem estar sujeitos a ruídos de medição, agravados pela velocidade do dardo durante o teste. Em uma modalidade, para reduzir ou eliminar substancialmente o ruído de alta frequência no sinal de força, é realizada a filtragem de passa baixa do sinal de força bruta. Em uma modalidade, um filtro Butterworth de segunda ordem com uma frequência de corte de 400Hz pode ser usado para essa finalidade. Além disso, em uma modalidade, para eliminar qualquer atraso introduzido por este processo de filtragem, o sinal é filtrado uma segunda vez na direção reversa (reversa em relação ao tempo). Isso é semelhante à função filtfilt fornecida pelo MatLab da MathWorks.

[57] Em uma modalidade, para confirmar a velocidade da sonda de dardo 92 no momento do impacto e pelo processo de perfuração da amostra de filme, a velocidade da sonda de dardo é calculada tomando-se a derivada numérica do sinal de posição. Para eliminar qualquer ruído numérico introduzido por esse processo, é utilizada uma estratégia de filtragem de passa baixa semelhante à usada para filtrar o sinal de força.

[58] Em uma modalidade, o sistema de computador 24 em comunicação com o dispositivo de teste de dardo 20 é configurado para coletar ou adquirir dados de força do dispositivo de teste de dardo 20. Em uma modalidade, a coleta de dados no dispositivo de teste de dardo 20 começa quando a sonda de dardo 92 é movida e termina quando a sonda de dardo 92 para no ápice de seu curso. Isso garante que atrasos e considerações de tempo não afetem os dados coletados enquanto a sonda de dardo 92 está em contato com a amostra de filme. Portanto, para isolar as partes relevantes dos dados nos dados coletados, os dados coletados são preferencialmente truncados. Isso é realizado com o uso dos dados do sensor de impacto que indica o tempo em que a sonda de dardo 92 faz contato com o filme. A conclusão da perfuração é indicada quando a força medida cai para zero. No entanto, devido à filtragem do sinal de força, a força pode não cair para zero. Portanto, em uma modalidade, o ponto de perfuração completa é identificado com o uso do sinal de força não filtrado.

[59] A Figura 12A é um gráfico da força (N) exercida na sonda versus o tempo (ou tempos) desde o início do movimento da sonda de dardo 92 até uma parada completa da sonda de dardo 92, de acordo com uma modalidade. Este gráfico mostra um primeiro pico amplo correspondente à aceleração da sonda de dardo 92, um pico agudo correspondente ao contato da sonda de dardo 92 com a amostra, e um segundo pico amplo correspondente à desaceleração da sonda de dardo 92.

[60] A Figura 12B é um gráfico da força (N) exercida na sonda de dardo 92 versus tempo (ou tempos) do ponto de impacto com a amostra de filme até a conclusão da punção da amostra, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[61] As principais métricas podem ser calculadas a partir dos dados de força coletados pelo dispositivo de teste de dardo 20. Essas métricas ajudam a caracterizar os filmes com base em suas aplicações. Exemplos de métricas principais estão resumidos na Tabela 2, junto a suas unidades, descrição e uma breve descrição de como elas são calculadas.

TABELA 2 Métrica Unidades Descrição Cálculo Pico de Força N Força máxima sofrida Identificação do valor máximo de pela amostra de filme força após o impacto da sonda de durante o teste. dardo na amostra de filme.

Pico de mm Deslocamento da Subtração do deslocamento da Deslocamento amostra de filme sonda de dardo no ponto de quando o pico de força impacto com a amostra de filme é observado. do deslocamento da sonda de dardo no pico de força.

Pico de J Energia absorvida Área sob a curva força- energia pela amostra de filme deslocamento até o ponto de quando o pico de força força máxima. é observado.

Deslocamento mm Deslocamento da O ponto de perfuração completa total amostra de filme no da amostra de filme é identificado ponto de perfuração como o ponto em que a força completa da amostra retorna a zero após atingir seu de filme. valor máximo.

Energia Total J Energia total Área sob a curva força- absorvida pela deslocamento completa. amostra de filme.

[62] A Figura 13A mostra um gráfico da força (N) versus deslocamento (m), de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A Figura 13A indica o pico da força (ou força máxima). A Figura 13A também indica o pico de energia, que corresponde à área sob a curva de força até a força máxima. A energia corresponde à integral da força e à distância do deslocamento. Em uma modalidade, um método trapezoidal é usado para calcular a energia ou integral da força. No entanto, outros métodos de computação podem ser usados.

[63] A Figura 13B mostra um gráfico da força (N) versus deslocamento (m), de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A Figura 13B indica o pico da força (ou força máxima). A Figura 13B também indica a energia total, que corresponde à área sob a curva de força até o deslocamento total.

[64] Depois que todas as réplicas ou amostras de um único tipo de filme foram testadas, um algoritmo estatístico pode ser usado para detectar e eliminar os valores discrepantes nos dados. O objetivo de eliminar os valores discrepantes estatísticos é eliminar os resultados incorretos do teste que podem resultar de testes inadequados (por exemplo, nenhum filme presente durante o teste, filme rasgado etc.). Portanto, os limiares usados para eliminar discrepâncias são conservadores.

[65] Em uma modalidade, uma contagem Z modificada é usada para determinar valores discrepantes. Uma descrição detalhada do método de contagem Z pode ser encontrada no site dos Institutos Nacionais de Padrões e Tecnologia do Departamento de Comércio dos EUA. Resumidamente, a contagem Z modificada indica a que distância uma determinada observação está da sua mediana (as contagens Z comuns indicam similarmente a distância da média). A contagem Z é calculada com o uso da equação (1).

(1)

[66] em que é a contagem Z modificada para uma observação , é a mediana do conjunto de observações e MAD é o Desvio Absoluto Mediano que é calculado com o uso da equação (2).

(2)

[67] A contagem Z modificada é considerada uma medida mais robusta da distribuição estatística de um conjunto de dados em comparação com as contagens Z comuns. Um único valor discrepante que está longe da média pode afetar a média dos dados (e, portanto, a contagem Z comum). Supondo que o número de valores discrepantes seja muito menor que as observações aceitáveis, a mediana do conjunto de dados não é afetada. Embora a contagem Z seja de preferência calculada com o uso do Desvio Absoluto Mediano (MAD), também é possível usar o desvio padrão (σ) em vez do MAD para calcular a contagem Z. Além disso, outros métodos estatísticos que não sejam o método de contagem Z também podem ser utilizados, como o teste de Grubbs, o teste de Tietjen- Moore, o teste Generalized Extreme Studentized Deviate (ESD), etc.

[68] Em uma modalidade, porque existem várias métricas e medições para cada teste de dardo, a detecção de valores discrepantes pode ser realizada em uma métrica ou medição. De acordo com esta modalidade, supõe-se que, se um teste produz um valore discrepante, dados os limites conservadores, algo deve ter dado significativamente errado e resultaria em dados igualmente ruins para todas as métricas. Isso está de acordo com o objetivo do processo de detecção de valor discrepante, que é detectar uma falha significativa no teste.

[69] Em uma modalidade, uma vez identificados os valores discrepantes, os desvios médios e padrão das réplicas ou amostras restantes no conjunto de dados podem ser calculados e enviados para um banco de dados. Os valores discrepantes podem ser marcados como tal e podem ser armazenados no banco de dados para posterior revisão, se desejado.

[70] O termo "sistema de computador" é usado aqui para 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 laptop, um dispositivo de computação portátil, como um PDA, um tablet, um smartphone 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 do programa de computador inclui um meio legível por computador ou meio ou mídia de armazenamento com instruções armazenadas no mesmo, 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, cartões magnéticos ou ópticos, disco rígido, cartão de memória flash (por exemplo, um pen- drive), cartão de memória PCMCIA, cartão inteligente ou outra mídia. Alternativamente, uma parte ou todo o produto do programa de computador pode ser baixado de um computador ou servidor remoto através de uma rede como a Internet, uma rede ATM, uma rede de área ampla (WAN) ou uma rede de área local.

[71] 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 do computador interaja com um usuário por meio de dispositivos de saída, como interface gráfica do usuário, monitor montado na cabeça (HMD), etc. O software também pode incluir, entre outros, drivers de dispositivo, sistemas operacionais e aplicativos de usuário. Como alternativa, 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 em 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 projetadas para implementar o método ou métodos, funções ou operações da presente divulgação.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para análise de uma característica física de uma amostra de filme, em que o dispositivo é caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de fixação configurado para segurar a amostra de filme; e um sistema de sonda de dardo configurado para testar uma característica física da amostra de filme, em que o sistema de sonda de dardo compreende uma sonda de dardo, um sistema de propulsão configurado para mover a sonda de dardo em relação ao sistema de fixação e um sensor de força configurado para medir uma força à qual a sonda de dardo é submetida durante um movimento da sonda de dardo, em que o sensor de força está configurado para medir uma força transmitida à amostra de filme quando a sonda de dardo entra em contato com a amostra de filme.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de propulsão compreende um motor linear configurado para mover a sonda de dardo em relação ao sistema de fixação.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o motor linear é configurado para mover a sonda de dardo para impactar a amostra de filme a uma velocidade substancialmente constante.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a velocidade substancialmente constante da sonda de dardo está entre 0,04 m/s associada a um teste de resistência à perfuração e 4 m/s associada a um teste de impacto de dardo.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de que a velocidade substancialmente constante da sonda de dardo é de 3,3 m/s no momento do impacto com a amostra de filme e a velocidade substancialmente constante da sonda de dardo seguinte ao impacto se mantém em, pelo menos, 80% de 3,3 m/s até a amostra do filme ser perfurada pela sonda de dardo.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de computador em comunicação com um controlador configurado para controlar o motor linear, em que o sistema de computador é configurado para enviar um sinal de comando para o controlador para carregar uma trajetória e para mover a sonda de dardo de acordo com a trajetória carregada.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o sensor de força compreende um sensor dinâmico piezoeléctrico.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a sonda de dardo tem uma porção oca e tem uma extremidade hemisférica configurada para entrar em contato com a amostra de filme.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a extremidade hemisférica compreende aço e a porção oca compreende alumínio.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de fixação compreende um maxilar superior e um maxilar inferior, em que os maxilares superior e inferior têm uma condição aberta e uma condição fechada e um buraco localizado no centro.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o maxilar superior e o maxilar inferior compreendem, cada um, ranhuras e sulcos, e as ranhuras em um dos maxilares superior e inferior estão configuradas para se encaixar nos entalhes do outro maxilar superior e inferior.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 e 11, caracterizado pelo fato de que um dentre o maxilar superior e o maxilar inferior compreende um mecanismo de fixação configurado para segurar o filme no lugar enquanto os maxilares superior e inferior estão na condição aberta.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fixação compreende uma pluralidade de ventosas.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de fixação compreende uma pinça pneumática configurada para mover o maxilar superior e o maxilar inferior entre as posições aberta e fechada.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de computador em comunicação com o sensor de força, em que o sistema de computador está configurado para adquirir dados da força a partir do sensor de força, em que o sistema de computador está adicionalmente em comunicação com o sistema de fixação e o sistema de sonda de dardo para controlar a abertura e fechamento do sistema de fixação e uma atuação do sistema de sonda de dardo para adquirir dados de força associados à dita atuação.