BR112021011027A2 - Sistema de imagem para avaliar a integridade de peças metálicas motrizes em instalações industriais - Google Patents

Abstract

sistema de imagem para avaliar a integridade de peças metálicas motrizes em instalações industriais. uma instalação, para uso com um computador, para inspeção de dentes de pinhão, uma instalação que compreende: um invólucro, o invólucro incluindo uma parte posterior, uma parte superior, uma parte inferior, laterais e uma parte frontal, que inclui uma abertura, para definir um interior; uma janela transparente, a janela transparente que separa pelo menos uma parte do interior de um invólucro; pelo menos uma porta ligada operativamente ao in-vólucro, e que separa retratavelmente a barreira transparente do invólucro; um controlador lógico programável que se encontra alojado no invólucro atrás da janela transparente; um termovisor que está alojado no invólucro atrás da janela transparente, é dirigido para a janela transparente, e está em comuni-cação eletrônica com o controlador lógico programável; uma câmera de luz visível que está alojada no invólucro atrás da janela transparente, é dirigida para a janela transparente e está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programável; e um soprador de lâmina de ar que está ligado ao invólucro e está posicionado para fornecer uma lâmina de ar em frente da janela transparente.

Description

FASE NACIONAL: PCT/CA2019/000130 de 17.09.2019 PRIORIDADE: CA 3,026,919 de 05.12.2018 TÍTULO: SISTEMA DE IMAGEM PARA AVALIAR A INTEGRIDADE DE PEÇAS METÁLICAS

MOTRIZES EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS REQUERENTE: SHUMKA, JASON [CA/CA] / SHUMKA, THOMAS [CA/CA]

ESCLARECIMENTOS Tendo em vista o parágrafo 5º, artigo 16, seção II, da LPI 9279/96, declara-se pelo presente que o texto do pedido de patente depositado como entrada na correspondente fase nacional do pedido PCT/CA2019/000130 de 17.09.2019 em nome de SHUMKA, JASON e SHUMKA, THOMAS está fielmente contido no documento de prioridade.

Os dados identificadores da entrada na fase nacional, do pedido internacional PCT e do pedido de prioridade reivindicado da qual deriva são idênticos.

Outrossim, protesta-se pela juntada posterior da procuração dentro do prazo previsto no Art. 216.

Rio de Janeiro, 07 de junho de 2021.

CLAUDIO M. SZABAS API-553

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTE- MA DE IMAGEM PARA AVALIAR A INTEGRIDADE DE PEÇAS ME- TÁLICAS MOTRIZES EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS".

CAMPO

[0001] A tecnologia atual é um sistema baseado em infravermelhos e luz visível para a imagiologia de superfícies de acasalamento de membros metálicos que entram em contato e se movem uns sobre os outros repetidamente. Mais especificamente, é uma instalação robusta para testes não destrutivos de engrenagens de desgaste e danos que inclui uma câmera de infravermelhos, uma câmera de luz visível, ele- trônica relacionada e pelo menos uma barreira transparente de luz pa- ra proteger os componentes de detritos prejudiciais.

ANTECEDENTES

[0002] As engrenagens utilizadas em ambientes industriais estão sujeitas a desgaste e danos, o que resulta em tempos de paragem en- quanto uma nova engrenagem é adquirida e instalada, ou os danos são reparados. Isto é especialmente verdade em indústrias como a indústria de mineração, onde as rochas são esmagadas e movimenta- das por sistemas de engrenagens. Apesar do elevado custo do tempo de paragem, existem poucos sistemas para controlar a integridade destas peças móveis.

[0003] Outras condições dinâmicas em que as superfícies de aco- plamento entram em contato e se movem umas sobre as outras repe- tidamente incluem deslizamentos e guias de carro, superfícies de apoio, superfícies de empuxo, engrenagens, placas de extremidade, fechos e pivôs.

[0004] A utilização de câmeras de infravermelhos para inspecionar peças e monitorizar a progressão dos danos é revelada no estado da técnica anterior. Por exemplo, o Pedido de Patente dos Estados Uni- dos 20170052150 revela um sistema de monitorização da progressão de danos em uma estrutura composta, incluindo um sensor de carga, sensores de emissão acústica, uma câmera, e um dispositivo de moni- torização. O sensor de carga mede uma carga aplicada à estrutura. Os sensores medem os dados de emissão acústica indicativos de possí- veis danos na estrutura. A câmera capta dados de imagem da estrutu- ra em uma porção designada do espectro eletromagnético. O disposi- tivo de monitorização executa um método pelo qual os dados de emis- são acústica são recolhidos de forma sincronizada com os dados de imagem e a carga aplicada. O dispositivo mapeia automaticamente os dados de emissão acústica sobre os dados de imagem para detectar uma área de progressão de danos na estrutura composta. Um evento de falha na área de progressão de danos detectada pode ser previsto utilizando os dados mapeados, e uma ação de controle pode ser exe- cutada em resposta ao evento de falha previsto. A câmera pode captu- rar imagens infravermelhas e isto, em combinação com os dados de emissão acústica, é utilizado para detectar uma área de danos. A falta de uma câmera de luz visível impediria este sistema de permitir ao usuário identificar a área danificada ou desgastada, por exemplo, em um dente específico de uma engrenagem. Este sistema destina-se a testar compostos em relação à carga aplicada em um ambiente de la- boratório. Não seria adequado para avaliar a integridade in situ das engrenagens, uma vez que não existe proteção para o equipamento.

[0005] O pedido de patente dos Estados Unidos 20170011503 re- vela um sistema e método de inspeção de pás de turbinas eólicas com base no solo, e consiste em uma câmera de imagem térmica configu- rada para detectar defeitos de propagação através da aquisição de dados de imagem térmica de uma pá de turbina eólica quando esta se encontra substancialmente em equilíbrio térmico em relação ao ar cir- cundante, e analisar os dados de imagem térmica com um processa- dor para identificar efeitos térmicos associados a defeitos latentes causados por fricção internai devido a tensões gravitacionais cíclicas e cargas de vento durante o funcionamento normal da turbina. O sistema permite identificar defeitos latentes utilizando uma inspeção in situ com base no solo antes que se tornem visualmente aparentes, o que permi- te que as reparações sejam feitas de forma econômica enquanto a lâ- mina estiver no lugar. Este sistema não seria adequado para avaliar a integridade das engrenagens in situ, uma vez que não existe proteção para o equipamento. Além disso, não há meios para identificar a peça que é afetada.

[0006] O Pedido de Patentes dos Estados Unidos 20110125420 revela um sistema e método para melhorar as inspeções utilizando câmeras de infravermelhos através de visores no campo e cálculos de desempenho assistidos pelo operador. Um sistema de imagem de in- fravermelhos portátil inclui tipicamente uma câmera de infravermelhos com um computador programado e uma interface de utilizador interati- va adequada para exibir imagens e solicitar uma resposta e aceitar a entrada do operador da câmera de infravermelhos no campo durante uma inspeção. Um operador pode designar pelo menos uma coisa de interesse em uma imagem de infravermelhos exibida; e o Computador programado pode utilizar um algoritmo de desempenho para estimar o desempenho associado com a coisa de interesse. O Computador pro- gramado pode extrair informações ou parâmetros de dados previa- mente medidos. O Computador programado pode variar a forma como apresenta novas medições com base na informação extraída dos da- dos armazenados. Um ou mais dos parâmetros extraídos da imagem IR podem ser adaptados para fornecer um alerta automático ao usuá- rio. Este sistema não seria adequado para avaliar a integridade das engrenagens in situ, uma vez que é uma unidade portátil. Além disso, não há meios para identificar a peça que é afetada a não ser um usuá- rio que identifique uma peça ou região em interesse. Isto, portanto,

pode introduzir erro humano.

[0007] O Pedido de Patentes dos Estados Unidos 20080028846 revela um método e um aparelho para inspecionar automaticamente ou pré-exibir o equipamento de passagem de veículos automóveis comerciais (CMV) utilizando a nova aplicação de aquisição, processa- mento e análise de dados de temperatura de áreas de interesse sobre rodas de passagem utilizando um sistema de imagem baseado em computador para melhorar a eficiência dos atuais métodos manuais de inspeção de CMV e/ou pré-exibição que requerem um operador de sis- tema de inspeção. O sistema de inspeção inclui um dispositivo de dis- paro, câmera(s) termográfica(s), hardware de aquisição de imagem baseado em computador, software de processamento e análise de imagem, interface de utilizador e espaço de trabalho do operador (aqui referido como o "Sistema de Inspeção"). Os componentes do aparelho não se limitam à lista acima nem são todos os componentes necessá- rios para incorporar o método de inspeção ou pré-triagem do equipa- mento de passagem de CMV. O método é um meio de recolher a in- formação térmica do Equipamento ao passar por uma Área de Inspe- ção e analisá-lo para determinar ou estimar o seu estado ou aptidão. As propriedades térmicas de Equipamentos de passagem são utiliza- das para analisar anomalias e comparar com propriedades térmicas de Equipamentos em bom estado de funcionamento, ou propriedades térmicas de outros equipamentos semelhantes no mesmo CMV. Os resultados dos testes que se encontram fora dos parâmetros das re- gras de teste absolutas ou relativas são assinalados e retirados do flu- xo de tráfego para posterior investigação. Este sistema apenas permite a comparação entre o equipamento de referência e o equipamento que está a ser avaliado. Não permite a realização de avaliações ao longo do tempo, nem permite a identificação de uma região de uma parte de interesse.

[0008] A Patente dos Estados Unidos 6.992.315 revela um sistema (10) para a imagiologia de um aerofólio de motor de turbina de com- bustão inclui uma câmera (12) e um posicionador (24). O posicionador pode ser controlado para dispor a câmera dentro de uma caixa de tur- bina interna do motor em uma primeira posição para adquirir uma pri- meira imagem. A câmera pode então ser movida para uma segunda posição para a aquisição de uma segunda imagem. Um dispositivo de armazenamento (30) armazena a primeira e segunda imagens, e um processador (32) acessa ao dispositivo de armazenamento para gerar uma imagem composta a partir da primeira e segunda imagens. Para utilização quando o aerofólio está em rotação, o sistema pode também incluir um sensor (40) para gerar um sinal de posição (41) que respon- de a uma posição angular detectada de um aerofólio. O sistema pode ainda incluir um dispositivo de disparo (42), responsivo ao sinal de po- sição, para obter uma imagem quando o aerofólio está próximo da câmara.

[0009] O que é necessário é um sistema e um método adequados aos locais industriais, e, mais especificamente, às minas, para identifi- car e localizar com precisão e rapidez defeitos e desgaste nas engre- nagens durante o funcionamento normal. Seria preferível que o siste- ma também permitisse a monitorização de danos, tais como dentes partidos, contaminação no conjunto de engrenagens, desalinhamento, maus padrões de lubrificação, padrões de desgaste irregulares e simi- lares durante o funcionamento normal. Seria ainda mais vantajoso se a vida útil das engrenagens pudesse ser prolongada através de monito- rização repetida ao longo do tempo, pelo que o sistema faria, de prefe- rência, parte de uma instalação no local. Como os detritos podem con- taminar ou danificar o sistema, seria preferível que este fosse protegi- do do ambiente com uma camada transparente. Seria vantajoso se os dados resultantes fossem enviados diretamente para um Computador,

analisados, exibidos e arquivados. Seria uma vantagem ainda maior se os dados pudessem ser utilizados para desenvolver modelos de previsão do desgaste. Seria de maior vantagem se o sistema fosse autônomo, uma vez que isso reduziria a hipótese de erro humano.

RESUMO

[0010] A tecnologia atual é um sistema e método adequado a ins- talações industriais, e, mais especificamente, a minas, para identificar e localizar com precisão e rapidez defeitos e desgaste em engrena- gens durante o funcionamento normal. O sistema também permite a monitorização de danos, tais como dentes partidos, contaminação no conjunto de engrenagens, desalinhamento, maus padrões de lubrifica- ção, padrões de desgaste irregulares e similares durante o funciona- mento normal sob carga completa e velocidade. O sistema é fornecido como parte de uma instalação, e inclui uma lâmina de ar para reduzir ou eliminar detritos que contaminem ou danifiquem o sistema. Prevê- se que a vida útil da engrenagem seja prolongada através de monitori- zação repetida ao longo do tempo. Os dados resultantes são enviados diretamente para um computador, analisados, mostrados e arquiva- dos. Os dados podem ser utilizados para desenvolver modelos prediti- vos de desgaste. Como o sistema é autônomo, há pouca ou nenhuma hipótese de erro humano.

[0011] Em uma concretização, é fornecida uma instalação, para uso com um Computador, para inspecionar superfícies de membros metálicos que contatam e se deslocam uns sobre os outros repetida- mente, uma instalação que compreende: um invólucro, o invólucro in- cluindo uma parte posterior, uma parte superior, uma parte inferior, lados e uma parte frontal, que inclui uma abertura, para definir um inte- rior; uma janela transparente, a janela transparente que separa pelo menos uma parte do interior de um ambiente; pelo menos uma porta ligada operativamente ao invólucro, e que separa retratavelmente a barreira transparente do ambiente; um controlador lógico programável que está alojado no invólucro atrás da janela transparente; um termo- visor que está alojado no invólucro atrás da janela transparente, é diri- gido para a janela transparente, e está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programável; uma câmera de luz visível que está alojada no invólucro atrás da janela transparente, é dirigida para a janela transparente, e está em comunicação eletrônica com o contro- lador lógico programável; e um ventilador de barreira de ar que está ligado ao invólucro e posicionado para fornecer uma barreira de ar em frente da janela transparente.

[0012] Em uma instalação, o termovisor pode ser uma câmera de infravermelhos.

[0013] Uma instalação pode ainda incluir uma interface de usuário que esteja em comunicação eletrônica com o controlador lógico pro- gramável.

[0014] Uma instalação pode ainda incluir o computador, que se encontra em comunicação eletrônica com o controlador lógico progra- mável e a interface do usuário.

[0015] Em uma instalação, a interface de usuário e o Computador podem estar em comunicação remota com o invólucro

[0016] Em uma instalação, o ventilador de barreira de ar pode ser um ventilador de lâmina de ar.

[0017] Em uma instalação, a janela transparente pode ser retida no invólucro.

[0018] Em uma outra concretização, é fornecido um método de inspeção autônoma de superfícies de membros metálicos que entram em contato e se movem uns sobre os outros repetidamente, o método compreendendo: a seleção de uma instalação que inclui um alojamen- to, um termovisor alojado no alojamento, uma câmera de visão auto- mática alojada no alojamento, um Computador, uma interface de utili-

zador, um controlador lógico programável em comunicação eletrônica com o termovisor, a câmera de visão automática, o Computador e a interface de usuário, e um ventilador de barreira de ar acoplado ao alo- jamento; o controlador lógico programável que instrui o soprador da lâmina de ar a produzir uma barreira de ar entre um ambiente e o ter- movisor e a máquina de visão; o controlador lógico programável que instrui o termovisor a tirar imagens térmicas dos membros metálicos e a máquina de visão a tirar imagens de luz visual de paragem dos membros metálicos; o controlador lógico programável que recolhe as imagens; e a interface de usuário que exibe as imagens.

[0019] O método pode ainda compreender o Computador gerando um conjunto de dados em bruto a partir das imagens.

[0020] O método pode ainda compreender o Computador a arqui- var o conjunto de dados em bruto.

[0021] O método pode ainda compreender o Computador que ana- lisa o conjunto de dados em bruto para produzir um conjunto de dados analisado.

[0022] O método pode ainda compreender o Computador a arqui- var o conjunto de dados analisado.

[0023] O método pode ainda compreender o Computador arqui- vando o conjunto de dados analisados.

[0024] No método, os membros metálicos podem ser um conjunto de engrenagens.

[0025] No método, pelo menos um dente de uma engrenagem de pinhão do conjunto de engrenagens de circunferência pode ser inspe- cionado.

[0026] No método, o conjunto de coroa dentada pode estar a fun- cionar em condições normais de funcionamento.

[0027] No método, o conjunto de coroa dentada pode estar sob carga completa.

[0028] O método pode ainda compreender o computador que utili- za o Computer Vision para detectar um bordo do dente da coroa den- tada da engrenagem de pinhão.

[0029] O método pode ainda compreender o Computador compa- rando a borda do dente com uma borda de um novo dente da engre- nagem do pinhão.

[0030] O método pode ainda incluir o Computador passando ou falhando a engrenagem do pinhão, com base na comparação.

[0031] Em mais uma concretização, é fornecido um sistema de alo- jamento em um invólucro em uma guarda de engrenagens para um conjunto de engrenagens, o sistema que compreende um controlador lógico programável; um termovisor que está em comunicação eletrôni- ca com o controlador lógico programável; uma câmara de luz visível que está em comunicação eletrônica com o controlador lógico progra- mável; e um ventilador de lâmina de ar que está em comunicação ele- trônica com o controlador lógico programável, e que está posicionado para produzir uma lâmina de ar entre o conjunto de engrenagens e tanto o termovisor como a câmara de luz visível.

FIGURAS

[0032] A Figura 1 é um esquema de um guarda e de uma janela de engrenagem da técnica anterior.

[0033] A Figura 2 é um esquema de uma vista seccional de uma instalação para colocação em uma janela de guarda de engrenagens.

[0034] A Figura 3 é um esquema de uma vista em perspectiva do invólucro de uma instalação da Figura 2.

[0035] A Figura 4 é um esquema de uma vista seccional do invólu- cro mostrando a lâmina de ar de uma instalação da Figura 2.

[0036] A Figura 5 é um esquema de uma vista de secção do invó- lucro mostrando o bocal da solução de limpeza de uma instalação da Figura 2.

[0037] A Figura 6 é um esquema do sistema de uma instalação da Figura 2.

[0038] A Figura 7A é um esquema de uma concretização alternati- va; a Figura 7B é um esquema de mais uma concretização alternativa.

[0039] A Figura 8 é um diagrama de blocos que ultrapassa as eta- pas da instalação em funcionamento.

[0040] A Figura 9 é um diagrama de blocos delineando as etapas de recolha e análise dos dados do sistema da Figura 6.

DESCRIÇÃO

[0041] Salvo disposição expressa em contrário, as seguintes re- gras de interpretação aplicam-se a este relatório descritivo (descrição escrita e reivindicações): (a) todas as palavras aqui utilizadas devem ser interpretadas como sendo do gênero ou número (singular ou plu- ral) conforme as circunstâncias o exigirem; (b) os termos singulares "um", "uma", e "o", tal como utilizados no relatório descritivo e nas rei- vindicações anexas incluem referências plurais, a menos que o con- texto dite claramente o contrário; (c) o termo anterior "sobre" aplicado a um intervalo ou valor recitado denota uma aproximação dentro do desvio no intervalo ou valor conhecido ou esperado na arte em relação ao método de medição; d) as palavras "aqui", "desse modo", aqui", "aqui acima", e "doravante", e palavras de importância semelhante, referem-se ao presente relatório descritivo na sua totalidade e não a qualquer parágrafo, reivindicação ou outra subdivisão em particular, salvo especificação em contrário; e) as rubricas descritivas são apenas para conveniência e não controlam nem afetam o significado ou a construção de qualquer parte do relatório descritivo, e f) "ou" e "qual- quer" não são exclusivas e "incluir" e "incluindo" não são limitativas. Além disso, os termos "compreendendo", "tendo", "incluindo/ 1 e "con- tendo" devem ser interpretados como termos em aberto (isto é, signifi- cando "incluindo, mas não limitado a"), salvo indicação em contrário.

[0042] A recitação de faixas de valores aqui contida destina-se apenas a servir como um método abreviado de referência individual a cada valor separado dentro da faixa, salvo indicação em contrário, e cada valor separado é incorporado no relatório descritivo como se fos- se recitado individualmente aqui. Quando é fornecida uma faixa espe- cífica de valores, entende-se que cada valor interveniente, até ao dé- cimo da unidade do limite inferior, a menos que o contexto dite clara- mente o contrário, entre o limite superior e inferior dessa faixa e qual- quer outro valor declarado ou interveniente nessa faixa declarada, está incluído na mesma. Todos os subintervalos menores são também in- cluídos. Os limites superior e inferior destas faixas menores também estão incluídos, sujeitos a qualquer limite especificamente excluído na faixa declarada.

[0043] Salvo definição em contrário, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que o comumente entendido por um técnico no assunto relevante. Embora quaisquer mé- todos e materiais semelhantes ou equivalentes aos aqui descritos também possam ser utilizados, os métodos e materiais aceitáveis são agora descritos. Definições:

[0044] Lâmina de ar - no contexto da tecnologia atual, uma lâmina de ar é sinônimo de faca de ar ou cortina de ar, e é um fluxo de ar la- minar que fornece uma barreira ao movimento do ar através da lâmina. É uma forma específica de barreira transparente leve e reduz ou elimi- na o movimento de detritos, partículas e gases através da barreira.

[0045] Barreira de ar - no contexto da tecnologia atual, uma barrei- ra de ar inclui ar forçado sob pressão de uma série de bicos ou de um soprador do tipo lâmina de ar. A barreira de ar reduz ou elimina o mo- vimento de material do ambiente em direção ao invólucro.

[0046] Soprador com barreira de ar - no contexto da tecnologia atual, um soprador do tipo barreira de ar é um coletor com bicos, uma série de bicos, um soprador do tipo lâmina de ar ou uma combinação destes, sendo a ressalva que produz uma barreira de ar.

[0047] Condições normais de funcionamento - no contexto da atual tecnologia, condições normais de funcionamento significam que a en- grenagem é lubrificada e roda a toda a velocidade, o que, para a coroa dentada é de cerca de 15 rotações por minuto a cerca de 20 rotações por minuto.

[0048] Carga completa - no contexto da atual tecnologia, carga completa significa que a engrenagem está a funcionar a um binário que seria conhecido por um especialista na técnica como sendo um binário de funcionamento, que seria de cerca de 90% a 100% de carga completa até cerca de 130% de carga completa.

[0049] Câmara de luz visível - no contexto da tecnologia atual, uma câmera de luz visível inclui uma câmera de vídeo de luz visível e uma câmera de alta velocidade do obturador. Descrição Detalhada:

[0050] Em uma aplicação específica, o perfil da temperatura de funcionamento de uma engrenagem, por exemplo, uma engrenagem de pinhão de um conjunto de engrenagens de circunferência, dá uma indicação do alinhamento global da engrenagem de pinhão com a cir- cunferência da engrenagem. Temperaturas diferenciais elevadas de uma extremidade de um dente para a outra extremidade do dente indi- cam um ou mais desalinhamentos, má lubrificação, e contaminação. A monitorização online da temperatura dos dentes do pinhão com senso- res de temperatura infravermelhos é o meio mais consistente e eficaz de recolher esta informação. Isto permite que o usuário detecte e corri- ja rapidamente qualquer desalinhamento que se possa desenvolver. Se a engrenagem estiver desalinhada, o sensor de infravermelhos de- tectará uma região de maior calor. Um dente partido será visto na fo-

tografia de ação de parada. A detecção de borda de Visão do Compu- tador é utilizada para detectar as melhores bordas na imagem e para comparar as bordas com as bordas de um novo dente da engrenagem. A má lubrificação e contaminação resultará em regiões de temperatura mais elevada. Imagens de luz visível identificarão a localização no dente da engrenagem, mas podem ou não confirmar estas condições, uma vez que pode não haver diferença visual entre uma região de fra- ca lubrificação e uma região de lubrificação adequada. Da mesma forma, a contaminação, a menos que seja grande, não será detectada pela câmera de luz visível; no entanto, a localização da temperatura mais elevada detectada pela câmera de infravermelhos será identifica- da através da utilização concomitante dos dois dispositivos de ima- gem.

[0051] O sistema foi concebido para permitir a detecção contínua da temperatura do pinhão sob condições de funcionamento em carga cheia com um sensor infravermelho e uma câmera de luz visível de ação de parada, e pode ser integrado na maioria dos sistemas de mo- nitorização do equipamento. É enviado um alarme se a temperatura estiver acima da temperatura normal de funcionamento.

[0052] A Figura 1 mostra uma guarda de engrenagens da técnica anterior 16. Tem uma janela de inspeção 14, que é direcionada para o interior 54 da guarda de engrenagens onde estão alojadas as engre- nagens, que compreende uma coroa dentada 50 e uma engrenagem de pinhão 52.

[0053] Uma instalação, geralmente referida como 10, é mostrada na Figura 2. Uma instalação 10 tem um invólucro, geralmente referido como 12, que é dimensionado para caber em uma janela de inspeção 14 de uma guarda de engrenagens 16. Um par de portas 18 está retra- tavelmente ligado ao invólucro 12 em uma frente 20. Em uma concreti- zação, as portas 18 são fixadas à estrutura 22 do invólucro 12 com dobradiças. Em uma outra concretização, as portas 18 estão em en- caixe deslizante com um par de corrediças inferiores 26 e um par de corrediças superiores 28 na armação 22. Em ambos as concretiza- ções, uma barreira de proteção transparente 30 está localizada atrás das portas 18 no interior 32 do invólucro 12. Como mostrado nas Figu- ras 2 e 3, o invólucro 12 tem um verso 34, lados 36, um topo 38, um fundo 40 e a frente 20 que são construídos em metal, com exceção da barreira de proteção transparente luminosa 30. Como mostra a Figura 4, a barreira de proteção transparente luminosa 30 cobre a abertura 42 definida pelas portas abertas 18 e a frente 20. A barreira transparente luminosa 30 é retida com grampos 43, e existe uma junta 45 entre a barreira transparente luminosa 30 e a moldura 47 que a retém. A fren- te 20 está virada para o conjunto de engrenagens que inclui uma coroa dentada 50 e uma engrenagem de pinhão 52, que se encontram no interior 54 da guarda de engrenagens 16. Um ventilador de lâmina de ar 56 é montado na frente 20 do invólucro 12, próximo ou no topo 38. O ventilador de lâmina de ar 56 tem uma abertura linear 58 que é pelo menos tão larga como a barreira de proteção transparente luminosa

30. O ar é forçado através da abertura linear 58 a alta velocidade para produzir uma lâmina de ar 60 que cobre a abertura 42. Como mostra a Figura 5, pelo menos um bocal 62 e, de preferência, dois ou mais bo- cais 62 estão ligados ao invólucro 12, e são dirigidos para o conjunto de engrenagens 50, 52. Os bicos 62 incluem um mecanismo de libera- ção rápida 64 que é para fixação à mangueira 67. O mecanismo de liberação rápida 64 é, de preferência, um empurrão para ligar o aco- plador ou um puxador para ligar o acoplador. A mangueira 67 está em comunicação fluida com uma solução de limpeza.

[0054] Como mostrado na Figura 6, um Sistema, geralmente refe- rido como 70, está alojado no invólucro 12 de uma instalação 10. O Sistema 70 inclui: um dispositivo de imagem térmica 72, que pode ser,

mas não está limitado a, uma câmera infravermelha, um sensor de temperatura infravermelho sem contato, um termovisor, ou um módulo de smartphone térmico; uma câmera de luz visível 74; um Computador 76; um controlador lógico programável 78; e uma interface de usuário 80, que pode ser integral ao Computador 76, e pode ser um tela tátil, e está localizado no exterior da parte de trás 34 do invólucro 12. Retor- nando à Figura 2, tanto a câmera visível 74 como o dispositivo de ima- gem térmica 72 são montados em suportes pivô 75. Como mostrado na Figura 6, o Computador 76 está em comunicação eletrônica com a câmera infravermelha 72, a câmera de luz visível 74 e o controlador lógico programável 78. O controlador lógico programável 78 está em comunicação elétrica com o soprador tipo lâmina de ar 56, um par de atuadores de porta 82, a câmera de infravermelhos 72, a câmera de luz visível 74, uma fonte de alimentação 84, um alarme 86, a válvula solenoide 88 que Controla o soprador tipo lâmina de ar 56, e uma luz estroboscópica 90. Em uma concretização alternativa, o computador 76 é remoto para o resto do sistema 70, mas está em comunicação eletrônica com o sistema 70. A câmera de luz visível 74 funciona a uma alta velocidade do obturador, por exemplo cerca de l/200 th de um segundo acerca de l/1000th de segundo ou mais rápido. A câmera de luz visível 74 pode ser uma câmera de vídeo.

[0055] Em uma concretização alternativa, mostrada na Figura 7A, o ventilador de lâmina de ar 56 é substituído por uma série de bicos de alta pressão 92, que pode ser um coletor 94 com uma série de bicos

92. Em uma outra concretização alternativa, mostrada na Figura 7B, a interface do utilizador 80 pode ser substituída por um painel 95 com botões 96 que estão em comunicação elétrica com o computador 76 e o controlador lógico programável 78. Isto permite uma anulação ma- nual do sistema 70. Como seria de conhecimento de um técnico no assunto, as várias concretizações alternativas podem ser combinadas umas com os outras em qualquer configuração.

[0056] Como mostra a Figura 8, o conjunto de engrenagens conti- nua a rodar à velocidade de funcionamento normal. O controlador lógi- co programável 78 é ligado a 190, e inicia 200 o ventilador tipo lâmina de ar 56 e ativa 202 os atuadores das portas, produzindo 204 uma lâ- mina de ar 60 (um fluxo laminar de ar de alta velocidade) e as portas abrindo 206, respectivamente. O controlador lógico programável 78 inicia então 208 a câmera de luz visível 74, que tira 210 fotos de ação de paragem, enquanto que, ao mesmo tempo, inicia 212 tanto o dispo- sitivo de imagem térmica 72, que recolhe 214 imagens térmicas, como a luz estroboscópica 90. As fotografias e imagens podem ser recolhi- das durante cerca de 30 segundos, e são enviadas 216 para o compu- tador onde os dados são armazenados 218 e analisados 220. Em se- guida, o controlador lógico programável 78 instrui 222 a câmera de luz visível 74 e o dispositivo de imagem térmica 72 a parar de tirar fotogra- fias e recolher imagens, respectivamente. Os dispositivos 72, 74 pa- ram 224. O controlador lógico programável 78 instrui 226 os atuadores 82 para fecharem as portas e as portas 228 para fecharem. O contro- lador lógico programável 78 instrui então 230 o ventilador do tipo lâmi- na de ar 56 a parar e pára 232.

[0057] A Figura 9 mostra um diagrama de blocos de análise de da- dos. Os dados brutos são enviados 300 do dispositivo de imagem tér- mica 72 para o computador 76, onde são armazenados 302 como da- dos brutos. Os dados brutos podem ser apresentados 303 como um termógrafo na interface do utilizador 78. Os dados brutos são analisa- dos 304, e os dados analisados são arquivados 306 e exibidos 308 como imagens tridimensionais em uma interface de usuário 84, que pode ser integral com o Computador 76, ou pode ser separada. A Temperatura Delta do pinhão (AT) é determinada 310 pelo Computa- dor, e é a variação de temperatura desde a extrema esquerda do den-

te da engrenagem do pinhão até à extrema direita do dente da engre- nagem do pinhão. Este é tipicamente o número utilizado para determi- nar a qualidade do pinhão para o alinhamento da engrenagem. Uma engrenagem de pinhão devidamente alinhada terá uma temperatura mais elevada na extremidade direita/direita do dente do que na extre- midade esquerda do dente. A temperatura pode ser exibida em um gráfico de temperatura versus distância de uma extremidade do dente da engrenagem até à outra extremidade do dente da engrenagem.

[0058] Para o desgaste, os dados são associados 312 com carim- bos de tempo para produzir 314 modelos preditivos de desgaste. Exemplo 1:

[0059] Para rolamentos e trilhas de rolamentos, a combinação das duas câmeras, a câmera de infravermelhos e a câmera de visão me- cânica, fornecem informações detalhadas sobre o estado dos rolamen- tos na trilha de rolamentos. O desgaste e a quebra podem ser identifi- cados através da comparação das características de borda de um no- vo rolamento com o de um rolamento que está na trilha de rolamentos, e que funciona em condições normais de funcionamento. Uma região de maior calor será indicativa de desgaste ou quebra. As fotografias da câmera de luz visível (visão mecânica) mostrarão a quebra, e podem mostrar desgaste. As fotografias da câmera de luz visível podem ser analisadas utilizando software de detecção de borda, ou podem ser revistas por um operador. A contaminação também pode ser vista nas imagens fotográficas da câmera de luz visível e de um aumento da temperatura nas imagens de infravermelhos. Padrões de lubrificação deficientes podem também ser vistos nas imagens fotográficas a partir da câmera de luz visível e de um aumento da temperatura nas ima- gens de infravermelhos. Os dados podem ser arquivados como dados brutos, e podem ser analisados e arquivados como dados analisados. Exemplo 2:

[0060] Para conjuntos de engrenagens, a combinação das duas câmeras, a câmera de infravermelhos e a câmera de visão automática, fornece informações detalhadas sobre o estado das engrenagens de pinhão.

O desgaste e a quebra podem ser identificados comparando as características de borda de um novo dente de engrenagem com as de um dente de engrenagem que está a funcionar em condições nor- mais de funcionamento.

Uma região de maior calor será indicativa de desgaste ou quebra.

As fotografias da câmera de luz visível (visão mecânica) mostrarão a quebra, e podem mostrar desgaste.

As fotogra- fias da câmera de luz visível podem ser analisadas utilizando software de detecção de borda, ou podem ser revistas por um operador.

A má- quina fotográfica Vision tira fotografias de um novo dente de engrena- gem, depois o software de detecção de borda traça a borda de um no- vo dente e regista os dados que representam a borda do novo dente de engrenagem.

Estes dados são então utilizados para comparar a borda de um dente de engrenagem de interesse com a borda do novo dente de engrenagem, fotografando novamente o dente de engrena- gem de interesse, aplicando o software de detecção de borda às foto- grafias para obter um conjunto de dados representativo da borda do dente de interesse, e comparando os dados.

A contaminação também pode ser vista nas imagens fotográficas da câmera de luz visível, e de um aumento da temperatura nas imagens de infravermelhos.

Padrões de lubrificação deficientes podem também ser vistos nas imagens fo- tográficas a partir da câmera de luz visível e de um aumento da tempe- ratura nas imagens de infravermelhos.

Os dados podem ser arquiva- dos como dados brutos, e podem ser analisados e arquivados como dados analisados.

Modelos de desgaste preditivos podem ser desen- volvidos a partir dos dados recolhidos ao longo do tempo.

Claims (19)

REIVINDICAÇÕES

1. Uma instalação, para utilização com um Computador, para inspeção das superfícies de uma engrenagem de pinhão de um conjunto de engrenagens de circunferência operando em condições normais de funcionamento in situ, a instalação caracterizada pelo fato de compreender: um invólucro, o invólucro incluindo uma parte poste- rior, uma parte superior, uma parte inferior, laterais e uma parte frontal, que inclui uma abertura, para definir um interior; uma janela transpa- rente, a janela transparente que separa pelo menos uma parte do inte- rior de um ambiente; pelo menos uma porta ligada operativamente ao invólucro e que separa retratavelmente a janela transparente do ambi- ente; um controlador lógico programável que está alojado no invólucro atrás da janela transparente; um termovisor que está alojado no invó- lucro atrás da janela transparente, é dirigido para a janela transparen- te, e está em comunicação eletrônica com o controlador lógico pro- gramável; uma câmera de luz visível que está alojada no invólucro atrás da janela transparente, é dirigida para a janela transparente, e está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programá- vel; e um ventilador com barreira de ar que está ligado ao invólucro, e posicionado para fornecer uma barreira de ar em frente da janela transparente.

2. A instalação de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizada pelo fato de que o termovisor é uma câmera de infravermelhos.

3. A instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca- racterizada pelo fato de compreender ainda uma interface de usuário que está em comunicação eletrônica com o controlador lógico progra- mável.

4. A instalação de acordo com a reivindicação 3, caracte- rizada pelo fato de compreender ainda o Computador, que está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programável e a in-

terface do usuário.

5. A instalação de acordo com a reivindicação 4, caracte- rizada pelo fato de que a interface do usuário e o Computador são re- motos para o invólucro.

6. A instalação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de compreender ainda pelo menos um bocal ligado ao invólucro e direcionado para o conjunto da coroa dentada.

7. A instalação de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a janela transparente é retida liberavelmente no invólucro.

8. Um método de inspeção autônoma das superfícies de uma engrenagem de pinhão de uma coroa dentada em condições normais de funcionamento in situ, a engrenagem de pinhão compre- endendo uma pluralidade de dentes, o método caracterizado pelo fato de compreender: a seleção de uma instalação que inclui um alojamen- to, um termovisor alojado no alojamento, uma câmara de visão auto- mática alojada no alojamento, um Computador, uma interface de usuá- rio, um controlador lógico programável em comunicação eletrônica com o termovisor, a câmera de visão automática, o Computador e a interface de usuário, e um ventilador com barreira de ar ligado ao alo- jamento; o controlador lógico programável que instrui o soprador da barreira de ar a produzir uma barreira de ar entre um ambiente e o termovisor e a câmera de visão da máquina; o controlador lógico pro- gramável que instrui o termovisor a captar imagens térmicas de cada dente e a câmera de visão da máquina a captar imagens visuais de luz de ação de parada de cada dente; o controlador lógico programável que recolhe as imagens; e a interface de usuário que exibe as ima- gens.

9. O método de acordo com a reivindicação 8, caracteri-

zado pelo fato de compreender ainda o Computador gerando um con- junto de dados em bruto a partir das imagens.

10. O método de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de compreender ainda o Computador arquivando o con- junto de dados em bruto.

11. O método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, ca- racterizado pelo fato de compreender ainda o Computador analisando o conjunto de dados em bruto para produzir um conjunto de dados analisados.

12. O método de acordo com a reivindicação 11, caracte- rizado pelo fato de compreender ainda o Computador arquivando o conjunto de dados analisados.

13. O método de acordo com a reivindicação 12, caracte- rizado pelo fato de que a coroa dentada está a funcionar em condições normais de funcionamento.

14. O método de acordo com a reivindicação 13, caracte- rizado pelo fato de que a coroa dentada está sob carga máxima.

15. O método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, ca- racterizado pelo fato de compreender ainda o Computador que utiliza a detecção de borda de Visão do Computador para detectar uma borda do dente da engrenagem do pinhão.

16. O método de acordo com a reivindicação 15, caracte- rizado pelo fato de compreender ainda o Computador comparando a borda do dente com uma borda de um novo dente de pinhão.

17. O método de acordo com a reivindicação 16, caracte- rizado pelo fato de compreender ainda o Computador passando ou falhando a engrenagem do pinhão com base na comparação.

18. O método de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 8 a 17, caracterizado pelo fato de que a inspeção é contínua.

19. Um sistema para alojamento em um invólucro de uma guarda de engrenagens para uma coroa dentada de engrenagens em um local de mina, o sistema caracterizado pelo fato de que compreen- de um controlador lógico programável; um termovisor que está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programável; uma câmera de luz visível que está em comunicação eletrônica com o con- trolador lógico programável; e um ventilador de lâmina de ar que está em comunicação eletrônica com o controlador lógico programável, e que está posicionado para produzir uma lâmina de ar entre o conjunto de engrenagens e tanto o termovisor como a câmara de luz visível.