BRPI0821312B1 - Dispositivo que forma ferramenta auxiliar na exploração e processo de controle não destrutivo de produtos siderúrgicos - Google Patents

Abstract

dispositivo que forma ferramenta auxiliar na exploração e processo de controle não destrutivo de produtos siderúrgicos a presente invenção refere-se ao dispositivo que forma ferramenta auxiliar da exploração, para o controle não destrutivo de produtos siderúrgicos, destinado a obter informações sobre eventuais imperfeições do produto, a partir de sinais de retorno captados por captadores ultrassônicos emissores, captadores ultrassônicos receptores, formando uma disposição de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônico com o produto por intermédio de um meio líquido, com movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores, essa ferramenta de exploração sendo caracterizada pelo fato de compreender: um conversor (891; 892) capaz de isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis ecos em janelas temporais designadas, em função movimento relativo de rotação/translação, essa representação compreendendo a amplitude e o tempo de roubo de pelo menos um eco, e de gerar um gráfico 3d paralelepipédico, um bloco de transformação (930) capaz de gerar uma imagem 3d (901; 902) de imperfeições possíveis no tubo a partir do gráfico 3d e de uma base de dados, um filtro (921; 922), capaz de determinar, nas imagens (901; 902), das zonas de imperfeição presumida (zcur), assim como propriedades de cada imperfeição presumida, e um estágio de saída configurado para gerar um sinal de conformidade ou de não conformidade de um produto.

Description

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO QUE FORMA FERRAMENTA AUXILIAR NA EXPLORAÇÃO E PROCESSO DE CONTROLE NÃO DESTRUTIVO DE PRODUTOS SIDERÚRGICOS.

[001] A invenção refere-se ao controle não destrutivo de materiais, notadamente para tubos em curso de fabricação.

[002] São conhecidas diferentes proposições, sobre as quais se voltará, tendendo a utilizar as redes neuronais no âmbito de controle não destrutivo de materiais. Mas essa existência não é de natureza a funcionar em meio industrial, sobre equipamentos já em serviço, em tempo real, e permitindo uma classificação no relance das imperfeições segundo sua natureza, de modo que se possa prevenir rapidamente um problema surgido em fase de produção.

[003] O pedido de patente francesa n° 0605923 não publicada trata do controle não destrutivo.

[004] Um objeto da invenção é de melhorar a situação para um sistema que possa:

- ser utilizado em meio industrial e implantado facilmente sobre equipamentos existentes nesse meio;

- ser utilizado em tempo real, isto é, dar um diagnóstico rápido, notadamente a uma velocidade suficiente para não diminuir a velocidade de produção global; e

- permitir uma classificação das imperfeições segundo sua natureza, a partir de uma pequena quantidade de informações, de maneira a conhecer sua gravidade e a permitir a determinação da causa técnica na origem da imperfeição e assim prevenir rapidamente o problema em fase de produção.

[005] De acordo com um primeiro aspecto, é proposto um dispositivo que forma ferramenta auxiliar na exploração, para o controle não destrutivo de tubos (ou outros produtos siderúrgicos) em curso e na

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2/46 saída da fabricação. Essa ferramenta é destinada a tirar informações sobre eventuais imperfeições do produto. Captadores ultrassônicos emissores são excitados seletivamente, segundo uma lei de tempo escolhida. Sinais de retorno são captados por captadores ultrassônicos receptores, formando uma disposição de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônico com o tubo por intermédio de um meio líquido. Enfim, há geralmente um movimento relativo de rotação/translação entre o produto e a disposição de transdutores.

[006] A ferramenta auxiliar na exploração proposta compreende:

- um conversor, capaz de isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis ecos em janelas temporais designadas, em função do movimento relativo de rotação/translação, e daí tirar uma imagem de imperfeições possíveis no produto, essa representação compreendendo a amplitude e o tempo de relance pelo menos um eco, e gerar um gráfico 3D paralelepipédico;

- um bloco de transformação capaz de gerar uma imagem 3D de imperfeições possíveis no tubo a partir do gráfico 3D e de uma base de dados;

- um filtro, capaz de determinar, nas imagens, das zonas de imperfeição presumida, assim como propriedades de cada imperfeição presumida;

- um estágio de saída configurado para gerar um sinal de conformidade ou de não conformidade de um produto.

[007] A invenção pode também se colocar no nível de um dispositivo de controle não destrutivo de tubos (ou outros produtos siderúrgicos) em curso ou na saída de fabricação, que compreende:

- uma disposição de transdutores ultrassônicos de geometria escolhida, montada em acoplamento ultrassônico com o tubo por intermédio de um meio de acoplamento, com movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores;

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- circuitos para excitar seletivamente esses elementos transdutores, segundo uma lei de tempo escolhida, e para coletar os sinais de retorno que eles captam; e

- uma ferramenta auxiliar na exploração, tal como acima. [008] Um outro aspecto da invenção se expressa sob a forma de processo de controle não destrutivo de tubos (ou outros produtos siderúrgicos) em curso ou na saída de fabricação, compreendendo as seguintes etapas:

a. prever uma disposição de transdutores ultrassônicos de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônicos com o tubo por intermédio de um meio de acoplamento, como movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores;

b. excitar seletivamente esses elementos transdutores segundo uma lei de tempo escolhida;

c. coletar os sinais de retorno que eles captam, a fim de analisar seletivamente esses sinais de retorno, para daí tirar as informações sobre eventuais imperfeições do tubo, essas informações compreendendo a amplitude e o tempo de relance de pelo menos um eco e gerar um gráfico 3D paralelepipédico;

d. isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis ecos em janelas temporais designadas, em função do movimento relativo de rotação/translação, e daí tirar uma imagem 3D de imperfeições possíveis no tubo a partir do gráfico 3D paralelepipédico e de uma base de dados;

e. gerar um sinal de conformidade ou de não conformidade de um produto.

[009] A etapa e pode compreender:

e1. filtrar as imagens segundo critérios de filtragem escolhidos, a fim de aí determinar zonas de imperfeição presumida Zcur, asPetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 6/60

4/46 sim como propriedades de cada imperfeição presumida;

e2. formar entradas numéricas de trabalho, a partir de um extrato das imagens correspondendo a uma zona de imperfeição presumida Zcur, de propriedades da imperfeição presumida na mesma zona, oriundas do filtro; e dados de contexto;

e3. aplicar as entradas assim formadas a pelo menos uma disposição do gênero circuito neural;

e4. tratar numericamente a saída da disposição do gênero circuito neural, segundo critérios de decisão escolhidos, p[ara daí tirar uma decisão e/ou um alarme; e e5. afastar e marcar tubos decididos não conforme pela etapa e4.

[0010] Outros aspectos, características e vantagens da invenção aparecerão com o exame da descrição detalhada a seguir de alguns modos de realização não limitativos, assim como desenhos anexados, nos quais:

- a figura 1 representa uma vista esquemática em perspectiva de um tubo, tendo imperfeições ou defeitos ditos padrões;

- a figura 2 representa uma vista lateral esquemática, ilustrando um exemplo de instalação do tipo controle com cabeça giratória sobre um tubo na saída de fabricação;

- as figuras 3A a 3C são detalhes de diferentes tipos de medida de espessura e de controle de imperfeição longitudinais e transversas;

- a figura 4 representa o esquema de princípio da eletrônica associada a um captador ultrassônico em controle não destrutivo em uma instalação clássica;

- as figuras 5A e 5B representam uma vista na extremidade e uma vista lateral de um tipo particular de células de controle não destrutivo, comumente denominado com cabeça giratória, e reprePetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 7/60

5/46 sentado esquematicamente;

- a figura 6 mostra a complexidade dos trajetos ultrassônicos encontrados em um tubo, sobre um exemplo simples;

- as figuras 6A e 6B são diagramas temporais esquemáticos de sinais ultrassônicos, para um captador sob incidência oblíqua, e para um captador sob incidência normal (perpendicular), respectivamente;

- a figura 7 representa um gráfico, mostrando uma representação clássica da seletividade de uma instalação de controle;

- a figura 8 representa um esquema de princípio da eletr6onica associada a um captador ultrassônico em controle não destrutivo em um exemplo de instalação capaz de aplicar a invenção;

- a figura 8A representa um esquema funcional mais detalhado de uma parte da figura 8;

- a figura 8B representa um outro esquema funcional mais detalhado de uma parte da figura 8;

- a figura 9 representa uma cópia de tela esquematizada, ilustrando imagens ultrassonoras numeradas de imperfeições potenciais em um tubo;

- a figura 9A representa uma cópia de tela, segundo uma outra orientação;

- as figuras 10A a 10D são representações esquemáticas de diferentes tipos de imperfeições, segundo a classificação API (American Petroleum Institute) e que constituem os dados de saída da rede neuronal tendendo a determinar o tipo da imperfeição;

- a figura 11 representa o esquema funcional mais detalhado de uma outra parte da figura 8;

- a figura 11A representa uma vista detalhada do bloco de transformação da figura 11;

- a figura 12 representa um diagrama sequencial, ilustrando

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6/46 o tratamento de imperfeições potenciais sucessivas em uma imagem;

- a figura 13 representa o esquema funcional de um sistema de filtros;

- a figura 14 representa o esquema funcional de uma montagem de rede neuronal, tendendo a determinar o tipo de uma imperfeição em um tubo;

- a figura 15 representa o esquema funcional de uma montagem com rede neuronal tendendo a determinar o grau de gravidade de uma imperfeição em um tubo;

- a figura 16 representa o esquema funcional do modelo de neurônio;

- a figura 17 representa um exemplo de função de transferência de um neurônio elementar; e

- a figura 18 representa o esquema geral de uma instalação para a detecção dos defeitos sobre diferentes tipos de captadores. [0011] Os desenhos contêm elementos de caráter certo. Eles poderão, portanto, não somente servir para fazer compreender a presente invenção, mas também contribuir para sua definição, se for o caso. [0012] Na sequência do presente texto, um captador ultrassônico poderá ser designado indiferentemente pelos termos captador, ou apalpador ou transdutor, bem conhecidos do técnico.

CIRCUITOS NEURAIS [0013] A utilização de redes neuronais no âmbito do controle não destrutivo de materiais constitui o objeto de numerosas publicações, a maior parte do tempo bastante teórico, que se considerará então.

[0014] artigo localization and Shape Classification of Defects using the Finite Element Method and the Neural Networks de ZAQUI, MARCHAND e RZAK (NDT.NET- agosto de 1999, vol. IV n° resumo 8) formula das proposições nesse domínio. Todavia, essas proposições são feitas no âmbito de manipulações em laboratório, e a aplicação

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7/46 descrita não permite uma utilização em linha, em meio industrial. Além disso, só a detecção por correntes de Foucault é tratada, que é frequentemente insuficiente.

[0015] artigo Automatic Detection of Defect in Industrial ultrasound images using a neural Network de Lawson e Parker (Proc. Of Int. Symposium on Lasers, Optics, and Vision for Productivity in Mamufacturing I (Vision Systens: Aplications), junho 1996, Proc. Of SPIE vol. 2786, pp. 37-47, 1996) descreve a aplicação do tratamento de imagens e redes neuronais à interpretação do que se denomina scan TOFD. O método dito TOFD (time of Flight Diffraction) consiste em marcar as posições do captador ultrassônico nas quais se pode observar uma difração do feixe sobre as bordas da imperfeição, o que permite na sequência dimensionar a imperfeição. Esse método dificilmente é adaptável aos equipamentos de controle não destrutivo já existentes, em particular em meio industrial.

[0016] O artigo Shape Classification of Flaw Indications in 3Dimensional ultrasonic Images de Dunlop e McNab (IEE Proceedings - Science, Measurement and Technology - julho de 1995 - volume 142, conclusão 4, p.307-312) se refere ao diagnóstico em termos de corrosão de pipeline. O sistema permite um controle não destrutivo em profundidade de permite um estudo nas três dimensões e em tempo real. Todavia, o sistema é muito lento. Isto torna sua utilização em meio industrial relativamente difícil.

[0017] O artigo Application of neuro-fuzzy techniques in oil pipelines ultrasonica nondesctructive testing de Ravanbod (NDT & E International 38 (2005) p.643-653) sugere que os algoritmos de detecção da imperfeição podem ser melhorados pela utilização de elementos de lógica flui, misturados à rede de neurônios. Todavia, as técnicas estudadas se referem também à inspeção de imperfeições de tubulações e um diagnóstico sobre imperfeições de corrosão.

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8/46 [0018] DE 42 01 502 C2 descreve um método para criar um sinal destinado a uma rede de neurônios, mas fornece poucos ensinamentos ou nenhum ensinamento sobre a interpretação dos resultados, em termos de diagnóstico. Além disso, uma nova vez, só a detecção por correntes de Foucault é tratada.

[0019] A publicação de patente japonesa 11-002626 se refere à detecção de imperfeições longitudinais unicamente, e somente por correntes de Foucault.

[0020] A publicação de patente N° 08-110323 se contenta com um estudo em frequência dos sinais obtidos por ultrassons.

[0021] A publicação de patente n° 2003-279550 descreve um programa para fazer a diferença entre uma zona qualificada de sadia e uma zona má de um produto, utilizando uma rede de neurônios. Esse programa não vai mais longe, e não permite a classificação, nem a localização de imperfeições. Em consequência, a aplicação desse programa pode frequentemente levar à rejeição de peças que seriam, contudo, consideradas como boas, caso os resultados fossem interpretados por um operador humano.

CONTROLE NÃO DESTRUTIVO DE TUBOS [0022] A descrição detalhada a seguir é dada essencialmente no âmbito do controle não destrutivo de tubos na saída de fabricação, a título não limitativo.

[0023] Conforme indicado na figura 1, as imperfeições em um tubo T podem ser distinguidas a partir de sua posição. Assim, as imperfeições de superfície, interna ou externa, compreendem as imperfeições longitudinais LD, e as imperfeições circunferenciais (ou transversas ou através ou transversais) CD e as imperfeições oblíquos ou inclinadas ID; por diferentes disposições de captadores, busca-se detectá-las desde que elas se estendem sobre um comprimento e uma profundidade definidas, segundo as normas OUA s especificações ou cader

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9/46 nos de encargos dos clientes (a título de exemplo um valor de comprimento de imperfeição citada nas normas é de polegada, seja 12,7 mm aproximadamente com uma profundidade de aproximadamente 5 % da espessura do produto controlado). Interessa-se também pelas imperfeições na parede, isto é, na massa MD (não visíveis na figura 1), que correspondem frequentemente a inclusões ou desdobramentos, que se procura detectar ao mesmo tempo que se faz uma medida de espessura. Os feixes ultrassônicos estão representados divergentes na figura 1, para fazer compreender a detecção de imperfeições. Na prática, serão antes de tudo convergentes, conforme será visto.

[0024] De maneira clássica, em controle não destrutivo por ultrassons, utiliza-se um dos três seguintes tipos de instalações: as instalações ditas com cabeça giratória, as instalações ditas com tubo giratório, e as instalações com captador envolvendo multielementos, todas bem conhecidas do técnico. No caso de utilização de captadores que operam em varredura eletrônica, a rotação relativa tubo/captadores é virtual. Tal como utilizada no caso, a expressão movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores abrange o caso em que a rotação relativa é virtual.

[0025] Na figura 2, a máquina de controle não destrutivo com cabeça giratória compreende um dispositivo com ultrassons propriamente dito, montado sobre um compartimento com água ou caixa d’água 100, que atravessa o tubo T à velocidade v = 0,5 metro por segundo, por exemplo, os captadores ou apalpadores com ultrassons emitem ondas longitudinais na água. Um captador determinado trabalha, por exemplo, a 1 ou alguns MHz. Ele é excitado repetitivamente por impulsos, de forma de onda escolhida, a uma cadência (ou frequência) de recorrência Fr que é da ordem de alguns kHz ou dezenas de kHz, por exemplo, de 10 kHz.

[0026] Por outro lado, um transdutor com ultrassons possui:

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10/46 [0027] - uma radiação de campo próximo, praticamente paralelo, em uma zona dita de Fresnal, sede de numerosas interferências, cujo comprimento no eixo do feixe é:

N = 0,25 D²/λ [0028] no qual [0029] D é o diâmetro da pastilha ativa do transdutor, e λ seu comprimento de onda de trabalho; e [0030] - uma radiação de campo longínquo, em uma zona dita de

Fraunhofer, segundo um feixe divergente de ângulo 2 alfa, com

Seno α = 1,22 λ/D.

[0031] As figuras 3A, 3B, 3C representam captadores tornados convergentes por meio de uma lente (com ultrassons) côncava, tais que são comumente utilizados nas aplicações de controle dos tubos. Utiliza-se, de preferência, a zona de Fraunhofer, menos perturbada. [0032] Assim, para captadores, tais como P11 e P12, o feixe de ultrassons, que é, em geral, focalizado, se estende às proximidades de um plano perpendicular ao eixo do tubo T. A detecção se faz, portanto, sensivelmente em seção reta. Seus papéis são os seguintes:

- ou bem seu feixe é também perpendicular ao eixo do tubo T na seção reta, e eles servem à medida de espessura (por exemplo, P1, figura 3A); fala-se, então, de apalpamento direto;

- ou bem seu feixe é incidente sobre o eixo do tubo T, em seção reta, e servem para detectar as imperfeições longitudinais (por exemplo, P11, figura 3B). Nesse caso, o ângulo de incidência na seção reta é, de preferência, escolhido para gerar apenas no tubo ondas ultrassônicos transversais ou de cisalhamento, considerando-se características da interface água/metal do tubo (em princípio água/aço). São previstos geralmente dois captadores P11 e P12, de incidências opostas em relação ao eixo do tubo (figura 2).

[0033] A máquina compreende também captadores, tais como P21

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11/46 e P22, dos quais, ao contrário, o feixe de ultrassons, que é também focalizado em regra geral, se estende às proximidades de um plano que passa pelo eixo do tubo, mas incidente em relação ao plano perpendicular ao eixo do tubo T (ver captador P21, figura 3C). Nesse caso, o ângulo de incidência em relação ao plano perpendicular ao eixo do tubo é, de preferência, escolhido para gerar no tubo apenas ondas ultrassonoras transversais ou de cisalhamento, considerando-se características da interface água/metal do tubo (em princípio água/aço). Esses captadores servem para detectar as imperfeições transversas. São previstos geralmente dois captadores P21 e P22, de incidências opostas em relação ao plano perpendicular ao eixo do tubo (figura 2). [0034] O controle das imperfeições é feito, geralmente, focalizando-se o feixe. O ponto de focalização é medido em relação ao bond que corresponde ao primeiro trajeto ida e volta dos ultrassons na espessura do tubo. Assim, o captador da figura 3A é focalizado no semibond, enquanto que os captadores das figuras 3B e 3C são focalizados em três quartos de bond. Por outro lado, o controle das imperfeições externas é feito geralmente no bond, e aquele das imperfeições internas no semi-bond.

[0035] Anota-se com Ta o tempo de presença requerido para que o apalpador possa receber corretamente o retorno do feixe de ultrassons, representativo de uma eventual imperfeição. Esse tempo Ta depende da soma dos dois seguintes tempos:

- por um lado, o tempo de propagação ida e volta de ondas ultrassonoras longitudinais, sobre a altura da coluna de água apresenta entre o apalpador e o tubo, no trajeto dos ultrassons;

- por outro lado, o tempo de propagação de ondas ultrassonoras transversais, tal como é requerido no interior do tubo para fazer o controle ele próprio não é destrutivo. Esse tempo depende principalmente de uma escolha do número desejado de reflexões das ondas

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12/46 transversais no interior da parede do tubo.

[0036] Classicamente, os apalpadores são acionados em rotação em torno do eixo do tubo, por meios não representados, a uma velocidade T da ordem de vários milhares de rpm (6000 rpm, por exemplo). No caso, também conhecido do técnico, no qual é o tubo que é acionado em rotação, enquanto que os apalpadores não são acionados em rotação (instalação dita com tubo giratório) a velocidade de rotação do tubo é da ordem de algumas dezenas a alguns milhares de rpm.

[0037] Pode-se chamar célula cada conjunto captador - meio de transmissão (agia) - tubo. Para uma célula, deve-se considerar, além disso, a abertura de feixe Od dos apalpadores com ultrassons em detecção. Uma abertura pode ser definida com dois componentes (figura 1), uma Od1 na seção reta do tubo, a outra Od2 no plano que passa pelo eixo do tubo e o apalpador.

[0038] A regulagem da instalação (em função da velocidade de rotação, da velocidade de passagem, das dimensões Od1 e Od2, e do número de apalpadores) deve garantir uma varredura pelos feixes ultrassônicos do conjunto das superfícies e do volume do tubo a controlar.

[0039] Deve ser anotado que certas normas ou cadernos de encargos ou especificações dos clientes impõem uma abrangência das zonas varridas.

[0040] O tempo de análise Ta é, portanto, definido por um compromisso entre:

- a cadência (ou frequência) de recorrência Fr;

- em seção reta do tubo, a velocidade de rotação ω considerando-=se a abertura em detecção Od1 dos apalpadores com ultrassons (em outros termos, considerando-se a rotação dos captadores, a componente Od1 da abertura de feixe deve permitir um tempo

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13/46 de presença da imperfeição diante dos captadores que seja pelo menos igual a Ta);

- ao longo do tubo, a velocidade de passagem v deste, considerando-se a abertura em detecção Od2 de um apalpador com ultrassons, e do número NFi de apalpadores consagrados na mesma função Fi (que constituem, portanto, um grupo de apalpadores), sobre a periferia do tubo (em outros termos, considerando-se o avanço do tubo, a componente Od2 da abertura de feixe deve permitir um tempo de presença da imperfeição diante do captador (ou do grupo de captadores) que seja pelo menos igual à Ta);

- o número de apalpadores dedicados ao mesmo papel (isto é, à mesma função), e

- os tempos de propagação das ondas, tais como definidos anteriormente.

[0041] Classicamente, a máquina compreende tipicamente em quaisquer dois captadores, tais como P11, P12, para o controle das imperfeições de tipo LD, e eventualmente ID, dois captadores, tais como P21, P22 para o controle das imperfeições de tipo CD, aos quais se acrescenta em princípio um captador, tal como P1, para a medida da espessura do produto e o controle das imperfeições de tipo MD. Cada captador pode ser, na realidade, um grupo de captadores que trabalham juntos, conforme será visto.

[0042] A máquina possui, deforma integrada ou à parte, uma eletrônica de excitação e de detecção associada a cada um dos captadores. Ela compreende (figura 4) um emissor 70 de impulsos, por exemplo, a 250 Volts para a excitação do apalpador P0 montado sobre a caixa d'água 100. Como parte integrante do sistema de controle não destrutivo, o apalpador com ultrassons P0, no caso emissor/receptor, recebe ecos consecutivos a essa excitação. As linhas 700 e 710 transmitem respectivamente o impulso de excitação e o sinal nos borPetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 16/60

14/46 nes do apalpador a um amplificador 73.

[0043] A saída do amplificador 73 serve para a visualização pelo operador e/ou ao comando de um autômato de tri, capaz de afastar (a jusante) os tubos não de acordo.

[0044] A visualização é, por exemplo, realizada por um osciloscópio 750, que recebe como sinal a saída do amplificador 73, e como base de tempo 752 um sinal de um estágio de sincronização 753 proveniente do emissor 70. Um estágio de limite 754 evita a cegueira do osciloscópio no momento do impulso de emissão.

[0045] Uma outra saída do amplificador 73 vai para um estágio de tratamento de sinal 760. Esse tratamento compreende geralmente uma correção, um alisamento e uma filtragem. Ele é seguido de um estágio de detecção ou seletor 762, capaz de isolar os ecos significativos, de maneira conhecida. Em detecção da imperfeição, é a presença de um eco, com sua amplitude ou sua duração (portanto, sua energia), que são significativos, em certos intervalos temporais, essencialmente o semi-bond e o Bond. Para a detecção em espessura, verifica-se que o equivalente - distância do desvio temporal entre os ecos de fundo respectivos corresponde bem à espessura desejada do tubo. As anomalias detectadas segundo critérios podem servir para emitir um alarme em 764,. e/ou a comandar um autômato 766 de tri que evacua os tubos não conformes, marcando-os segundo a ou as anomalias detectadas.

[0046] Materialmente, no caso de uma instalação com cabeça giratória (figuras 5A e 5B), a célula compreende ainda, sobre um suporte mecânico 80, a caixa d'água 100, que aloja um conjunto captador P0, com uma conexão 701, que reúne as linhas 700 e 710 da figura 4. São previstos, por exemplo, três rolamentos 81 a 83 para centrar o tubo T.

[0047] Segundo a técnica conhecida (máquina vendida, por exemplo, pela sociedade alemã GE NUTRONIK outrora NUKEM), o conjun

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15/46 to captador P0 compreende captadores que giram a alguns milhares de rpm em torno do tubo. Pode-se também utilizar uma pluralidade de captadores repartidos em anel em torno do tubo. O anel compreende, por exemplo, 6 setores de 128 captadores ultrassônicos, repartidos em torno da periferia. Os setores de captadores são alternativamente ligeiramente defasados no sentido do eixo do tubo. Isto permite ter uma abrangência entre dois setores de captadores consecutivos longitudinalmente, e reduz também os problemas de interferências. A interferência intervém, quando um captador determinado recebe ecos devido a um tiro dado sobre um outro captador.

[0048] A isto se acrescenta um banco (não representado) de orientação do tubo a montante e a jusante do posto de controle não destrutivo, para bem posicionar o tubo que passa em contínuo, em relação aos captadores com ultrassons.

[0049] O controle não destrutivo deve ser feito por toda a periferia do tubo. Mas é também essencial que esse controle siga a velocidade linear v do tubo na saída da fabricação. Chega-se, portanto, a um compromisso entre a velocidade linear v do tubo, a cadência (ou frequência) de recorrência Fr, o tempo de análise Ta, a abertura de trabalho Od do apalpador com ultrassons em detecção, e a velocidade de rotação ω, o número de captadores que assegura a mesma função e a velocidade de propagação das ondas ultrassonoras.

[0050] É também desejável que a mesma instalação possa trabalhar sobre toda uma faixa de diâmetros de tubos (e também de espessuras de tubos), abrangendo a faixa de produção. É então frequente prever vários valores da velocidade de rotação ω e da frequência de recorrência Fr, valores que são selecionados em função do diâmetro do tubo a tratar.

[0051] Anotar-se-á enfim que qualquer mudança de fabricação implica uma nova regulagem dos ângulos de ataque dos ultrassons de

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16/46 cada captador sobre a periferia do tubo. Essa operação delicada, realizada manualmente, considera comumente a ordem de uma meia hora, tempo durante o qual a produção de tubos é parada. Essas são as condições nas quais é feito atualmente o controle não destrutivo por ultrassons dos tubos, ou outros produtos perfilados e/ou com paredes finas, na saída da fabricação.

[0052] No domínio do controle não destrutivo por ultrassons, utiliza-se frequentemente a seguinte terminologia:

- varredura (ou scan) designa uma sequência de posições relativas tubo/captador;

- incremento designa o passo de varredura (inversamente proporcional à frequência de recorrência ou frequência de tiros ultrassônicos);

- Ascan designa o gráfico da tensão elétrica medida nos bornes de um captador ultrassônico, com em abscissa o tempo de relance e em ordenada uma representação da tensão elétrica, denominada também amplitude ultrassonora;

- Bscan designa uma imagem relativa a um valor determinado do incremento, com, em abscissa, a varredura correspondente ao tiro ultrassônico, eventualmente expresso em grau de ângulo do captador em relação à peça a inspecionar, em ordenada em tempo de relance, e em cada ponto a amplitude ultrassonora convertida em degradé de cinza ou de cor;

- ecodinâmica designa um gráfico com, em abscissa a indicação do tiro ultrassônico e em ordenada a amplitude máxima destacada em um seletor temporal do Ascan para o tiro correspondente;

- Cscan designa uma imagem com em abscissa e em ordenada a posição equivalente em um espaço plano do ponto de tiro da onda ultrassonora e representando, convertida em dégradé de cinza, a amplitude ultrassonora máxima para esse tiro destacada no seletor

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17/46 temporal considerado do Ascan ( amplitude da imagem). No caso de um tubo, um ponto da abscissa do Cscan corresponde a uma posição sobre o comprimento do tubo e um ponto da ordenada corresponde a uma posição sobre a circunferência do tubo. No caso de um produto plano, um ponto de abscissa do Cscan corresponde a uma posição sobre o comprimento do produto plano e um ponto da ordenada corresponde a uma posição sobre a largura do produto plano.

[0053] Por outro lado, a requerente utiliza na sequência da descrição os seguintes termos:

- Bscan 3D paralelepipédico que designa uma representação 3D, comportando, além disso, a posição do captador sobre o eixo do tubo, a representação sendo considerada como bruto, a forma do tubo não aparecendo;

- Bscan 3D reduzido que designa um Bscan 3D paralelepipédico limitado a uma zona com indicação ultrassonora de defeito provável ao final das filtragens;

- Bscan 3D tubo que possui as mesmas dimensões que o Bscan 3D paralelepipédico, os dados estando representados no tubo inspecionado, a amplitude podendo eventualmente constituir uma dimensão suplementar.

[0054] A figura 6 representa uma vista em corte longitudinal esquemático de um sistema formado de um captador, de sua coluna de água e do tubo, e com ilustração de diferentes trajetos ultrassônicos, formando ecos. Ela permite compreender bem a complexidade desses trajetos e a dificuldade da análise.

[0055] A figura 6A é um diagrama amplitude/tempo esquemático do sinal ultrassônico a nível de um captador que trabalha sob incidência oblíqua. A partir do instante Texcit de excitação do captador, encontra-se um eco de interface água - tubo no instante Tinterf (que se pode também anotar TphiExter0). São marcados em seguida (traço

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18/46 pontilhado vertical) o instante TphInter no qual o feixe de ultrassons atinge o revestimento interno do tubo, no qual se reflete e refrata, assim como o instante TphiExter1, no qual o feixe de ultrassons atinge o revestimento externo do tubo. Devido à incidência oblíqua, não há eco refletido significativo que chega ao captador em TphiInter na ausência de imperfeição nesse local. Isto vale também em TphiExter1.

[0056] A figura 6A é um diagrama amplitude/tempo esquemático do sinal ultrassônico a nível de um captador que trabalha sob incidência normal. A cronologia geral dos sinais é a mesma que para a figura 6A (em um fator aproximadamente, ligado à incidência). Ao contrário, sob incidência normal, há ecos significativos em TphiInter e em TphiExter1, mesmo na ausência de imperfeição nos locais referidos do tubo.

[0057] Atualmente, os sistemas de controle não destrutivo utilizados em produção de tubos funcionam, fazendo-se a relação K entre:

- a amplitude As de um sinal proveniente do tubo a inspecionar; e

- a amplitude A0 do sinal proveniente de um defeito padrão de referência, para o tipo de controle considerado. Esse defeito padrão de referência é em geral definido sobre um tubo padrão munido de um defeito artificial (por exemplo, um entalhe em U ou em V) de características dimensionais escolhidas, por exemplo, de acordo com uma norma de controle não destrutivo, e/ou o caderno de encargos de um cliente.

[0058] A hipótese implícita é que essa amplitude é proporcional à criticidade da imperfeição, isto é, à sua profundidade (DD). O gráfico da figura 7 (bem conhecido do técnico, ver Nondestructive Testing Handbook - capítulo estatísticas do volume 7 publicado pela ASNT American Society for Nondestructive Testing) representa a repartição real K = f (DD). Ele mostra que, na realidade, a correlação é não é boa

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19/46 (da ordem de 0.3 a 0.4 para o controle por ultrassons).

[0059] Mais precisamente, no gráfico da figura 7, caso se fixe a amplitude de referência A0 (K = 1) sobre o valor XL (profundidade da imperfeição máxima aceitável) no centro da distribuição (ela própria centralizada sobre o oblíquo TDis), vê-se que se pode ainda encontrar imperfeições em K = 0,5 de profundidade DD superior a XL. Segue-se que, por prudência, se foi levado a fixar A0 para um valor nitidamente mais baixo que XL. Por conseguinte, afasta-se em produção tubos que, contudo, seriam na realidade satisfatórios. É tanto mais nefasto, economicamente, que as técnicas de fabricação de tubos permanecem bastante pesados, tanto em complexidade quanto em necessidades em energia.

[0060] A requerente se prendeu em melhorar a situação.

[0061] A figura 8 mostra um dispositivo melhorado em relação àquele da figura 4.

[0062] A saída do amplificador 73 é aplicada a um estágio 761, que numera a amplitude do sinal oriundo do amplificador 73 e trabalha sobre esse sinal numerado. Esse tratamento será descrito a seguir com referência à figura 11. Podem-se conservar, em seguida, estágios 764 e 766 funcionalmente semelhantes àqueles da figura 4. O sinal bruto do captador, tal como visível sobre o osciloscópio 750, é denominado A-Scan pelos técnicos. Ele compreende ecos segundo o esquema definido pela figura 6.

[0063] É desejável passar a uma imageria das imperfeições do tubo, com o auxílio dos sinais de ultrassons. Descrever-se-á então a obtenção de uma imagem.

[0064] Na prática, uma imagem é obtida, considerando-se várias explorações sucessivas do tubo por um captador Px, sob ângulos sucessivos que abrangem sensivelmente uma seção reta do tubo. É possível fazê-lo com tiros sucessivos por um único captador, utilizando

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20/46 a rotação relativa tubo/captador.

[0065] Coloca-se, no caso, a título de exemplo não limitativo, no caso de uma instalação do gênero dito com cabeça giratória.

[0066] Na figura 8A, considera-se um captador Px, que pode ser de um dos tipos P1, P11, P12, P21 e P22 pré-citado. NO exemplo ilustrado, esse captador Px compreende, na realidade, n captadores elementares Px-1,..., Px-i, ..., Px-n, que são alinhados, segundo o eixo longitudinal do tubo, e que constituem o objeto de um tiro ultrassônico no mesmo momento. Na figura 8A, o que está entre os captadores elementares e o gráfico 3D de saída 769 pode ser considerado como um conversor.

[0067] O sinal Ascan do primeiro captador elementar Px-1 é aplicado a um amplificador 673-1, seguido de duas vias paralelas: aquela do seletor 763-1A e aquela do seletor 763-1B. Cada seletor 763-1A compreende duas saídas respectivamente de amplitude máxima e de tempo de relance. A saída de amplitude máxima é ligada a um numerador de linha 765-1Aa. A saída de tempo de relance é ligada a um numerador de linha 765-1At.

[0068] A saída do numerador de linha 765-1Aa de amplitude máxima é ligada a uma armazenagem tampão de dados 768-Aa que coleta dados provenientes dos numeradores de linha de amplitude máxima 765-iAa de índice i que vai de 1 a n. A saída do numerador de linha 765-At de tempo de relance é ligada a uma armazenagem tampão de dados 768-At, que coleta os dados provenientes dos numeradores de linha de tempo de relance 765-iAt de índice i que vai de 1 a n. A saída do numerador de linha 765-1Ba de amplitude máxima é ligada a uma armazenagem tampão de dados 768-Ba que coleta os dados provenientes dos numeradores de linha de amplitude máxima 765-iBa de índice i que vai de 1 a n. A saída do numerador de linha 765-1Bt de tempo de relance é ligada a uma armazenagem tampão de dados 768-Bt que

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21/46 coleta os dados provenientes dos numeradores de linha de tempo de relance 765-iBt de índice i que vai de 1 a n.

[0069] Com base nas informações obtidas quando da passagem do tubo padrão, o operador pode prender nas armazenagens tampões 768-Aa e 768-At a informação T_1A correspondente a uma indicação de posição e de largura temporal, que lhe designam em função da geometria como do tubo, os instantes nos quais vai encontrar um eco de revestimento interno, relativo ao interior do tubo, por exemplo, o primeiro eco Int1 da figura 6. A figura 6A mostra mais nitidamente a janela temporal Int correspondente, em torno de TphiInter.

[0070] Da mesma forma, com base nas informações obtidas, quando da passagem do tubo padrão, o operador pode prender nas armazenagens tampões 768-Ba e 768-Bt a informação T_1B correspondente a uma indicação de posição e de largura temporal, que lhe designa, em função da geometria conhecida do tubo, os instantes em que vai encontrar um eco de revestimento externo, relativo ao exterior do tubo, por exemplo, o primeiro eco Ext1 da figura 6. A figura 6A mostra mais nitidamente a janela temporal ext correspondente, em torno TphiExter.

[0071] O esquema se repete para os captadores Px-2, ... Px-i, ... Px-n.

[0072] Assim, cada seletor temporal 763 define janelas temporais, considerando-se o instante e emissão dos ultrassons, e intervalos de tempo pré-determináveis nos quais se podem esperar ecos referentes a esse seletor. A ilustração das figuras 6 mostra como se pode definir os intervalos de tempo interessantes, considerando-se o % do ângulo de ataque do feixe de ultrassons sobre o tubo, assim como do diâmetro (interno ou externo) e da espessura do tubo. Um intervalo de tempo determinado corresponde a um eco determinado em um ponto determinado do tubo, para uma posição relativa determinada entre o tubo e

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22/46 o captador.

[0073] Para simplificar, admite-se no caso que os instantes de tiros são sincronizados sobre a rotação relativa tubo/captadores, de modo que um captador elementar trabalha sempre sobre a mesma geratriz longitudinal do tubo. A saída de seu seletor fornece, portanto, uma sequência espaçada de amostras analógicas de sinal, que correspondem, cada um, à amplitude de um eco esperado sobre uma parede do tubo. Essas amostras do captador Px-1 (por exemplo) são numeradas em 765.

[0074] O sincronismo com a emissão pode ser assegurado por uma ligação (não representada) com o emissor 70, ou com seu acionador, o circuito de sincronização 753, ou sua base de tempo 752 (figura 8). O arquivo 750 pode ser mantido, caso se deseje. O sistema pode funcionar sobre tubo giratório à velocidade sensivelmente constante. Nesse caso, a velocidade angular e o avanço do tubo podem ser medidos com o auxílio de um codificador angular preciso, por exemplo, o modelo RS0550168 fornecido pela sociedade Hengstler, e de um velocímetro laser, por exemplo, o modelo LSV 065 fornecido pela sociedade Polytec. O tubo pode também não girar, enquanto que é o sistema de captadores que gira. Nesse caso, o velocímetro laser basta para medir o avanço do tubo, enquanto que a velocidade de rotação dos captadores pode conhecida por meio de um codificador angular.

[0075] Para um tiro determinado, o conjunto dos captadores Px-1 a Px-n fornece um alinha de uma imagem, que corresponde a uma seção reta do tubo. Na outra dimensão da imagem, um captador elementar determinado fornece uma linha que corresponde a uma geratriz do tubo.

[0076] Os numeradores 765-1Aa, 765-2Aa, ... 765-iAa, ... 765-nAa e 765-1At, 765-2At, ... 765-iAt, ..., 765-nAt permitem encher uma imagem interna, relativa ao revestimento interno do tubo. Os numeradoPetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 25/60

23/46 res 765-1 Ba, 765-2Ba, ..., 765-iBa, 765-nBa e 765-1Bt, 765-2Bt, ...,

765-iBt, ..., 765-nBt permitem encher uma imagem externa, relativa ao revestimento externo do tubo, com Tvol Max o tempo de relance do eco de amplitude máxima.

[0077] O gráfico 3D paralelepipédico memorizado em 769 vale para o captador ou grupo de captadores Px considerado. Cada ponto dessa imagem corresponde, transposto em nuances de cinza, a um valor de amplitude do eco, devido à reflexão do sinal ultrassons sobre uma imperfeição eventual da zona do tubo considerada. Esse valor pode também representar a relação entre a amplitude máxima do sinal ultrassônico captado sobre o tubo em curso de teste e a amplitude máxima do sinal ultrassônico obtido com um defeito padrão de referência artificial, tal como definido mais acima. O gráfico 3D paralelepipédico é uma representação do Bscan 3D preparatória numerada em 769 - preparatória pelo fato de servir de base à geração do Bscan 3D tubo. A forma do gráfico 3D é geralmente distinta da forma do produto examinado, notadamente para os tubos.

[0078] As informações do gráfico 3D paralelepipédico podem compreender o conjunto dos pares (tempo de relance, amplitude) da curva Ascan em uma duração de numeração determinada.

[0079] Os gráficos 3D paralelepipédicos numerados em 769 compreendem os gráficos 3D paralelepipédicos 891 construídos a partir dos dados provenientes de um grupo de captadores P11 e os gráficos paralelepipédicos 892 construídos a partir dos dados provenientes de um grupo de captadores P12 e respectivamente P21 e P22, tal como representado na figura 11.

[0080] Essa imagem corresponde então a uma zona do tubo, obtida pela reunião das zonas sensivelmente anulares do tubo que correspondem a cada uma das linhas numeradas. Na realidade, trata-se de zonas anulares ou helicoidais, caso o feixe de ultrassons seja apli

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24/46 cado sensivelmente de modo perpendicular ao eixo do tubo. Sabe-se que é diferentemente segundo o movimento relativo tubo/captador. As zonas são então antes de tudo elípticas e, na realidade, esquerdas ou torcidas no espaço. Na presente descrição, a expressão zonas anulares abrange essas diferentes possibilidades.

[0081] De ser observado que, para se obter uma reconstituição completa do gráfico 3D, a informação suplementar de posicionamento do captador em relação ao tubo é necessária. Ela está disponível na entrada separada 740. Essa informação vem de um codificador ou de um conjunto de lasers, permitindo medir o posicionamento espacial. Como o tubo pode ser assimilado a um cilindro sem espessura, a informação de posição pode ser reduzida a duas dimensões.

[0082] Compreende-se que a utilização da invenção em um banco existente de controle por ultrassons (Ut bench) implica:

- a acessibilidade aos dados brutos de controle por ultrassons (UT RAW DATA), que se faz, por exemplo,, com o auxílio de um cartão de aquisição, como o modelo NI 6024 série E ou NI 6251 série M da Société Nationale Instrument, ou por acesso direto aos dados numéricos de uma eletrônica de controle do banco,

- a disponibilidade de uma informação em linha sobre a velocidade de rotação (do tubo ou captador) ou a posição angular relativa do tubo em relação ao captador; e

- a disponibilidade de uma informação em linha sobre a velocidade de avanço do tubo ou a posição linear relativa do captador projetada sobre o eixo.

[0083] O esquema da figura 8A pode ser aplicado:

- em paralelo a um captador de tipo P11 e a um captador de tipo P12, que observam a mesma zona do tubo, segundo duas direções diferentes. Cada captador vai permitir obter uma imagem interna e uma imagem externa. Em seguida, uma das imagens poderá ser

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25/46 escolhida em função de um comando anotado Int/Ext;

- em paralelo a um captador de tipo P21 e a um captador de tipo P22, que, lá também, vão, cada um, permitir obter uma imagem interna e uma imagem externa.

[0084] O esquema da figura 8A pode também ser aplicado a um captador de tipo P1, caso no qual são previstas três vias paralelas atrás de cada amplificador (pelo menos virtualmente). Uma das vias funciona sobre um intervalo temporal repetitivo posicionado conforme indicado em Volum. Na figura 6B. Essa via permite um controle de imperfeições em volume, isto é, na espessura do tubo.

[0085] As duas outras vias podem funcionar respectivamente sobre os intervalos temporais repetitivos posicionados conforme indicado em WphiExter0 e em WphiInter1 na figura 6B. Essas duas outras vias permitem uma medida da espessura do tubo.

[0086] A distinção entre 3 vias é puramente funcional (virtual). Com efeito, essas duas outras vias podem ser fisicamente a mesma, na qual se discriminam os instantes ou intervalos WphiExter0 e WphiInter1. Pode-se também utilizar uma única via física, na qual se discriminam os instantes ou intervalos WphiExter0 e WphiInter1.

[0087] É representativo descrever mais detalhadamente o caso de um captador de tipo P11 com um captador de tipo P12. É o que será feito agora.

[0088] É lembrado que esses dois grupos de captadores P11 e P12 servem para a detecção de imperfeições longitudinais sobre os tubos. O controle ultrassônico é realizado com tiros de ultrassons (US) em duas direções privilegiadas (clock wise- counter clock Wise):

- um captador ou grupo de captadores P11 fornece uma imagem ultrassonora do tubo em uma direção de trabalho (clock wise);

- um segundo captador ou grupo de captadores P12 forne

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26/46 ce uma imagem ultrassonora do mesmo tubo em uma outra direção de trabalho (counter clock wise).

[0089] Assim, as imperfeições longitudinais são vantajosamente detectadas com 2 captadores ou grupos de captadores, cujos eixos de feixe são inclinados simetricamente em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo. A inclinação é, por exemplo, de aproximadamente +/- 17 ° Isto fornece um exemplo de aplicação d o sistema com dois captadores, ou dois grupos de captadores, tal como mencionado mais acima.

[0090] No modo de realização da figura 8B, cada janela de numeração 782 oriunda de um amplificador 781 pode ser caracterizada por um início, uma duração e uma frequência de numeração que definem um número n de pontos do sinal Ascan considerados. Cada janela de numeração 782 fornece então um número n de pares de informações (Amplitude, Tempo de relance) para cada tiro ultrassônico. O Buffer/Multiplexador 788 remete o conjunto dos dados assim coletados no gráfico 3D paralelepipédico 769, considerando-se posições respectivas dos captadores no momento em que o sinal foi recebido, isto às vezes, graças ao conhecimento da configuração geométrica dos captadores uns em relação aos outros, e graças à informação de posicionamento tubo/captador no momento do tiro ultrassônico 740.

[0091] É feita então referência à figura 9. Para o primeiro sentido de controle (onglet sentido 1 selecionado), as imagens 903 e 904 representam vistas em corte respectivamente transversal e longitudinal) do Bscan 3D Tubo, 3D com a geometria do tubo, tal como descrito depois, proveniente dos captadores P11. O posicionamento desses cortes é fixado graças aos parâmetros corte transversal a (mm) e corte longitudinal a (graus). As imagens 905 (interna) e 906 (externa) são CScans, tais como definidos anteriormente, a imagem 905 (respectivamente 906) concentrando-se sobre uma zona temporal do Ascan na

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27/46 qual as imperfeições em revestimento interno (respectivamente externo) são consideradas como capazes de serem detectadas. As informações necessárias à reconstrução das imagens 905 e 906 provêm do Bscan 3D paralelepipédico 891 da figura 11.

[0092] A imagem 901 é uma representação 3D em transparência do Bscan 3D tubo de uma parte do produto a controlar, parte na qual são identificadas zonas potencialmente interessantes, tais como descritas mais acima. As mesmas imagens 903 bis, 904 bis, 905 bis, 906 bis e 902 são reconstituídas para o segundo sentido de controle (onglet sentido 2 ativado), ver a figura 9A.

[0093] Deve-se lembrar aqui que a descrição precedente se refere à detecção de defeitos com orientação longitudinal. O mesmo funcionamento se aplica para a procura de defeitos transversais (com os grupos de captadores P21 e P22).

[0094] É feita então referência à figura 11. Os blocos de imagens 901 e 902 são obtidas a partir dos gráficos 3D paralelepipédicos 891 e 892 por meio do bloco de transformação 930, tal como detalhado na figura 11A. O bloco conversor 891 da figura 11 corresponde à montagem da figura 8A, aplicado ao captador P11. Da mesma forma, o bloco conversor 892 corresponde ele também à montagem da figura 8A, mas aplicado ao captador P12. Os blocos conversores 891 e 892 utilizam os dados de contexto tubo/captadores do bloco 740. Esses dados são relativos às características do tubo em curso de exame e dos captadores em curso de utilização.

[0095] O bloco de transformação 930 é disposto a jusante dos gráficos 3E paralelepipédicos 891 e 892 e pode apresentar a estrutura ilustrada na figura 11A. O bloco de transformação 930 efetua um cálculo temporal do percurso da propagação das ondas no tubo, considerando-se a conversão de modo no momento do impacto de uma onda ultrassonora sobre um defeito. Ao impacto, uma onda transversal pode

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28/46 se transformar em onda longitudinal e vice-versa. O bloco de transformação 930 pode estimar a propagação da energia do feixe acústico a partir de cálculos de coeficientes de transmissão e de reflexão. Uma análise do espectro frequencial da Ascan pode ser realizada. O bloco de transformação 930pode compreender uma base de dados 939 de testes reais ou simulados, permitindo uma comparação com os gráficos 3E recebidos. O bloco de transformação 930 pode reconstituir a imagem Bscan 3D com a geometria do tubo.

[0096] Conforme ilustrado na figura 11A, o bloco de transformação 930 compreende dois blocos 931 e 932 de eliminação de zonas de Bscans 3D não úteis a partir de um gráfico 3D, o bloco 931 tratando os dados das imagens 3D 891 e o bloco 932 tratando os dados das imagens 3D 892, dois blocos 933 e 934 de filtragem por aplicação de uma janela temporal simulada, a jusante respectivamente dos blocos 931 e 932, um bloco de simulação teórica 935, um bloco de cálculo de tolerância 937 alimentando um bloco de algoritmo inverso 936, o bloco 936 fornecendo as imagens 901 e 902 definidas anteriormente.

[0097] A eliminação pelos blocos 931 e 932 permite reduzir a quantidade de informações tratada, conservando as zonas potencialmente interessantes a representar de forma tridimensional. A filtragem pode ser feita ao longo a partir de um Cscan. O comprimento escolhido pode ser superior ao comprimento de uma zona de amplitude superior a um limite. Pode-se em seguida tratar os Bscans 3D paralelepipédicos, incluindo uma zona de imperfeição potencial.

[0098] A filtragem pelos blocos 933 e 934 pode ser feita, limitandose a janela temporal pelos ecos de interface e de fundo. Esses blocos de filtragem podem também limitar a zona angular do tubo potencialmente interessante e se necessário defasar essas zonas, a fim de cercar e reconstituir completamente a zona potencialmente interessante. As imagens oriundas dos blocos 933 e 934 são Bscans 3D reduzidos.

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29/46 [0099] O bloco de simulação teórica 935 pode compreender uma base de dados de simulações, por exemplo, de Ascans ou de Bscans 3D em função dos tipos e posição dos defeitos. A base de dados pode compreender resultados simulados e/ou resultados de testes sobre defeitos naturais e/ou artificiais. O bloco de algoritmo inverso 936 pode comparar Ascans ou Bscans 3D teóricos, provenientes do bloco de simulação teórica 935 e dos Ascans ou Bscans 3D obtidos quando da inspeção a fim de determinar o Ascan ou o Bscan 3D teórico o mais próximo e, por conseguinte, o(s) defeito(s) o(s) mais provável(is). A título de exemplo, o bloco de algoritmo inverso 936 compara um Ascan experimental filtrado correspondente a uma posição em comprimento e a uma posição angular com os Ascans teóricos sobre essa mesma posição em comprimento e em desenvolvida. A título de outro exemplo, o bloco de algoritmo inverso 936 compara um Bscan 3D oriundo de um Bscan 3D reduzido correspondente a uma posição em comprimento com os Bscans 3D teóricos sobre essa mesma posição em comprimento. As duas comparações podem ser feitas. O melhor conjunto de representações teóricas dos ecos é então o conjunto que apresenta o menor desvio em relação aos dados experimentais.

[00100] Após o bloco de transformação 930, são ilustrados os filtros 921 e 922, ver a figura 11, que permitem notadamente realizar extratos das imagens, e de seus dados de preparação, como dados de entrada reunidos pelo bloco combinador 960 para o tratamento neuronal ou expert 970.

[00101] No modo de realização descrito, o filtro 921 possui:

- uma saída de sinal Zcur designando uma zona de trabalho na imagem. Essa saída é utilizada por uma função de extração 951 que realiza em constituída um extrato da imagem (Cscan) para a zona Zcur, e um acesso à preparação de imagem 891 para aí obter informações memorizadas (ditas Ascan) relativas à mês zona Zcur. O con

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30/46 junto desses dados é transmitido pela função de extração 951 ao combinador 960, como entradas do tratamento neuronal ou expert 970;

- uma saída que fornece informações obtidas por filtragem, determinadas pelo menos relativas à zona Zcur, que transmite como entrada do tratamento neuronal ou expert;

- em opção (traço tracejado) das saídas de dados complementares filtrados para uma memória 990.

[00102] O mesmo acontece com o filtro 922, com a função de extração 952, para a mesma zona comum Zcur.

[00103] O sistema neuronal 970 alimenta uma lógica e decisão e de alarme 992, que comanda um automatismo de tri e marcação 994. Pode ser prevista uma interface de interpretação 996 por um operador, a qual pode apresentar o total ou parte dos dados contidos na memória 990, em relação com aparte de tubo em curso de exame. Os dados contidos na memória 990 provêm dos filtros 921 e 922.

[00104] Além de sai predição (origem, tipo e gravidade da indicação) o sistema neuronal 970 fornece uma avaliação da confiança que se pode fornecer a essa predição. Essa informação é acessível aos operadores que dispõem também de dados complementares mais qualitativos, tais como o histórico de comando em curso ou os problemas que ocorreram no decorrer da elaboração do produto. O operador, ou um especialista pode então intervir para ponderar as predições em consequência.

[00105] No caso, a figura 11 trata informações provenientes no mínimo de dois grupos de captadores assegurando a mesma função ou destinados ao mesmo tipo de controle (os dois grupos P11 e P12 ou os 2 grupos P21 e P22). O mesmo esquema pode servir para tratar as informações provenientes de um maior número de grupos de captadores destinados a controles de tipo diferente. O número de imagens tra

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31/46 tadas ao mesmo tempo é aumentado tanto.

[00106] A função primária dos filtros 921 e 922 é de determinar zonas de imperfeições nas imagens 901 e 902. De forma geral, a filtragem é ajustada para marcar as zonas a analisar, e aí distinguir as imperfeições das outras indicações. A filtragem trabalha sobre duas partes homólogas de duas imagens. Os dois filtros podem trabalhar conjuntamente.

[00107] Por varredura da imagem numérica, localizam-se inicialmente os lugares da imagem nos quais existem imperfeições potenciais. Para isso, é possível aplicar um limite fixo estabelecido por aferição.

[00108] Pode-se utilizar um limite que se adapta no nível de ruído em curso na imagem. O método é baseado na teoria da detecção de um sinal em um ruído branco, que pode se basear em duas hipóteses:

Hipótese H0: medida = ruído branco de média n_b e de desvio padrão std_b

Hipótese H1: medida = sinal + ruído branco [00109] Procede-se a testes estatísticos, que permitem determinar se se está no âmbito da hipótese H0, ou da hipótese H1. Esses cálculos estatísticos são feitos em tempo real sobre n pontos deslizantes da imagem correspondente a tiros consecutivos, o número n podendo ser determinado pela aprendizagem.

[00110] De acordo com esse método (caso dito aditivo gaussiano), pode-se, por exemplo, utilizar o critério de Neyman-Pearson para determinar um limite de detecção, segundo uma probabilidade de falso alarme (pfa) dado. Isto se expressa pela fórmula [21] anexada. Utilizase a função cumulativa gaussiana, nomeada em geral Q (ou ainda a função de erro erf), que é preciso inverter para se obter o limite, segundo a fórmula [22] anexada.

[00111] Na prática, constata-se frequentemente a presença de ruí

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32/46 do de fundo que pode ter várias origens (por exemplo: presença de água no interior do tubo, ronco elétrico, fenômenos acústicos devido à estrutura da matéria do produto controlado).

[00112] O uso de um limite variável evita os falsos alarmes que ocorrem, caso se aplique um limite fixo.

[00113] Dentre as outras falsas indicações capazes de aparecer, os parasitas se manifestam por picos muito breves no sinal de ultrassons. Esses parasitas podem ser afastados por algoritmos simples que se podem denominar algoritmos de contagem cumulativa ou ainda integradores (exemplo: n cortes antes do alarme ou duplo limite).

[00114] A requerente considerou ainda a espira que é o trajeto seguido pelo captador ao longo da superfície cilíndrica à qual o tubo é assimilado. Uma filtragem pode ser feita ao longo de cada espira para ainda reduzir a taxa de falsos alarmes. Utiliza-se para isso, por exemplo, um filtro de Butterworth, e/ou uma transformada de Fourier discreta, tal como uma transformada de Fourier rápida. Essa técnica é aplicada a cada linha numérica.

[00115] O mesmo gênero de algoritmo pode ser aplicado no sentido do comprimento do tubo.

[00116] Assim, imperfeições potenciais são localizadas. Quando uma imperfeição é marcada, sua posição corresponde à posição analisada nas imagens da figura 9 (por exemplo), com uma imagem 3D, um corte transversal e um corte axial. As indicações de posição radial/espessura (ou mais simplesmente de situação interna, externa ou em massa da imperfeição) podem ser representadas como atributos dos pontos da imagem. Ter-se-ão assim:

- duas imagens 2D representando as imperfeições eventuais em revestimento externo do tubo;

- duas imagens 2D representando as imperfeições eventuais em revestimento interno do tubo; e

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- uma imagem 2D representando as imperfeições eventuais na espessura do tubo.

[00117] Consideram-se, então, as imperfeições confirmadas, após eliminação dos parasitas e dos falsos alarmes, notadamente.

[00118] Na sequência, a Requerente escolheu atualmente trabalhar sobre uma zona de imagem de tamanho fixo. É preciso, portanto, envolver essa zona sobre os dados de existência de imperfeição que se acaba de obter.

[00119] Em outros termos, devem-se posicionar os pontos marcados como sendo superiores ao limite para determinar a zona completa em torno de uma imperfeição. É uma necessidade, por exemplo, caso se deseje determinar a obliquidade de uma imperfeição.

[00120] O algoritmo se articula em torno de diferentes etapas:

- detecção de contorno (gradiente de Roberts, por exemplo);

- dilatação (reunião dos contornos próximos);

- erosão, depois fechamento, o que permite determinar uma ocultação em torno das imperfeições;

- uma última etapa de envolvimento permite localizar completamente a imperfeição.

[00121] Para cada imperfeição, são obtidas assim as coordenadas da zona de imagem correspondente, que serão úteis para a análise por rede de neurônios que intervém em seguida.

[00122] A figura 12 ilustra esse tratamento das zonas de imagem sob a forma de um diagrama de fluxo.

[00123] No início de imagens (801), tem-se de zero a p zonas de imagem a tratar, como apresentando uma imperfeição confirmada. A operação 803 supõe que exista pelo menos uma primeira zona, a qual serve de zona comum a tratar Zcur em 805. Para essa zona Zcur:

- a operação 807 extrai seletivamente os dados das ima

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34/46 gens 901 e 902 que correspondem a essa zona (definida por suas coordenadas na imagem);

- a operação 809 extrai seletivamente dados que intervieram na preparação das imagens 901 e 902, e que correspondem à zona Zcur. Exemplos desses dados serão dados a seguir;

- a operação 811 realiza o tratamento neuronal ou expert propriamente dito, sobre o qual se voltará;

- os resultados obtidos para a zona Zcur são memorizados seletivamente em 813, em correspondência de uma designação da zona Zcur;

- o teste 820 busca, se existir uma outra zona a tratar na imagem, caso no qual se recomeça em 805 com essa outra zona conforme indicado em 821; caso contrário, o tratamento da ou das imagens em curso é concluído (822).

[00124] No caso do tratamento do captador P1, há apenas uma única imagem o que muda o número de parâmetros de entrada. A parte disto, o tratamento pode ser geralmente o mesmo.

[00125] Após a determinação de cada zona de interesse Zcur, a filtragem pode comportar outras funções. Para essas outras funções, a figura 13 ilustra de forma esquemática a interação entre a filtragem e a sequência das operações ilustradas na figura 11.

[00126] A figura 13 é semelhante à figura 11, mas somente para a imagem 901. Ela faz aparecer:

- os elementos de contexto tubo-captadores do bloco 740;

- o extrator 951 que encontra os dados para zona Zcur, na imagem 901 e sua preparação 891;

- um bloco interno /externo 7410, indicando se a imperfeição na zona Zcur considerada fica situada em revestimento interno ou em revestimento externo.

[00127] O que a filtragem acrescenta aos dados de base, é definido

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35/46 além de detalhes, a saber, para cada zona Zcur (bloco 805), conforme o indica o conteúdo do quadro em tracejado:

- uma pesquisa do ângulo de obliquidade em 941;

- uma indicação de comprimento de imperfeição 942.

[00128] Pode acrescentar a isso, notadamente:

- uma indicação de alinhamento em C-Scan, em 945, e

- em 946, uma indicação sobre a existência de outras imperfeições na mesma seção reta do tubo.

[00129] No modo de realização descrito, os dados tais como 945 e 946 vão para a memória 990. Os outros dados vão para as redes neuronais ou sistemas experts 970. Estes são, no caso, separados em duas funções, conforme será visto então.

[00130] Uma imperfeição em um tubo pode ser definida por sua posição, seu tipo, e sua gravidade frequentemente assimilada à sua profundidade. No modo de realização descrito, o tipo e o grau de profundidade de uma imperfeição de tubo são determinados separadamente com o auxílio de dois processos neuronais de mesma estrutura geral, que se detalhará então sobre um exemplo.

[00131] O caso do tipo da imperfeição é tratado segundo a figura 4, enquanto que o caso da gravidade é tratado, segundo a figura 15.

[00132] Os tipos podem ser definidos, por exemplo, conforme ilustrado nas figuras 10A a 10D. Essas figuras ilustram quatro tipos, constituindo uma escolha simplificadora em relação à lista das imperfeições fornecidas pela API e podendo ser produzidos pelos processos de elaboração do tubo. Os intitulados em francês e EME inglês são aqueles utilizados pelos técnicos para designar a natureza das imperfeições. Observa-se que as imperfeições dos tipos 1 e 3 são retas, aquelas das figuras 2 e 4 arqueadas (a chord).

[00133] Uma correspondência entre as imperfeições reais e os quatro tipos acima pode ser definida conforme a seguir:

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Nome em português	Nome em Inglês	Afetação
Entalhe	Notch	Tipo 1
fissura	Crack	Tipo 1
Lasca/dobra perpendicular ou reta (laminação)	Seam (perpendicular)	Tipo 1
Lasca/dobra (laminação)	Seam (arcuate), overlap	Tipo 2
Escama	Sliver	Tipo 3
Origem tarugo	Rolled-in-slug	Tipo 4
Risco	Gouge	Tipo 4
Inclusão	Inclusion	Tipo 4
Falta de matéria (desguarnecido)	Bore-slug	Tipo 4
Sobreposi- ção/recobrimento/dobra	Lap	Tipo 4

[00134] No caso, as figuras 14 e 15 utilizam ambas circuitos neurais com três neurônios intermediários (ou neurônios ocultos),. Anotados com NC121 a NV123 para a figura 14, e NC141 a NC143 para afigura

15.

[00135] As figuras 14 e 15 têm em comum um certo número de entradas. Para tentar facilitar a compreensão, as entradas são ilustradas por tipos de traços diferentes.

[00136] Os traços duplos indicam que as entradas são múltiplas, isto é, repetidas para cada ponto da zona Zcur.

[00137] Inicialmente, em 7410, provém, de acordo com o estado considerado dos seletores 763 referidos, uma informação indicando o caso de se tratar de uma imperfeição situada em revestimento interno ou em revestimento externo da parede do tubo. Essa informação pode também ser obtida sobre o Bscan 3D.

[00138] A segunda categoria de grandezas de entrada comuns compreende as grandezas de contexto que vem do bloco 740 (figura 13):

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- em 7401, WT/OD, que é a relação da espessura de parede no diâmetro do tubo;

- em 7402, Freq, que é a frequência de trabalho das sondas de ultrassons;

- em 7403, ProbDiam, que é o diâmetro útil das sondas de ultrassons.

[00139] A terceira categoria de grandezas comuns compreende quantidades oriundas da filtragem que podem ser consideradas como comuns aos dois captadores 921 e 922 (ou mais). Calcula-se, por exemplo, a média dos resultados sobre os dois captadores, ou considera-se o resultado o mais representativo (Maximo/mínimo, conforme o caso). Essas quantidades são as grandezas em 9201, a obliquidade do defeito, e em 9202 seu comprimento. Essas duas grandezas são facilmente marcáveis sobre as duas imagens da figura 9, que têm uma simetria espelho.

[00140] Faz-se então referência à figura 14 somente. A categoria seguinte de grandezas compreende grandezas de medidas distintas para cada um dos dois captadores (ou grupo de captadores) e para cada uma das zonas Zcur, o que é refletido no desenho pelo uso de um traço duplo.

[00141] Para um primeiro captador, tem-se:

- em 9511, K1, que é a relação entre a amplitude máxima do sinal ultrassônico encontrado na zona Zcur e sobre a imagem 901, em relação à amplitude máxima do defeito padrão de referência preferido. Na realidade, no exemplo, a amplitude em cada pixel da imagem 901 é definida por essa relação; K1 é então simplesmente o máximo de amplitude encontrado na zona Zcur da imagem 901; anota-se com Pmax1 o ponto da zona Zcur na qual esse máximo é encontrado;

- em 9512, QBE1 que é uma grandeza do C-Scan dita QuantBumpsEchodyn, representando i número de máximos locais en

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38/46 contrados na zona Zcur da imagem 901 nas proximidades do ponto Pmaxl de amplitude máxima. Esse número QBE1 é limitado aos máximos locais encontrados nas proximidades de Pmax1, de ambos os lados, mas sem que a amplitude dos Inal seja descida aquém de um nível correspondente ao ruído de fundo. QBE1 vai geralmente assumir seja o valor, seja o valor 2.

[00142] Essas duas grandezas provêm da imagem 901, via o extrator 951, o que reflete a anotação 951(901) no desenho. Acrescentamse a isso:

- em 9518, RT1 que é uma grandeza que representa o tempo de subida do eco no sinal ultrassônico nativ dito A-Scan (tratase do desvio entre o momento no qual o sinal é máximo e o último momento anterior no qual o sinal está a nível do ruído de fundo, expresso comumente em micro-segundos). Essa grandeza RT1 foi anteriormente medida na saída do amplificador 73 referido (figura 8A); ela foi armazenada, por exemplo, em 891, em correspondência do ponto do tubo que ela se refere. É assim que ela pode ser recuperada seletivamente pelo extrator 951. A grandeza RT1 pode então ser diretamente medida pelo operador sobre a imagem 903 da figura 9, ou ainda sobre o Bscan 3D paralelepipédico.

[00143] Para o segundo captador, tem-se:

- em 9521, K2, que é definido como K1, mas para a imagem 902 ao invés da imagem 901. NO exemplo, K2 é simplesmente o máximo de amplitude encontrado na zona Zcur da imagem 902; anotase com Pmax 2 o ponto da zona Zcur na qual esse máximo é encontrado;

- em 9522, QBE2 é definido como QBE1, mas na imagem 902 ao invés da imagem 901, e nas proximidades de Pmax2. Também, QBE2 vai geralmente assumir seja o valor 1, seja o valor 2. [00144] Essas duas grandezas provêm da imagem 902, via o extraPetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 41/60

39/46 tor 952. A isso se acrescenta:

- em 9528, RT2 que é uma grandeza que representa o tempo de subido do eco no sinal nativo dito A-Scan. Conforme anteriormente, essa grandeza RT2 foi anteriormente medida na saída do amplificador 73 referido (figura 8A); ela foi armazenada, por exemplo, em 892, em correspondência do ponto do tubo a que ela se refere. É assim que ela pode ser recuperada seletivamente pelo extrator 952. A grandeza RT2 pode então ser diretamente medida pelo operador sobre a imagem 903A da figura 9, ou ainda sobre o Bscan 3D paralelepipédico.

[00145] A última entrada 958 da rede neuronal é um valor constante, anotado ConstantA, que representa uma constante determinada, quando do apoio do modelo e resultante da aprendizagem.

[00146] A saída 998 da figura 14 é uma grandeza indicativa do tipo da imperfeição e sua inclinação média (definida em função do tipo).

[00147] O caso do grau de profundidade (ou gravidade) da imperfeição é tratado, segundo a figura 15. As entradas são as mesmas que para a figura 14, salvo:

- para o primeiro captador, o bloco 9512 é substituído por um bloco 9513, que trata uma grandeza EW_1, ou EchodynWidth, que é a largura à meia-altura (50 %) da forma de onda ecodinâmica, para esse primeiro captador. Essa grandeza EW_1 é tirada do Cscan;

- da mesma forma, para o segundo captador, o bloco 9522 é substituído por um bloco 9523, que trata a grandeza EW_2, ou EchodynWidth, que é a largura à meia-altura (50 %) da forma de onda ecodinâmica, para esse segundo captador;

- em 959, a constante anotada então como ConstantB, é diferente;

- a saída 999 é uma indicação de gravidade de imperfeição, anotada com DD.

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40/46 [00148] Anota-se que, nos dois casos (figuras 14 e 15), um circuito neural 970 determinado trata um extrato de imagem 951, para um dos grupos de captadores ultrassônicos, assim como um extrato de imagem 952 correspondente à mesma zona, mas proveniente de um outro grupo de captadores.

[00149] A Requerente observou que era possível obter resultados muito satisfatórios contanto que um ajuste conveniente dos parâmetros de um sistema expert, por exemplo, dos circuitos neurais, e eventualmente de seu número, para otimizar a predição.

[00150] Além disso, a requerente constatou que por combinação das informações coletadas pelas diferentes redes de neurônios era possível afinar ainda a predição.

[00151] Globalmente, os parâmetros de entrada da rede de neurônios ou do sistema expert são, então, características das duas imagens 3D (relação da amplitude Max em relação à amplitude do padrão, largura de eco, orientação do eco representativo da obliquidade da imperfeição...) e do controle (captador, dimensões do tubo...).

[00152] Os parâmetros de saídas são as características da imperfeição (profundidade, inclinação/tipo). A decisão e/ou o alarme 992 pode ser tomada automaticamente com o auxílio de critérios de decisão escolhidos, à base de limites, tirados de uma margem de segurança, conforme as necessidades. Para definir esses limites, os resultados da aprendizagem podem auxiliar.

[00153] Foi então feita referência à figura 16, que é um modelo do circuito neural elementar das figuras 14 ou 15, para dois captadores.

[00154] Esse modelo compreende um nível ou camada de entrada IL(Input Layer) que agrupa todos os parâmetros de entrada (frequentemente denominados neurônios de entrada). Para não sobrecarregar a figura, foram representados só três neurônios E1 a E3,m mais uma constante, que pode ser considerada também como um neurônio

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E0. Essa constante é mais frequentemente denominada viés. Na prática, os neurônios de entrada são mais numerosos, conforme na figura 14 ou na figura 15, conforme o caso.

[00155] Em seguida, é previsto pelo menos um nível ou camada HL (Hidden Layer ou camada oculta), que compreende k neurônios (dos quais somente 2 estão representados para não sobrecarregar o desenho).

[00156] Enfim, vem o neurônio de saída S1, que fornece a decisão, sob a forma de um valor representativo da importância de uma imperfeição do tubo, por exemplo, uma imperfeição longitudinal. Essa saída corresponde ao bloco 998 na figura 14 e 999 na figura 15.

[00157] Anotar-se-á que o neurônio - constante E0 intervém para ponderar não s9omente a(s) camada(s) oculta(s) HL, mas também o neurônio de saída (camada OL ou Output Layer).

[00158] O comportamento geral de um circuito neural, ytalk como utilizado aqui é dado pela fórmula [11] do Anexo 1, no qual wij é o peso afetado no sinal Xi presente à entrada do neurônio j.

[00159] No circuito previsto no caso, um neurônio elementar se comporta segundo a fórmula [12], conforme é esquematizado na figura

17.

[00160] A saída S1 da figura 16 fornece um valor estimado que corresponde à fórmula [13] do anexo 1.

[00161] Por aprendizagem, a Requerente ajustou os neurônios ocultos e seu peso de modo que a função f seja uma função não linear, contínua, derivável e limitada. O exemplo atualmente preferido é a função arc-tangente.

[00162] Sabe-se que a rede neuronal determina seus coeficientes Wij comumente denominados sinapses por aprendizagem. Essa aprendizagem deve fazer intervir tipicamente 3 a 19 vezes mais exemplos que há de peso a calcular, abrangendo corretamente a faixa das conPetição 870180165917, de 20/12/2018, pág. 44/60

42/46 dições de trabalho desejadas.

[00163] Partindo de exemplos Ep (p = 1 a M), determina-se para cada exemplo o desvio Dp entre o valor Sp determinado pelo circuito neural e 9o valor real Rp medido ou definido experimentalmente. É o que se denomina a fórmula [14].

[00164] A qualidade de funcionamento do circuito neural é definida por uma grandeza global de desvio Cg, dita custo. Ela pode ser expressa, por exemplo, segundo a fórmula [15], como uma grandeza global de desvio quadrático ponderado.

[00165] A aprendizagem apresenta diferentes problemas em um caso como aquele do controle das imperfeições nos tubos, notadamente devido ao fato de se tratar de técnicas sobrecarregadas, conforme indicado.

[00166] A requerente inicialmente conduziu uma primeira aprendizagem por simulação. Pode-se utilizar para isso o programa CIVA desenvolvido e comercializado pelo Comissariado de Energia Atômica, França. Essa primeira aprendizagem permitiu marcar os parâmetros influentes, e construir uma primeira versão da rede de neurônios com base em imperfeições virtuais. A função de custo foi otimizada.

[00167] A requerente em seguida conduziu uma segunda aprendizagem, combinando os resultados obtidos sobre simulação e imperfeições artificiais, isto é, criadas intencionalmente sobre tubos reais. Essa segunda aprendizagem permite construir uma segunda versão da rede de neurônios, cuja função de custo foi também otimizada.

[00168] A requerente combinou em seguida os resultados obtidos sobre imperfeições artificiais, e sobre um conjunto de imperfeições presentes sobre tubos reais, essas imperfeições sendo conhecidas com precisão por medidas feitas a posterior/ fora da cadeia de fabricação. Essa terceira fase permitiu validar a última versa da rede de neurônios. Essa versão se mostrou operacional para o controle em fabri

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43/46 cação. Todavia, quando de sua implantação sobre uma instalação nova ou modificada, convém atualmente fazê-la sofrer um escoramento, com o auxílio de uma dezena de amostras artificiais abrangendo o conjunto da faixa das imperfeições a tratar. Segue-se naturalmente uma otimização.

[00169] As figuras 11, 12, 14 e 15 foram descritas no âmbito dos captadores P11 e P12.

[00170] O mesmo princípio pode se aplicar ao grupo de captadores P1. Nesse caso, não haverá imagem 2, e a rede construída tem menos parâmetros de entrada, conforme indicado. Os circuitos descritos para dois captadores podem ser utilizados para um único, mas sem parâmetros de entrada para aparte Imagem 2.

[00171] O mesmo princípio pode se aplicar também aos dois grupos de captadores P21 e P22, encarregados de detectar as imperfeições transversais, conservando-se o fato de os captadores serem para essa detecção inclinados (por exemplo de +/-17 °) em um plano que passa pelo eixo do tubo.

[00172] Compreender-se-á que, em cada caso, intervém um tratamento numérico do tipo definido pela figura 11, elementos 992 a 996 excetuados. Esse tratamento é globalmente designado por 763, conforme na figura 8, no qual ele é seguido dos blocos 764 e 766.

[00173] Obtém-se assim um conjunto tal como representado pela figura 18, com:

- para o captador P1, um tratamento 763-1, seguido de uma fase de decisão e alarme 764-1;

- para os captadores P11 e P12, um tratamento 763-10, seguido de uma fase de decisão e alarme 764-10;

- para os captadores P21 e P22, um tratamento 763-20, seguido de uma fase de decisão e alarme 764-20;

- as três fases 764-1, 764-10 e 764-20 sendo interpretadas

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44/46 conjuntamente pelo autômato de tri e de alarme 767.

[00174] Uma variante da figura 18, não representada, consiste em prever apenas uma única fase Decisão & alarme, utilizando diretamente as saídas dos três tratamentos 763-1, 763-10 e 763-20.

[00175] O controle não destrutivo propriamente dito é feito no ar, isto é, à medida que o tubo passa na instalação de controle. A decisão oriunda do tratamento das informações descrito mais acima pode ser considerada ela também à medida que o tubo passa na instalação de controle (com decisão - alarme e marcação no ar); uma variante consiste em tomar essa decisão, depois que todo o comprimento do tubo tenha sido inspecionado ou mesmo ainda mais tarde (após o controle do conjunto de um lote de tubos, por exemplo), cada tubo sendo marcado/identificado (n° de ordem, por exemplo). Nesse caso, é necessário que as informações obtidas sejam registradas (memorizadas). Os registros podem fazer o objeto de uma análise posterior por um operador habilitado a tomar uma decisão após ter analisado os resultados registrados e tratados pela(s) rede(s) de neurônios.

[00176] Naturalmente, considerando-se propriedades dos circuitos neurais, é possível agrupar pelo menos parcialmente o conjunto dos circuitos neurais (contidos nos tratamentos 763-1, 763-10 e 763-20) em um único circuito neural, tendo todas as entradas desejadas.

[00177] O modo de realização descrito utiliza diretamente redes neuronais a título de exemplo de sistemas experts. A invenção não está limitada a esse gênero de realização. No caso, a expressão disposição do gênero circuito neural pode abranger outras técnicas de análise de dados não lineares, com ou sem circuitos neurais.

[00178] De forma geral, o conversor pode compreender uma entrada de amplitude máxima em um seletor e uma entrada de tempo de relance correspondente. Essas entradas podem fornecer os dados suficientes para a decisão de conformidade ou de não conformidade de

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45/46 um produto.

[00179] O bloco de transformação pode compreender um elemento de eliminação de dados inúteis, um elemento de filtragem de zonas marcadas, um simulador e um elemento de interpretação. A redução da quantidade de informação permite uma velocidade de tratamento mais elevada.

[00180] O simulador pode compreender um elemento de simulação teórica, um calculador de tolerância e um algoritmo inverso.

[00181] O estágio de saída pode compreender:

- um combinador, ajustado para preparar entradas numéricas de circuito neural, a partir de um extrato das imagens correspondendo a uma zona de imperfeição presumida, de propriedades da imperfeição presumida na mesma zona, oriundas do filtro, e dados de contexto;

- pelo menos um circuito neural, que recebe entradas oriundas do combinador;

- um estágio numérico de decisão e alarme, operando na base da saída do circuito neural; e

- um autômato de tri e de marcação, ajustado para desviar e marcar tubos decididos não conformes pelo estágio numérico de decisão e alarme.

[00182] O sistema aqui proposto foi descrito no caso do controle não destrutivo, quando da fabricação de tubos sem soldadura, caso no qual a invenção se aplica particularmente bem. As mesmas técnicas podem ser aplicadas notadamente a produtos siderúrgicos longos não necessariamente tubulares.

[00183] No caso de tubos soldados ou outros produtos soldados (como, por exemplo, chapas ou placas), o sistema se mostra capaz de determinar além dos limites do cordão de solda, e, por conseguinte, localizar as eventuais imperfeições no cordão de soldadura, que po

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46/46 dem ser a controlar. Por sua vez, as imperfeições situadas fora dos limites do cordão de soldadura, que podem corresponder a inclusões já presentes na folha (ou produto) de base, devem ser consideradas diferentemente.

Anexo

Seção1 (H) i a

Si = F Ef tUi + Wft ) (12)

1=1 ³ = Σ -¾ + ^U'í> (13) a=>t (14)

A- = s, - Λ),

(15)

Seção 2

limite limite = átúí_b + :¾ (2Ξ)

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Claims (17)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo que forma ferramenta auxiliar na exploração, para o controle não destrutivo, em curso ou na saída de fabricação, de produtos siderúrgicos, tais como tubos ou outros produtos longos, essa ferramenta sendo destinada a tirar informações sobre eventuais imperfeições do produto, a partir de sinais de retorno que captam (73), consecutivamente à excitação seletiva (70) de captadores ultrassonoras emissores, segundo uma lei de tempo escolhida, captadores ultrassônicos receptores que formam uma disposição de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônico com o produto por intermédio de um meio líquido, com movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores, essa ferramenta de exploração sendo caracterizado pelo fato de compreender:

   - um conversor (891; 892), capaz de isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis ecos em janelas temporais designadas, em função do movimento relativo de rotação/translação, essa representação compreendendo a amplitude e o tempo de relance de pelo menos um eco, e gerar um gráfico 3D paralelepipédico;

   - um bloco de transformação (930) capaz de gerar uma imagem 3D (901; 902) de imperfeições possíveis no tubo a partir do gráfico 3D e de uma base de dados;

   - um filtro (921; 922), capaz de determinar, nas imagens (901; 902), das zonas de imperfeição presumida (Zcur), assim como propriedades de cada imperfeição presumida;

   - um estágio de saída configurado para gerar um sinal de conformidade ou de não conformidade de um produto.
2. 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor (891; 892) compreende uma entrada de amplitude máxima em um seletor e uma entrada de tempo de relance correspondente.

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3. 3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o bloco de transformação compreende um elemento de eliminação de dados inúteis, um elemento de filtragem de zonas marcadas, um simulador e um elemento de interpretação.
4. 4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o simulador compreende um elemento de simulação teórica, uma calculadora de tolerância e um algoritmo inverso.
5. 5. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o estágio de saída compreende:

   - um combinador (960), ajustado para preparar entradas numéricas de trabalho, a partir de um extrato (951; 952) das imagens correspondendo a uma zona de imperfeição presumida (Zcur) e de propriedades da imperfeição presumida na mesma zona, oriundas do filtro (921; 922);

   - pelo menos uma disposição do gênero circuito neural (970), que recebe entradas de trabalho oriundas do combinador (960);

   - um estágio numérico de decisão e alarme (992) operando sobre a base da saída da disposição do gênero circuito neural (970); e

   - um autômato de tri e de marcação (994) ajustado para afastar e marcar produtos decididos não conformes pelo estágio numérico de decisão e alarme (992).
6. 6. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que essa ferramenta de exploração compreende dois conversores (891, 892) respectivamente dedicados a duas disposições de transdutores (P11, P12; P21, P22) ultrassônicos de geometria escolhida (P11, P12; P21, P22), montados em acoplamento ultrassônico sensivelmente segundo uma simetria de espelho da direção de seus feixes ultrassônicos respectivos, e o combinador (960) é ajustado para operar seletivamente sobre os ecos de

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   3/6 revestimento interno ou sobre os ecos de revestimento externo, ou sobre os ecos que intervêm na massa do tubo, mas, ao mesmo tempo, sobre os dados relativos a uma e à outra das duas disposições de transdutores.
7. 7. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conversor (891; 892) é ajustado para isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis máximos de ecos em janelas temporais designadas correspondendo a ecos de revestimento interno, a ecos de revestimento externo, assim como ecos provenientes da massa do tubo, respectivamente, e o combinador (960) é ajustado para operar seletivamente sobre os ecos de revestimento interno ou sobre os ecos de revestimento externo ou sobre os ecos que intervieram na massa.
8. 8. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o combinador (960) recebe pelo menos uma entrada (9511; 9521) relativa a um extremo de amplitude da imagem na zona de imperfeição presumida.
9. 9. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o filtro (921; 922) é ajustado para produzir, como propriedades de cada imperfeição presumida, sua obliquidade e seu comprimento, enquanto que o combinador (960) recebe entradas correspondentes de obliquidade de imperfeição (931) e de comprimento de imperfeição (932).
10. 10. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o filtro (921; 922), o combinador (960), o circuito neural (970) e a o estágio numérico de decisão e alarme (992) são ajustados para operar iterativamente sobre uma sequência de zonas de imperfeição presumida (Zcur), determinadas por esse filtro (921; 922).
11. 11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracte

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    4/6 rizado pelo fato de que o filtro (921; 922), o combinador (960), o circuito neural (970) e o estágio numérico de decisão e alarme (992) são ajustados para operar alternativamente sobre o revestimento interno e o revestimento externo do tubo.
12. 12. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que essa disposição do gênero circuito neural compreende:

    - um primeiro circuito neural (NC121 -NC123) próprio par avaliar a natureza de uma imperfeição dentre uma pluralidade de classes pré-definidas; e

    - um segundo circuito neural (NC141 - NC143) próprio para avaliar a gravidade de uma imperfeição.
13. 13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os dois circuitos neurais têm entradas que diferem por:

    - uma entrada (9512; 9522) de número de máximos vizinhos para o primeiro circuito neural; e

    - uma entrada (9513; 9523) de largura de eco para o segundo circuito neural.
14. 14. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a emissão e a recepção dos sinais ultrassônicos são realizadas cada vez por um mesmo transdutor, para uma parte pelo menos da disposição de captadores.
15. 15. Dispositivo de controle não destrutivo de tubos em curso e na saída de fabricação, caracterizado pelo fato de que compreender:

    - uma disposição de transdutores ultrassônicos de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônico com o tubo por intermédio de um meio acoplador, com movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores;

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    - circuitos para excitar seletivamente (70) esses elementos transdutores segundo uma lei de tempo escolhida, e para coletar (73) os sinais de retorno que eles captam; e

    - uma ferramenta auxiliar na exploração, de acordo com uma das reivindicações precedentes.
16. 16. Processo de controle não destrutivo de produtos siderúrgicos, tais como tubos ou outros produtos longos, em curso ou na saída de fabricação, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

    a. prever uma disposição de transdutores ultrassônicos de geometria escolhida, montado em acoplamento ultrassônico com o tubo por intermédio de um meio acoplador, com movimento relativo de rotação/translação entre o tubo e a disposição de transdutores;

    b. excitar seletivamente (70) esses elementos transdutores segundo uma lei de tempo escolhida;

    c. coletar (73) os sinais de retorno que eles captam, a fim de analisar seletivamente esses sinais de retorno (760-766) para tirar daí informações sobre eventuais imperfeições do tubo, essas informações compreendendo a amplitude e o tempo de relance de pelo menos um eco, e gerar um gráfico 3D paralelepipédico;

    d. isolar seletivamente uma representação numérica de possíveis ecos em janelas temporais designadas, em função do movimento relativo de rotação/translação (891; 892) e daí tirar uma imagem 3D (901; 902) de imperfeições possíveis no tubo a partir do gráfico 3D e de uma base de dados;

    e. gerar um sinal de conformidade ou de não conformidade de um produto.
17. 17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a etapa e compreende:

    e1. filtrar (921; 922) as imagens (901; 902) segundo crité

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    6/6 rios de filtragem escolhidos, a fim de aí determinar zonas de imperfeição presumida (Zcur), assim como propriedades de cada imperfeição presumida;

    e2. formar (960) entradas numéricas de trabalho, a partir de um extrato (951; 952) das imagens correspondendo a uma zona de imperfeição presumida (Zcur), de propriedades da imperfeição presumida na mesma zona, oriundas do filtro (21; 922) e de dados de contexto (740);

    e3. aplicar as entradas assim formadas (960) a pelo menos uma disposição do gênero circuito neural; (970);

    e4. tratar numericamente a saída da disposição do gênero circuito neural (970), segundo critérios de decisão escolhidos, para daí tirar uma decisão e/ou um alarme (92); e e5. afastar e marcar (994) tubos decidido não conformes pela etapa e4.