PT1555522E - Processo e instrumento para caracterização da superfície de um piso, por exemplo, uma superfície de relva sintética - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PROCESSO E INSTRUMENTO PARA CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE UM PISO, POR EXEMPLO, UMA SUPERFÍCIE

DE RELVA SINTÉTICA A presente invenção refere-se a técnicas para caracterização de superfícies de pisos. "Caracterização de superfícies de pisos" é aqui entendida como caracterização destas superfícies do ponto de vista biomecânico, i.e., a identificação das características que determinam o comportamento da superfície quando esta é pisada.

Existem várias técnicas conhecidas, algumas delas recolhidas de normas específicas concebidas para permitir a caracterização de superfícies de pisos. Estas técnicas foram desenvolvidas, por exemplo, para identificação, numa forma razoavelmente objectiva, das características do piso das superfícies, tais como, por exemplo, tapetes fabricados de material sintético.

Estas técnicas conhecidas podem ser utilizadas também para a caracterização de superfícies destinadas à prática de actividades desportivas.

Por exemplo, a Norma DIN 18035/7 destina-se a especificar os critérios para medição e cálculo de um parâmetro de absorção de energia KA (abreviatura da palavra alemã Kraftabbau) que pode ser deteetado utilizando um. aparelho conhecido como "atleta artificial de Berlim". Os requisitos estabelecidos pela FIFA (Federação Internacional das Associações de Futebol) pretendem que os locais para jogar futebol tenham valores de KA entre 55% e 701. 1 A Norma DIN acima referida pretende então possibilitar a medição e o cálculo de um parâmetro da deformação normal utilizando outro instrumento geralmente referido como "atleta artificial de Estugarda". Os requisitos da FIFA pretendem atingir uma faixa de valores entre 4 e 8 mm.

Também, informação útil sobre este assunto pode ser retirada das Normas Europeias publicadas como projecto em Outubro de 2003 com o título de prEN14808.

Os "atletas artificiais", acima considerados, baseia o seu funcionamento num peso (i.e., um corpo com um determinado peso) mantido por uma estrutura de base colocada na superfície a caracterizar. O peso cai de uma determinada altura sobre a superfície, e associada à estrutura há uma taça mantida per uma mola, que será atingida pelo peso quando este caí.

Noutros tipos de atletas artificiais, pretende-se que o peso bata na superfície a caracterizar no fim da sua queda: neste caso, a face frontal (ou face de impacto) do peso tem, contudo, uma mola à qual está associado um sensor para detectar a deformação.

Durante alguns dos últimos anos, tapetes de relva sintética do tipo descrito, por exemplo, em EP-A-0377925, US-A-4337283, US-A-5Ô58527, US-A-5976645 ou EP-A-1158099, tiveram um grande aumento na sua aplicação. A solução descrita no documento citado em último lugar permite a reprodução de uma forma muito fiel das características do piso e da resposta aos esforços mecânicos (pancadas, impactos de natureza variada, etc.) do revestimento de relva natural ou relvado.

Para explorar completamente esta possibilidade, é importante identificar, de uma forma precisa e fiel - e tão objectíva quanto possível - as características de u.m 2 determinado revestimento de relva natural e as características de um tapete de relva sintética (relvado) que se pretende possa reproduzir com a maior fidelidade possível as características do revestimento de relva natural, isto tanto com .referência específica aos parâmetros biornecânicos que determinam de forma essencial a ínteracção dos atletas com a superfície do tapete que utilizam, como no que se refere, por exemplo, às características de ressalto da bola utilizada para a prática do desporto no referido tapete.

Os testes conduzidos durante o decurso de alguns dos últimos anos demonstram, contudo, que os métodos e os instrumentos de caracterização de um tipo tradicional como aqueles a que foi feita referência na parte introdutória da presente descrição, e, ma is precisamente, os descritos, e.g., em WO-A-89/07176, FR-A-2066356 ou GB-A-1524445, (nos quais os preâmbulos das reivindicações 1 e 9 foram baseados) não são capazes de nos dar uma caracterização particularmente precisa e fiel de uma superfície, tal como, por exemplo, um revestimento de relva tanto natural como sintético. 0 objectívo da presente invenção é proporcionar meios que possam satisfazer esta necessidade.

De acordo com a presente invenção, este objectívo é atingido devido a um processo com as características referidas especificamente na reivindicação 1. A invenção refere-se também a um instrumento de medida correspondente, como é referido na reivindicação 9.

Basicamente, a solução de acordo com a invenção é caracterizada, na forma de realização mais preferida, fazendo cair um peso de uma determinada altura na superfície que se pretende caracterízar, provocando a conversão da energia cinética da queda do peso em energia 3 de deformação da referida superfície, sendo a energia de deformação restituível pela superfície ao peso. A solução de acordo com a invenção pretende também na forma de realização ma is preferida, a detecção de, pelo menos, um parâmetro que represente o processo de restituição da energia de deformação, acima mencionada, pela superfície ao peso.

Numa forma particularmente preferida, o parâmetro acima mencionado é escolhido no grupo constituído por: o valor de pico da força de reacção exercida pela superfície no fim da deformação induzida pela queda do referido peso; daí, isto é, por outras palavras, o valor inicial da força com que a superfície começa a restituir ao peso a energia de deformação, i.e., o valor da força acima referida no início do processo de restituição da energia de deformação pela superfície ao peso; o valor máximo da deformação da superfície S induzido pela queda do referido peso; também, isto é, de uma forma simétrica, precisamente o valor da deformação a partir do qual a superfície começa a restituir a energia de deformação ao peso; o intervalo entre o momento em que é atingida a deformação máxima da superfície como resultado da queda do peso e o momento em que o peso atinge o valor máximo de regresso (ressalto), induzido pela restituição da energia de deformação ao próprio peso pela superfície; o intervalo entre o momento em que o peso bate na superfície em resultado da queda do referi.do peso e o momento acima referido em que o peso atinge o valor máximo 'de regresso (ressalto), induzido pela restituição da energia de deformação ao próprio peso pela superfície; e/ou 4 o valor da altura atingida pelo peso como resultado do fenómeno atrás mencionado de regresso ou ressalto induzido pela restituição da energia de deformação ao próprio peso pela superfície, A lista que aparece acima é evidentemente dada a título de exemplo e não deve, evidentemente, ser entendida de qualquer maneira como limitativa do âmbito da invenção. Contudo, é totalmente evidente que, compreendidas no âmbito da invenção, existem também soluções baseadas em combinações e/ou processamento dos parâmetros acima identificados.

Testes já conduzidos pelo requerente demonstraram que o último parâmetro acima identificado (valor da altura atingida pelo peso como resultado do fenómeno de regresso ou ressalto) prova ser particularmente significativo para a correcta caracterização da superfície do piso, por exemplo, revestimento de relva (quer natural quer sintético).

Ainda que sera pretender ficar ligado a qualquer teoria específica a este respeito, o presente requerente tem razões para acreditar que a melhoria acentuada que pode ser conseguida reiativamente à técnica conhecida é devida principalmente ao facto de, embora as soluções de acordo com a técnica actual analisem acima todos os processos de deformação da superfície sob o efeito do peso que nela cai, a solução aqui descrita dá atenção (também) ao que ocorre após o referido processo de deformação ter tido lugar, e, ern particular, à resposta/reacçào oferecida pela superfície relativamente ao peso que nela caiu. A invenção será agora descrita, por meio de exemplos puramente não limitativos, com referência aos desenhos anexos, nos quais: 5 a Figura 1 é uma vista em alçado que ilustra esquematicamente as característ iças de um instrumento de medida de acordo com a invenção; a Figura 2 é um fiuxograma exemplificando critérios possíveis de implementação da solução nele descrita; e as Figuras 3 a 5 ilustram diagramas que podem ser obtidos com a solução aqui descrita.

Em primeiro lugar, recorda-se que na descrição que se segue será feita referência, puramente como exemplo, à aplicação possível da solução aqui descrita para a caracterização de superfícies de pisos constituídas por revestimentos de relva, quer sintéticos, quer naturais. 0 campo de aplicação possível da invenção não fica, contudo, limitado a este sector específico: a solução aqui descrita pode ser, com vantagem, utilizada também para caracterizar superfícies de pisos de tipo diferente, por exemplo, pavimentos para ginásio, campos para diferentes jogos (basquetebol, voleibol, etc.) e, possivelmente, também superfícies de pisos não concebidos para serem utilizados em actividades desportivas.

No resto da presente descrição, será feita referência geral a caracterização de uma superfície S, uma vez que este é o termo utilizado no sector. Em sentido restrito, o termo "superfície" é utilizado em si próprio para identificar uma quantidade não material, i.e., geométrica, i-e., uma superfície virtualmente sem qualquer espessura. No contexto presente, o termo "superfície" identifica de facto a estrutura ou substrato (no caso dos exemplos aos quais será feita uma referência extensa na descrição que se segue, a um revestimento de relva natural ou sintética) que define, de uma forma precisa, a superfície em questão. 6 como ura

Na Figura 1, o número de referência 10 indica, todo, um instrumento (ou "atleta artificial") que pode ser utilizado para implementação da scluçào aqui descrita.

Numa forma semelhante substancialmente a outros tipos de atletas artificiais já mencionados na parte introdutória da presente descrição, o instrumento 10 compreende basicamente: uma parte base que compreende uma multiplicidade de pernas 12 (por exemplo, três pernas distribuídas em ângulos de 120° relativamente umas às outras), concebidas para se manter firmemente no pavimento através dos pés 14; de um modo preferido, os pés 14 são providos de elementos de ajustamento micrométrico da altura, designados por 16; e uma estrutura 18 central ou coluna concebida para se manter com exactidão na posição vertical por ajustamento dos pés 14. A coluna 18 tem, de um modo preferido, uma multiplicidade de hastes 20 verticais, ao longo das quais pode deslizar na vertical, em condições de pouco atrito, um cursor 22 transportando um peso 24.

Em particular, o cursor 22 (e onde o peso 24 é carregado) é desenhado para ser mantido numa posição elevada por um electrcíman 26 fixado na parte de topo da coluna 18. A posição de retenção do cursor 22 pelo electroíman 26 pode ser ajustada de forma selectiva de maneira a obrigar a superfície inferior do peso 24 a ficar a uma altura h ajustada de uma forma precisa (por exemplo, numa faixa de mais ou menos cinco décimas de milímetro) relatívamente à superfície S da qual se deseja determinar, de acordo com as modalidades descritas em maior pormenor na descrição que se segue - as características biomecânicas do piso. /

Na parte que se segue da presente descrição, será assumido que a superfície S é constituída por um relvado (tanto natural, como sintético). A distância h (igual, por exemplo, a 1250 décimas de milímetro) será então assumida como determinada basicamente relativamente à superfície do solo, a partir do qual emergem as folhas de relva.

Para se ter em conta o facto da superfície S ser, de uma forma geral, concordante (também tendo em conta a presença de formações filiformes), o ajustamento da altura h é feito, de um modo preferido, obrigando os pés 14 a ficarem numa placa (modelo) fabricada de material rígido, por exemplo, meta]., assente no pavimento. Ainda de novo, para ter em conta a concordância geral da superfície S (na qual, como descrito em maior pormenor a seguir, a queda do peso 24 pode conduzir à formação de uma impressão mais ou menos marcada), é habitualmente pretendido que a operação de ajustamento da altura h seja repetida após cada teste individual de queda do peso 24.

No caso de um tapete de relva sintética do tipo dos mencionados na parte introdutória da presente descrição, a altura h é em geral referida ao nível do topo dos enchimentos dispersos entre as formações filiformes que imitam a aparência da relva ou do relvado para as manter na posição vertical.

Evidentemente, o valor de 1250 décimos de milímetro, indicados acima para a altura h, deve ser entendido puramente com a intenção de fornecer um exemplo.

Considerações similares aplicam-se na escolha do peso do corpo 24. Por exemplo, os testes já conduzidos pelo requerente foram levados a cabo com um corpo com um peso na zona dos 11,5 kg. Compreendido neste valor está também o peso do cursor 22. 8

Pelo menos, a parte de topo do conjunto representado pelo cursor 22 e peso 24 (e, de um modo preferido, todo o conjunto) é feito de material ferromagnético. 0 electroíman 26 é concebido para manter o peso 24 inicialmente na posição elevada, representada a linha cheia, na Figura 1. Quando o electroíman 26 é desactivado, o peso 24 é libertado e cai rapidamente (de uma forma que pode ser considerada substancialmente como uma espécie de queda livre) , partindo da altura h e bate com a face frontal ou superfície 28 de impacto (isto é, a superfície inferior na situação normal de utilização do instrumento 10 representado na Figura 1), na superfície S que está a ser caracterizada.

Assim, como maís claramente se verá na descrição que se segue, o impacto tem caracteristícas de um impacto, pelo menos, parcialmente elástico, e daí conduzir a um fenómeno de regresso ou de ressalto do peso 24.

Uma característica importante da solução aqui descrita reside no facto de, associado à face frontal ou superfície 28 de impacto do peso 24 existir um sensor 30 dinamométrico do tipo normalmente referido como "célula de carga". É, então, um sensor projectado para detectar a força exercida contra a face 28 frontal do peso 24.

Os especialistas na técnica do sector apreciarão, além disso, que, ainda que preferida, a disposição frontal do conjunto dos sensores 30 dinamométricos não é imperativa. O sensor 30 pode também ser montado numa posição bastante afastada relativamente à face 28 frontal, ainda que mantendo a possibilidade de detectar a intensidade da força aplicada contra a referida face frontal durante o fenómeno da queda (e ressalto em sentido contrário) do peso 24 sobre a superfície S. 9

Ao contrário do que ocorre em certos "atletas artificiais" de acordo cora a técnica conhecida, nos quais a face frontal acima mencionada suporta uma mola, associado à qual existe um sensor de deformação, no caso do dispositivo 10 aqui descrito a referida superfície frontal é substancialmente - rígida. A conotação da face 28 frontal do peso 24, como uma superfície "substancialmente rígida" tem o objectivo de ter em conta o facto do referido sensor 30 possuir usualmente medidores de deformação.

Os medidores de deformação em questão detectam a força que é aplicada de acordo com a deformação imposta pela referida força, de um modo particular, sob a forma de uma percentagem de variação do comprimento. Para uma ilustração geral da característica dos medidores de deformação que podem ser aplicados no contexto da solução aqui descrita, referência útil deve ser feita ao documento "Strain Gauge Measurement - A Tutorial" - Nota do Pedido 078 - National Instrument Corporation, Dezembro de 1995 (páginas 1 a 11).

As deformações ligadas intrinsecamente à operação de um medidor de deformação da referida natureza são deformações micrométricas e, como tal, não se afastam da característica de rigidez substancial da face 28 de impacto do peso 24: isto aplica-se, de uma forma partícularmente extensa, ao caso em que o referido sensor 30 dinamométrico é montado numa posição afastada relativamente à face 28.

Associado ao cursor 22 (ainda, que não explícitamente visível nos desenhos, mas representado esqu.ematicain.ente pelo número 32), estão um ou maís transdutores de posição linear, os quais sao concebidos para detectar a posição atingida pelo cursor 22 (e portanto pelo peso 24 por ele carregado), nos guias 20 da coluna 18. O transdutor ou os transdutores 32 ficam por isso em condições de detectar, 10 com elevada precisão, a distância que separa a face frontal ou superfície 28 de impacto do peso 24 da superfície S a ser caracterizada.

Os transdutores 32 podem, de forma vantajosa, ser constituídos por transdutores de posição linear sem contacto do tipo magnetoestritivo. h ausência, de contacto eléctrico do cursor elimina, em transdutores deste tipo, os problemas do desgaste e destruição, garantindo uma duração pratícamente ilimitada, ao mesmo tempo que assegura que o movimento de des] ízamento (queda) do peso 24 ao longo dos guias 20 possa ocorrer em condições que possam ser substancialmente semelhantes às condições de queda livre.

Os sensores 32 do tipo acima especificado, que apresentam um elevado desempenho em termos de linearidade, capacidade de repetição, resistência a vibrações e a choques mecânicos, estão normalmente disponíveis no mercado e são produzidos pela firma Gefran S.p.A de Provaglio d'Iseo (Brescia)-Itália.

Os transdutores magnetoestrutivos em questão estão em condições de fornecer directamente, na respectiva linha 34 de saída, um sinal analógico sob a forma de uma tensão e/ou de uma corrente, sem necessidade de qualquer tratamento electrónico de sinal sempre que fazem interface com dispositivos, tais como, instrumentos controladores ou de medição. O número 36 de referência designa uma unidade de controlo e processamento que pode ser, com vantagem, considerada na forma de um computador pessoal, possivelmente associado ao dispositivo 10 com a montagem de um interface (de tipo conhecido) para reunir e processar dados de medição. Ά unidade 36 controla, por meio da linha 38, c electroíman 26 (e fica assim em. condições de controlar a 11 queda do peso 24 de uma forma selectiva) . Também recebe, numa linha 40, o sinal do sensor 30 dinamcmétrico e portanto recebe como entrada um sinal representativo da força exercida na face frontal ou superfície 28 de impacto do peso 24,

Cada medição individual para a caracterização de uma superfície S, utilizando o instrumento 10, pode, com vantagem, ser executada de acordo com o fluxograma representado na Figura 2.

No fluxograma, o passo 100 indica um passo inicial, no qual o instrumento 10 é preparado para trazer o cursor 22 para uma posição elevada e para activar o electroíman 26 de forma que o cursor 22 e o peso 24 por ele carregado sejam mantidos numa posição elevada, com a face 28 frontal do peso 24 localizada à distância h (ajustável com precisão, por exemplo, fazendo funcionar o pé 14) da superfície S que vai ser caracterizada.

No passo 102, a unidade 36 de controlo controla a desactivaçâo do electroíman 26 provocando a queda vertical do peso 24 ao longo da coluna 18 de maneira a atingir gradualmente a posição designada por linha tracejada na Figura 1.

Durante o movimento de queda e durante os passos ímediatamente subsequentes, a unidade 36 regista, com o conjunto de operações, representadas, como um todo, pelo passo 104, a tendência do sinal de saída do sensor ou sensores 32 de posição e do sensor 30 dínamométrico.

Numa forma preferida, a operação de detecção em questão obriga à amostragem do sinal de saída do sensor ou sensores 32 de posição e dos sensores 30 dinamomét ricos a uma frequência de aproximadamente 20 kHz, 12

Desta maneira, a unidade 36 fica em condições de reunir e armazenar sinais correspondentes basicamente aos diagramas indicados, respectivamente, pelas curvas A e B dos gráficos das Figuras 3, 4 e 5.

Nos diagramas em questão, a escala das abcissas é uma escala de tempo com orientação da direita para a esquerda. Por outras palavras, o ponto designado por 0 (à direita) representa o instante em que o electroíman 26 liberta o cursor 22, obrigando o peso a cair, enquanto que a escala de tempo, em milissegundos, representa o tempo da evolução dos fenómenos representados pelas curvas A e B. A curva  representa, Instante a instante, a posição vertical da face 28 frontal do peso 24 medida com referência ao plano da superfície S.

No instante 0 da escala das abcissas, o valor correspondente da altura é igual ao valor h. Na porção de tempo imediatamente subsequente à libertação do cursor 22 pelo electroíman 26, o valor da referida altura diminui rapidamente em resultado da queda vertical do peso 24 ao longo dos guias 20. 0 valor de ordenada 0 no diagrama das Figuras 3 a 5 corresponde à situação em que a placa 28 frontal do peso se move para a posição exactamente correspondente na superfície S.

Com referência aos três diagramas das Figuras 3 e 5 (e interrompendo a análise das diferenças a um passo seguinte), deve notar-se que, no princípio, o peso 24 contínua no seu movimento de queda, penetrando na superfície S, defcrmando-a. O movimento de penetração prossegue até ao ponto mínimo das curvas, designado por II nos diagramas. 13

Partindo deste ponto/momento, a superfície S restitui a energia de deformação, deslocando de novo para cima o peso 24, que regressa/ressalta em retorno até atingir a distância máxima de retorno/ressa.l to relativamente à superfície S, e depois cai de novo penetrando na superfície S (valores negativos da escala das ordenadas nos diagramas das Figuras 3 a 5} e dando assim origem a novos fenómenos de ressalto (particularmente evidentes na curva A da Figura 4) que são então gradualmente amortecidos.

Para este fim, o peso 24 assenta normalmente na superfície S numa posição, em que a superfície 28 frontal fica, pelo menos, ligeiramente abaixo do nível original da superfície S; este facto é inteiramente compreensível, uma vez que, na presença de uma superfície S concordante, o peso 24 tende a formar uma espécie de cavidade mais ou menos profunda na superfície S. A curva B dos diagramas corresponde ao sinal de saída do sensor 30 dinamométrico e então tem um padrão coordenado relatívamente ao padrão do diagrama A. 0 sinal B de força apresenta basicamente picos nas zonas de deformação máxima da superfície S e nos passos imediatamente subsequentes, em que a superfície (i.e., mais correctamente, o tapete delimitado superficíalmente pela referida superfície) restitui a energia de deformação acumulada, enviando o peso 24 de volta para cima.

Deverá apreciar-se que a curva B tem (em todos os três diagramas das Figuras 3 a 5) um primeiro pico muito marcado correspondente ao primeiro fenómeno de regresso/ressalto e a seguir mais picos cada vez menos importantes.

Deverá também ser apreciado, como imediatamente perceptível, que, embora nos diagramas das Figuras 3 e 5 a curva B tenha basicamente três picos visíveis, no diagrama 14 da Figura 4 a mesma curva apresenta, como claramente visível, peio menos, um quarto pico de sinal de força.

Os passos 106 a 112 do fluxograma da Figura 2 identificam passos subsequentes de processamento, conduzidos pela unidade 36 (ou pelo módulo de processamento, por exemplo, um computador pessoal, ao qual o último está ligado) nos sinais de saída dos sensores 32 e 30.

Em particular, num passo 106, a unidade 36 detecta o valor máximo, designado por I (e normalmente expresso em kgf), da força exercida pelo peso 24 na superfície S e daí como evidente efeito de reacção pela superfície S sobre o peso 24. Este é, portanto, o valor inicial (máximo) da força com a qual a superfície S restitui ao peso 24 a energia de deformação acumulada em resultado do impacto do peso 24 na superfície S.

Este valor é normalmente apresentado no monitor 42 associado à unidade 36, em particular, num campo de apresentação designada por 200 (Figuras 3 a 5). 0 parâmetro indicado é um parâmetro biomecânico nãc considerado por qualquer norma corrente em vigor no momento do preenchimento do presente pedido e é considerado como representando o "retorno" que um atleta, quando anda ou corre na superfície S, experimenta, a seguir a cada impacto individual.

Num passo designado por 108, a unidade 36 identifica o valor de um primeiro mínimo, designado por II, da curva designada por A.

Este valor de deformação, apresentado também no monitor da unidade 42 num campo designado por 300, é indicativo da deformação máxima real da superfície S em consequência do impacto, medida, por exemplo, em décimas de milímetro. É 15 portanto o valor da deformação inicial a partir do qual a superfície S restitui ao peso 24 a energia de deformação acumulada como resultado do impacto do peso 24 na superfície S. É também, neste caso, um parâmetro do tipo biomecânico não considerado por qualquer norma corrente em vigor no momento do preenchimento deste pedido de patente.

Num passo designado por 110, a unidade 36 determina a duração do intervalo de tempo (designado por III) entre o ponto em que é atingida a deformação máxima (ponto referido previamente e designado por II} e o valor máximo imediatamente a seguir, na curva A, i.e., o momento em que aparece o valor máximo da altura de regresso ou ressalto para cima do peso 24 relativamente à superfície S. O tempo III de regresso, medido normalmente em milésimos de segundo, é basicamente indicativo da duração do processo em. que a superfície S restitui ao peso 24 a energia de deformação acumulada em resultado do impacto do peso 24 na superfície S. O tempo 3 de regresso é apresentado num campo 400 do monitor 42. Também neste caso, se trata de um parâmetro bíomecânico, não considerado por qualquer norma em vigor no momento de preenchimento do presente pedido e que é proporcional ao tempo de reacção da superfície S.

No passo 112, a unidade 36 detecta então um valor de tempo de regresso correspondente ao intervalo designado por IV nos diagramas das Figuras 3 a 5. É basicamente um parâmetro semelhante ao parâmetro previamente considerado, com a diferença resultante do facto do intervalo de tempo em questão, concebido para ser apresentado num campo 500 do monitor 42, é detectado nâo partindo do ponto II mínimo da curva A, mas, pelo contrário, do seu valor zero atingido no momento em que o peso 24 bate na superfície S. 16

Também este parâmetro representa o processo com o qual a superfície S restitui ao peso 24 a energia de deformação acumulada em resultado do impacto do peso 24 na superfície S, mas inclui em si também uma medida da duração do processo inicial de deformação.

Também neste caso, o parâmetro, expresso em milésimos de segundo, não é considerado em qualquer das normas em vigor no momento do preenchimento do presente pedido. Também é proporcional ao tempo de reacção do pavimento.

Finalmente, num passo designado por 118, a unidade 36 detecta a relação entre o valor das ordenadas (designado por V) do primeiro máximo da curva  e a altura da queda do peso 24 designada por h.

Também neste caso, trata-se de um parâmetro que representa o processo pelo qual a superfície S restitui ao peso 24 a energia de deformação acumulada em resultado do impacto do pese 24 na superfície S. De novo, trata-se de um parâmetro de um tipo biomecânico não considerado por qualquer norma em vigor no momento do preenchimento do presente pedido.

As experiências conduzidas pelo requerente mostram que se trata de um parâmetro particularmente significativo. 0 parâmetro em questão, que é usualmente designado como estando representado num campo 600 do monitor 42 na forma de um valor percentual, é proporcional à energia de retorno que o atleta sente a seguir a cada impacto individual.

Deverá apreciar-se, de facto, que o movimento de queda (e do subsequente regresso/ressalto gradualmente amortecido] do peso 24 no sentido ascendente é baseado essencialmente num mecanismo de conversão bidireccional da energia potencial em energia cinética, e více-versa. 17

Em particular, durante o movimento da queda inicial do peso 24, a energia potencial inicialmente possuída (que está ligada à altura h) é por isso convertida em energia cinética, que atinge o valor máximo no momento em que a face 28 frontal do peso 24 bate na superfície S.

Nos instantes imediatemente a seguir, a energia cinética é transferida para a superfície S (ou, de forma mais correcta, para o tapete de que faz parte a superfície) na forma de trabalho absorvido e acumulado pela superfície S como energia de deformação. A superfície S restitui então ao peso 24 a energia de deformação acumulada, devolvendo-o para cima e transferindo então para o peso 24 uma energia cinética que permite que ele de novo se mova para cima com um movimento de regresso/ressalto. 0 movimento de regresso ascendente envolve uma (re)transformação da energia cinética em energia potencial, a qual atinge um novo pico (valor máximo} correspondente ao valor das ordenadas designado por V nos diagramas das Figuras 3 a 5. 0 mecanismo acima referido repete-se evidentemente (numa forma progressivamente mais amortecida) em fenómenos sucessivos de queda/regresso ascendente.

Como já foi mencionado anteríormente, e de novo sem se pretender ficar ligado a qualquer teoria específica relacionada, o presente requerente tem razões para acreditar que a maioria das técnicas de caracterização biomecânica das superfícies de pisos conhecidas da técnica tem por fim principalmente a investigação da lei espaço-tempo da queda de um peso na superfície a earacterizar, sem conferir importância particular à identificação do mecanismo com o qual a energia de deformação acumulada na superfície é de novo transferida para o peso provocando o seu regresso ascendente, um mecanismo que aparece em todas 18 as formas particulares principalmente no caso em que a superfície S apresenta características visco-eiásticas.

Os passos designados por 114 e 116 no fluxograma da Figura 2 indicam finalmente o facto de, em conjunto com as operações de oetecçao e de monitorização ant er i ormen t e descritas, é possível detectar e apresentar os valores de KA e de deformação, aos quais foi feita referência na parte introdutória da presente descrição. Estes parâmetros podem também ser deduzidos a partir dos sinais fornecidos pelos sensores, com os quais o dispôsi ti vo/instrumento 1.0 aqui descrito está equipado, sendo o objectivo proceder a uma apresentação (monitorização exemplificada pelo passo 118) destes parâmetros adicionais nos respectivos campos 700 e 800 do monitor 42.

Passando agora ao exame comparativo dos diagramas das Figuras 3 a 5, deve notar-se que o diagrama da Figura 3 refere-se a um revestimento de relva natural de um pavimento utilizado normalmente no futebol. O diagrama da Figura 4 refere-se, por sua vez, a um tapete artificial de relva sintética preenchido por grânulos de borracha EPDM e areia.

Finalmente, o diagrama da Figura 5 refere-se a um tapete de relva sintética produzido pelo requerente de acordo com a solução descrita em EP-A-1158G99. A comparação dos diagramas das Figuras 3 e 5 (e fazendo a leitura dos valores que aparecem nos campos 200 a 600) revela, de uma forma objectiva e que pode ser medida, um fenómeno encontrado repetidamente por atletas que experimentaram e ficaram em condições de comparar ambos os tipos de cobertura em questão. Em particular, deve notar-se como as curvas A e B apresentam, em ambos os casos, uma afinidade substancial de caracteristícas, tanto no que 19 respeita aos valores absolutos, como no que respeita à tendência do tempo.

Poder-se-á, pelo contrário, apreciar-se imediatamente que as curvas A e B da Figura 4 (relativas a um tapete de relva sintética/relvado preenchido com grânulos de borracha e areia) apresentam um padrão bastante diferente, caracterízado por um valor de restituição de energia extremamente elevado.

Em particular, deve ser notado que, embora nos diagramas das Figuras 3 e 5, os valores apresentados no campo 600 sejam, respectivamente, 9,399% e 7,237%, o mesmo valor é, no caso da Figura 4, 25, 391%, ou seja, aproximadamente três vezes mais elevado. Isto corresponde a um valor de restituição de energia extremamente elevado, o qual indica um tapete de relva sintética que mostra um marcado carácter de elasticidade, que é prejudicial ao atleta e que pode dar origem a fenómenos extremamente pouco naturais de ressalto de bola utilizada para eventos desportivos.

Pode ser imediatamente notado que os valores de KA detectados no caso de revestimentos de relva (natural e sintética) das Figuras 3 e 4 são praticamente idênticos (52,96% e 52,92%), enquanto que na realidade os dois tipos de revestimento em questão têm característícas de comportamento totalinente diferentes. As mesmas considerações aplicam-se em larga escala no que diz respeito aos valores apresentados no campo designado por 800.

Evidentemente, mesmo que na forma de realização normalmente preferida da invenção, se considera a detecção e apresentação de todos os parâmetros indicados nos campos 200, 300, 400, 500 e 600, a solução aqui descrita é 20 apropriada para implementação por detecção de um grupo mais restrito dos referidos parâmetros.

Considera-se que entre os parâmetros indicados, o parâmetro de restituição de energia (permitidos pelo passo 112 e mostrado nc campo 600 do monitor) será particularmente interessante e significativo, em particular para as aplicações em que se deseja conseguir um tapete de relva sintética (relvado) que possa reproduzir de um modo o mais fiel possível as características de um determinado revestimento de relva natural.

Sabe-se que o revestimento de relva natural pode apresentar também em campos que estão muito perto uns dos outros, características biomecânicas consideradas diferentes pelos atletas que os utilizam. Entre os diferentes campos disponíveis, o mesmo tipo de desporto e/ou na mesma instalação, os atletas podem indicar um campo que seja particularmente por eles preferido. A solução aqui descrita permite assim "fotografar" de uma forma objectiva e precisa as características de um campo como este e a sua reprodução da forma mais fiel possível num tapete sintético e artificial, permitindo possivelmente a verificação com uma acção de controlo do tipo interactivo da correspondência efectiva entre as características do tapete sintético obtidas e as características desejadas. Isto também se aplica à evolução possível do tapete no tempo.

Evidentemente, sem prejuízo do princípio da invenção, os pormenores de construção e a forma de realização podem variar largamente relativamente ao que está aqui descrito e ilustrado, sem por issc sair do âmbito da presente invenção tal como é definido nas reivindicações anexas.

Lisboa, 14 de Junho de 2007 21

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de caracterização de uma superfície (S) de um piso, compreendendo o processo as operações de: queda de um peso (24) de uma determinada altura (h) na referida superfície (S), produzindo a conversão da energia cinética da queda do peso (24) em energia de deformação da referida superfície (S), podendo a referida energia de deformação ser restituída pela referida superfície (S) ao referido peso (24), pelo que o referido peso (24) fica sujeito a um movimento de queda e de ressalto; e detecção de, pelo menos, um parâmetro (I a V) representando o processo de restituição da referida energia de deformação peia referida superfície (S) ao referido peso (24), caracterizado por o processo incluir os passos de: detecção (32, 30) durante o referido movimento de queda e de ressalto da posição do referido peso (24) e da força exercida contra a face (28) frontal do referido peso (24); e registo das tendências dos sinais representativos da referida posição e da referida força, utilizando ambas as referidas tendências para identificar as características de tendência da referida superfície (S).
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido, peio menos, um parâmetro ser escolhido do grupo constituído por: 1 o valor (I) da força de reacção exercida pela referida superfície (S) no inicio do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso (24); c valor (II) da deformação da referida superfície (S) no início do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso {24); o intervalo (III) de tempo entre o início do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso (24) e o momento no qual o peso (24) atinge o valor máximo do regresso ascendente induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S); o intervalo (IV) de tempo entre o momento em que o peso (24) bate na referida superfície (S) em resultado da queda e o momento em que o peso (24) atinge o valor máximo do regresso ascendente induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S) ; e o valor (V) da altura atingido pelo peso (24) quando do regresso para cima, anteriormente mencionado, induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S).
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender o passo que consiste em detectar a relação entre o referido valor (V) de altura de regresso e a referida altura (h) pré-determinada da queda do referido peso (24). o
4. 4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender o passo de apresentação (200, 300, 400, 500, 600) do referido, pelo menos, um parâmetro detectado.
5. 5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida superfície (S) ser um tapete ou um revestimento de relva.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido tapete ou revestimento de relva ser um tapete de relva natural.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido tapete ou revestimento de relva ser um revestimento de relva sintética (relvado).
8. 8. Processo para a construção de tapetes de relva sintética, caracterizado por compreender os passos de: caracterização, utilizando o processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, de um tapete de relva natural, detectando o referido, pelo menos, um parâmetro (I a V) relativamente ao referido revestimento de relva natural; realização de um tapete de relva sintética ou relvado; caracterização do referido tapete de relva sintética utilizando o processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, detectando de maneira homóloga o reierido, pelo menos, um parâmetro (I a V) no referido tapete de relva sintética ou relvado; e 3 aproximação do referido tapete de relva sintética ou relvado semelhante, do ponto de vista biomecânico, ao referido revestimento de relva natural, levando o referido, pelo menos, um parâmetro (I a V) detestado de maneira homóloga no referido tapete de relva sintética ou relvado a aproximar-se do referido, pelo menos, um parâmetro (I a V) detectado no referido revestimento de relva natural.
9. 9. Instrumento para a caracterização de superfícies (S) de pisos, caracterizado por compreender: uma estrutura (12 a 20) que pode ser posicionada na referida superfície (S) que vai ser caracterizada; um peso (24) transportado pela referida estrutura (12 a 20) com possibilidade de queda na referida superfície (S) partindo de uma determinada altura {h) , pelo que o referido peso (24) fica sujeito a um movimento de queda e de ressalto, tendo o referido peso (24) uma face (28) frontal que é substancialmente rígida e está em condições de bater na referida superfície (S) em resultado da queda do referido peso (24) da referida altura (h) pré-determinada; um sensor (30) dinamométrico que pode detectar a força transferida entre a face (28) frontal do peso (24) e a referida superfície (S) , gerando um sinal de força respectivo; e um sensor (32) de posição que pode detectar a posição vertical atingida pelo referido peso (24) relativamente à referida estrutura, gerando o sinal de posição respectivo; 4 caracterizado por o instrumento incluir uma unidade (36) de controlo e processamento para registar, durante o referido movimento e ressalto, a tendência do referido sinal de força e do referido sinal de posição respectivos, utilizando ambas as referidas tendências para identificação das características do piso das referidas superfícies (S).
10. 10. Instrumento de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender: um elemento (26) de retenção do peso (24) que pode manter o referido peso (24) e deixá-lo cair de forma selectiva na referida superfície (S) a partir da referida altura (h) determinada, produzindo a conversão da energia cinética da queda do peso (24) em energia de deformação da referida superfície (S), podendo a referida energia de deformação ser restituída pela referida superfície (S) ao referido peso (24); e uma unidade (36) de processamento ligada aos referidos sensores (30) dínamométríco e (32) de posição, sendo a referida unidade de processamento configurada para detectar partindo dos referidos sinais de força e de posição, pelo menos, um parâmetro (I a V) representando o processo de restituição da referida energia de deformação pela referida superfície (S) ao referido peso (24), identificando o referido, pelo menos, um parâmetro as características do piso da referida superfície ÍS) .
11. 11. Instrumento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a referida unidade (36) de processamento ser configurada para detectar, pelo 5 menos, um parâmetro escolhido do grupo constituído por: o valor (I) de força de reacção exercida pela referida superfície (S) no início do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso (24); o valor (II) de deformação da referida superfície (S) no inicio do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso (24); o intervalo (III) de tempo entre o início do processo de restituição da referida energia de deformação pela superfície (S) ao peso (24) e o momento em que o peso (24) atinge o valor máximo de regresso ascendente induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S); o intervalo (IV) de tempo entre o momento em que o peso (24) bate na referida superfície (S) em resultado da queda e o momento em que o peso (24) atinge o valor máximo de regresso ascendente induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S); e o valor (V) de altura atingido pelo peso (24) em resultado do regresso ascendente acima mencionado induzido pela restituição ao próprio peso (24) da referida energia de deformação pela referida superfície (S),
12. 12. Instrumento de acordo com a reivindicação 10 ou reivindicação 11, caracterizado por a referida unidade (36) de processamento ser configurada para 6 detectar a relação entre 0 referido valor ,V) de altura do regresso e 0 referid0 valor pré_ determinado de altura (h) de queda do referido peso (24}.
13. 13. Instrumento de acordo com quaiquer das reivindrcações 9 a 12 anteriores, caracterizado por compreender um monitor (42) para apresentação (200, 300, 400, 500, 600) do referido, pelo menos, um parâmetro detectado e referidas tendências. Lisboa, .14 de Junho de 2007 7