Un aparato para realizar una shearografía electrónica sobre un objeto de prueba,

comprendiendo el aparato: una cámara de presión (412) en la que se puede apoyar el objeto de prueba, una cámara de shearografía (230) dispuesta en la cámara de presión (412) para tomar una imagen de interferencia del objeto de prueba, y un aparato de tratamiento de aire (446) en comunicación con el interior de la cámara de presión para cambiar la presión ambiente en la cámara de presión (412), incluyendo el sistema de tratamiento de aire (446) un mecanismo de reducción de la humedad (474) en comunicación con el interior de la cámara de presión (412) y pudiendo ser operado selectivamente para reducir la humedad relativa en el interior de la cámara de presión (412)

ÁMBITO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere generalmente al ámbito de las pruebas no destructivas. Concretamente, la presente invención se refiere a la técnica de la shearografía electrónica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La técnica de la interferometría de cizalladura, o shearografía, implica la interferencia de dos imágenes del mismo objeto desplazadas lateralmente para formar una imagen de interferencia. Los procedimientos shearográficos convencionales requieren que se tome una primera imagen de interferencia (o imagen de referencia) mientras el objeto está en una condición sin tensión o de primera tensión, y que se tome otra imagen de interferencia cuando el objeto está en una segunda condición de tensión. La comparación de estas dos imágenes de interferencia (preferiblemente mediante procedimientos de sustracción de imágenes) revela información sobre las concentraciones de deformaciones y por lo tanto, sobre la integridad del objeto en una sola imagen llamada shearograma. En particular, la shearografía ha demostrado ser útil para detectar concentraciones de deformaciones y por lo tanto, defectos en los neumáticos de vehículos, especialmente los neumáticos de vehículos recauchutados.

En la shearografía electrónica convencional, las imágenes de interferencia se almacenan en una memoria de ordenador y se comparan electrónicamente para producir shearogramas estáticos únicos. Dado que todos los datos se procesan electrónicamente, los resultados del análisis pueden verse en “tiempo real”. “Tiempo real”, tal y como se utiliza en la técnica anterior, se refiere a la capacidad para ver el shearograma casi instantáneamente después de que se haya tomado la segunda imagen de interferencia.

Un aparato y un procedimiento para realizar la shearografía electrónica se describen en la patente estadounidense nº 4,887,899 emitida por Hung El aparato descrito en la patente mencionada produce una imagen de interferencia mediante el paso de la luz, reflejada desde el objeto de prueba, a través de un material birrefringente y un polarizador. El material birrefringente, que puede ser cristal de calcita divide un rayo de luz, reflejado desde el objeto, en dos rayos, y el polarizador hace posible que los rayos de luz reflejados desde un par de puntos interfieran entre sí. De este modo, cada punto sobre el objeto genera dos rayos y el resultado es una imagen de interferencia formada por la interferencia óptica de dos imágenes del mismo objeto desplazadas lateralmente.

Antes de los desarrollos divulgados en la patente de Hung, la frecuencia espacial de la imagen de interferencia producida en análisis shearográficos era relativamente alta, y requería el uso de película fotográfica de alta resolución para grabar una imagen de interferencia útil. El desarrollo divulgado en la patente de Hung produce una imagen de interferencia con una frecuencia espacial relativamente baja porque los ángulos efectivos entre los rayos de interferencia son pequeños. Por lo tanto, las imágenes de interferencia puede ser grabadas con una cámara de vídeo, teniendo la cámara de vídeo normalmente mucha menos capacidad de resolución que una película fotográfica de alta densidad o de alta resolución. Almacenando una imagen de interferencia del objeto en su condición inicial sin tensión, y comparando esta imagen de interferencia, virtualmente instantánea, por ordenador con otra imagen de interferencia tomada bajo un nivel diferente de tensión, puede observarse una imagen en “tiempo real” o shearograma de las deformaciones resultantes del objeto. Cada punto de la imagen de interferencia real es generado por la interferencia de la luz que emana desde un par de puntos definidos en el objeto. Por lo tanto, cada píxel de la cámara de vídeo es iluminado por la luz reflejada desde aquellos dos puntos. Si la iluminación general permanece constante, entonces cualquier variación en la intensidad del píxel, en la imagen de interferencia, solo será sometida a cambios en la relación de fase de los dos puntos de luz.

Cuando se almacena la imagen de vídeo inicial de la imagen de interferencia, se graba una intensidad inicial para cada píxel, como se ha descrito anteriormente. Si se producen deformaciones diferenciales en el objeto, dichas deformaciones provocarán cambios en la posterior imagen de interferencia. En concreto, la intensidad de un píxel dado cambiará de acuerdo con el cambio en la relación de fase entre los dos rayos de luz, reflejados desde los dos puntos en el objeto, que iluminan el píxel. Las diferencias de fase pueden ser tanto cambios positivos, que hacen que el píxel sea más claro, o cambios negativos, que hacen que el píxel sea más oscuro. El hecho de que el píxel se vuelva más claro o más oscuro depende de la relación de fase inicial y de la dirección del cambio de fase. Debido a la naturaleza cíclica de las interferencias de fase, dado que la deformación del objeto aumenta continuamente, la intensidad en un píxel dado puede pasar a través de un ciclo completo. Esto es, la intensidad del píxel podría aumentar a una diferencia máxima (positiva), a continuación volver a la intensidad original y después, volver a la diferencia máxima (negativa), y así sucesivamente.

En sistemas de la técnica anterior, un único shearograma se deriva de dos imágenes de interferencia estáticas únicas tomadas en dos niveles de tensión distintos. El shearograma único es observado entonces por un operador para su análisis. Si se toman múltiples shearogramas, el análisis se realiza en un shearograma cada vez. De este modo es sustancial el tiempo de asistencia del operador requerido para realizar un riguroso análisis de tensión. Asimismo, un shearograma único puede mostrar de manera falsa características de luz que parecen ser defectos (denominados “falsos positivos”). Estos “falsos positivos” son causados por diferentes características reflectoras en la superficie del objeto de prueba y parecen defectos cuando se visualiza un shearograma estático. Además, en un shearograma estático pueden “eliminarse” algunos defectos reales y de este modo, no visibles (denominados "falsos negativos”) a determinados niveles de tensión (particularmente altos). Estos efectos “eliminados” son causados por líneas periféricas shearográficas que no están suficientemente separadas espacialmente para ser visibles y poder distinguirse y por lo tanto, parecen efectos de luz anómalos en lugar de defectos reales en el objeto de prueba. De este modo, un shearograma estático único puede contener información no precisa con respecto a los defectos presentes actualmente. Asimismo, un operador que tenga que analizar un gran número de shearogramas necesita una gran cantidad de tiempo de asistencia del operador.

Una disposición similar a la de la patente de Hung se divulga en el artículo "A real time digital shearing speckle interferometer" por FS Chau y TW Ng en Measurement Science and Technology, vol. 3, nº 4, 1 de abril 1992, páginas 381-383. Las imágenes del shearograma se producen en tiempo real, es decir, aparecen en un visualizador casi instantáneamente después de que la señal de la imagen haya sido generada por la cámara. De este modo, las imágenes del shearograma han sido producidas y visualizadas en varios valores de carga diferentes aplicados a un objeto de prueba.

En la patente estadounidense 6,219,143 B1 se describe un aparato para realizar shearografía electrónica en un objeto de prueba, en el que se proporciona una cámara shearográfica para tomar imágenes de interferencia del objeto de prueba. Un dispositivo de animación como un ordenador acoplado a la cámara de shearografía está adaptado para recibir las imágenes de interferencia a un ritmo de al menos 15 imágenes por segundo mientras que el objeto de prueba realiza una secuencia de un continuo de niveles de tensión variables. El dispositivo de animación compara las imágenes de interferencia con una imagen de interferencia de referencia del objeto en el estado sin tensión o casi sin tensión mediante un proceso de sustracción de cada imagen de interferencia de la imagen de interferencia de referencia, formando de este modo un shearograma. Cada imagen de shearograma se muestra simultáneamente en una unidad visualizadora y se almacena en un dispositivo de memoria. Después de que la serie de niveles de tensión variables se haya completado, la secuencia de imágenes de shearograma se recuerda y se vuelve a reproducir en secuencia en la unidad de visualización. La visualización secuencial de...

1. Un aparato para realizar una shearografía electrónica sobre un objeto de prueba, comprendiendo el aparato: una cámara de presión (412) en la que se puede apoyar el objeto de prueba, una cámara de shearografía (230) dispuesta en la cámara de presión (412) para tomar una imagen de interferencia del objeto de prueba, y un aparato de tratamiento de aire (446) en comunicación con el interior de la cámara de presión para cambiar la presión ambiente en la cámara de presión (412), incluyendo el sistema de tratamiento de aire (446) un mecanismo de reducción de la humedad (474) en comunicación con el interior de la cámara de presión (412) y pudiendo ser operado selectivamente para reducir la humedad relativa en el interior de la cámara de presión (412).

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que un procesador de imágenes (60) está acoplado a la cámara de shearografía (30), estando el procesador de imágenes (60) adaptado para recibir una pluralidad de imágenes de interferencia secuenciales de la cámara de shearografía (30), producir un conjunto de una pluralidad de imágenes de shearograma del objeto de prueba de las imágenes de interferencia y producir una animación del conjunto de imágenes de shearograma secuenciales para representar dinámicamente los estados de tensión variable en el objeto de prueba, un visualizador (70) está acoplado al procesador de imágenes (60) para proporcionar visualización de la animación del conjunto de imágenes de shearograma secuenciales, se proporciona una memoria de archivo para memorizar los datos correspondientes a la animación, comprimiéndose los datos de animación memorizados de tal modo que los datos de animación memorizados incluyen solamente imágenes de shearograma individuales preseleccionados del conjunto de imágenes de shearograma secuenciales y menos que todos los datos de imágenes asociados con cada imagen de shearograma individual preseleccionada, y en el que las imágenes de shearograma individuales comprenden imágenes de shearograma tomadas a un intervalo regular preseleccionado del conjunto de imágenes de shearograma secuenciales.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2 en el que las imágenes de shearograma individuales preseleccionadas en los datos de animación memorizados han sido disminuidas de tamaño utilizando una técnica de

promediación de píxeles.

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que cada imagen de shearograma comprende una pluralidad de piezas individuales de datos de imágenes y los datos memorizados están comprimidos de tal modo que solo incluyen piezas individuales de datos de imágenes que han cambiado en más de una cantidad predeterminada de la imagen de shearograma anterior en el conjunto de imágenes de shearograma secuenciales.

5. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 2 a 4, que incluye asimismo un procesador de datos adaptado para comprimir los datos de animación memorizados.

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 5 en el que el procesador de datos es un ordenador (340).

7. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 2 a 6 en el que el procesador de imágenes (60) está adaptado para producir una pluralidad de conjuntos de imágenes de shearograma secuenciales, representando cada conjunto de imágenes de shearograma secuenciales una sección sustancialmente diferente del objeto de prueba.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la memoria de archivo está adaptada para retener datos correspondientes a cada animación.

9. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 2 a 8 en el que los datos de animación memorizados incluyen un identificador.

10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9 en el que los datos de animación memorizados incluyen un índice que asocia los datos de animación memorizados con el identificador.

11. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 2 a 10 en el que los datos de animación memorizados tienen forma de archivo de gráficos animados.

12. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que la cámara de presión (412) tiene una puerta (414, 416) que se mueve entre las posiciones abierta y cerrada, estando dispuesta la cámara de shearografía (230) en la cámara de presión (412).

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 12, que incluye además un sistema de carga de neumáticos (424) para cargar un neumático en la cámara de presión (412) a través de la puerta de la cámara de presión (414, 416), incluyendo el sistema de carga del neumático (424) una placa de soporte del neumático (426) que puede girarse entre una posición de carga en la que la placa de soporte del neumático (426) está dispuesta para soportar un neumático en una posición generalmente vertical sustancialmente fuera de la cámara de presión (412) y una posición de inspección en la que la placa de soporte

(426) está dispuesta para soportar un neumático en una posición sustancialmente horizontal en el interior de la cámara de presión (412), pudiéndose mover la placa de soporte (426) a lo largo del carro (428) que está adaptado para centrar automáticamente un neumático apoyado en la placa de soporte (426) en relación con la cámara de shearografía (230).

14. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13 en el que la placa de soporte del neumático (426) tiene una parte central que está sustancialmente abierta.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13 o 14 en el que el sistema de carga del neumático (424) incluye un marco pivotante (430) dispuesto en la cámara de presión (412) y un brazo pivotante (432) que se extiende entre el marco pivotante (430) y el carro (428).

16. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 13 a 15 en el que la puerta de la cámara de presión está definida por una parte superior (414) de la cámara de presión (412) que está montada de manera pivotante sobre una parte inferior (416) de la cámara de presión (412) y en el que una junta separa las partes superior e inferior de la cámara de presión (412), extendiéndose la junta según un ángulo ascendente desde una parte frontal (420) de la cámara de presión (412) adyacente en la que la placa de soporte del neumático (426) está dispuesta en la posición de carga hacia una parte trasera opuesta (410) de la cámara de presión (412).

17. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 13 a 16 en el que la placa de soporte de neumático (426) incluye un par de postes de soporte espaciados (444) dispuestos de forma adyacente a un extremo de la placa de soporte (426) y adyacente a un extremo inferior del carro (428).

18. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17 en la que el sistema de carga de neumáticos (424) incluye un brazo detector (448) dispuesto de forma adyacente al extremo superior (450) del carro (428) opuesto a los postes de soporte

(444) y un mecanismo de accionamiento de centrado (458), pudiéndose operar el mecanismo de accionamiento de centrado (458) para mover el brazo detector (448) y los postes de soporte

(444) en direcciones opuestas a lo largo del carro (428) a velocidades iguales en distancias iguales y pudiéndose operar el brazo detector (448) para detener el funcionamiento del mecanismo de accionamiento (458) cuando el brazo detector contacta con un neumático apoyado en la placa de soporte (426).

19. El aparato de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores en el que el mecanismo de reducción de humedad comprende un elemento de calentamiento

(474) que puede operarse para proporcionar aire calentado al interior de la cámara de presión (412).

20. El aparato de acuerdo con la reivindicación 19 en el que el elemento de calentamiento (474) está dispuesto fuera de la cámara de presión

(412) de manera adyacente a una entrada en la cámara de presión (412) a través de la cual el sistema de tratamiento de aire (446) introduce aire en el interior de la cámara de presión (412).

21. El aparato de acuerdo con la reivindicación 20 en el que el sistema de tratamiento de aire (446) incluye una bomba de vacío (468) en comunicación con el interior de la cámara de presión (412) y que puede operarse para extraer aire de la cámara de presión (412) a través de una salida e introducir aire en la cámara de presión (412) a través de la entrada.

22. El aparato de acuerdo con la reivindicación 21 en el que el elemento de calentamiento (474) está dispuesto para calentar el aire desde un lado de salida de la bomba de vacío (468) que es introducido en la cámara de presión (412) a través de la entrada.