BRPI0923657B1 - Processo automatizado de ensaio não destrutivo de uma peça mecânica - Google Patents

Abstract

processo automatizado de controle não destrutivo de uma peça mecânica. processo automatizado de controle não destrutivo de uma peça mecânica (14) comparação de imagens da superfície da peça com imagens de referência gravadas em uma base de dados, por meio de um dispositivo (10) de aquisição de imagens numéricas compreendendo um sensor de imagens (24), uma fonte luminosa (26) de iluminação e meios (18, 22) de deslocamento relativo de um sensor de imagens (24) da fonte luminosa (26) e de peça mecânica (14).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um processo de ensaio não destrutivo de uma peça mecânica, tal como, por exemplo, um componente de turbomáquina.

[0002] Um ensaio de desgaste de certas peças de turbomáquina pode ser efetuado por uma técnica de líquido penetrante, permitindo uma boa detecção dos defeitos de compacidade abrindo em superfície e não obstruídos, como fissuras, porosidades ou recessos.

[0003] Esta técnica requer a utilização de produtos coloridos ou fluorescentes de baixa tensão superficial, correntemente chamados “penetrantes”, capazes de penetrar por capilaridade nos defeitos se abrindo das peças. Após aplicação destes produtos penetrantes sobre as peças, impregnação, depois eliminação do excesso de penetrantes permanecendo em superfície, os defeitos aparecem por aplicação sobre as peças de uma fina camada de pó formada de tubos capilares aptos a bombear os produtos penetrantes presentes nas descontinuidades da peça.

[0004] A técnica de líquido penetrante revela-se, contudo, restrita na prática, notadamente devido ao fato de que requer a intervenção de um operador devidamente qualificado para interpretar os resultados.

[0005] Além disso, ela pode ser relativamente perigosa e poluente devido à utilização de produtos inflamáveis, voláteis e nocivos.

[0006] Conhecem-se, além disso, processos de controle óptico de uma peça mecânica (por exemplo, pelo documento US 2007/0122026A1), que consistem em definir automaticamente uma trajetória de um sensor de imagens e de um meio de iluminação acima da superfície da peça, a partir de uma leitura da superfície da peça ou dados numéricos definindo a superfície da peça, o deslocamento do sensor de imagens sobre esta trajetória permitindo adquirir imagens de toda a superfície da peça. Estas imagens devem em seguida ser examinadas e analisadas para a detecção de defeitos na superfície da peça, este exame e esta análise fazendo surgir problemas que não foram resolvidos de maneira satisfatória até agora.

[0007] A invenção tem notadamente por objetivo trazer uma solução econômica e eficaz a estes problemas, permitindo o tratamento e a otimização automática das imagens adquiridas.

[0008] Ela tem, em particular, por objetivo permitir um ensaio de peças mecânicas que seja simples e rápido de realizar, e que possa ser executado de maneira automática por via óptica sem contato.

[0009] A invenção propõe para esse efeito um processo automatizado de ensaio não destrutivo de uma peça mecânica por meio de um dispositivo compreendendo um sensor de imagens, uma fonte luminosa de iluminação e os meios de deslocamento relativo do sensor de imagens, da fonte luminosa e da peça mecânica, este processo consistente essencialmente em efetuar uma leitura tridimensional da superfície da peça, definir um corte da superfície da peça em zonas apropriadas a ser fotografadas pelo sensor de imagens, definir uma trajetória do sensor de imagens e da fonte luminosa relativamente à peça e adquirir imagens das referidas zonas da superfície da peça, caracterizado pelo fato de que consiste igualmente: - em analisar estas imagens e determinar nestas imagens zonas sobre- expostas ou sub-expostas; - em otimizar parâmetros ópticos de aquisição de imagens destas zonas e definir um segundo corte da superfície da peça levando em conta a otimização dos referidos parâmetros ópticos para estas zonas; - em definir uma nova trajetória do sensor de imagens e da fonte luminosa permitindo adquirir imagens da superfície da peça utilizando o segundo corte e os parâmetros ópticos otimizados; - em adquirir imagens destas zonas seguindo a nova trajetória e registrar estas imagens, e - em determinar automaticamente eventuais defeitos da superfície da peça nas imagens registradas e comparar os mesmos com defeitos conhecidos registrados em uma base de dados.

[0010] O processo de ensaio não destrutivo proposto pela invenção apresenta uma boa sensibilidade aos defeitos de superfície das peças, e permite uma redução considerável do tempo gasto na preparação das peças a ensaiar.

[0011] Este processo revela-se igualmente mais econômico pelo fato de não requerer nenhum produto consumível, e que a sua realização necessita relativamente pouca qualificação.

[0012] O processo de acordo com a invenção permite, além disso, evitar os perigos ligados à utilização de produtos inflamáveis, voláteis e nocivos, e os inconvenientes inerentes à gestão dos resíduos líquidos que resultam daí.

[0013] Cada peça pode ser previamente submetida, antes de qualquer utilização, a uma leitura tridimensional da topologia da sua superfície, de modo a garantir a precisão dos ensaios não destrutivos posteriores permitindo uma localização precisa do sensor de imagens e da fonte de iluminação face à superfície da peça, independentemente dos desvios de posição ou de forma constatados sobre a mesma. Desta maneira, é possível com o processo de acordo com a invenção, analisar qualquer tipo de peça indo de uma peça nova (antes de utilização) a uma peça usada ou que foi utilizada. Esta leitura tridimensional permite também efetuar um acompanhamento da evolução do estado da peça durante o tempo. Isto é vantajoso se desvios de forma significativos são susceptíveis de existir entre peças do mesmo tipo.

[0014] A leitura tridimensional da superfície e a definição do programa de aquisição de imagens podem ser efetuados só uma vez para um tipo dado de peças mecânicas, o que permite um ganho de tempo sem induzir uma redução notável da precisão dos ensaios, quando os desvios de forma e de aspecto susceptíveis de existir entre diferentes peças do mesmo tipo, produzidas em série são negligenciáveis, ou seja, que os defeitos de forma são inferiores à precisão de localização do sensor óptico e da fonte de iluminação e que os desvios de aspecto situam-se em uma faixa de regulação definida em base de dados.

[0015] De acordo com outra característica da invenção, o processo consiste igualmente em constituir previamente uma base de dados na qual são registradas as imagens de referência de superfícies de peça mecânica apresentando defeitos típicos, cada imagem sendo registrada conjuntamente com dados de características de superfície, como a natureza do material e a sua rugosidade, com informações relativas às condições de iluminação e de tomada de vista, e com um indicador da qualidade de detecção de um defeito na superfície da peça, o processo consistindo em seguida em registrar nesta base de dados as modificações dos parâmetros ópticos e as trajetórias de aquisição e os resultados dos ensaios efetuados sobre as diferentes peças.

[0016] Esta base de dados é inicialmente constituída com o maior número possível de informações que se pode coletar sobre uma peça a ensaiar e sobre peças ou ajustes padrões apresentando defeitos típicos conhecidos, dos quais se assinalam as características com métodos conhecidos de ensaio não destrutivo, após qual se completa e “alimenta-se” esta base de dados com os resultados dos ensaios efetuados sobre as diferentes peças que são examinadas sucessivamente. Quando a base de dados está bem “alimentada”, pode-se simplificar a execução do processo de acordo com a invenção, por exemplo, no nível da otimização das imagens, como será recordado abaixo.

[0017] De acordo com outra característica da invenção, o processo consiste igualmente, após a leitura tridimensional da superfície da peça, em gerar um modelo numérico desta superfície sob a forma de curvas matemáticas como as curvas de Bézier e funções NURBS (“Non-Uniform Rational Basis Splines”), e em reajustar o sensor de imagens e a fonte luminosa em relação à peça utilizando a leitura tridimensional.

[0018] De acordo com ainda outra característica da invenção, a otimização dos parâmetros ópticos de aquisição de imagens consiste em fazer variar a intensidade e o ângulo de incidência da iluminação produzida pela fonte luminosa, e em determinar um valor ótimo da intensidade e do ângulo de incidência da iluminação por comparação entre elas de imagens em referência à base de dados estabelecendo uma relação entre o nível de detecção dos defeitos de superfície e, por um lado, a intensidade e o ângulo de incidência da iluminação e, por outro lado, as características de superfície.

[0019] Esta otimização consiste igualmente em verificar que a superfície de cada zona resultando do corte secundário é inferior ao campo coberto pelo sensor de imagens e que o desvio padrão das normais em qualquer ponto destas zonas é inferior a um valor mínimo predeterminado.

[0020] A otimização refere-se a zonas determinadas em imagens de um corte primário e representativos das condições reais de sobre-exposição, sub-exposição ou de uma boa exposição à iluminação quando da aquisição óptica no real nas condições de medição.

[0021] Isto permite definir valores ótimos da intensidade e do ângulo de iluminação por comparação entre eles das imagens de cada zona característica em referência à base de dados acima citada que estabelecem uma relação entre o nível de detecção dos defeitos de superfície e, por um lado, a intensidade e o ângulo de incidência da iluminação fornecida pela fonte luminosa, e por outro lado, características da superfície, depois de determinar os parâmetros ótimos de iluminação e posição do sensor para cada imagem de um corte secundário.

[0022] Determina-se finalmente uma trajetória da fonte luminosa e do sensor permitindo adquirir as imagens do corte secundário utilizando os parâmetros otimizados.

[0023] A otimização das imagens por discretização (ou re-corte) das zonas em causa e por regulação dos parâmetros ópticos de aquisição de imagens e/ou verificação do desvio padrão das normais em qualquer ponto destas zonas pode ser repetida tantas vezes quanto necessárias até a obtenção de um resultado de qualidade suficiente.

[0024] A repetição da otimização e o registro dos resultados na base de dados permitem “alimentar” esta última, para só utilizar em seguida, se necessário, sobre as peças seguintes a ensaiar, apenas um dos métodos acima citados de otimização por regulação dos parâmetros ópticos de aquisição ou por verificação do desvio padrão dos normais.

[0025] Em um modo de realização da invenção, o processo consiste em deslocar o sensor de imagens e a fonte luminosa em relação à peça mecânica por meio de um braço robotizado do qual uma extremidade leva o sensor de imagens e um dispositivo orientável de suporte da fonte luminosa.

[0026] O braço robotizado permite deslocar o sensor de imagens e a fonte luminosa em torno da peça mecânica para permitir aquisições sucessivas de imagens da totalidade da superfície da peça em condições ótimas de iluminação desta superfície e de regulação focal.

[0027] O sensor de imagem pode ser levado por um primeiro braço robotizado permitindo orientar o sensor de imagem sensivelmente ao longo da normal na superfície considerada e a fonte luminosa levada por um segundo braço robotizado, sincronizado com o primeiro braço, permitindo modificar a orientação angular da fonte luminosa em relação à peça independentemente do movimento do sensor.

[0028] Em certas configurações de aquisições de imagens, a orientação da fonte luminosa é tal que a incidência dos raios luminosos é rasante em relação à superfície considerada da peça.

[0029] O corte da superfície da peça é definido vantajosamente de modo que a imagem de cada zona apresente uma taxa predeterminada de recobrimento com as imagens das zonas vizinhas.

[0030] Isto permite garantir que nenhuma parte da superfície da peça escape do ensaio.

[0031] De acordo com outra característica da invenção, o sensor de imagens é um aparelho fotográfico com matriz de fotodetectores do tipo CCD ou CMOS.

[0032] Tal aparelho permite a aquisição de imagens apresentando uma boa resolução e sob um formato numérico, sendo ao mesmo tempo relativamente barato.

[0033] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, vantagens e características da mesma aparecerão mais claramente na leitura da descrição seguinte feita a título de exemplo não limitativo, em referência aos desenhos anexos nos quais: - a figura 1 é uma vista esquemática de meios de realização do processo de acordo com a invenção; - a figura 2 ilustra as principais etapas do processo de acordo com a invenção; - a figura 3 é um organograma do processo de acordo com a invenção.

[0034] A figura 1 representa esquematicamente meios 10, 12 de realização do processo de ensaio não destrutivo de peças mecânicas proposto no âmbito da invenção, e uma peça 14 a ensaiar, tal, por exemplo, como uma pá 14 de ventilador de turbomáquina.

[0035] Os meios de realização do processo de ensaio não destrutivo compreendem um dispositivo 10 de aquisição de imagens numéricas acoplado a um dispositivo de iluminação e meios 12 de tratamento de imagem, compreendendo, por exemplo, um microcomputador 16 de tipo PC ou análogo, que é preferivelmente capaz de controlar o dispositivo 10 de aquisição de imagens e de iluminação.

[0036] O dispositivo 10 de aquisição de imagens numéricas compreende pelo menos um braço robotizado 18 do qual uma extremidade 20 comporta meios articulados de apoio de um sensor de imagens 24. O dispositivo de iluminação compreende meios articulados 22 de suporte de uma fonte luminosa 26.

[0037] O sensor de imagens 24 é, por exemplo, um aparelho fotográfico com matriz de fotodetectores do tipo CCD ou CMOS, correntemente chamado “aparelho foto numérico”.

[0038] Os meios 12 de tratamento de imagem são ligados a ou compreendem uma base de dados na qual são registradas imagens de referência de superfícies de peças mecânicas de diferentes tipos apresentando defeitos típicos (rachaduras, fissuras, listras, impactos,...), cada imagem sendo registrada conjuntamente com dados relativos a certas características de superfície, como a natureza do material e a rugosidade, com informações relativas às condições de iluminação e tomada de vista, e com um indicador da qualidade da detecção de um defeito presente sobre a superfície da peça. Uma imagem de referência de um defeito real ou de um artefato óptico em particular é constituída de um fundo cinza sensivelmente uniforme e uma parte tendo um nível de cinza superior ou inferior ao fundo uniforme. O fundo cinza sensivelmente uniforme é definido como um valor de nível de cinza determinado a um valor de tolerância próximo.

[0039] A base de dados de imagens de referência é realizada previamente à realização do processo. Meios ópticos são utilizados para adquirir imagens sobre peças compreendendo defeitos conhecidos. Estas imagens são validadas em comparação com um ou vários métodos de referência correntemente utilizados em ensaio não destrutivo como, por exemplo, a imagem térmica ou as correntes de Foucault. Estes métodos são realizados através de instrumentos deslocáveis pelo braço robotizado. As peças utilizadas para a realização da base de dados podem ser diferentes das peças a ensaiar.

[0040] A base de dados de imagens de referência compreende para cada imagem informações relativas: - ao nível de cinza do fundo da imagem - ao material sobre o qual a imagem foi tomada; - ao processo de fabricação da peça, como, por exemplo, trituração, fundição, ...; - ao estado de superfície da peça (rugosidade, ...) ; - às condições de medição utilizadas para realizar a imagem e comportando notadamente dados sobre a iluminação, o foco, a abertura da objetiva e o tempo de exposição; - ao tipo e à forma do defeito se a imagem indica a presença de um defeito; - à presença de um artefato óptico; - ao campo de tensões presente na parte da peça fotografada; - ao número de n vezes onde uma imagem de uma zona dada foi adquirida pelo processo de acordo com a invenção.

[0041] A base de dados acima citada pode ser alojada por um servidor de computador dedicado ligado ao microcomputador 16 por uma rede de computador, ou ser alojada diretamente pelo microcomputador 16.

[0042] A figura 2 ilustra as grandes fases sucessivas do processo de ensaio não destrutivo de acordo com a invenção.

[0043] Este processo comporta uma primeira fase 30 de definição de um programa de aquisição de imagens da superfície de uma peça.

[0044] Em uma primeira etapa 32, uma leitura tridimensional da superfície da peça a ensaiar é efetuada com meios convencionais de medição 3D, por exemplo, do tipo sem contato, depois um modelo numérico desta superfície é gerado ao formato STL em 34 a partir da leitura tridimensional. Uma modelização simplificada da leitura tridimensional é realizada sob a forma de superfícies matemáticas 3D compreendendo curvas de Bézier e funções NURBS, em um formato numérico neutro de tipo IGES compatível com os sistemas standard de concepção e de fabricação assistidos por computador.

[0045] Uma etapa de reajuste do sensor óptico e da fonte luminosa é realizada para posicionar os mesmos corretamente em relação à peça utilizando a leitura tridimensional.

[0046] Esta etapa de reajuste consiste essencialmente em utilizar um modelo numérico teórico conhecido de posicionamento da fonte luminosa e do sensor óptico para uma peça de um tipo dado e em corrigir estas posições teóricas da fonte luminosa e do sensor óptico utilizando informações geométricas procedentes da leitura tridimensional. Com efeito, para um tipo de peça dada, por exemplo, uma pá, estabelece-se um modelo numérico teórico de posicionamento do sensor óptico e da fonte luminosa permitindo teoricamente adquirir imagens de toda a peça. Contudo, os desvios de forma entre a peça real e a peça teórica bem como os desvios devido ao posicionamento real do dispositivo 10 de aquisição de imagens e de iluminação necessitam um reajuste que é habitualmente realizado manualmente por um operador que corrige cada posição do sensor óptico e da fonte luminosa para cada posição de aquisição a fim de garantir uma aquisição óptica correta. A integração ao processo de uma etapa prévia de medida tridimensional da peça permite realizar automaticamente esta etapa de reajuste.

[0047] Na prática, a medida tridimensional prévia permite calcular as normais reais em cada posição de aquisição, as quais são utilizadas para ajustar os posicionamentos reais do sensor óptico e da fonte luminosa em relação à peça.

[0048] Esta etapa permite assim realizar um reajuste ou reposicionamento preciso e automático do dispositivo de aquisição em relação à peça real.

[0049] A etapa seguinte 36 do processo consiste, em primeiro lugar, em definir as zonas apropriadas a serem fotografadas. Para isto, a superfície da peça a ensaiar é recortada em zonas primárias apropriadas a serem fotografadas pelo sensor de imagens 24. Uma aquisição de imagens é realizada posicionando o sensor e a fonte luminosa utilizando os parâmetros contidos na base de dados de imagens de referência, ou seja, os parâmetros relativos à matéria da superfície fotografada, à sua rugosidade e à sua forma.

[0050] O programa de corte da superfície da peça em zonas primárias é definido quer sobre a peça estudada, quer sobre uma peça de referência. Nesta etapa prévia, o operador define os parâmetros de tomadas de vista a fim de que as imagens tomadas tenham um nível de cinza mais homogêneo possível. Os parâmetros (posição do sensor, parâmetros de tomada de vista...) podem ser organizados em uma base de dados especificamente associada à peça estudada. Assim, o operador pode, ao chamar a referência de uma peça, carregar os parâmetros necessários para a execução desta primeira etapa de corte.

[0051] Esta primeira etapa de corte da peça permite verificar a homogeneidade da aparência da peça estudada em relação a regulações de referência da base de dados. Por exemplo, algumas peças necessitam usinagens adicionais em fim de ciclo de produção para eliminar um erro de usinagem ou para um equilíbrio dinâmico. A frequência destas usinagens adicionais bem como as suas posições sobre a peça é aleatória. O aspecto global de um tipo de peça é, portanto, variável de uma peça à outra, algumas peças apresentando aleatoriamente zonas mais brilhantes que outras. A utilização de um programa pré-estabelecido permite detectar estas zonas e tratar as mesmas especificamente.

[0052] Na saída desta primeira etapa de análise das imagens do corte primário, detectam-se as zonas destas imagens tendo um aspecto heterogêneo, ou seja, apresentando uma sobre-exposição ou uma sub- exposição em relação à regulação proveniente da base de dados. Para isto, cada zona heterogênea é segmentada em várias partes e adquirem-se várias imagens numéricas destas partes fazendo variar a incidência e a intensidade da iluminação, as regulações e a orientação focal bem como o tempo de exposição do sensor, estes parâmetros de aquisição sendo determinados levando em conta o material da peça, o processo de fabricação da mesma, bem como o seu estado de superfície.

[0053] Após otimização das regulações de aquisição 2D sobre o conjunto das zonas sobre- ou sub-expostas, realiza-se um novo corte levando em conta a otimização para o conjunto das zonas.

[0054] Este novo processo de corte consiste essencialmente em delimitar zonas da peça, verificando, por um lado, que as dimensões de cada zona são inferiores ou iguais ao campo linear coberto pelo sensor de imagens, e por outro lado que o desvio padrão angular do conjunto das normais de uma zona considerada é inferior a um valor pré-determinado dependente do nível desejado de detecção dos defeitos da superfície da peça e da profundidade de campo do sensor de imagens.

[0055] Este valor pré-determinado é obtido por acoplamento de vários parâmetros. Para esse fim, a curvatura 3D pode ser medida em cada zona e combinada com a profundidade de campo do sensor óptico, o que permite informar sobre o nível de detecção que será obtido. Para assegurar uma detecção dos defeitos, um valor angular máximo de desvio entre a normal ao plano focal e a normal a um ponto de um defeito é definido utilizando a base de dados de imagens de referência. Assim, é necessário que o desvio padrão angular do conjunto das normais em cada zona seja inferior ao valor angular máximo de detecção do plano focal considerado.

[0056] O valor angular máximo de desvio é definido experimentalmente através de peças padrões. Para isto, uma peça padrão é colocada perante o sensor e determina-se o desvio angular a partir do qual não é mais possível obter uma imagem satisfatória.

[0057] O processo de corte é preferivelmente concebido de modo que a imagem de cada zona apresente certa taxa de recobrimento com as imagens das zonas vizinhas, de modo a garantir uma cobertura do conjunto da superfície da peça pelo sensor de imagem durante o programa de aquisição de imagens.

[0058] A etapa seguinte 38 consiste em definir uma trajetória ótima do braço robotizado 18 permitindo conduzir sucessivamente o sensor de imagens 24 sobre a normal média de cada zona secundária pré-determinada da superfície da peça, à distância D desta superfície, minimizando o número de movimentos do braço robotizado.

[0059] Por extrapolação dos resultados de otimização de regulações ao conjunto das zonas secundárias, pode-se determinar em 40 um programa completo de aquisição de imagens da superfície da peça, compreendendo uma trajetória do braço robotizado, meios 20 de suporte do sensor de imagens, e meios 22 de suporte da fonte luminosa, permitindo conduzir sucessivamente o sensor de imagem 24 e a fonte luminosa 26 nas suas posições ótimas respectivas para a aquisição de uma imagem de cada zona da superfície da peça, bem como a evolução ótima da intensidade de emissão da fonte luminosa durante esta trajetória.

[0060] O ensaio não destrutivo é realizado quando de uma segunda fase 42, a superfície da peça a ensaiar sendo cortada em zonas secundárias de aquisição óptica otimizadas de acordo com a fase descrita em 30. Registra-se em 44 uma imagem de cada zona da superfície da peça a ensaiar seguindo o programa de aquisição de imagens obtido graças à leitura tridimensional da topologia da superfície da peça.

[0061] Algoritmos de tratamento de imagens são aplicados em 46 às imagens de cada uma das zonas. Estes algoritmos consistem essencialmente em extrair de uma imagem de uma zona as partes correspondendo às heterogeneidades em nível de cinza em relação ao resto da imagem. Estas partes são em seguida comparadas com as imagens na base de dados de referência tendo uma mesma forma geométrica e as mesmas características de superfície, ou seja, uma rugosidade de superfície idêntica, um material idêntico aquele sobre o qual a imagem foi obtida, e um processo idêntico de obtenção da superfície. Para cada imagem estudada, compara-se, por exemplo, a distribuição espacial dos níveis de cinza das partes heterogêneas assinaladas sobre a zona estudada com os defeitos presentes sobre as imagens na base de dados de imagens de referência.

[0062] A comparação conduz a dois resultados: - quer nenhuma correspondência é estabelecida com uma imagem da base de dados de imagens de referência, - quer uma correspondência é estabelecida.

[0063] No primeiro caso, onde nenhuma correspondência é estabelecida com a base de dados de imagens de referência para uma imagem de uma zona dada da peça, esta zona é analisada por meio de um instrumento de ensaio não destrutivo convencional sustentado pelo braço robotizado, a fim de determinar se se trata ou não de um defeito. Esta informação é registrada em seguida na base de dados de imagens de referência com a imagem e em relação notadamente com as condições de aquisição da imagem, o estado de superfície e o tipo de material da peça.

[0064] No segundo caso, onde uma correspondência foi estabelecida com uma imagem da base de dados de imagens de referência, um critério de confiabilidade é aplicado a esta correspondência e consiste em procurar na base de dados de imagens de referência o número de n vezes onde tal imagem já foi fotografada. Se n for superior a um valor limiar N determinado, a detecção é considerada como confiável e atribui-se a esta imagem a informação relativa à presença ou não de um defeito. No caso em que n é inferior ao valor limiar N, um método de ensaio não destrutivo por um instrumento convencional é empregado de modo a confirmar a informação sobre a presença ou não de um defeito. O número de vezes onde uma correspondência foi estabelecida com uma imagem da base de dados de imagens de referência é incrementado em seguida a n+1.

[0065] A realização do processo de acordo com a invenção pode assim ser feita sem intervenção humana no caso em que existe uma correspondência confiável com a base de dados de imagens de referência. No caso em que a utilização de meios de ensaio não destrutivos convencionais é necessária, a imagem obtida é integrada à base de dados de imagens de referência para completar a mesma e melhorar as detecções futuras.

[0066] O processo de ensaio não destrutivo descrito acima permite detectar defeitos com uma sensibilidade comparável às técnicas de inspeção de líquido penetrante apresentando ao mesmo tempo numerosas vantagens em relação a estas técnicas, como foi mencionado no que precede.

[0067] Este processo apresenta em particular a vantagem de ser inteiramente automatizável. Este processo é igualmente auto-adaptativo. Com efeito, qualquer que seja o posicionamento inicial da peça em relação à fonte de iluminação e em relação ao sensor e qualquer que seja a forma da peça, é possível graças à aquisição tridimensional inicial efetuar uma operação de ensaio não destrutivo.

[0068] A figura 3 é uma representação esquemática de um organograma do processo de acordo com a invenção, compreendendo essencialmente: - uma leitura tridimensional da superfície da peça, a partir da qual se calcula a posição real da peça em face do dispositivo de iluminação e de tirada de fotos, - o cálculo de uma trajetória deste dispositivo para a aquisição óptica bidimensional da superfície da peça, - a aquisição de imagens globais da peça utilizando os parâmetros da base de dados relativos à matéria, à rugosidade e à forma da superfície, - uma análise das imagens e a determinação nestas imagens de zonas permitindo uma otimização das regulações ópticas ligadas à exposição em função dos parâmetros figurando na base de dados sobre a orientação do sensor de tirada de fotos, a iluminação e a forma da superfície, - o cálculo de uma trajetória de aquisição de imagens permitindo otimizar as regulações ópticas levando em conta a análise acima e uma trajetória do dispositivo de iluminação, - a otimização das regulações ópticas de aquisição de imagens das zonas definidas previamente, - a análise das imagens, a validação das regulações otimizadas para as diferentes zonas e o seu registro na base de dados, - a discretização da superfície da peça em zonas de aquisição levando em conta as regulações otimizadas, para obter a melhor qualidade de imagem em cada zona discretizada (a discretização permitindo dividir uma zona apresentando um defeito de imagem, por exemplo, uma sobre-exposição local, em zonas menores e mais homogêneas das quais se regula a iluminação e os parâmetros de tomada de imagem em valores ótimos), - depois, em combinação com o resultado de uma etapa de segmentação, simplificação e reconstrução, o cálculo de uma trajetória de aquisição de imagens no real, - a tomada de imagens da superfície da peça com as regulações otimizadas, - a análise das imagens e a pesquisa de defeitos e de artefatos ópticos, - a caracterização dos defeitos e artefatos encontrados e sua comparação com defeitos e artefatos conhecidos registrados em uma base de dados, a partir dos seus pesos em pixéis, da curvatura 3D da peça, e da distribuição de cada defeito em um sentido longitudinal e um sentido transversal, - depois, se os defeitos e artefatos encontrados já forem conhecidos, o seu registro em base de dados de referência e a edição de um relatório correspondente, - ou, se os defeitos e artefatos encontrados não figuram na base de dados, sua correlação pelos processos de ensaio não destrutivo (por exemplo, correntes de Foucault ou imagem térmica), sua identificação como novo defeito ou novo artefato óptico e seu registro em base de dados de referência.

Claims (10)

1. Processo automatizado de ensaio não destrutivo de uma peça mecânica (14) por meio de um dispositivo (10) compreendendo um sensor de imagens (24), uma fonte luminosa de iluminação (26) e meios (18, 22) de deslocamento relativo do sensor de imagens, da fonte luminosa e da peça mecânica, o processo compreendendo: efetuar, usando um computador, uma leitura tridimensional de uma superfície da peça, definir, usando o computador, uma primeira subdivisão da superfície da peça em zonas apropriadas para serem fotografadas pelo sensor de imagens, definir, usando o computador, trajetórias respectivas para o sensor de imagens e para a fonte luminosa relativamente à peça, adquirir imagens das zonas da superfície da peça, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: - analisar, usando o computador, as imagens e determinar, usando o computador, zonas nas imagens que são sobre-expostas ou sub-expostas; - otimizar, usando o computador, parâmetros ópticos de aquisição de imagens das zonas nas imagens que são sobre-expostas ou sub-expostas e definir, usando o computador, uma segunda subdivisão da superfície da peça com base na otimização dos parâmetros ópticos para as zonas nas imagens que são sobre- expostas ou sub-expostas; - definir, usando o computador, uma nova trajetória para o sensor de imagens e uma nova trajetória para a fonte luminosa permitindo adquirir imagens da superfície da peça com base nos parâmetros ópticos otimizados e na segunda subdivisão; - adquirir imagens das zonas seguindo as novas trajetórias e registrar as imagens; - comparar, usando o computador, as imagens registradas com imagens de referência registradas em uma base de dados; e - determinar automaticamente, usando o computador, eventuais defeitos da superfície da peça nas imagens registradas com base na comparação das imagens registradas com as imagens de referência registradas na base de dados, em que, quando as imagens registradas não correspondem com as imagens de referência registradas na base de dados, um ensaio não destrutivo da superfície da peça é realizado usando um instrumento de ensaio não destrutivo portado pelos meios para determinar se um defeito está presente, e a base de dados é atualizada para incluir as imagens registradas e os resultados do ensaio não destrutivo, e em que a otimização ainda inclui verificar, usando o computador, que a área de superfície de cada zona resultante da subdivisão secundária é menor do que um campo coberto pelo sensor de imagens, e o desvio padrão das normais em todos os pontos das zonas é menor do que um valor mínimo predeterminado.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda constituir previamente uma base de dados na qual são registradas imagens de referência de superfícies de peça mecânica apresentando defeitos típicos, cada imagem sendo registrada conjuntamente com dados de características de superfície, tais como a natureza do material e a sua rugosidade, com informações relativas às condições de iluminação e de tirada de foto, e com um indicador da qualidade de detecção de um defeito na superfície da peça, o processo em seguida registrando na base de dados modificações dos parâmetros ópticos e das trajetórias de aquisição e os resultados dos ensaios efetuados sobre as várias peças.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a leitura tridimensional da superfície da peça é efetuada uma única vez para qualquer tipo dado de peça mecânica, quando as diferenças de forma e de aspecto entre as peças ensaiadas são pequenas ou sensivelmente nulas.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça a ensaiar é submetida à dita leitura tridimensional da sua superfície quando apresenta desvios de forma e de aspecto não negligenciáveis em relação a outras peças ensaiadas.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, após a leitura tridimensional da superfície da peça, gerar, usando o computador, um modelo digital da superfície sob a forma de curvas matemáticas tais como curvas de Bézier e funções NURBS, e reajustar o sensor de imagens e a fonte luminosa em relação à peça utilizando a leitura tridimensional.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os parâmetros ópticos de aquisição de imagens são otimizados variando uma intensidade e ângulo de incidência da iluminação produzida pela fonte luminosa, e compreendendo ainda determinar, usando o computador, o valor ótimo da intensidade e do ângulo de incidência da iluminação por comparação entre si de imagens em referência à base de dados estabelecendo uma relação entre o nível de detecção dos defeitos de superfície e, por um lado, a intensidade e o ângulo de incidência da iluminação e, por outro lado, as características de superfície.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda deslocar o sensor de imagens (24) e a fonte luminosa (26) em relação à peça mecânica (14) por meio de braços robotizados (18, 22) portando respectivamente o sensor de imagens e a fonte luminosa.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor de imagens (24) é um aparelho fotográfico de matriz de fotodetectores do tipo CCD ou CMOS.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: - realizar, usando o computador, uma leitura tridimensional da superfície da peça, a partir da qual se calcula a posição real da peça em face do dispositivo de iluminação e do sensor de imagens, - calcular, usando o computador, uma trajetória do dispositivo para a aquisição óptica de imagens bidimensionais da superfície da peça, - adquirir, usando o computador, imagens globais da peça utilizando os parâmetros da base de dados relativos à matéria, à rugosidade e à forma da superfície da peça, - analisar, usando o computador, as imagens e determinar, usando o computador, zonas nas imagens que servem para otimizar regulações ópticas ligadas à exposição em função dos parâmetros figurando na base de dados sobre a orientação do sensor de imagens, a iluminação e a forma da superfície, - calcular, usando o computador, uma trajetória de aquisição de imagens permitindo otimizar as regulações ópticas levando em conta a análise acima e uma trajetória do dispositivo de iluminação, - otimizar, usando o computador, regulações ópticas de aquisição de imagens das zonas definidas; - analisar as imagens, validar as regulações otimizadas para as diferentes zonas e armazenar as regulações otimizadas na base de dados; - subdividir, usando o computador, a superfície da peça em zonas de aquisição discretas que levam em consideração as regulações otimizadas; - em seguida, em combinação com o resultado de uma segmentação, simplificar e reconstruir, calcular, usando o computador, uma trajetória de aquisição de imagens em tempo real, - tomar imagens da superfície da peça com as regulações otimizadas, - analisar, usando o computador, as imagens e buscar defeitos e artefatos ópticos, e - caracterizar, usando o computador, os defeitos e artefatos encontrados e comparar os defeitos e artefatos encontrados com defeitos e artefatos conhecidos armazenados em uma base de dados.

10. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o valor ótimo para a intensidade e o ângulo de incidência da iluminação é determinado, usando o computador, com base em uma diferença de ângulo entre uma normal a um plano focal e uma normal a um ponto de um defeito usando defeitos conhecidos na base de dados.

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