Un aparato para llevar a cabo una cizallografía electrónica en un objeto de ensayo,

comprendiendo el aparato: una cámara (30) de cizallografía para tomar una imagen de interferencia del objeto de ensayo, un procesador (60) de imágenes acoplado a la cámara (30) de cizallografía, estando adaptado el procesador (60) de imágenes para recibir una pluralidad de imágenes secuenciales de interferencia procedentes de la cámara (30) de cizallografía, para producir un conjunto de una pluralidad de imágenes secuenciales de cizallograma del objeto de ensayo a partir de las imágenes de interferencia y producir una animación a partir del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma para representar dinámicamente los estados cambiantes de esfuerzo en el objeto de ensayo, un medio (70) de visualización acoplado al procesador (60) de imágenes para proporcionar una visualización de la animación del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma, una memoria de archivo para guardar datos correspondientes a la animación, estando comprimidos los datos guardados de animación de tal forma que los datos guardados de animación incluyen únicamente imágenes individuales preseleccionadas de cizallograma del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma y menos que la totalidad de los datos de imágenes asociados con cada imagen individual preseleccionada de cizallograma, y un procesador de datos adaptado para comprimir los datos guardados de animación

Máquina cizallográfica de formación de imágenes.

Campo de la invención

La presente invención versa, en general, acerca del campo de ensayos no destructivos. Específicamente, la presente invención versa acerca de la técnica de cizallografía electrónica.

Antecedentes de la invención

La técnica de interferometría de cizallamiento, o cizallografía implica la interferencia de dos imágenes desplazadas lateralmente del mismo objeto para formar una imagen de interferencia. Los procedimientos cizallográficos convencionales requieren que se tome una primera imagen de interferencia (o imagen de referencia) mientras el objeto se encuentra en una primera condición sometida a esfuerzos o no sometida a esfuerzos, y que se tome otra imagen de interferencia mientras que el objeto se encuentra en una segunda condición sometida a esfuerzos. La comparación de estas dos imágenes de interferencia (preferentemente mediante procedimientos de resta de imágenes) revela información acerca de las concentraciones de esfuerzos de deformación y, por lo tanto, la integridad del objeto en una única imagen denominada un cizallograma. En particular, se ha mostrado que la cizallografía es útil para detectar concentraciones de esfuerzos de deformación y, por lo tanto, defectos en neumáticos de vehículos, especialmente en neumáticos recauchutados de vehículos.

En la cizallografía electrónica convencional, las imágenes de interferencia son almacenadas en una memoria de ordenador y son comparadas electrónicamente para producir cizallogramas estáticos únicos. Debido a que se procesan electrónicamente todos los datos, los resultados del análisis pueden ser vistos en "tiempo real". "Tiempo real", según es utilizado en la técnica anterior, hace referencia a la capacidad para visualizar el cizallograma casi instantáneamente después de que se haya tomado la segunda imagen de interferencia.

En la patente U.S. nº 4.887.899 otorgada a Hung se describen un aparato y un procedimiento para llevar a cabo una cizallografía electrónica. El aparato descrito en la patente citada produce una imagen de interferencia al pasar luz, reflejada desde el objeto de ensayo, a través de un material birrefringente y un polarizador. El material birrefringente, que puede ser un cristal de calcita, divide un rayo de luz, reflejado desde el objeto, en dos rayos, y el polarizador hace que sea posible que los rayos de luz reflejados desde un par de puntos interfieran entre sí. Por lo tanto, cada punto en el objeto crea dos rayos, y el resultado es una imagen de interferencia formada por la interferencia óptica de dos imágenes desplazadas lateralmente del mismo objeto.

Antes de los desarrollos dados a conocer en la patente de Hung, la frecuencia espacial de la imagen de interferencia producida en el análisis cizallográfico era relativamente elevada, requiriendo el uso de película fotográfica de alta resolución para grabar una imagen de interferencia útil. El desarrollo dado a conocer en la patente de Hung produce una imagen de interferencia con una frecuencia espacial relativamente baja porque los ángulos efectivos entre los rayos interferentes son pequeños. Por lo tanto, se pueden grabar las imágenes de interferencia por medio de una videocámara, una videocámara que tiene normalmente mucha menos capacidad de resolución que una película fotográfica de alta densidad o de alta resolución. Al almacenar una imagen de interferencia del objeto en su condición inicial no sometida a esfuerzos, y al comparar esa imagen de interferencia, de forma instantánea virtualmente, por medio de un ordenador con otra imagen de interferencia tomada bajo un nivel distinto de esfuerzo, se puede observar una imagen "en tiempo real" o cizallograma de los esfuerzos de deformación resultantes sobre el objeto. Cada punto en la imagen de interferencia real está generado por la interferencia de luz que emana de un par de puntos diferenciados sobre el objeto. Por lo tanto, cada píxel de la videocámara está iluminado por luz reflejada desde esos dos puntos. Si la iluminación de conjunto permanece constante, entonces cualquier variación en la intensidad de los píxeles, en la imagen de interferencia, será debida únicamente a los 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 registra una intensidad inicial para cada píxel, como se ha descrito anteriormente. Si se producen deformaciones diferenciales en el objeto, tales deformaciones provocarán cambios en la imagen de interferencia subsiguiente. En particular, la intensidad de un píxel dado cambiará según 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 bien cambios positivos, que provocan que el píxel se vuelva más brillante o bien cambios negativos, que provocan que el píxel se vuelva más oscuro. Si el píxel se vuelve más brillante o más oscuro depende de la relación inicial de fase y 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 por un ciclo completo. Es decir, la intensidad del píxel puede aumentar hasta una diferencia máxima (positiva), luego volver a la intensidad original, y luego continuar hasta una diferencia máxima (negativa), etcétera.

En los sistemas de la técnica anterior, se deriva un único cizallograma de dos únicas imágenes de interferencia estáticas tomadas a dos niveles diferenciados de esfuerzo. Entonces, el único cizallograma es visualizado por un operario para analizar si se toman múltiples cizallogramas, llevándose a cabo el análisis cizallograma a cizallograma. Por lo tanto, el tiempo de atención requerido del operario para llevar a cabo un análisis minucioso de esfuerzos, es sustancial. Además, un único cizallograma puede mostrar falsamente características de claridad que parecen ser defectos (denominados como "positivos falsos"). Estos "positivos falsos" están causados por distintas características de reflexión sobre la superficie del objeto de ensayo y parecen defectos cuando se visualiza un cizallograma estático. Además, en un cizallograma estático algunos defectos reales pueden resultar "difuminados" y, por lo tanto, ser no visibles (denominados "negativos falsos"), a ciertos niveles (particularmente los elevados) de esfuerzo. Estos efectos "difuminados" son provocados por líneas marginales cizallográficas que no están separadas espacialmente lo suficiente como para poder ser distinguidas visiblemente y, por lo tanto, parecen ser efectos de aberración de la luz más que defectos reales en el objeto de ensayo. Por lo tanto, un único cizallograma estático puede contener información inexacta con respecto a los defectos presentes realmente. Además, un operario que tiene que analizar un gran número de cizallogramas requiere una gran cantidad de tiempo de atención del operario.

En la patente US nº 6.219.143 B1 se describe un aparato para llevar a cabo una cizallografía electrónica sobre un objeto de ensayo, en el que se proporciona una cámara cizallográfica para tomar imágenes de interferencia del objeto de ensayo. Hay adaptado un dispositivo de animación, tal como un ordenador acoplado a la cámara de cizallografía, para recibir las imágenes de interferencia a una velocidad de al menos 15 fotogramas por segundos mientras que el objeto de ensayo experimenta una secuencia de un continuo de niveles variables de esfuerzo. El dispositivo de animación compara las imágenes de interferencia con la imagen de interferencia de referencia del objeto en el estado no sometido a esfuerzos o casi no sometido a esfuerzos por medio de un procedimiento de restar cada imagen de interferencia de la imagen de referencia de referencia, formando de ese modo un cizallograma. De forma simultánea, se representa visualmente cada imagen de cizallograma en una unidad de visualización y se almacena en un dispositivo de memoria. Después de que se ha completado la serie de niveles variables de esfuerzo, se recupera y se reproduce secuencialmente la secuencia de imágenes de cizallograma en la unidad de visualización. La representación visual secuencial de estas imágenes de cizallograma, a una velocidad de al menos 15 fotogramas por segundo, produce una animación cizallográfica de los cizallogramas producidos durante el sometimiento del objeto de ensayo a esfuerzos, y después del mismo.

La invención tiene como objetivo proporcionar...

1. Un aparato para llevar a cabo una cizallografía electrónica en un objeto de ensayo, comprendiendo el aparato:

una cámara (30) de cizallografía para tomar una imagen de interferencia del objeto de ensayo,

un procesador (60) de imágenes acoplado a la cámara (30) de cizallografía, estando adaptado el procesador (60) de imágenes para recibir una pluralidad de imágenes secuenciales de interferencia procedentes de la cámara (30) de cizallografía, para producir un conjunto de una pluralidad de imágenes secuenciales de cizallograma del objeto de ensayo a partir de las imágenes de interferencia y producir una animación a partir del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma para representar dinámicamente los estados cambiantes de esfuerzo en el objeto de ensayo,

un medio (70) de visualización acoplado al procesador (60) de imágenes para proporcionar una visualización de la animación del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma,

una memoria de archivo para guardar datos correspondientes a la animación, estando comprimidos los datos guardados de animación de tal forma que los datos guardados de animación incluyen únicamente imágenes individuales preseleccionadas de cizallograma del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma y menos que la totalidad de los datos de imágenes asociados con cada imagen individual preseleccionada de cizallograma, y

un procesador de datos adaptado para comprimir los datos guardados de animación.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que las imágenes individuales preseleccionadas de cizallograma comprenden imágenes de cizallograma tomadas a un intervalo regular preseleccionado del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma.

3. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que las imágenes individuales preseleccionadas de cizallograma en los datos guardados de animación son reducidos en tamaño utilizando una técnica de promedio de píxeles.

4. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que cada imagen de cizallograma comprende una pluralidad de porciones individuales de datos de imagen y se comprimen los datos guardados de tal forma que solo incluyen porciones individuales de datos de imagen que han cambiado más de una cantidad predeterminada con respecto a la imagen precedente de cizallograma en el conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma.

5. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que el procesador de datos es un ordenador (340).

6. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que el procesador (60) de imágenes está adaptado para producir una pluralidad de conjuntos de imágenes secuenciales de cizallograma y producir una animación a partir de cada conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma, siendo representativo cada conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma de una sección sustancialmente distinta del objeto de ensayo.

7. El aparato según la reivindicación 6, en el que la memoria de archivo está adaptada para guardar datos correspondientes a cada animación.

8. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que los datos guardados de animación incluyen un identificador.

9. El aparato según la reivindicación 8, en el que los datos guardados de animación incluyen un índice que asocia los datos guardados de animación con el identificador.

10. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que los datos guardados de animación están en forma de un fichero de gráficos animados.

11. El aparato según una o más de las reivindicaciones precedentes, que incluye, además, una cámara (412) de presión que tiene una puerta (414, 416) amovible entre las posiciones abierta y cerrada y estando dispuesta la cámara (230) de cizallografía en la cámara (412) de presión.

12. El aparato según la reivindicación 11, que incluye, además, un sistema (424) de carga de neumáticos para cargar un neumático en la cámara (412) de presión a través de la puerta (414, 416) de la cámara de presión, incluyendo el sistema (424) de carga de neumáticos una placa (426) de soporte de neumático que puede ser girada entre una posición de carga en la que la placa (426) de soporte de neumático está dispuesta para soportar un neumático en una posición generalmente vertical sustancialmente fuera de la cámara (412) de presión y una posición de inspección en la que la placa (426) de soporte está dispuesta para soportar un neumático en una posición sustancialmente horizontal en el interior de la cámara (412) de presión, siendo amovible la placa (426) de soporte a lo largo de un dispositivo portador (428) que está adaptado para centrar automáticamente un neumático soportado sobre la placa (426) de soporte con respecto a la cámara (230) de cizallografía.

13. El aparato según la reivindicación 12, en el que la placa (426) de soporte del neumático tiene una porción central que está abierta sustancialmente.

14. El aparato según la reivindicación 12 o 13, en el que el sistema (424) de carga de neumáticos incluye una plataforma (430) de giro dispuesta en la cámara (412) de presión y un brazo (432) de giro que se extiende entre la plataforma (430) de giro y el dispositivo portador (428).

15. El aparato según una o más de las reivindicaciones 12 a 14, en el que la puerta de la cámara de presión está definida por una porción superior (414) de la cámara (412) de presión, que está montada de forma giratoria en una porción inferior (416) de la cámara (412) de presión, y en el que una junta separa las porciones superior e inferior de la cámara (412) de presión, extendiéndose la junta con un ángulo hacia arriba desde una porción frontal (420) de la cámara (412) de presión adyacente a la cual la placa (426) de soporte de neumáticos está dispuesta en la posición de carga hacia una porción trasera opuesta (410) de la cámara (412) de presión.

16. El aparato según una o más de las reivindicaciones 12 a 15, en el que la placa (426) de soporte de neumático incluye un par de postes (444) de soporte separados dispuestos adyacentes a un extremo inferior (446) de la placa (426) de soporte y adyacentes a un extremo inferior del dispositivo portador (428).

17. El aparato según la reivindicación 16, en el que el sistema (424) de carga de neumáticos incluye un brazo (448) de detección dispuesto adyacente a un extremo superior (450) del dispositivo portador (428) opuesto al poste (444) de soporte y un mecanismo accionador (458) de centrado, siendo operable el mecanismo accionador (458) de centrado para mover el brazo (448) de detección y los postes (444) de soporte en direcciones opuestas a lo largo del dispositivo portador (428) distancias idénticas a velocidades idénticas y siendo operable el brazo (448) de detección para detener la operación del mecanismo accionador (458) cuando el brazo (448) de detección hace contacto con un neumático soportado sobre la placa (426) de soporte.

18. El aparato según una o más de las reivindicaciones 11 a 17, que incluye, además, un sistema (446) de gestión de aire en comunicación con el interior de la cámara (412) de presión para cambiar la presión ambiental en la cámara (412) de presión, incluyendo el sistema (446) de gestión de aire un mecanismo de reducción de la humedad en comunicación con el interior de la cámara (412) de presión y siendo operable de forma selectiva para reducir la humedad relativa en el interior de la cámara (412) de presión.

19. El aparato según la reivindicación 18, en el que el mecanismo de reducción de la humedad comprende un elemento (474) de calefacción operable para proporcionar aire calentado al interior de la cámara (412) de presión.

20. El aparato según la reivindicación 19, en el que el elemento (474) de calefacción está dispuesto fuera de la cámara (412) de presión adyacente a una entrada en la cámara (412) de presión a través de la cual el sistema (446) de gestión de aire suministra aire al interior de la cámara (412) de presión.

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

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

23. Un procedimiento para analizar un objeto de ensayo, que comprende:

24. El procedimiento según la reivindicación 23, en el que las porciones individuales de datos de imagen comprenden valores de píxeles.

25. El procedimiento según la reivindicación 23 o 24, en el que la cantidad predeterminada es un cambio en el valor del píxel que no puede ser distinguido por el ojo humano en una animación.

26. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 25, que incluye, además, la etapa de asignar un identificador al objeto de ensayo.

27. El procedimiento según la reivindicación 26, que incluye, además, la etapa de crear un fichero de índice que asocia el identificador del objeto de ensayo con el fichero de gráficos animados.

28. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 27, en el que la etapa de seleccionar imágenes individuales de cizallograma para el conjunto de archivo de imágenes secuenciales de cizallograma se lleva a cabo al tomar imágenes de cizallograma en un intervalo regular preseleccionado del conjunto de imágenes secuenciales de cizallograma.

29. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 28, que incluye, además, la etapa de reducir el tamaño de cada una de las imágenes seleccionadas de cizallograma antes de comprimir los datos de imagen.

30. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 29, que incluye, además, la etapa de representar visualmente el fichero de gráficos animados a una velocidad de fotogramas lo suficientemente rápida como para generar una animación representativa de estados cambiantes dinámicamente de esfuerzo en el objeto de ensayo.

31. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 30, que incluye, además la etapa de representar visualmente el conjunto de la pluralidad de imágenes secuenciales de cizallograma a una velocidad de fotogramas lo suficientemente rápida como para generar una animación representativa de estados cambiantes dinámicamente de esfuerzo en el objeto de ensayo.

32. El procedimiento según una o más de las reivindicaciones 23 a 31, en el que se representa visualmente el conjunto de la pluralidad de imágenes secuenciales de cizallograma a una velocidad de fotogramas más rápida que el fichero de gráficos animados.