PT728303E - Processo para a modificacao optica de objectos com padroes em si mesmo afins ou fractais - Google Patents

Description

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DESCRICÃO “Processo para a modificação óptica de objectos com padrões em si mesmo afins ou fractais”

Campo técnico O presente invento refere-se a um processo de detecção óptica de objectos ou fluxos de objectos, tais como objectos parados ou fluxos de objectos móveis, cujas superfícies podem reflectir e/ou difundir luz, podendo apresentar, formar ou gerar nas superfícies ou em si mesmos, padrões ou estruturas em si mesmo afins, em si mesmo semelhantes ou fractais, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Estado da técnica

As configurações e estruturas em si mesmo semelhantes, em si mesmo afins ou fractais testemunham um tipo de estrutura universalmente válida, representada nos objectos e fenómenos circundantes da natureza. Como configuração clássica em si mesmo ou fractal na demonstração geométrico-matemática, podem mencionar-se a curva de ebulição ou o triângulo de Sierpinski. Uma estrutura é designada em si mesmo exactamente semelhante, quando pode ser fragmentada em pequenas peças aleatórias, das quais cada uma constitui uma pequena cópia do todo da estrutura, sendo importante que as pequenas peças, que integram a totalidade da estrutura seja originadas de uma transformação da semelhança. Nesse caso, dois objectos são semelhantes quando os mesmos, independentemente da sua grandeza, apresentam aproximadamente a mesma forma; as transformações entre os objectos, que incluem associações de escalonamentos, de rotações e de translações, são designadas transformações de semelhança.

As estruturas naturais afins a si próprias manifestam-se no meio de forma menos ideal; são estocasticamente moduladas e é, sobretudo, frequente que a característica definidora da invariância da escala esteja limitada a determinadas áreas de grandeza das características que formam a estrutura; fala-se aqui de em si mesmo afim, a em si mesmo semelhante. Do mesmo modo, é possível que várias estruturas em si mesmo afins ou fractais surjam sobrepostas como multifractais. Tanto para os ideais matemáticos como para as fractais naturais, é

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 2 utilizada como grandeza de medição ou característica, entre outras, a dimensão fractal ou dimensão de semelhante em si mesma (DF), que surge como um número racional e que representa um graduação da complexidade da associação ou da largura de variação de duas grandezas, seguindo a dimensão de semelhança em si mesma DF segue uma lei de potência.

Até à data, a utilização da técnica de medição da dimensão de semelhança em si mesma praticamente não tem aplicação no controlo de qualidade e de processos. Afim em si mesma ou fractal surge em muitos padrões naturais, embora numa multiplicidade de fenótipos impeditivos do ponto de vista da técnica da medição, de modo que a análise de superfícies de ruptura, padrões porosos ou granulados, bolhas em espumas, disposições pregueadas ou superfícies de molhagem, possa, na maioria das vezes, ser apenas feita com base na aparência. Em princípio, uma recolha através de processamento de dados de imagem por meio de uma câmara de vídeo e meio de armazenamento seria, contudo, possível através uma adaptação do sistema muito específica e, por esse motivo, pouco interessante, em última análise, em termos de relação entre o custo e o benefício. Para além disso, a ofuscação das características pela luz secundária, no caso de imagens relacionadas de superfícies, provoca também uma perda de informação para o processamento de dados de imagem por meio de câmara de vídeo. É que as superfícies, que apresentam rupturas ou texturas, muitas vezes apresentam padrões em si mesmos afins e em si mesmos semelhantes, são muito sensíveis. O documento DE-U1-9301901 descreve um dispositivo de medição topográfico óptico de grandes superfícies, destinado à análise de superfícies de reflexão difusa por meio de padrões projectados sobre as superfícies dos objectos. O documento DE-A1-3532690 descreve ainda um processo para medição da aspereza da superfície de peças a trabalhar, no qual a superfície é exposta a raios de luz e a distribuição de intensidade da luz reflectida é medida através de um transformador sendo, a partir daí, calculado um sinal de aspereza. Em Pfeiffer, P., “Fractal Dimension As Working Tool For Surface-Roughness Problems”, em: Applications of Surface Science 18, 1984, págs. 146-164, Amsterdão, é igualmente descrita a dimensão fractal para determinar a aspereza de superfícies.

Obiectivo do invento O invento tem por objecto supervisionar, detectar e/ou analisar as superfícies de objectos ou de fluxos de objectos, tais como objectos parados ou

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 3 fluxos de objectos em movimento, com vista a, com base na recolha óptica de padrões ou estruturas, tirar conclusões acerca da natureza do objecto ou do fluxo de objectos ou do decurso do processo, na medida em que esses objectos ou fluxos de objectos apresentam a zona analisada em si mesma afim ou em si mesma semelhante. O invento tem ainda por objectivo possibilitar igualmente a definição da velocidade do movimento relativo de um objecto em movimento, em relação ao dispositivo de reprodução e de recepção.

Descricão do invento e das suas vantagens

De acordo com presente o invento, a concretização do objecto consiste em que a) o feixe dos raios de reprodução é explorado como uma sequência de padrões luminosos, sendo a exploração baseada num algoritmo de transformação de semelhança, de modo que a associação dos padrões luminosos entre si no espaço e/ou no tempo constitui um escalonamento, uma rotação ou uma translação em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal e sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis, b) em cada passo do escalonamento, da rotação ou da translação, são armazenados e actualizados os acontecimentos de detecção resultantes da exploração numa memória com a forma de pares de valores, c) por intermédio das variáveis do escalonamento, da rotação ou da translação, é calculada, por meio do respectivo logaritmo, a função de escalonamento, de rotação ou de translação (por exemplo, no escalonamento tomado por base, os pares de valores revelam uma função linear no caso de semelhança em si mesma dos objectos ou fluxos de objectos).

Um dispositivo para a execução do processo é caracterizado por a) um dispositivo óptico capaz de explorar o feixe de raios luminosos de reprodução como uma sequência de padrões luminosos, sendo a exploração baseada num algoritmo de transformação de semelhança, de modo que a associação de cada um dos padrões luminosos entre si no espaço e/ou no tempo constitui um escalonamento, uma rotação ou uma translação em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal e sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis, b) em cada passo do escalonamento, da rotação ou da translação são armazenados e actualizados os acontecimentos de detecção resultantes da exploração numa memória com a forma de pares de valores, c) por intermédio das variáveis do escalonamento, da rotação ou da translação é calculada, por meio do respectivo logaritmo, a função de escalonamento, de rotação ou de translação (por exemplo, no escalonamento tomado por base, os pares de valores revelam uma função linear em caso de

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 4 semelhança em si mesma dos objectos ou fluxos de objectos). Outras concretizações vantajosas do invento encontram-se descritas nas restantes reivindicações subordinadas.

Com toda a vantagem, o feixe de raios luminosos de exploração pode também ser modulado por uma sequência de padrões luminosos, tomando igualmente a modulação por base um algoritmo de transformação da semelhança, de modo a que a associação dos vários padrões luminosos entre si constitui, no espaço e/ou no tempo, um escalonamento, rotação ou translação espacial e/ou temporal do tipo em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal e sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis, sendo a modulação do feixe de raios luminosos de exposição, a exploração do feixe de raios luminosos de reprodução bem como o acesso à memória para o registo dos pares de valores de modo difuso, sintonizados entre si por meio de um controlo.

De preferência, durante a exploração do feixe de raios luminosos de reprodução e/ou modulação do feixe de raios luminosos de exposição, os padrões luminosos das sequências geradas são escalonados e compreendem um grupo de superfícies de exposição (elementos de padrão luminosos), os quais, pelo menos, no que diz respeito a uma característica comum, nomeadamente de espaço e/ou tempo, formam um escalonamento de padrões luminosos em si mesmo afins, em si mesmo semelhantes ou fractais no plano, quando um padrão em si mesmo afim, em si mesmo exactamente semelhante ou fractal ou uma estrutura em si mesmo afim ou em si mesmo exactamente semelhante ou fractal tiver de ser reconhecida como constante. São formados tantos canais de memória quantas variáveis tiverem sido seleccionadas ou existirem. Outras concretizações vantajosas do invento encontram-se descritas nas reivindicações subordinadas. O invento apresenta a vantagem de, através dos mesmos processos, poderem ser supervisionados ou reconhecidos padrões e estruturas, de modo a tirar conclusões sobre o processo em si mesmo semelhante subjacente ou o objecto tomado por base, que apresenta o respectivo padrão em si mesmo semelhante ou a respectiva estrutura em si mesmo semelhante. É condição essencial que o processo ou o objecto apresentem semelhança em si mesma ou seja em si mesmo afim ou seja fractal, uma vez que as estruturas em si mesmo semelhantes ou fractais constituem indicadores dos processos que geram. Dado que a afinidade em si mesma surge em muitos processos e padrões naturais, torna-se possível uma análise do processo ou do objecto, de modo a que através

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 5 do processo que gera praticamente um quadro de expectativas, seja disponíbilizada uma prática de ensaio industrial ou processo de controlo com definição de DF, através dos quais superfícies de ruptura, de padrões porosos e granulados, disposições pregueadas, superfícies de molhagem ou de formação de bolhas em espumas e líquidos, possam ser supervisionados de acordo com o quadro de expectativas. O cerne do invento reside em, com vista à detecção de padrões ou estruturas em si mesmo afins, em si mesmo semelhantes ou fractais de objectos ou fluxos de objectos, iluminar e excitar os mesmos por meio de um padrão luminoso de estrutura em si mesma afim, em si mesma semelhante e fractal e, com base nisso, determinar a função DF do objecto.

Os termos “escalonamento”, “rotação” e “translação” devem ser entendidos no sentido matemático. A seguir, toma-se por base principalmente um escalonamento, como algoritmo de transformação da semelhança, podendo igualmente ser tomados por base funções de rotação ou de translação, como algoritmos de transformação da semelhança.

Num escalonamento são, por exemplo, contados numa imagem padrão vários elementos de grandeza, de acordo com, pelo menos, um parâmetro, por exemplo, a grandeza, tomando as várias grandezas, pelo menos, duas variantes por base, que podem situar-se no plano x-y ou no plano x-y e no eixo de tempo ou no plano x ou y e no eixo de tempo; o que significa que o parâmetro ou a variável “grandeza” é escalonada e normalizada. Como resultado, podem ser registados pares de valores que permitem tirar conclusões acerca da frequência ou a densidade de arquivo dos elementos de grandezas diversas, com referência a uma retícula (grandeza padrão). No caso de um único ponto de exploração, os padrões ou pontos de excitação podem também situar-se apenas no eixo de tempo.

Com vantagem todas as operações de escalonamento, de rotação de ou translação são, deste modo, desempenhadas do lado do detector, ou seja, do lado da iluminação e reprodução, motivo pelo qual não se fica dependente da grandeza da imagem e se necessita apenas de um volume de dados reduzido perante uma edição de vídeo.

Com vista a uma selectividade óptima na detecção de sobreposições ópticas de elementos padrão e características do objecto pode, dado o caso, ser conveniente estruturar os lados de excitação e de recepção, por exemplo, de modo a evitar a ofuscação de superfícies de ruptura, de um modo geral, para suprimir

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 6 falhas. Determinados parâmetros de escalonamento podem exigir este tipo de afectação entre si, formando canais, por exemplo, no escalonamento através de graus de polarização ou de uma escala descolorante (descolorações de cristais em camadas de água na rede do cristal).

No caso das disposições de características analisadas trata-se sobretudo de configurações aleatórias, o que pode exigir, consoante a natureza do escalonamento, face à cobertura mais ou menos completa de elementos padrão e características de objectos, uma consideração numérica. A este respeito, é indiferente a contagem de sobreposições de características com superfícies reticulares escalonadas, definição da dimensão compartimento.

Breve descrição dos desenhos, nos quais se mostra: na Fig. 1 uma representação do princípio do processo, na Fig. 2 uma representação do princípio de um sistema de recepção e de análise, no qual o feixe de raios luminosos de reprodução relativo ao algoritmo é acessado e visualmente explorado, na Fig. 3 uma outra representação do princípio de um sistema de recepção e de análise específico da estrutura, no qual o feixe de raios luminosos de reprodução relativo ao algoritmo é acessado e visualmente explorado, na Fig. 4 um corte através de um dispositivo para gerar sequencialmente padrões luminosos para exposição, na Fig. 5 uma vista da figura 4 com rotação de 90°, na Fig. 6 vistas parciais A, B, C pelos cortes “A”, “B”, “C” da figura 5, na Fig. 7 uma vista parcial de “D" da figura 5, na Fig. 8 um corte longitudinal (A-A) através de um outro dispositivo para gerar sequencialmente padrões luminosos de exposição, na Fig. 9 um corte pela linha B-B da figura 8,

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 7 na Fig. 10 um exemplo de um padrão luminoso de exposição linear, na Fig. 11 um exemplo de um padrão luminoso de exposição circular, na Fig. 12 uma variante de construção do dispositivo da figura 8, na Fig. 13 a respectiva configuração de objecto, padrão de exposição, elementos de emissão e de recepção em representação desdobrada, na Fig. 14 um corte longitudinal através de uma variante de construção para a exploração bidimensional com pista de exploração comparativamente mais larga, na Fig. 15 um corte pela B-B da figura 15, na Fig. 16 uma representação em separado a, b, c, d da exposição da superfície do objecto, da disposição dos elementos de recepção, bem como o exemplo da retícula de exploração, e na Fig. 17 uma outra representação do princípio do processo. O princípio do processo é explicado com base nas figuras 1 a 3. Um objecto 10 ou superfície do objecto é iluminado por meio de uma fonte luminosa, sendo explorado por detecções de simples apoio apenas o feixe de raios luminosos de reprodução (figuras 1 e 2) ou, no caso das mais complexas, o feixe de raios luminosos de reprodução e o feixe de raios luminosos de exposição (figura 3) ou expostos e explorados com base no algoritmo, como uma sequência de padrões luminosos, com vista à detecção de contrastes específicos da categoria do objecto 10. A associação de cada um dos padrões luminosos entre si ocorre no espaço e/ou no tempo com a forma de escalonamento do tipo em si mesmo afim ou em si mesmo semelhante a fractal. Na figura 1 são estabelecidas, a título de exemplo, quatro variáveis; Var1, Var2, Var3 e Var4, que correspondem aos padrões luminosos de diversas grandezas e que constituem aqui os elementos de recepção quadrados de diversas grandezas 1, 2, 3, 4 SxS, cujas grandezas SxS estão relacionadas entre si de acordo com o algoritmo de transformação de semelhança. Dentro de cada um dos respectivos níveis do escalonamento, ocorre dentro de uma memória um armazenamento ou actualização dos resultados de detecção decorrentes da exploração, através das variáveis, com a forma de pares de valores. Através das variáveis do escalonamento, ocorre por meio do seu logaritmo

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 8 ο cálculo da função de escalonamento, revelando os pares de valores uma função linear, ou seja, a função de escalonamento analisada, face à afinidade em si mesma subjacente nos padrões ou estruturas analisados relativos aos objectos ou aos fluxos de objectos. Esta função significa a afectação do termo log(Varn) relativamente ao termo log(1/S), no caso de normalização ou a afectação do termo log(S). O essencial é que a logaritmização não ocorre por parte do computador ou do software, resultando antes a logaritmização de modo imanente ao processo, com base no algoritmo de transformação da semelhança, bem como do facto dos padrões ou das estruturas analisadas serem em si mesmo semelhantes ou em si mesmo afins ou fractais.

Na figura 17 é exibida uma outra representação do princípio da arquitectura do processo. Um objecto com movimento 10 é iluminado e o feixe de raios luminosos de reprodução e/ou o feixe de raios luminosos de exposição é explorado referido ao algoritmo, por meio de uma óptica escalonante, como uma sequência de padrões luminosos. A associação dos padrões luminosos e, deste modo, da detecção do resultado ocorre por meio do contador Z1-Z2-Z3-Z4, cuja análise revela a dimensão fractal DF.

Nas figuras 4 a 7 encontra-se representada uma configuração técnica de um detector, para gerar sequencialmente padrões luminosos para exposição de uma superfície de objecto 10. O princípio de funcionamento é a formação de uma categoria de critérios geométricos, por meio de padrões de exposição sobre o objecto e, em relação à velocidade do objecto, uma sintonização da frequência de exploração com um padrão de exposição, supervisionando simultaneamente o ruído do resultado a um nível mínimo. Os padrões de exposição resultam da combinação da projecção de padrões luminosos e do tempo de exposição.

Está representado um detector em duas secções principais, através de um eixo óptico 21. Dentro de uma caixa 11 encontra-se disposto, sobre uma placa de circuito impresso 12, um casquilho 13 para um elemento de emissão e de recepção 14, que apresenta um tubo 15 que se encontra fechado por meio de um elemento de janela e de lente. Por debaixo deste elemento de janela e de lente 16 encontra-se montada uma lente multifocal de exposição e de reprodução 17. A mesma apresenta uma área central 17’, uma formação especial de lente para a focagem do feixe de raios luminosos de exposição 18, circundada por uma área 17” de formação especial de lente para a focagem do feixe de raios luminosos

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 9 convergente 19 dos dois lados de 17’, podendo a área 17” ser também concebida em forma toral em torno da área 17’. A representação da vista parcial da figura 6C sobre o elemento de emissão e recepção 14 demonstra a disposição geométrica das superfícies de emissão e de recepção de um módulo semicondutor do elemento de emissão e de recepção 14; de ambos os lados de uma disposição sequencial de superfícies de emissão 14’ sobre a linha central horizontal encontram-se simetricamente dispostas sobre a linha central vertical 22 duas superfícies de recepção 14”, 14”'.

De acordo com as figuras 6B e A, a focagem da luz sobre o objecto 10 ocorre por meio de uma combinação de elementos ópticos ou áreas óptiças 16’ e 17’ da lente multifocal de exposição e reprodução 17, que é concebida, por exemplo, de acordo com o princípio de uma lente cilíndrica, com a forma de elemento óptico halográfico, dentro da área 17’, que representa uma área esférica de lente com contorno rectangular da largura b (figura 6A). A luz reflectida ou difundida pelo objecto 10 incide sobre ambas as secções externas de lente 17” e 17’” e sobre as superfícies de recepção 14”, 14”' do elemento de emissão e recepção 14. A figura 6B mostra a vista por cima do elemento de janela e de lente 16, apresentando a área 16” um contorno rectangular de largura b, como a área 17’ da lente de exposição e reprodução 17 apresenta, lateralmente circundada pelas áreas laterais 16”, 16’”. Através da configuração de elementos semicondutores 14’ e 14” e a sua disposição óptica nas superfícies do objecto 10, ocorrem no modo de funcionamento alternado definições de dados estruturais e de velocidade, constituindo o último a grandeza de referência para o primeiro. A representação da figura 7 serve para definir os dados estruturais, como exemplo da sobreposição reticular: um agrupamento e activação das superfícies de emissão 14’ com acesso pelo programa gera, na sequência do tempo, um escalonamento de superfícies de exposição 23 no objecto movido 10, escalonado de acordo com o tamanho, nomeadamente como a mais pequena 23’, o comprimento smin e como a maior 23” o comprimento smax, bem como a duração. O escalonamento das grandezas e a duração da exposição correlacionam-se de modo que incide na superfície do objecto 10 uma retícula de exploração em forma de escada 24, iterando as larguras e a quantidade de degraus de modo definido. Do lado da recepção, encontra-se sintonizado com este programa de exposição uma atribuição de categorias, por exemplo, por meio de uma sobreposição parcial da respectiva superfície reticular com o padrão.

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Com vista à definição da velocidade ocorre, do lado da emissão, uma activação, por vezes deslocada, no posicionamento de uma configuração da superfície de emissão, no caso mais simples, por exemplo, apenas uma superfície de emissão. A imagem 25 da mesma explora o objecto na área de janela 26 com uma relativa resultante da velocidade (da velocidade de exploração e da área de janela 26), na sintonização por parte do emissor da velocidade de exploração absoluta 27. Com a igualdade do sentido e da importância das velocidades 20 e 27, o “ruído do resultado” toma um valor mínimo, sendo os flancos sinalizadores de resultados nivelados quando se aproxima este estágio. Do lado da análise, este estágio de igualdade é acedido de modo adequado, por exemplo, por meio do acoplamento por reacção com vista à sintonização, e detectada: a velocidade relativa da superfície do objecto em relação ao detector é então determinada a partir da velocidade de exploração actual conhecida 27.

Com esta unidade ocorre a contagem dos resultados, caso necessário, através de categorias de grandezas de características, acedendo ao valor actual e conhecido do lado da emissão um filtro da grandeza da superfície de exposição do lado da análise, por exemplo, dimensionamento da janela do tempo para resultados fechados. Deste modo o ruído óptico do resultado das superfícies de ruptura é também acessível a uma análise da invariância de escalonamento, podendo ser oportuno separar ambos os elementos de recepção por categorias. A sintonia encaixada serve para a determinação da velocidade em função da grandeza, para a qual é realizada, além disso, a iteração através de um grupo de agregados de superfícies de emissão com várias grandezas por meio de controlo.

Uma detecção do tipo descrito está instalada, quanto ao dimensionamento e aos dados de serviço para aplicações com o respectivo padrão esperado. Assim, a exploração de linhas e o programa de exposição sequencial exigem respectivos âmbitos de exploração, de modo a possibilitar a obtenção de dados estruturais fiáveis; as variações de padrões a receber deverão, naturalmente, surgir numa pista de exploração.

Em princípio, não devemos ficar presos à imagem difundida à escala de elementos de emissão ou a uma estrutura rectangular do padrão de exposição. Através de uma óptica de transformação, podem ser feitos ajustamentos

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 11 adequados. Os elementos de emissão e de recepção podem também ser dispostos no modelo de luz transmitida sobre um eixo óptico comum (estrutura de armário) ou concebidos como superfícies terminais de um cabo de iluminação ou peça adaptadora de instalação eléctrica de iluminação. Do lado da recepção, é possível dispor um ou mais elementos de superfície, podendo estes gerar de forma integrada um ou vários sinais com, respectivamente, um canal próprio de análise. Do lado da emissão, os elementos da superfície podem ser dispostos com comprimentos diferentes (“escalonados em comprimento”).

Um outro exemplo de concretização técnica é mostrado nas figuras 8 a 11. No interior de uma caixa está disposto um motor de accionamento 29, que acciona um suporte de holograma rotativo 30, que apresenta duas áreas de funcionamento em forma de anel circular (figura 9), de preferência, com a forma de aberturas, nomeadamente, um anel exterior com o programa de exposição para o objecto e um anel interior para o controlo síncrono da análise. Pelo menos, uma área de funcionamento serve para gerar um feixe de raios luminosos de exposição escalonado e, pelo menos, uma área de funcionamento serve para gerar um feixe de raios luminosos de reprodução escalonado. Uma barreira fotoeléctrica 31 serve para efectuar a exploração das grandezas de controlo; um díodo receptor 32 serve para receber a luz difundida ou reflectida pelo objecto 10. Através de uma fonte de luz 37, por exemplo, um laser de díodos, é gerado um feixe de raios luminosos de exposição 33, que incide sobre o objecto através de uma óptica de exposição e de convergência 34 sobre o objecto 10, sendo, a partir daí, reflectido ou difundido um espelho divisor da luz 35, que conduz a luz para o díodo de recepção. Os agregados encontram-se adequadamente fixos a uma tampa 35 da caixa 28.

No caso de um objecto praticamente imóvel 10 o padrão de exposição é gerado por meio de um holograma rotativo do suporte de holograma 30 (por exemplo, a variação e o movimento da superfície de exposição), encontrando-se representados na figura 10 um padrão de exposição linear 38 e na figura 11 um padrão de exposição circular 39. As grandezas de controlo para a análise de sinal a que se referem, são lidas sincronamente pelo anel interior do suporte rotativo de holograma, que funciona como elemento óptico.

Com vista à geração de padrões de exposição paralelos, nos quais são utilizados agregados de dispositivos detectores de escalonamento em disposição sequencial, a figura 12 mostra uma variante de concretização numa representação em corte esquemático, transversal à sequência; o movimento de exploração

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 12 decorre perpendicularmente à superfície do sinal. No interior de uma caixa 45 há uma disposição de fontes luminosas 40, com elementos emissores de accionamento individual, em forma de linha, ou seja, dispostos perpendicularmente à superfície do sinal. Através da óptica de uma exposição 41, uma corrente de raios de exposição 42 é lançada com a forma de padrões luminosos na superfície de um objecto 10 e, a partir daí, como corrente de reprodução ou de recepção 43, reflectida ou difundida e conduzida através de uma óptica de recepção e de reprodução nos elementos de recepção 45, que são, por exemplo, díodos fotoeléctricos, em forma de linha, ou seja, dispostos perpendicularmente à superfície do sinal; o detector encontra-se disposto no interior de uma caixa 46. Um funcionamento paralelo dos pares de elementos veda com toda a vantagem a recolha de dados, de modo a impedir que devido à disposição expandida das barreiras luminosas ocorra a radiação recíproca de parasitas. A este respeito, a figura 13 esquematiza a configuração do objecto 10, padrão de exposição, elementos de emissão e de recepção 40, 45, com representação desdobrada. A superfície do objecto 10, com um padrão listado, move-se de acordo com o sentido da seta 47; os elementos de emissão da disposição de fontes luminosas 40 encontram-se dispostos paralelamente. Como resultado disso é gerado um padrão de exposição 48 pelas superfícies luminosas dispostas horizontalmente, em forma de viga, 49, 49’ com comprimentos escalonados; a corrente de raios de recepção ou de reprodução 43 é conduzida através da sequência da óptica de recepção e reprodução 44 na sequência dos elementos de recepção 45.

Nas figuras 12 e 13 a concretização da óptica com vista a uma exposição e reprodução mais exactas (ajustadas) não é mostrada particularmente, o que pode ser efectuado através de diafragmas, componentes não esféricos ou moldação das superfícies de emissão ou de recepção. As ópticas de recepção abrangem de modo suficiente respectivamente um contorno de barreira luminosa 49, 49’. Para efeitos de detecção de dados estruturais, o controlo do detector deste exemplo prevê que na presença de luz constante do lado do emissor, ocorra, do lado do receptor ou da análise, uma integração gradual da carga, nomeadamente, com relação constante relativamente à velocidade do objecto 47. O padrão de exposição 48 resulta, no exemplo, de quatro retículas individuais sobrepostas, em forma de escada, com dimensões diferentes. A barreira luminosa mais pequena 49 corresponde à frequência de exploração mais elevada.

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Esta estrutura inclui ainda vários padrões de exposição ou padrões de formação de categorias simultâneos num objecto para utilização, por exemplo, de uma retícula de sobreposição, como a 48, combinada com uma escala de janela com sentidos de polarização escalonados, podendo o polarizador e o analisador serem dispostos na mesma no lado da emissão e da recepção. Esta concepção inclui igualmente a combinação de categorias de sentidos e de cores.

Com a combinação deste tipo de formação de categorias selectivas e próximas do objecto e padrões previamente construídos para o efeito, ocorrem codificações do objecto que podem ser imitadas ou descodificadas sem dificuldade. Uma outra variante prevê a exploração dos padrões naturais e a documentação dos dados estruturais obtidos no suporte do padrão, por meio de uma configuração de detector deste tipo. O detector mostrado nas figuras 14 e 15 serve para a exploração superficial e tem por objectivo uma pista de exploração comparativamente mais larga do que a que se encontra concretizada nos exemplos descritos. O padrão de exposição é gerado através do agrupamento de elementos de recepção escalonados por comprimento, em várias linhas paralelas, em lados de integração igualmente escalonados.

No interior de uma caixa 55 encontra-se instalado um módulo de emissão 50, disposto em forma de matriz de elementos de emissão (figura 16a), em que uma objectiva de ampliação, accionada por motor 54, assegura, caso necessário, a adaptação do sistema a uma área de grandezas determinada (figura 16b), por meio da compensação de níveis. No âmbito da corrente de raios de exposição e de reprodução 52 está disposto um divisor de luz 54, que desvia o feixe de raios luminosos de reprodução para um módulo de recepção 53. A superfície de emissão de luz do módulo de emissão 50 está encaixada em alguns elementos de emissão da figura 16a, principalmente com o objectivo de determinar a velocidade. No caso de velocidade não uniforme do objecto, num recorte do padrão 57, figura 16b, a activação de um ou mais elementos de emissão 61, 61’ percorre várias pistas de exploração e proporciona, deste modo, uma velocidade de aplicação eficaz. Como elemento de recepção é adoptada a totalidade dos elementos de recepção 59 da disposição dos elementos de recepção 59. O movimento da configuração da exposição é rodado de 180 graus pela óptica de exposição, a fim de determinar a velocidade; a corrente de raios de

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 14 reprodução é conduzida, por meio da óptica de reprodução 58, na disposição dos elementos de recepção 59, figura 16c. A retícula de exploração 60 é mostrada na figura 16d. O movimento da configuração de exposição, para determinação da velocidade, é indicado por 68. A geração sequencial ou difusa dos padrões de exposição impedem, caso necessário, a irradiação de parasitas, aumenta a combinação de vários padrões formadores de categorias do campo de aplicação a estruturas complexas ou enquanto instrumento de codificação relativamente a estruturas naturais ou prefabricadas. Deste modo, foi criado, entre outros, um detector de velocidade para o material móvel, que pode ser adaptado ou ajustado para determinadas características estruturais. O contraste de características ocorre por meio de variantes clássicas da disposição de incidência de luz e de exploração, representação de campos claros ou escuros, luz incidente e luz transmitida. Deste modo, o contraste das características de ensaio crítico de um vidrado na luz incidente, de poros formadores de sombra na luz lateral, de pílulas revestidas, de preferência, de grandeza de 1 a 4 mm, ou de suspensões, ocorre na luz transmitida. Os objectos de ensaio movem-se assim relativamente para a mancha de exploração do detector, a uma velocidade constante, face a um trilho de exploração rectilíneo, circular ou dentado. Como “barreira luminosa reconhecedora do padrão” esta técnica encontra-se caracterizada com exactidão. Os critérios abstractos da dimensão fractal e a função de escalonamento, que podem ser detectados primariamente pelo detector da estrutura, são interpretados de acordo com a aplicação de um ponto de vista crítico do ensaio. Trata-se de critérios conjuntos, que aparecem em categorias iguais, homogeneidade, uniformidade de zonas, separação de misturas periféricas, repartição relativa de grandezas.

Para a indústria alimentar são mencionadas, por exemplo, as seguintes aplicações possíveis do detector estrutural:

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Processo: Critérios: Fragmentação, separação Integridade, isenção de ruptura ou abrasão, Moagem, fricção Repartição de grandezas relativa, desmembramento Amolecimento, agitação Dissolução de grumos ou fracções Mistura Distribuição de componentes Aglutinação - Superfície de corte Poros, grãos - Superfície Granular, soprar, vidrar Calcinação, secagem Variação tolerada da estrutura, pregas Classificação Conjuntos com a mesma aparência Maturação Variação da superfície Fermentação Desenvolvimento de bolhas, formação de manchas Coagulação Transição de fase, grupo, flóculo Placas, cubos de concentração Variação da superfície consoante o objecto Compactação por pressão Homogeneidade Revestimento Manchas Adição de matéria Surto parasitas, padrão de manchas e de humidade

Aplicação industrial: Ο invento tem aplicação industrial sobretudo na detecção de características de objectos com as respectivas características dispostas de forma densa e estocasticamente dispersa, por exemplo, em material móvel. A sua aplicação destina-se à indústria alimentar, farmacêutica, ambiental, de construção civil, de sinterização ou energética. Na indústria alimentar, por exemplo, os granulados como os grãos, os flocos, os cristais, depósitos, abrasão, material de moagem, podem ser analisados quanto às disposições aleatórias típicas do material. De acordo com o espectro das grandezas e das formas, o peso específico, a aspereza, a humidade, as plasticidade, a elasticidade, a tensão da superfície, o brilho, a cor e a mistura, etc., são focalizados fenótipos dependentes de parâmetros processuais como a pressão, a temperatura ou percentagens de corpos estranhos. Na sua forma compacta, estes formam estruturas materiais e processuais normalmente modificados pelo processo de compactação, como a

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 16 compressão, a secagem, a aglutinação, a colagem, a sinterização, a extracção ou adição de um componente. O termo estrutura granulada abrange também fenómenos que não são primariamente causados por substâncias em forma de grão, como campos porosos, formação de bolhas, natureza fibrosa, ondulação, padrão de manchas.

Lista dos desenhos de referência: 1,2, 3, 4 Padrão luminoso sob a forma de elementos de recepção 5 Exploração óptica de accionamento escalonado do feixe de raios luminosos de reprodução 6 Memória 7 Iluminação escalonada do feixe de raios luminosos da exploração 8 Exploração escalonada do feixe de raios luminosos de reprodução 9 Accionamento 10 Superfície do objecto 11 Caixa do detector 12 Placa de circuito impresso 13 Casquilho para o elemento de emissão e de recepção 14 Elemento de emissão e elemento de recepção 14’ Superfícies de emissão do elemento de emissão e de recepção 14” ^4.” superfícies de recepção do elemento de emissão e de recepção 15 Tubo 16 Elemento de janela e de lente 16’, 16”, 16’” Áreas do elemento de janela e de lente 17 Lente multifocal de exposição e de reprodução 17’ Área da formação especial da lente para a focagem do feixe de raios luminosos de exposição 17”, 17’” Áreas exteriores da formação especial da lente para a focagem do feixe de captação de luz de ambos os lados da área 17’ 18 Feixe de raios luminosos de exposição representado na sua dilatação mínima e em posição central 19 Feixe de raios luminosos convergente de ambos os lados da zona 17’ 20 Direcção do movimento relativo entre objecto e foco de exposição 21 Eixo óptico 22 Linha central vertical 23 Superfícies de exposição 23’, 23” Superfícies de exposição mínima e máxima

85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 24 Retícula de exploração em forma de escada 25 Imagem da superfície de emissão 14’ 26 Área de janela 27 Velocidade de exploração absoluta 28 Caixa 29 Motor de accionamento 30 Suporte rotativo de holograma com duas áreas de funcionamento em forma de anel circular 31 Armário fotoeléctrico para a exploração da grandeza de accionamento 32 Díodo receptor para a luz difundida ou reflectida do objecto 33 Feixe de exposição 34 Óptica de exposição e convergente 35 Espelho divisor de luz 36 Tampa da caixa com fixação dos vários elementos 37 Fonte luminosa, por exemplo, laser de díodos 38 Exemplo de um padrão de exposição linear 39 Exemplo de um padrão de exposição circular 40 Disposição das fontes luminosas com elementos de emissão de accionamento individual, em forma de linhas (perpendicularmente à superfície do desenho) 41 Óptica de exposição 42 Corrente de exposição dos raios 43 Corrente dos raios de reprodução ou de recepção 44 Óptica de recepção da reprodução 45 Elementos de recepção, por ex., díodos fotoeléctricos dispostos em forma de linhas (perpendicularmente à superfície do desenho) 46 Caixa 47 Seta de direcção 48 Padrão de exposição resultante 49, 49’ Superfícies luminosas em forma de viga 50 Óptica de exposição 51 Corrente dos raios de exposição 52 Corrente dos raios de imagem ou de recepção 53 Módulo de recepção 54 Divisor de luz 55 Caixa 56 Óptica de exposição 57 Recorte do padrão 18 85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 58 Óptica de imagem 59 Disposição dos elementos de recepção 60 Retícula de exploração resultante 61,61’ Configuração dos elementos emissores com vista à definição da velocidade 62 Seta de movimentação 63 Movimentação da configuração da exposição com vista à definição da velocidade

Lisboa, 15. Jíi. 20ϋϋ

Por ADELHEID BIRKLE -O AGENTE OFICIAL-

ENG.* ANTÓNIO JOÂÔ DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74 - 4.* 1600 LISBOA

Claims (19)

1. 85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 1/6 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo para a detecção óptica de objectos ou de fluxos de objectos, tais como objectos parados ou fluxos de objectos em movimento, cujas superfícies podem reflectir ou difundir a luz, e os quais podem apresentar, formar ou gerar nas superfícies ou em si mesmo padrões ou estruturas em si mesmo afins, em si mesmo semelhantes ou fractais, pela utilização de um dispositivo de exposição para iluminação dos objectos ou dos fluxos de objectos e um dispositivo óptico reprodução e de recepção com uma unidade de análise electrónica, ligada a jusante, a qual recebe e analisa a luz de reprodução reflectida ou difundida pelas superfícies e que forma imagem, caracterizado por apresentar os aspectos seguintes: a) o feixe dos raios de reprodução é explorado como uma sequência de padrões luminosos, sendo a exploração baseada num algoritmo de transformação de semelhança, de modo que a associação dos padrões luminosos entre si no espaço e/ou no tempo constitui um escalonamento, uma rotação ou uma translação em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal e sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis, b) em cada passo do escalonamento, da rotação ou da translação, são armazenados e actualizados os acontecimentos de detecção resultantes da exploração numa memória com a forma de pares de valores, c) por intermédio das variáveis de escalonamento, de rotação ou de translação, é calculada a função de escalonamento, de rotação ou de translação com o auxílio do seu logaritmo, por exemplo, tomando o escalonamento por base, os pares de valores revelam uma função linear sempre que existe semelhança em si mesmo dos objectos ou dos fluxos de objectos.
2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o feixe de raios luminosos de exposição ser também modulado por uma sequência de padrões luminosos, tomando a modulação igualmente por base um algoritmo de transformação da semelhança, de modo que a associação dos vários padrões luminosos entre si constitui, no espaço e/ou no tempo, um escalonamento, uma rotação ou uma translação do tipo em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal, sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis e sendo a

   85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 2/6 modulação do feixe de raios luminosos de exposição, a exploração do feixe de raios luminosos de reprodução, bem como o acesso à memória para o registo dos pares de valores, sintonizados entre si por meio de um controlo.
3. 3 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2 no qual os objectos ou fluxo de objectos apresentam, formam ou geram nas suas superfícies ou em si mesmos padrões ou estruturas em si mesmo afins, si mesmo semelhantes ou fractais, caracterizado por: durante a exploração do feixe de raios luminosos de reprodução e/ou a modulação do feixe de raios luminosos de exposição, os padrões luminosos das sequências geradas serem, de preferência, escalonados e compreenderem um grupo de superfícies de exposição (elementos de padrão luminosos) os quais, pelo menos, no que diz respeito a uma característica comum, nomeadamente de espaço e/ou de tempo, formarem no plano um escalonamento de padrões luminosos em si mesmo afins, em si mesmo exactamente semelhantes ou fractais, quando um padrão em si mesmo afim, em si mesmo exactamente semelhante ou fractal ou uma estrutura em si mesmo afim ou em si mesmo exactamente semelhante ou fractal tiver de ser reconhecida como constante.
4. 4 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: os padrões luminosos (elementos de padrão luminosos) consistirem numa sequência de quadrados ou rectângulos escalonados dimensionalmente.
5. 5 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: os padrões luminosos (elementos de padrão luminosos) consistirem em linhas escalonadas longitudinalmente.
6. 6 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: os padrões luminosos serem encaixados de modo a formarem secções de padrões luminosos, sendo a característica de escalonamento dos elementos de padrão luminosos mantida durante o encaixe.
7. 7 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado por:

   85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 3/6 a sintonia de encaixe servir para a determinação da velocidade em função da grandeza, para o que é realizada, além disso, a iteração através de um grupo de agregados de superfícies de emissão com várias grandezas por meio do controlo.
8. 8 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: os elementos de padrão luminosos serem sintonizados ou feitos variar sistematicamente no que se refere a um ou a diversos parâmetros de escalonamento.
9. 9 - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por: a fim de sintonizar ou variar os parâmetros de escalonamento, se proceder periodicamente a uma variação paralela das dimensões de todas superfícies a iluminar, por exemplo, por meio da operação periódica de ópticas de ampliação (zoom) e do tempo de exposição coordenado com a operação.
10. 10 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: a semelhança em si mesma do padrão luminoso (elemento de padrão luminoso) ser sintonizada ou variada de em si mesmo afim a em si mesmo semelhante até fractal.
11. 11 - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por: a sintonização ou variação da semelhança em si mesma do padrão luminoso ser realizada por meio de uma óptica de ampliação com distorção não linear da imagem.
12. 12 - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por: com a sobreposição óptica dos elementos de padrão luminosos e/ou das características do objecto, os lados de excitação e de recepção serem estruturados de tal modo que um ou vários parâmetros de escalonamento serem afectados entre si, formando um canal, por exemplo, ao ser efectuado o escalonamento através de graus de polarização ou de uma escala de descoloração.

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13. 13 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por: através dos pares de valores ser gerada continuamente a formação de um valor médio com cada novo valor da exploração.
14. 14 - Dispositivo para a detecção óptica de objectos ou de fluxos de objectos, tanto objectos parados ou objectos em movimento, cujas superfícies podem reflectir ou difundir luz, ou que podem apresentar, formar ou gerar nas superfícies ou em si próprios padrões ou estruturas em si mesmo afins, em si mesmo semelhantes ou fractais, pela utilização de um dispositivo de exposição para iluminação dos objectos ou fluxos de objectos e um dispositivo óptico de reprodução e de recepção com uma unidade de análise electrónica, ligada a jusante a qual recebe e analisa a luz de reprodução reflectida ou difundida pelas superfícies, caracterizado por apresentar os seguintes aspectos: a) um dispositivo que é capaz de exploração do feixe dos raios de reprodução como uma sequência de padrões luminosos, sendo a exploração baseada num algoritmo de transformação de semelhança, de modo que a associação dos padrões luminosos entre si no espaço e/ou no tempo constitui um escalonamento, uma rotação ou uma translação em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal e sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis, b) em cada passo do escalonamento, da rotação ou da translação, são armazenados e actualizados os acontecimentos de detecção resultantes da exploração numa memória com a forma de pares de valores, c) por intermédio das variáveis de escalonamento, de rotação ou de translação, é calculada a função de escalonamento, de rotação ou de translação com o auxílio do seu logaritmo, por exemplo, tomando o escalonamento por base, os pares de valores revelam uma função linear sempre que existe semelhança em si mesmo dos objectos ou dos fluxos de objectos.
15. 15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por: um outro dispositivo óptico em frente do objecto ou do fluxo de objectos, que é também capaz de modular o feixe de raios de luminosos de exposição com uma sequência de padrões luminosos, tomando a modulação igualmente por base um algoritmo de transformação da semelhança, de modo que a associação dos vários

    85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 5/6 padrões luminosos entre si constitui no espaço e/ou no tempo um escalonamento, rotação ou translação do tipo em si mesmo afim, em si mesmo semelhante ou fractal, sendo estabelecidas, pelo menos, duas variáveis e, para além disso, um dispositivo de controlo, que está ligado aos dois dispositivos ópticos, de modo a controlar os mesmos, sendo a modulação do feixe de raios luminosos de exposição, a exploração do feixe de raios luminosos de reprodução bem como o actuação da memória para a recepção dos pares de valores coordenados entre si.
16. 16 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizado por: o dispositivo óptico incluir um elemento de emissão e recepção (14), seguido por um elemento de janela e de lente (16), por debaixo do qual, no sentido do objecto (10), se encontra uma lente de exposição e de reprodução (17), convergindo a luz para o objecto (10), de modo combinado, por meio do elemento de janela e de lente (16) e a lente de exposição e de reprodução (17).
17. 17 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por: a lente de exposição e de reprodução (17) apresentar um campo central (17") de uma conformação de lente destinada à focagem do feixe de raios luminosos de exposição (18), que é circundado, de ambos os lados, pelas áreas externas (17”, 17”’), com vista à focagem do feixe de detecção de luz (19), de ambos os lados do campo central (17’).
18. 18 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um suporte rotativo de holograma accionado por motor (30) servir para gerar a sequência de padrões luminosos de acordo com um escalonamento prescrito, em que o referido suporte do holograma (30) possui no mínimo duas áreas de funcionamento, especialmente como aberturas pré-definidas e poder ser iluminado por meio de uma fonte de luz (37) com vista a gerar a variação e o movimento da superfície de iluminação, sendo as áreas de funcionamento dispostas linear ou circularmente e em que, pelo menos, uma área de funcionamento serve para gerar um feixe de raios luminosos de exposição escalonado e, pelo menos, uma área de funcionamento serve para gerar um feixe de raios luminosos de reprodução escalonado.
19. 19 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: 85 213 ΕΡ Ο 728 303/ΡΤ 6/6 as variáveis de escalonamento, de rotação ou de translação serem, por exemplo, polígonos, quadrados, rectângulos, linhas, ângulos, graus de polarização ou comprimentos de onda electromagnéticos ou acústicos, dispostos de acordo com o tamanho e/ou o tempo. Lisboa, 15. HM. 2000 Por ADELHEID BIRKLE - O AGENTE OFICIAL -

    ENG.· ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. O/. Pr. Ind. Rao das Flores, 74-4.* ieOQ LISBOA