BRPI0907048B1

BRPI0907048B1 - método para medir a temperatura de um material em chapa, e, sistema de medição de temperatura

Info

Publication number: BRPI0907048B1
Application number: BRPI0907048A
Authority: BR
Inventors: Mellor Andrew; Wileman Ben; Hamilton Ridley Ian; Francis Metcalfe Stuart; Geoffrey Ronald Beynon Thomas
Original assignee: Land Instruments International Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2018-11-21
Also published as: US20090196324A1; BRPI0907048A2; GB0801918D0; EP2243012B1; EP2243012A2; US20100265987A2; CN101932920A; WO2009095643A3; WO2009095643A2

Description

(54) Título: MÉTODO PARA MEDIR A TEMPERATURA DE UM MATERIAL EM CHAPA, E, SISTEMA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA (73) Titular: LAND INSTRUMENTS INTERNATIONAL LIMITED, Companhia Britânica. Endereço: 2 New Star Road, P. O. Box 36, Leicestershire, LE4 9JQ, REINO UNIDO(GB) (72) Inventor: THOMAS GEOFFREY RONALD ΒΕΥΝΟΝ; IAN HAMILTON RIDLEY; STUART FRANCIS METCALFE; ANDREW MELLOR; BEN WILEMAN.

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 22/01/2009, observadas as condições legais

Expedida em: 21/11/2018

Assinado digitalmente por:

Alexandre Gomes Ciancio

Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados “MÉTODO PARA MEDIR A TEMPERATURA DE UM MATERIAL EM

CHAPA, E, SISTEMA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA”

Esta invenção diz respeito a métodos e aparelho para medir a temperatura de um objeto, em particular um material em chapa, pela detecção da radiação emitida pelo objeto.

Imagens térmicas provêm imagens de temperatura bidimensionais de uma cena. Tipicamente, tais dispositivos observam e medem emissão infravermelha da cena, provendo assim uma medição de temperatura sem entrar em contato com a fonte. Energia infravermelha é emitida por todos materiais a temperaturas acima do zero absoluto. Esta energia desloca na forma de ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda tipicamente na faixa de 0,7 mícron a 20 mícrons. Quando um raio infravermelho é interceptado por um corpo que não é transparente ao espectro infravermelho, ele induz transições eletrônicas ou sua energia é convertida em calor e os raios infravermelhos podem ser observados. Sistemas de formação de imagem infravermelho convertem a energia transmitida no espectro infravermelho em uma imagem de luz visível.

Ao colidir em uma superfície de material, parte da energia infravermelha será absorvida, parte será refletida e o restante transmitido através do objeto. Da energia absorvida pelo material, uma proporção pode ser re-emitida. Juntos, esses fenômenos determinam a emissividade do material, que é definida como a razão de energia irradiada pelo material para a energia irradiada por um corpo negro na mesma temperatura. Um corpo negro é um objeto ou sistema hipotético que não reflete ou transmite nenhuma energia infravermelha incidente nele. Toda tal radiação é absorvida e o corpo negro re-irradia característica de energia apenas de sua temperatura. Um corpo negro real tem uma emissividade de 1, mas o mais próximo que pode ser conseguido na prática é cerca de 0,998, usando uma cavidade opaca infravermelha com uma pequena abertura.

Medições de temperatura infravermelha geralmente têm sido feitas em alvos com emissividade baixa ou variável. Isto pode levar a erros substanciais.

Uma maneira de eliminar tais erros é direcionar o termômetro infravermelho para uma 'cavidade' no alvo. Esta cavidade age a um grau maior ou menor como uma cavidade tipo 'corpo negro'. O valor efetivo da emissividade é aumentado e estabelecido pelas reflexões dentro da cavidade. Erros de medição são assim reduzidos.

Uma implementação importante desta idéia é onde um produto tipo tira tanto passa sobre um rolo quanto é bobinado em um rolo (que pode ser na forma de um mandril). As cavidades tomam a forma de um 'cunha' definida entre a tira e o rolo (ou bobina) e pode agir como uma cavidade tipo corpo negro muito efetiva. A figura 1 representa esquematicamente dois exemplos e indica a localização da cavidade em cada caso: a figura la mostra uma tira de aço em uma linha de recozimento contínuo e a figura lb mostra o bobinamento de uma tira de alumínio em um laminador de tiras.

Instalações deste tipo têm sido feitas durante alguns anos usando termômetros infravermelhos de um único ponto.

Um termômetro de um único ponto tem a limitação de que somente uma única 'pista' na tira (por exemplo, a linha central) é monitorada. É também bastante difícil mirar o instrumento corretamente (de maneira a obter máxima intensificação da emissividade ótima) e manter essa mira (de maneira a manter a intensificação da emissividade ótima estável).

Um varredor linear infravermelho pode altemativamente ser usado. Isto permite que um perfil de temperatura através da tira seja monitorado. Entretanto, o alinhamento é ainda mais difícil que para um termômetro de um único ponto.

Uma abordagem mais nova é mirar um dispositivo formador de imagem térmica na cunha. Como anteriormente descrito, um dispositivo de formação de imagem térmica produz uma imagem bidimensional de uma cena e assim isto permite que uma imagem de temperatura da cavidade seja exibida sem alinhamento preciso do instrumento.

A região de emissividade otimizada na cavidade pode ser identificada por olho a partir da imagem térmica. Por exemplo, a figura 2 mostra um exemplo de uma imagem térmica de uma cavidade tipo 'cunha' formada por uma tira de alumínio que está sendo bobinada em um mandril, e a região de interesse é a que compreende os pixéis mais altos (na realidade, elas podem ser renderizadas como o vermelho, por exemplo). Entretanto, a extração das temperaturas desta região em tempo real não é fácil por diversos motivos:

• O dispositivo formador de imagem é normalmente montado fora da linha de produção - e assim a cunha não é 'enquadrada' no campo do dispositivo formador de imagem. E em geral difícil ou impossível alinhar o dispositivo de formação de imagem térmica 'enquadrado' na cavidade, uma vez que isto obstruiría a linha de processo.

• A localização da cavidade na imagem não é conhecida a priori. Em vez disso, ela depende do alinhamento preciso da cavidade e do dispositivo formador de imagem.

• Pequenas mudanças no alinhamento do dispositivo formador de imagem fazem com que a cavidade 'desvie' dentro da imagem.

• Em algumas situações, a cavidade não é nem mesmo fixa de forma aproximada no espaço relativo ao dispositivo formador de imagem. Um exemplo é a situação de bobinamento de alumínio mostrada nas figuras lb e 2 anteriores. Aqui, a bobina 'cresce' à medida que a tira é enrolada no mandril, e a cavidade da 'cunha' move-se no espaço enquanto o dispositivo formador de imagem permanece fixo. A cunha portanto move-se consideravelmente na imagem.

De acordo com a presente invenção, um método para medir a temperatura de um material em chapa arranjado de maneira tal que o material em chapa forme pelo menos um lado de uma cavidade de maneira a aumentar a emissividade efetiva do material em chapa nas proximidades da cavidade compreende:

a) gerar uma imagem térmica de pelo menos parte do lado de dentro da cavidade usando um dispositivo de formação de imagem térmica para detectar radiação emitida pela cavidade, a imagem térmica compreendendo uma pluralidade de pixéis, cada qual tendo um valor de pixel representativo de radiação emitida por uma respectiva região da cavidade;

b) identificar um primeiro subconjunto da pluralidade de pixéis cujos valores de pixel satisfazem critérios predeterminados;

c) usar o primeiro subconjunto identificado de pixéis para determinar uma linha na imagem térmica representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; e

d) selecionar um segundo subconjunto da pluralidade de pixéis com base na linha determinada e gerar um perfil de temperatura ao longo de a linha determinada derivada dos valores de pixel associados com cada um do segundo subconjunto de pixéis.

Pela determinação da linha de intensificação da emissividade ótima desta maneira e usando-a para gerar um perfil de temperatura, a invenção aumenta bastante a precisão com a qual a temperatura do material em chapa pode ser monitorada. A técnica 'encontra' e 'trilha' precisamente a linha de emissividade otimizada na imagem e assim supera os problemas de 'desvio' dentro da imagem e a confiabilidade a respeito do posicionamento preciso da cavidade e dispositivo formador de imagem. Adicionalmente, a invenção garante que o perfil de temperatura é com base em dados retirados da região da cavidade que oferecem intensificação da emissividade ótima alta e, além disso, consistentes.

O método da invenção poderia ser aplicado usando uma imagem térmica estática. Entretanto, é preferível que o método compreenda adicionalmente repetir as etapas a) a d) a uma taxa de quadros predeterminada. Por exemplo, o dispositivo de formação de imagem térmica podería atualizar periodicamente a imagem térmica, preferivelmente a uma taxa que produz um vídeo substancialmente em tempo real do material tipo tira. As etapas de processamento b) a d) podem também ser realizadas substancialmente em tempo real, ou cada imagem térmica pode ser armazenada temporariamente para processamento subsequente.

A etapa b) pode ser realizada de inúmeras diferentes maneiras dependendo, por exemplo, da capacidade de processamento disponível, da geometria da cavidade e/ou do campo do dispositivo formador de imagem. Se houver a capacidade de processamento total e o dispositivo de formação de imagem visualizar somente a cavidade, pode ser possível identificar o primeiro subconjunto de pixéis selecionando-se todos aqueles pixéis na imagem com um valor de pixel maior que um certo patamar, ou dentro de uma faixa de limites, ou selecionando-se os N pixéis com os valores de pixel mais altos. Os critérios predeterminados não precisam resultar na seleção de pixéis com os mais altos valores de pixel: por exemplo, pixéis com valores em tomo de 50% dos valores de pixel mais altos na imagem podem ser selecionados.

Em um exemplo particularmente preferido, o primeiro subconjunto de pixéis é identificado selecionando-se o pixel com o valor de pixel mais alto de cada das pelo menos duas das colunas da imagem térmica, preferivelmente, cerca da metade das colunas, ainda preferivelmente cerca de 1 a cada 10 colunas.

Em um outro exemplo preferido, o primeiro subconjunto de pixéis é identificado selecionando-se o pixel com o valor de pixel mais alto de cada das pelo menos duas das fileiras da imagem térmica, preferivelmente cerca da metade das fileiras, ainda preferivelmente cerca de 1 em cada 10 fileiras.

Esses métodos poderíam ser estendidos ao uso de todas as colunas/fileiras na imagem térmica, entretanto, é preferível limitar o número usado de maneira a reduzir a capacidade de processamento. Esses métodos são particularmente preferidos em situações onde a geometria da cavidade é de maneira tal que sabe-se que a linha de emissividade otimizada será, respectivamente, nominalmente paralela às fileiras da imagem (horizontal) ou nominalmente paralela às colunas da imagem (vertical).

Na etapa c), a linha representando, a intensificação da emissividade ótima pode ser determinada de muitas maneiras, dependendo da geometria da cavidade e da maneira na qual o primeiro subconjunto de pixéis é selecionado, por exemplo. Em alguns casos, a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade poderia compreender o primeiro subconjunto de pixéis. Isto pode ser o caso onde os pixéis são selecionados de cada coluna/fileira, ou de colunas/fileiras espaçadas de perto de maneira tal que meramente a conexão dos pixéis precisamente define a linha desejada.

Entretanto, é preferível que a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade seja determinada gerando-se uma linha que se ajusta melhor ao primeiro subconjunto de pixéis, preferivelmente usando um ajuste pelos mínimos quadrados. Isto ajuda garantir que a linha não seja distorcida por nenhum pixel anômalo.

O método da etapa c) pode também envolver conhecimento da geometria da cavidade: por exemplo, onde a cavidade é formada por uma 'cunha' da maneira supradescrita, sabe-se que a linha de intensificação da emissividade ótima deve ser reta, e assim um ajuste de linha reta pode ser usado. Entretanto, a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade não precisa ser retilínea, mas poderia ser um polinômio ou poderia compreender mais de uma seção linear.

Deve-se notar que a linha representando intensificação da emissividade ótima é uma aproximação: os pixéis reais dos quais o perfil de temperatura é extraído são selecionados (usando a linha) na etapa d).

Entretanto, como descrito a seguir, este segundo subconjunto de pixéis pode não ser completamente coincidente com a linha determinada na etapa c).

Deve-se notar também que, embora a otimização 'ideal' na emissividade normalmente seria considerada correspondente à 'máxima' intensificação da emissividade ótima, isto não precisa ser o caso. Pode-se observar, por exemplo, que uma outra região proporciona uma melhoria mais estável e em alguns casos isto pode ser considerado preferível.

Na etapa d), o segundo subconjunto de pixéis pode ser selecionado usando uma variedade de técnicas. Em um exemplo preferido, a seleção do segundo subconjunto de pixéis compreende:

(i) identificar pixéis mais próximos da linha determinada, os pixéis identificados formando o segundo subconjunto. Isto envolvería escolher todos os pixéis a uma certa distância da linha, ou pegar os N pixéis mais próximos da linha. Os pixéis selecionados podem adicionalmente ser espaços uns dos outros a uma certa distância. O segundo subconjunto de pixéis podería ser o mesmo do primeiro subconjunto de pixéis.

Em exemplos particulares, os pixéis mais próximos da linha determinada são escolhidos selecionando-se o pixel mais próximo da linha determinada de cada das pelo menos algumas das colunas da imagem térmica, preferivelmente todas as colunas. Altemativamente, os pixéis mais próximos da linha determinada são escolhidos selecionando-se o pixel mais próximo da linha determinada de cada das pelo menos algumas das fileiras da imagem térmica, preferivelmente todas as fileiras. Como no caso de selecionar o primeiro subconjunto de pixéis, uma quantidade menor que todas as fileiras/colunas podería ser usada nesta etapa, a fim de reduzir a capacidade de processamento - por exemplo, usando 1 coluna/fileira em cada 10.

Em um outro exemplo preferido, o método é adicionalmente refinado e, na etapa d), selecionar o segundo subconjunto de pixéis compreende adicionalmente:

(ii) para cada de pelo menos alguns dos pixéis identificados na etapa (i), definir um arranjo de pixéis incluindo o pixel identificado, comparar os valores de pixel dos pixéis dentro do arranjo para localizar o pixel com o valor de pixel mais alto dentro do arranjo, e substituir o pixel identificado na etapa (i) com o pixel localizado no segundo subconjunto.

Mostrou-se que esta etapa adicional melhora significativamente a aparência dos dados do mapa de temperatura final.

Preferivelmente, o arranjo tem um tamanho pré-definido de n x m pixéis, nem sendo ajustáveis, por exemplo, selecionáveis pelo usuário. Em uma modalidade particularmente preferida, o arranjo tem um tamanho pré-definido de 5 x 5 pixéis. Vantajosamente, o arranjo é centralizado no pixel identificado, embora isto não precise ser o caso.

Dependendo da técnica empregada na etapa d), a linha determinada pode automaticamente ficar nos limites do material em chapa representado na imagem térmica. Entretanto, em outros exemplos, ela pode estender-se ainda mais, e o perfil gerado de temperatura pode portanto incluir porções que não está diretamente relacionadas com o material em chapa. Em muitos casos isto pode ser aceitável. Entretanto, a fim de reduzir a quantidade de processamento que é realizado, é preferível que o método compreenda adicionalmente:

dl) comparar os valores de pixel associados com o segundo subconjunto de pixéis com um valor patamar para identificar uma ou mais bordas do material em chapa, terminar a linha determinada de maneira a não estender-se além de nenhuma borda identificada e revisar o segundo subconjunto de pixéis com base na linha terminada.

O perfil de temperatura (com base neste segundo subconjunto revisado) então apresentaria somente valores recebidos do próprio material tipo tira.

Preferivelmente, o valor limite é ajustável, por exemplo, estabelecido pelo usuário. Em alternativas vantajosas, o valor limite é com base em uma função dos valores de pixel associados com o segundo subconjunto revisado de pixéis em um quadro de imagem anterior. Isto permite que o patamar seja dinamicamente atualizado e assim levar em conta as mudanças na temperatura do material com o tempo. A função pode também levar em conta um valor de confiança do usuário.

O perfil de temperatura gerado poderia ser usado de inúmeras maneiras. Por exemplo, o perfil poderia ser monitorado com relação aos valores que excedem um limite especificado e um alarme soado se o limite for ultrapassado. Altemativamente, o perfil poderia ser usado para dar uma indicação de mudanças na temperatura do material em chapa. Entretanto, em muitos casos, é útil poder ter um perfil de temperatura que diretamente diz respeito à posição no material em chapa. Portanto, é preferível que o método compreenda adicionalmente:

e) realizar uma transformação de coordenadas para produzir um segundo perfil de temperatura relacionado com a verdadeira posição ao longo de uma direção no material em chapa, com base na geometria conhecida da cavidade e no dispositivo de formação de imagem térmica.

Um perfil como este que compensa a visualização da geometria poderia ser usado, por exemplo, para detectar anomalias no material em chapa e localizá-las precisamente.

Em situações mais simples, o material em chapa estará movimentando enquanto a(s) imagem(s) térmica(s) é(são) feita)s) os perfis de temperatura gerados. Preferivelmente, o material em chapa compreende uma tira com uma largura transversal à sua direção de movimento, e o segundo perfil de temperatura é ao longo da largura da tira.

A fim de relacionar medições de temperatura com a posição no material em chapa na direção de movimento, é vantajoso ter um 'mapa' térmico bidimensional do material. Preferivelmente, o método portanto compreende adicionalmente:

f) gerar um mapa térmico temporal do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura gerado para cada quadro, o mapa tendo coordenadas de tempo vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura.

Ainda preferível seria um mapa diretamente relacionado com a verdadeira localização espacial no material em chapa. Portanto, o método vantajosamente compreende adicionalmente:

g) monitorar o movimento do material em chapa e gerar um mapa térmico espacial do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura gerado para cada quadro e a distância movimentada pelo material em chapa entre quadros, o mapa tendo coordenadas de distância ao longo de uma direção de movimento do material em chapa vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura. Um sensor de movimento é provido para medir a velocidade do material.

No caso tanto do mapa térmico temporal quanto espacial, o mapa pode ser gerado somente para uma porção do material em chapa, da maneira desejada.

Pode também ser vantajoso realizar medições de temperatura adicionais de fora da região de intensificação da emissividade ótima, por exemplo, fora da cavidade. Aqui, as temperaturas medidas são temperaturas aparentes em virtude de a emissividade do material não ter sido otimizada ou estabilizada.

Portanto, preferivelmente o método compreende adicionalmente:

h) definir uma segunda linha na imagem térmica espaçada e referenciada como a linha determinada representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; selecionar um terceiro subconjunto da pluralidade de pixéis com base na segunda linha e gerar um perfil de temperatura aparente ao longo da segunda linha derivada dos valores de pixel associados com cada um do terceiro subconjunto de pixéis.

Vantajosamente, a segunda linha representa uma região do material em chapa fora da região de intensificação da emissividade ótima.

Uma vez que a localização da segunda linha depende daquela da linha determinada (etapa c), ela também 'rastreia' movimentos dentro da imagem atribuídos ao desalinhamento ou crescimento da bobina, por exemplo.

A segunda linha pode ser terminada nas bordas da tira e usada para gerar um perfil aparente diretamente relacionado com a largura da tira, bem como mapas térmicos temporais e espaciais da mesma maneira que para a linha determinada na etapa c).

Os dados derivados da primeira linha determinada podem ser usados em combinação com aqueles derivados da segunda linha para computar perfis ou mapas de emissividade. Vantajosamente, o método compreende adicionalmente:

I) gerar um perfil de emissividade ou mapa de emissividade com base em uma comparação do primeiro ou segundo perfil de temperatura, ou mapa térmico temporal ou espacial derivado da linha determinada na etapa c), com o respectivo perfil ou mapa aparente derivado da segunda linha definida na etapa h).

Esta etapa pode ser realizada de inúmeras maneiras. Em um primeiro exemplo, para cada valor de temperatura no perfil de temperatura/mapa térmico, a radiância do corpo negro equivalente é calculada usando a função de Planck e a banda de comprimento de onda conhecida. O mesmo cálculo é feito para cada valor de temperatura aparente no perfil de temperatura aparente/mapa térmico aparente. A emissividade é o razão dos dois valores de radiância do corpo negro e pode ser calculada para cada ponto ao longo do perfil ou no mapa. Altemativamente, para reduzir a capacidade de processamento, a emissividade poderia ser calculada racionalizando-se diretamente a razão de radiâncias observadas ao longo da primeira e segunda linhas, tanto antes quanto sem conversão na temperatura. Com qualquer desses métodos, o cálculo poderia ser realizado comparando-se a primeira e segunda linhas retiradas da mesma imagem térmica (isto é, no mesmo quadro), ou de quadros diferentes. Por exemplo, os dados da segunda linha em um primeiro quadro poderíam ser comparados com os dados da primeira linha em um quadro subsequente retirados de um intervalo apropriado de maneira tal que ambas as linhas se relacionem diretamente com a mesma posição no material tipo tira.

Preferivelmente, o método compreende adicionalmente:

m) comparar o perfil de temperatura gerado, perfil de temperatura aparente, perfil de emissividade, mapa térmico ou mapa de emissividade com limites predeterminados e disparar um sinal de alarme se um valor (por exemplo, temperatura, radiância ou emissividade) cair fora dos limites predeterminados. Isto pode ser usado, por exemplo, para evitar incêndios na usina.

Vantajosamente, o método compreende adicionalmente:

n) realizar reconhecimento de padrão no perfil de temperatura gerado, perfil de temperatura aparente, perfil de emissividade, mapa térmico ou mapa de emissividade para detectar padrões anômalos e disparar um sinal de alarme se um padrão anômalo for detectado. Isto pode ser usado, por exemplo, para identificar contaminação ou corpos estranhos na tira. Padrões anômalos que podem ser vistos incluem, por exemplo, furos de baixa temperatura no material em chapa.

Preferivelmente, a radiação detectada é radiação infravermelha, preferivelmente com um comprimento de onda de aproximadamente 3 a 5 mícrons ou 8 a 14 mícrons, ainda de preferência aproximadamente 3,3 a 3,5 mícrons, 3,8 a 4,0 mícrons, 4,6 a 5,4 mícrons, 7,6 a 8,4 mícrons ou 7,8 a 8,0 mícrons. Comprimentos de onda relativamente baixos (3 a 5 mícrons) são preferidos onde o material tipo tira está quente (acima de aproximadamente 200 °C), e comprimentos de onda maiores (em tomo de 8 a 14 mícrons) onde o material em chapa está frio (abaixo de aproximadamente 200 °C). Filtros de radiação podem ser providos a fim de selecionar a largura de banda operacional. Isto pode ser particularmente usado dependendo da material e atmosfera visados.

Preferivelmente, os valores de pixel correspondem à radiância e a etapa d) compreende converter os valores de radiância de pelo menos o segundo subconjunto de pixéis nos valores de temperatura usando a função de Planck e a banda de comprimento de onda conhecida da radiação. Isto minimiza o processamento necessário para o dispositivo de formação de imagem térmica realizar, mas, em exemplos alternativos, o dispositivo formador de imagem poderia converter os valores de radiância em temperaturas e dar saída nessas como os valores de pixel.

Vantajosamente, a cavidade é definida entre o material em chapa e um rolo arranjado para suportar o material em chapa. Entretanto, cavidades adequadas poderíam ser construídas de muitas outras maneiras manipulando-se o material em chapa da maneira desejada.

Preferivelmente, o material em chapa é bobinado no rolo, o rolo preferivelmente compreendendo um mandril, ainda preferivelmente um mandril dividido de diâmetro ajustável para facilitar a remoção do material em chapa bobinado.

Tipicamente, o método é vantajosamente usado para medir a temperatura de materiais tipo folha metálica tais as metais ou ligas mas, preferivelmente, o material em chapa é tira de alumínio, tira de aço ou tira de aço polido.

A invenção provê adicionalmente um sistema de medição de temperatura adaptado para realizar o método supradescrito, compreendendo:

um dispositivo de formação de imagem térmica arranjado para visualizar pelo menos parte de uma cavidade, da qual um material em chapa forma pelo menos um lado, e sendo adaptado para detectar radiação emitida pela cavidade para gerar assim uma imagem térmica de pelo menos parte do lado de dentro da cavidade, a imagem térmica compreendendo uma pluralidade de pixéis, cada qual tendo um valor de pixel representativo de radiação emitida por uma respectiva região da cavidade; e um processador adaptado para:

identificar um primeiro subconjunto da pluralidade de pixéis cujos valores de pixel satisfazem critérios predeterminados;

usar o primeiro subconjunto identificado de pixéis para determinar uma linha na imagem térmica representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; e selecionar um segundo subconjunto da pluralidade de pixéis com base na linha determinada e gerar um perfil de temperatura ao longo da linha determinada derivada dos valores de pixel associados com cada um do segundo subconjunto de pixéis.

Preferivelmente, o dispositivo de formação de imagem térmica compreende um arranjo detector microbolômetro não resfriado. Convenientemente, o sistema compreende adicionalmente uma montagem adaptada para suportar o dispositivo de formação de imagem térmica, a montagem preferivelmente arranjada para permitir rotação do dispositivo de formação de imagem térmica em tomo de pelo menos um eixo, preferivelmente dois eixos ortogonais.

Preferivelmente, a montagem habilita o dispositivo de formação de imagem térmica girar em tomo de dois eixos ortogonais dos quais um eixo é substancialmente perpendicular à direção de movimento do material em chapa.

Em alguns exemplos, a montagem é arranjada para permitir rotação do dispositivo de formação de imagem térmica em tomo de três eixos ortogonais.

Vantajosamente, o dispositivo de formação de imagem térmica é contido em um alojamento protetor.

O processador pode operar de uma maneira independente mas, preferivelmente, o sistema compreende adicionalmente um computador da usina no qual o resultados do processador são alimentados. O computador da usina pode adicionalmente receber resultados de muitos tais processadores conectados em dispositivo formador de imagens localizados em tomo da usina. Preferivelmente, o processador é conectado no dispositivo de formação de imagem térmica preferivelmente via um de uma ethemet, internet, intranet, TCP/IP, OPC, conexão de porta serial ou conexão sem fio.

Vantajosamente, o processador é conectado no computador da usina preferivelmente via um de um protocolo ethemet, internet, intranet, TCP/IP, OPC, conexão de porta serial ou conexão sem fio.

Exemplos de métodos e aparelho de acordo com a presente invenção serão agora descritos com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura la mostra uma primeira modalidade de aparelho arranjada para uso na presente invenção;

A figura lb mostra uma segunda modalidade de aparelho arranjado para uso na presente invenção;

A figura lc é um vista plana da figura lb;

A figura 2 mostra um exemplo de uma imagem térmica;

A figura 3 mostra um exemplo de uma imagem térmica e linha determinada nela;

As figuras 4a, b, c e d mostram representações esquemáticas de pixéis que formam parte de uma imagem térmica e etapas que podem ser envolvidas na determinação do primeiro subconjunto de pixéis, a linha representando intensificação da emissividade ótima e o segundo subconjunto de pixéis;

A figura 5 mostra uma representação esquemática de um arranjo de pixéis que pode ser usado na identificação do segundo subconjunto de pixéis;

A figura 6a representa um perfil de temperatura com base na linha determinada;

A figura 6b representa um perfil de temperatura ao longo da largura do material em chapa;

A figura 6c representa um mapa térmico temporal do material em chapa;

A figura 6d representa um mapa térmico espacial do material em chapa;

A figura 7a mostra uma terceira modalidade de aparelho arranjada para uso na presente invenção; e

A figura 7b representa um mapa térmico do material em chapa mostrado na figura 7a e perfis de temperatura associados (i) a (iv).

O aparelho adequado para realizar a presente invenção está mostrado esquematicamente na figura 1. A figura la mostra um material em chapa 10, tal como aço, suportado em tomo de um rolo 14 durante um processo tal como recozimento. O material em chapa move-se da maneira indicada pela seta ν. A figura lb dá um segundo exemplo, no qual material em chapa 10, tal como tira de alumínio, é bobinado em um mandril 16. O mandril pode ser dividido de maneira tal que ele possa ser expandido durante o bobinamento e então subsequentemente colapsado para facilitar a remoção da bobina 11.

Em ambos os casos, uma cavidade 12 é formada entre o material em chapa e o rolo 14 (ou mandril 16). Na figura la, o material em chapa 10 forma somente um lado da cavidade, ao passo que, no caso da figura lb, ambos os lados são providos pelo material em chapa, uma vez que ele é envolto no mandril 16. A cavidade 12 otimiza a emissividade efetiva do material em chapa a um grau maior ou menor, de acordo com o tamanho variável da cavidade.

Um dispositivo de formação de imagem térmica 20 é arranjado para ver pelo menos parte da cavidade 12, como indicado pela seta I. Na prática, o dispositivo formador de imagem 20 pode ser deslocado do caminho da folha, mais bem mostrado na figura lc. O dispositivo formador de imagem vê a cavidade 12 em um ângulo 0. O dispositivo formador de imagem é preferivelmente com base em um detector microbolômetro não resfriado, compreendendo um arranjo de microbolômetros. Cada microbolômetro gera um sinal correspondente a um pixel da imagem produzida. O detector opera na banda de comprimento de onda de aproximadamente 8-14 mícrons para instalações onde o alvo está normalmente abaixo de cerca de 200 °C; ele opera na banda de comprimento de onda de aproximadamente 3-5 mícrons para medições em alvos normalmente acima de 200 °C. Filtros de banda de onda mais restritivos, por exemplo, 3,8 - 4,0 mícrons ou 4,6 - 5,4 mícrons podem ser vantajosos, dependendo do material visado, temperatura e atmosfera do caminho de visão.

O dispositivo de formação de imagem térmica 20 pode ser suportado em uma montagem (não mostrada) que preferivelmente compreende um pilar com um colar que gira em tomo deste eixo; e um alojamento protetor para o dispositivo formador de imagem fixado neste colar via um pivô em tomo de um eixo ortogonal. Isto permite que o dispositivo formador de imagem seja rotacionado em tomo de dois eixos ortogonais e, em alguns exemplos, o dispositivo formador de imagem podería adicionalmente ser rotacionado em tomo de um terceiro eixo ortogonal.

Em instalações típicas, o pilar é alinhado substancialmente perpendicular à superfície da tira: por exemplo, onde a superfície da tira é nominalmente horizontal, o pilar é vertical. Geralmente, os eixos de rotação são alinhados nominalmente perpendiculares e paralelos a direção de movimento da tira.

A câmera 20 preferivelmente exporta a imagem térmica na forma de informação digital via uma ethemet, internet, intranet, TCP/IP, OPC, conexão de porta serial ou conexão sem fio para um processador 22 (tal como um computador PC) que processa os dados. A informação digital da câmera 20 compreende um arranjo bidimensional de radiâncias, isto é, radiância versus posição x,y na imagem. Altemativamente, os valores de radiância podem ser convertidos em valores de temperatura no dispositivo formador de imagem. Neste caso, os dados transferidos são temperatura versus posição x,y. E preferível exportar radiância em vez de temperatura, em virtude de isto exigir menos processamento de sinal na câmera: conversão de radiância em temperatura então ocorre posteriormente no processador.

O processador 22 pode adicionalmente ser conectado a um computador da usina 24 via qualquer dos dispositivos de conexão citados para receber os resultados do processamento. Tanto um quanto ambos do processador 22 e do computador da usina 24 podem ser providos com dispositivo de saída tal como um monitor ou alto-falante, e dispositivo de entrada para recepção de comandos de um usuário.

As figuras 2 e 3 mostram uma imagem térmica 30 capturada pela câmera 20. O dispositivo de formação de imagem térmica 20 é preferivelmente mirado de forma que cavidade em cunha 12 seja nominalmente paralela a qualquer do x ou y na imagem térmica 30, e também de forma que a cavidade em cunha 12 permaneça dentro da imagem 30 em todos movimentos esperados.

No exemplo seguinte, consideramos que a cavidade 12 é nominalmente paralela ao eixo 'x' na imagem 30 - isto é, paralela a fileiras de pixel, em vez de colunas. Como anteriormente explicado, poderia ser de outra maneira em tomo.

As figuras 4 e 5 são representações esquemáticas da imagem térmica 30, mostrando os pixéis individuais 31. Deve-se notar que a aspereza de pixelamento está bastante exagerada nas figuras por questão de clareza. Na prática, existem tipicamente 320 x 240 pixéis em cada quadro de imagem. Adicionalmente, em vez de realizar as etapas seguintes em toda a imagem, o processo poderia ser realizado em uma área definida pelo usuário dentro da imagem 30.

Consideramos que os pixéis da imagem térmica 31 representam radiância. Como anteriormente explicado, eles poderíam já ter sido convertidos em temperatura dentro da câmera.

Em uma primeira etapa, o processador identifica um primeiro subconjunto de pixéis na imagem 30 com base em critérios predeterminados. Os pixéis do primeiro subconjunto estão mostrados em cinza nas figuras 4a e 4b, e rotulados por 32. Neste exemplo, o processador seleciona o primeiro subconjunto analisando-se inúmeras colunas de pixéis na imagem. O número aqui é ajustável para adequar-se à aplicação particular, tal como o espaçamento entre colunas selecionadas - mas tipicamente aproximadamente 30 colunas equiespaçadas são analisadas dentro de uma imagem de 240 por 320 pixéis. Por exemplo, cada e-nésima coluna poderia ser analisada, onde N é selecionável pelo usuário e tipicamente em tomo de 10. No exemplo mostrado na figura 4, cada sexta coluna é selecionada. O método encontra o pixel de mais alto valor em cada coluna selecionada e identifica as coordenadas x,y correspondentes. Essas formam o primeiro subconjunto 32. Pelo contexto, a figura 2 indica a localização aproximada do primeiro subconjunto relativo à cunha.

Na etapa seguinte, o processador usa o primeiro subconjunto selecionado 32 para determinar uma linha 34 na imagem que representa intensificação da emissividade ótima na cavidade. Neste exemplo, isto é conseguido ajustando-se uma linha 34 através das coordenadas x,y, identificadas, usando um método de ajuste dos mínimos quadrados. Isto está mostrado nas figuras 3 e 4b. Normalmente, uma linha reta é usada, mas, em algumas situações, uma linha mais complexa (por exemplo, descrita por uma equação polinomial) pode ser apropriada. A forma da linha selecionada pode depender da geometria da cavidade. Por exemplo, em uma cavidade em forma de cunha, mostrada na figura 1, a área de intensificação da emissividade ótima tipicamente segue a linha (reta) de contato entre o rolo e a folha. Entretanto, isto pode nem sempre ser o caso.

Uma vez que a linha de intensificação da emissividade ótima tenha sido determinada, o processador atribui um valor de radiância a uma pluralidade de pontos (um segundo subconjunto de pixéis) ao longo da linha 34. Isto pode ser realizado de inúmeras maneiras. Em um primeiro exemplo, os valores de radiância de pixéis mais próximos da linha 34 são selecionados, como mostrado na figura 4c. Os pixéis selecionados são rotulados 35 e formam o segundo subconjunto. Esses valores de radiância são então convertidos em temperaturas equivalentes pela referência à função de Planck e à banda de comprimento de onda e constantes de calibração conhecidas do formador de imagem térmica. A saída é uma tabela de temperatura T versus posição s ao longo da linha 34. Isto está mostrado graficamente na figura 6a, na forma de perfil de temperatura 42.

Toda a linha 34 agora definida pode ser usada para selecionar o segundo subconjunto de pixéis (e assim gerar o perfil de temperatura). Entretanto, neste exemplo, a linha 34 termina onde os valores de pixel selecionados caem abaixo de um valor limite correspondente a uma radiância plausível mínima no produto quente - isto é, a linha agora representa a linha de emissividade otimizada através da cavidade em cunha e termina nas bordas da tira, representadas pelos pontos 36 e 38 na figura 3. O segundo subconjunto de pixéis terminado está mostrado na figura 4d.

O valor limite acima é preferivelmente atualizado dinamicamente. Um valor inicial estabelecido pelo usuário (ou de outra forma ajustável) é usado para o primeiro quadro. A linha é identificada e terminada como acima para este primeiro quadro. Uma função dos valores de radiância ao longo desta linha é calculada e usada como o valor limite para o quadro seguinte. Esta função é tipicamente uma média multiplicada por uma fração de confidência estabelecida pelo usuário. Por exemplo, se a fração de confidência for 0,5, então o patamar de radiância para sucessivos quadros é estabelecido em 50% da radiância em linha média no quadro anterior.

A técnica citada provê uma saída adequada representativa da intensificação da emissividade ótima, mas, em uma outra modalidade, esta pode ser refinada ainda mais, adicionando-se um segundo estágio ao procedimento para identificar o segundo subconjunto de pixéis 35. O método supradescrito produz uma tabela de valores de pixel e endereça os pixéis identificados 35 mais próximos da linha 34. Em uma segunda etapa opcional, representada na figura 5 (mostrando um pixel exemplar 35 a, pertencente ao segundo subconjunto), a operação seguinte é realizada para cada pixel identificado (isto é, cada pixel na tabela):

Definir um arranjo de pixéis 37 em tomo do pixel identificado 35a. O arranjo 37 pode ser um arranjo de tamanho n x m pixéis. No presente exemplo, é usado um arranjo 5 x 5. O arranjo 37 deve incluir o pixel identificado 35a e é preferivelmente centralizado nele.

Comparar os valores de pixel no arranjo 37 uns com os outros para localizar o pixel com o valor mais alto. No presente exemplo, este é o pixel originalmente identificado 35a embora isto geralmente não seja o caso.

Substituir o pixel identificado 35a com o pixel localizado (com o valor de pixel mais alto no arranjo) para formar um novo segundo subconjunto de pixéis.

O tamanho do arranjo n x m é preferivelmente ajustável; por exemplo, ele poderia ser definido pelo usuário ou estabelecido por um engenheiro de comissionamento. Existem diversas maneiras nas quais tal ajustabilidade pode ser incorporada, incluindo:

a) Gravar o código do processador de uma maneira tal que ele seja facilmente modificado;

b) Colocar os dados ajustáveis em um arquivo de dados editável que o código acessa;

c) Ter um parâmetro estabelecido pelo usuário, mas ocultá-lo detrás de uma senha de acesso 'somente do engenheiro; ou

d) Ter um parâmetro do usuário estabelecido acessível na tela.

Técnicas similares podem ser aplicadas ao ajuste do valor limite inicial.

Em alguns casos, pode ser desejável realizar este segundo estágio de refino somente em alguns dos pixéis que formam o segundo subconjunto (por exemplo, cada M-ésimo pixel). A tabela revisada de valor e endereços de pixel é então produzida e usada para gerar o perfil de temperatura. Como no exemplo anterior, o conjunto de pixéis pode ser terminado em cada borda da tira aplicando-se um patamar adequado. Isto pode ser realizado antes ou depois do segundo estágio de refino.

As etapas adicionais supradescritas são consideradas as que dão uma melhoria significativa na aparência dos dados do mapa de temperatura final. Acredita-se que isto seja um resultado de:

i) Os pixéis serem de tamanho finito: uma linha oblíqua de melhores resultados de medição em um arranjo 'deslocado' de pixéis 'mais próximos' - ver figura 4c. A medida que a linha move-se lentamente, o deslocamento muda rapidamente, que dá flutuações na tabela de dados, resultando em um padrão de temperatura fixo quando referenciado ao produto. As flutuações são de magnitude razoavelmente baixa, e assim este padrão tem pouco impacto na qualidade real da medição, mas os padrões são visíveis ao usuário e com certeza obviamente artefatos do sistema.

ii) Existir sempre um certo nível de ruído do padrão fixo em um arranjo detector pixelado. Isto é variação no ganho e deslocamento do sinal e tende ser linha por linha, em vez de disperso aleatoriamente. Em particular, se existir um variação de linha ímpar-par, esta agirá para exacerbar o efeito supradescrito.

iii) Tipicamente, uma linha reta de melhor medição é uma boa escolha para 'ajuste' aos dados, mas a linha verdadeira de melhor medição pode não ser exatamente reta - tanto na realidade quanto por causa de distorções no sistema ótico. A 'excelência do ajuste' pode então variar à medida que o alvo move-se dentro da imagem.

A abordagem de caça bifásica supradescrita compensa até um certo grau todos três problemas. Qualquer das técnicas que seja adotada, cálculos são repetidos frequentemente, tipicamente para cada quadro recebido da câmera de formação de imagem. A linha portanto 'trilha' o movimento da cavidade em cunha dentro da imagem.

Uma imagem no geral como para a figura 3 pode ser exibida ao operador da usina, provendo uma garantia muito poderosa de que o sistema está 'bloqueado' e 'trilhando' a cavidade em cunha. Por questão de simplificação e clareza, a imagem exibida tipicamente mostra a linha 34, em vez de o segundo subconjunto de pixéis 35. A imagem exibida é preferivelmente regenerada para cada quadro, para mostrar a cavidade em tempo real.

O perfil de temperatura 42 pode ser usado diretamente em inúmeras aplicações, incluindo identificação de cenários de alarme e monitoramento geral para mudanças de temperatura com o tempo. Entretanto, neste exemplo, o processador 22 usa a geometria conhecida da instalação (por exemplo, ângulo 0) para transformar a coordenada s (que é a distância através da cavidade em cunha projetada na imagem) em uma coordenada w que é a verdadeira distância através da cavidade em cunha (isto é, na largura da tira, aproximadamente perpendicular à sua direção de movimento). O resultado é uma tabela de temperatura (perfil) T versus w. Tipicamente w é referenciado à linha de centro da tira, a posição da linha de centro sendo considerada como a metade das extremidades da linha 36 e 38. A figura 6b ilustra este resultado graficamente na forma de perfil de temperatura 44.

Em muitas aplicações é vantajoso poder relacionar o perfil de temperatura com a posição do material em chapa na direção de transporte. Portanto, neste exemplo, o processador gera um 'mapa' de temperatura temporal da tira onde um eixo é a posição através da tira e, o outro, o tempo, com cores de pixel representando temperatura, registrando cada perfil de temperatura 44 e exibindo-os um ao longo do outro, espaçados de acordo com o intervalo de tempo entre os pontos nos quais as imagens térmicas correspondentes foram retiradas. Isto está mostrado na figura 6c como o mapa 46.

Se um sensor de velocidade da tira (de qualquer tipo conhecido) for conectado no sistema, este mapa pode ser redesenhado com eixos correspondentes às distâncias através e ao longo da tira. Isto está mostrado na figura 6d como o mapa 48.

Os perfis 42, 44 ou mapas 46, 48 podem ser analisados com relação a limites conhecidos e um alarme atuado se os limites forem excedidos. O perfil ou mapa pode ser analisado com relação a recursos anômalos - 'buracos' (regiões de baixa temperatura) - correspondentes a contaminação ou objetos estranhos na tira, e um alarme atuado.

A figura 6 mostra exemplos de recursos anômalos 52 e 54 e limites T_max e T_min. Se qualquer recurso tiver que exceder T_max e um alarme puder ser disparado, ou, em um outro exemplo, o operador poderia ser alertado para investigar com detalhes. Em alguns exemplos, os limites poderíam ser usados para disparar a produção de um mapa térmico da área relevante do material em chapa que excedeu os limites.

A figura 7 ilustra uma terceira modalidade na qual uma segunda linha 60 é definida pela referência à primeira linha 34. Como mostrado na figura 7a, a segunda linha 60 corresponde a uma posição espaçada uma certa distância d da primeira linha 34. Por exemplo, a segunda linha 60 pode ser através da tira 10 aproximadamente 2 metros antes da tira 10 entrar na bobina 11. Como para a primeira linha 34, a segunda linha 60 pode ter qualquer forma e não precisa ser retilínea, embora preferivelmente ela tenha a mesma forma da primeira linha 34.

Esta segunda linha 60, sendo referenciada na imagem térmica como a primeira linha 34, 'trilha' movimentos dentro da imagem (por causa de desalinhamentos do dispositivo formador de imagem ou 'crescimento' da bobina, por exemplo).

Radiâncias e temperaturas correspondentes podem ser medidas e derivadas ao longo desta segunda linha 60 exatamente como para a primeira linha 34. Entretanto, as temperaturas são agora temperaturas 'aparentes' (T₃) em virtude de a segunda linha 60 ficar fora da região de intensificação da emissividade ótima. Um patamar plausível para radiância ou temperatura aparente pode ser estabelecido e a segunda linha terminada nas bordas da tira da mesma maneira que a primeira linha 34.

As temperaturas aparentes T₃ são colocadas em gráfico ao longo da segunda linha como um perfil ou mapa exatamente como para a primeira linha. A figura 7b mostra um mapa térmico (temporal ou espacial) derivado da primeira linha 34 ao longo de perfis de temperatura representativos 44 e perfis de temperatura aparentes 62, este último derivado da segunda linha 60.

O sistema pode procurar padrões anômalos nos perfis ou mapas de temperatura aparente e soar um alarme, exatamente como na primeira e segunda modalidades.

Existe benefício em trabalhar com temperatura aparente para certos tipos de anomalias. Por exemplo, se existir um respingo de óleo leve 56 em uma tira de alumínio, ele atingirá a temperatura da tira, mas terá uma emissividade muito mais alta do que a tira. Portanto, sua presença é vista como uma grande anomalia positiva na temperatura aparente, derivada dos dados retirados da segunda linha 60 (indicada como 56 no perfil de temperatura aparente 62 da figura 7b(i)).

O comprimento de onda operacional do dispositivo formador de imagem pode ser escolhido de maneira a explorar mais completamente tais efeitos. Por exemplo, a maioria dos hidrocarbonetos terá alta emissividade próxima de comprimentos de onda de 3,4 mícrons, e assim uma banda de onda operacional estreita, por exemplo, aproximadamente 3,3 a 3,5 mícrons, dará alta sensibilidade a esses materiais.

Na identificação de anomalias, pode-se fazer uso do fato de que a maioria dos recursos de temperatura da tira real é alongada, como ilustrado na figura 7b. Como tal, cada recurso aparece em muitos e muitos sucessivos perfis (quadros). Ao contrário, um objeto, por exemplo, um parafuso perdido 58, na tira se parecerá talvez apenas com um perfil (quadro).

Dado o mapa de temperatura real a partir da primeira linha 34 e o mapa de temperatura aparente a partir da segunda linha 60, pode-se computar um mapa de emissividade. Este é, com efeito, um mapa do acabamento superficial da tira e potencialmente pode ser usado como um meio de monitoramento do acabamento superficial.

Similarmente, pode-se computar e monitorar substancialmente em tempo real um perfil de emissividade.

Emissividade pode ser calculada de inúmeras maneiras. Em um exemplo, um perfil de emissividade é computado a partir do segundo perfil de temperatura 44 e do perfil de temperatura aparente 62, retirado do mesmo quadro da imagem térmica gerada pela câmera 20. Para cada valor de temperatura do perfil 44 e cada valor de temperatura aparente do perfil 62, a função de Planck e banda de onda de radiação conhecidos são usadas para calcular a radiância correspondente do corpo negro. Para cada ponto ao longo do perfil, a emissividade pode ser determinada racionalizando-se as radiâncias calculadas. Um mapa de emissividade temporal ou espacial pode ser construído usando o perfil de emissividade gerado em cada quadro.

Altemativamente, emissividade podería ser calculada diretamente a partir da informação de radiância adquirida pela câmera 20 e presente na imagem térmica original. As radiâncias observadas nas duas linhas 34 e 62 podem ser racionalizadas para dar a emissividade tanto antes de os dados serem convertidos em temperatura quanto sem conversão em temperatura.

Se for incorporado um sensor de velocidade da tira, então os perfis de emissividade e mapa podem ser computados de forma exatamente correta - isto é, usando os dados da primeira linha de um quadro e os dados da segunda linha de um outro para deslocar as linhas de temperatura e temperatura aparente e calcular corretamente a emissividade para cada posição ao longo da tira. Entretanto, dada à natureza alongada da maioria dos recursos, isto pode não ser necessário e pode ser suficiente calcular emissividades de dados da primeira linha 34 e segunda linha 60 retirados do mesmo quadro.

A saída do sistema inclui perfil(s) e/ou mapa(s) de temperatura, anteriormente discutidos, mais qualquer sinal de alarme. Dados são preferivelmente transferidos via uma conexão de ethemet a um computador da usina 24. Um formato de dados padrão - por exemplo, OPC é preferivelmente empregado. Os dados de perfil e/ou mapa são preferivelmente também exibidos em uma tela.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para medir a temperatura de um material em chapa, arranjado de tal maneira que o material em chapa forme pelo menos um lado de uma cavidade de maneira a intensificar a emissividade efetiva do material em chapa nas proximidades da cavidade, cujo método compreende as etapas de:

a) gerar uma imagem térmica de pelo menos parte do lado de dentro da cavidade usando um dispositivo de formação de imagem térmica para detectar radiação emitida pela cavidade, a imagem térmica compreendendo uma pluralidade de pixéis, cada qual tendo um valor de pixel representativo de radiação emitida por uma respectiva região da cavidade;

b) identificar um primeiro subconjunto da pluralidade de pixéis cujos valores de pixel satisfazem critérios predeterminados;

c) usar o primeiro subconjunto identificado de pixéis para determinar uma linha na imagem térmica representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; e,

d) selecionar um segundo subconjunto da pluralidade de pixéis com base na linha determinada e gerar um perfil de temperatura ao longo da linha determinada derivada dos valores de pixel associados com cada um do segundo subconjunto de pixéis, caracterizado pelo fato de que a etapa de selecionar o segundo subconjunto de pixéis compreende: (i) identificar pixéis perto de uma linha determinada, os pixéis identificados formando o segundo subconjunto; e, (ii) para cada de pelo menos algum dos pixéis identificados na etapa (i), definir um arranjo de pixéis incluindo o pixel identificado, comparando os valores de pixel dos pixéis dentro do arranjo para localizar o pixel tendo o valor mais alto de pixel dentro do arranjo, e substituindo o pixel identificado na etapa (i) com o pixel localizado no segundo subconjunto.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente repetir as etapas a) a d) a uma taxa de quadros predeterminada.
3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro subconjunto de pixéis é identificado selecionando-se o pixel com o valor de pixel mais alto de cada uma das pelo menos duas das colunas da imagem térmica, preferivelmente cerca da metade das colunas, ainda preferivelmente cerca de 1 em cada 10 colunas.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro subconjunto de pixéis é identificado selecionando-se o pixel com o valor de pixel mais alto de cada das pelo menos duas das fileiras da imagem térmica, preferivelmente cerca da metade das fileiras, ainda preferivelmente cerca de 1 em cada 10 fileiras.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade compreende o primeiro subconjunto de pixéis.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade é determinada gerando-se uma linha que se ajusta melhor ao primeiro subconjunto de pixéis, preferivelmente usando um ajuste pelos mínimos quadrados.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade é retilínea.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a linha representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade é um polinômio, ou compreende mais de uma seção linear.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, na etapa (i), os pixéis perto da linha determinada são escolhidos pela seleção do pixel mais perto da linha determinada de cada de pelo menos alguma das colunas da imagem térmica, preferencialmente todos das colunas.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, na etapa (i), os pixéis mais próximos da linha determinada são escolhidos selecionando-se o pixel mais próximo da linha determinada de cada das pelo menos algumas das filas da imagem térmica, preferivelmente todas as filas.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo tem tamanho pré-definido de n x m pixéis, nem sendo ajustáveis.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o arranjo tem um tamanho pré-definido de 5 x 5 pixéis.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o arranjo é centralizado no pixel identificado.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

dl) comparar os valores de pixel associados com o segundo subconjunto de pixéis com um valor limite para identificar uma ou mais bordas do material em chapa, terminar a linha determinada de maneira a não estender-se além de qualquer borda identificada e revisar o segundo subconjunto de pixéis com base na linha terminada.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o valor limite é ajustável.
16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o valor limite é com base em uma função dos valores de pixel associados com o segundo subconjunto de pixéis revisado em um quadro de imagem anterior.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de:

e) realizar uma transformação de coordenadas para produzir um segundo perfil de temperatura relacionado com a verdadeira posição ao longo de uma direção no material em chapa, com base na geometria conhecida da cavidade e no dispositivo de formação de imagem térmica.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o material em chapa está movimentando e compreende uma tira com uma largura transversal à sua direção de movimento, e o segundo perfil de temperatura é ao longo da largura da tira.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

f) gerar um mapa térmico temporal do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura gerado para cada quadro, o mapa tendo coordenadas de tempo vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura.
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

g) monitorar o movimento do material em chapa e gerar um mapa térmico espacial do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura gerado para cada quadro e a distância movimentada pelo material em chapa entre quadros, o mapa tendo coordenadas de distância ao longo de uma direção de movimento do material em chapa vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura.
21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

h) definir uma segunda linha na imagem térmica espaçada e referenciada com a linha determinada representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; selecionar um terceiro subconjunto da pluralidade de pixéis com base na segunda linha e gerar um perfil de temperatura aparente ao longo da segunda linha derivada dos valores de pixel associados com cada um do terceiro subconjunto de pixéis.
22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a segunda linha representa uma região do material em chapa fora da região de intensificação da emissividade ótima.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

i) realizar uma transformação de coordenadas para produzir um segundo perfil de temperatura aparente relacionado com a verdadeira posição ao longo de uma direção no material em chapa, com base na geometria conhecida da cavidade e no dispositivo de formação de imagem térmica.
24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

j) gerar um mapa térmico aparente temporal do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura aparente gerado para cada quadro, o mapa tendo coordenadas de tempo vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura.
25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 24, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

k) monitorar o movimento do material em chapa e gerar um mapa térmico aparente espacial do material em chapa com base no segundo perfil de temperatura aparente gerado para cada quadro e a distância movimentada pelo material em chapa entre quadros, o mapa tendo coordenadas de distância ao longo de uma direção de movimento do material em chapa vs. posição ao longo de uma direção do material em chapa, preferivelmente largura.
26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

i) gerar um perfil de emissividade ou mapa de emissividade com base em uma comparação do primeiro ou segundo perfil de temperatura, ou mapa térmico temporal ou espacial derivado da linha determinada na etapa c), com o respectivo perfil ou mapa aparente derivado da segunda linha definida na etapa h).
27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

m) comparar o perfil de temperatura gerado, perfil de temperatura aparente, perfil de emissividade, mapa térmico ou mapa de emissividade com limites predeterminados e disparar um sinal de alarme se um valor cair fora dos limites predeterminados.
28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

n) realizar reconhecimento de padrão no perfil de temperatura gerado, perfil de temperatura aparente, perfil de emissividade, mapa térmico ou mapa de emissividade para detectar padrões anômalos e disparar um sinal de alarme se um padrão anômalo for detectado.
29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizado pelo fato de que a radiação detectada é radiação infravermelha, preferivelmente com um comprimento de onda de aproximadamente 3 a 5 mícrons ou aproximadamente 8 a 14 mícrons, ainda preferivelmente aproximadamente 3,3 a 3,5 mícrons, 3,8 a 4,0 mícrons, 4,6 a 5,4 mícrons, 7,6 a 8,4 mícrons ou 7,8 a 8,0 mícrons.
30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que os valores de pixel correspondem à radiância e a etapa d) compreende converter o valores de radiância de pelo menos o segundo subconjunto de pixéis em valores de temperatura usando a função de Planck e a banda de comprimento de onda conhecida da radiação.
31. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, caracterizado pelo fato de que a cavidade é definida entre o material em chapa e um rolo arranjado para suportar o material em chapa.
32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o material em chapa é bobinado no rolo, o rolo preferivelmente compreendendo um mandril, ainda preferivelmente um mandril dividido de diâmetro ajustável para facilitar a remoção do material em chapa bobinado.
33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 32, caracterizado pelo fato de que o material em chapa é tira de alumínio, tira de aço ou tira de aço polido.
34. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o material em chapa é tira de aço ou tira de aço polido.
35. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o material em chapa é tira de alumínio.
36. Sistema de medição de temperatura adaptado para realizar o método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 35, compreendendo:

um dispositivo de formação de imagem térmica arranjado para visualizar pelo menos parte de uma cavidade, da qual um material em chapa forma pelo menos um lado, e sendo adaptado para detectar radiação emitida pela cavidade para gerar assim uma imagem térmica de pelo menos parte do lado de dentro da cavidade, a imagem térmica compreendendo uma pluralidade de pixéis, cada qual tendo um valor de pixel representativo de radiação emitida por uma respectiva região da cavidade; e, um processador adaptado para: identificar um primeiro subconjunto da pluralidade de pixéis cujos valores de pixel satisfazem critérios predeterminados; usar o primeiro subconjunto identificado de pixéis para determinar uma linha na imagem térmica representativa da intensificação da emissividade ótima na cavidade; e, selecionar um segundo subconjunto da pluralidade de pixéis com base na linha determinada e gerar um perfil de temperatura ao longo da linha determinada derivada dos valores de pixel associados com cada um do segundo subconjunto de pixéis, caracterizado pelo fato de que o processador é adaptado para selecionar o segundo subconjunto de pixéis: (i) identificando os pixéis o mais perto da linha determinada, os pixéis identificados formando o segundo subconjunto; e, (ii) para cada de pelo menos alguns dos pixéis identificados na etapa (i), definindo um arranjo de pixéis incluindo o pixel identificado, comparando valores de pixel dos pixéis dentro do arranjo para localizar o pixel tendo valor de pixel máximo dentro do arranjo, e substituindo o pixel identificado em (i) com o pixel localizado no segundo subconjunto.
37. Sistema de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de formação de imagem térmica compreende um arranjo detector microbolômetro não resfriado.
38. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 ou 37, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma montagem adaptada para suportar o dispositivo de formação de imagem térmica, a montagem preferivelmente arranjada para permitir rotação do dispositivo de formação de imagem térmica em tomo de pelo menos um eixo, preferivelmente dois eixos ortogonais.
39. Sistema de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o material em chapa está movimentando e a montagem habilita o dispositivo de formação de imagem térmica girar em tomo de dois eixos ortogonais dos quais um eixo é substancialmente perpendicular à direção de movimento do material em chapa.
40. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 38 ou 39, caracterizado pelo fato de que a montagem é arranjada para permitir rotação do dispositivo de formação de imagem térmica em tomo de três eixos ortogonais.
41. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 40, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de formação de imagem térmica é contido em um alojamento protetor.
42. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 41, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um computador da usina ao qual os resultados do processador são alimentados.
43. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 42, caracterizado pelo fato de que o processador é conectado no dispositivo de formação de imagem térmica preferivelmente via um de uma ethemet, internet, intranet, TCP/IP, OPC, conexão de porta serial ou conexão sem fio.
44. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 42, caracterizado pelo fato de que o processador é conectado no computador da usina 5 preferivelmente via um de um protocolo ethemet, internet, intranet, TCP/IP, OPC, conexão de porta serial ou conexão sem fio.

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