62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 2. Ciência da Computação - 12. Simulação

APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CONTORNOS ATIVOS RADIAL PARA MEDIÇÃO DA TAXA DE DILUIÇÃO DO METAL DE SOLDA NO METAL DE BASE

Jéssyca Almeida Bessa 1 Thomaz Maia de Almeida 2 Alyson Bezerra Nogueira Ribeiro 1 Edson Cavalcanti Neto 1 Guilherme Costa Holanda 1

1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia / IFCE 2. Departamento de Teleinformática, Universidade Federal do Ceará / UFC

INTRODUÇÃO:

Diluição da solda é a modificação da composição química do metal de adição, causada pela parcela de metal de base que sofreu fusão e passou a compor a zona fundida. Sua medida é dada pela porcentagem do metal de base que participa da formação do cordão de solda e varia de acordo com o procedimento utilizado como, por exemplo, o tipo de junta, temperatura de pré-aquecimento, consumíveis, parâmetros de soldagem, entre outros. Em muitas aplicações, a diluição pode ser determinante no desempenho do material soldado, podendo favorecer falhas durante a operação do equipamento. As medidas de diluição, em geral, são executadas manualmente através da determinação da área do metal de base fundida (região de penetração do metal de solda) e da área total do metal de solda utilizando softwares de desenho ou de análise de imagem. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver, analisar e comparar com um sistema comercial bastante utilizado nesta área uma nova abordagem para medição da taxa de diluição da solda sobre o metal de base usando o modelo dos contornos ativos radial (snakes). Pretende-se, com o emprego desta nova abordagem para a solução deste problema de medição da diluição da solda, o desenvolvimento de um programa computacional mais rápido e preciso do que os pacotes comerciais, capaz de eliminar a interpretação do operador durante a leitura das áreas do metal de solda sobre as imagens em análise.

METODOLOGIA:

Para tornar a medição da taxa de diluição menos subjetiva, desenvolve-se neste trabalho um sistema baseado em técnicas de processamento e análise de imagens utilizando método de contornos ativos radial. Este difere do método de contornos ativos tradicional, pois tem menor complexidade, já que é aplicado em uma dimensão. O princípio básico desse algoritmo é a inserção de um ponto no centro de um contorno c (imagem a ser segmentada) e encontrar pontos que caracterizam este contorno, realizando uma busca ao longo de raios que divergem a partir do ponto central m. A origem dos feixes é fornecida em coordenadas cartesianas pelo usuário e a partir dela são definidos os raios. Para aplicação do algoritmo são utilizados 120 feixes com um raio de 120 pixels. Depois de criados os raios, as coordenadas agora passam a ser dadas em coordenadas polares. A partir disto é definido um contorno inicial ao redor do ponto central m, chamado de nó, em cada raio. O conjunto de nós é alocado em uma lista encadeada. Esta consiste em um conjunto de pontos que obedecem a uma seqüência. Cada componente da lista desenvolvida é chamado de nó e este possui como parâmetros as suas coordenadas. Essas são alteradas através da minimização da energia (externa e interna) em cada algoritmo, sendo isso feito para cada nó. Para minimização da energia total do snake radial, utiliza-se o algoritmo guloso (Greedy Algorithms) que consiste em só observar as redondezas. O espaço de busca é ao longo do raio e é composto pelos cinco vizinhos: o ponto atual, dois pontos acima e dois abaixo. Antes da segmentação é utilizado um filtro passa-baixas, que se mostra ineficiente em imagens pouco ruidosas, porém, tem utilidade em imagens mais ruidosas. Foram utilizadas 15 imagens de amostras obtidas no Laboratório de Ensaios Mecânicos (LEM) do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará e verificou-se a exatidão das segmentações por snakes radial. Todas as segmentações apresentaram resultados de boa qualidade.

RESULTADOS:

A utilização de snakes radial se mostra bastante eficiente para a segmentação das imagens de diluição, assim como medição da taxa de diluição. Sendo essa a principal contribuição deste trabalho para ensaios mecânicos, além da eliminação da subjetividade durante a determinação do valor da taxa de diluição do metal de solda no metal de base. A principal vantagem em termos computacionais do uso desse tipo de contorno ativo, o radial, é a busca unidimensional do contorno do objeto a ser segmentado. Com o intuito de validar o algoritmo, foram realizadas comparações dos resultados das segmentações semi-automáticas com os do método tradicional, o qual o usuário mensura as áreas de penetração e de esforço uma por um e, em seguida, calcula manualmente a taxa de diluição. É importante ressaltar que com o algoritmo desenvolvido, a medição da taxa de diluição fica bem mais rápida que com o uso do método tradicional. Assim, o uso dessa ferramenta computacional em ensaios mecânicos é bastante útil.

CONCLUSÃO:

O objetivo deste trabalho é propor um novo método de análise, utilizando contornos ativos radiais, para segmentação das imagens de diluição do metal de solda no metal de base, bem como o cálculo do valor da taxa de diluição. O parâmetro habilidade do operador apresenta uma grande influência no resultado final da medida, podendo representar uma grande fonte de erro. Este erro pode decorrer de deficiências no treinamento do observador para realização do ensaio e da bagagem individual do operador que leva a interpretações diferenciadas. Por essa razão, torna-se importante o desenvolvimento de uma metodologia que não seja influenciada pela capacidade de observação e interpretação do operador. Nesse contexto, apresenta-se uma abordagem de medição semi-automática da taxa de diluição, baseada em conceitos de Processamento Digital de Imagens, com o objetivo de minimizar este importante fator no processo de medição. Espera-se, dessa forma, com este trabalho, contribuir para o progresso das análises de imagens de diluição do metal de solda no metal de base melhorando as ferramentas de trabalho do operador em sua análise, contribuindo indiretamente para a diminuição de erros em decorrência da experiência do observador. Sugere-se o estudo sobre a robustez do referido método na presença de ruído. A semi-automatização desse sistema, usando o algoritmo proposto obtém resultados mais precisos e de maneira mais rápida em relação ao procedimento convencional.

Palavras-chave: diluição, snake, radial.