A presente invenção refere-se ao sistema de pesagem em movimento para veículos automotores baseado em um conjunto composto por sensores por laço indutivo (capazes de medir a velocidade e a presença de veículos) e por sensores por fibra ótica instrumentalizados em perfil metálico rígido (capazes de medir o peso dos veículos) . Seu campo de aplicação técnica corresponde àquela dos sistemas de medição de eventos físicos dinâmicos que são causados de maneira direta ou indireta pela passagem de um veículo automotor sobre seus sensores. O objetivo da invenção é o monitoramento de variáveis de tráfego rodoviário tais como (mas não se limitando): a detecção de veículos, a contagem de rodas, a identificação de rodados simples e/ou duplos, a medição da velocidade, a medição de peso por roda, a medição de peso por eixo, a medição do peso de grupos de eixos, a medição de peso total dos veículos, a medição de parâmetros mecânicos de pavimento, a medição do índice do desgaste do pavimento e determinação do tipo de pavimento ao qual está instalado. A solução proposta pela presente invenção apresenta uma série de vantagens, sendo elas: processo de manufatura simplificada e de tamanho compacto, alta resolução, sensores imunes a interferências eletromagnéticas, longa vida útil e a possibilidade de implantação a longas distância e em diferentes tipos de pavimentos.

O monitoramento de parâmetros de tráfego é empregado nas áreas de segurança rodoviária, de controle de tráfego, de manutenção e infraestrutura, de diagnóstico de problemas de tráfego, de prevenção e predição de incidentes de tráfego, de tarifação em rodovias pedagiadas e na aplicação de multas em situações irregulares de tráfego, entre outros tantos cenários. As informações geradas são utilizadas por diferentes agentes da sociedade, tais como órgãos governamentais responsáveis pelo setor rodoviário, agências regulatórias, entidades de segurança pública, concessionárias de rodovias, órgãos privados e em alguns casos, os próprios usuários das rodovias. A evolução constante das técnicas de monitoramento de parâmetros rodoviários é relevante e traz benefícios à sociedade.

Como é de conhecimento dos meios técnicos do ramo de pesagem em movimento, de um modo geral, a movimentação de um veículo sobre o pavimento causa efeitos físicos que, quando monitorados, provêm informações sobre as características do veículo. Essas características estão relacionadas aos aspectos construtivos do veículo, tais como o peso, as dimensões, o número de rodas e eixos, entre outros, e à utilização do veículo que está se deslocando sobre o pavimento, incluindo a velocidade, a aceleração, a carga, o número de passageiros, entre outros. As metodologias de detecção e medição de parâmetros físicos que envolvem o tráfego de veículos atualmente conhecidas são a detecção magnética, detecção por imagem, detecção por sensores óticos, detecção por radar, detecção por vibração, detecção por deformação e detecção por temperatura.

Em alguns casos, um sistema de monitoramento de tráfego rodoviário emprega combinação de duas ou mais das metodologias descritas acima para gerar o máximo de informações possíveis, ou mesmo para reduzir as incertezas intrínsecas a determinada tecnologia com a combinação dos dados captados.

Para garantir a medição com baixa incerteza de determinada variável de interesse, a técnica mais comum adotada, em qualquer que seja a tecnologia aplicada, é ter o maior número possível de leituras dos dados, de modo que se possa ter uma amostragem maior e consequentemente maior precisão.

De uma maneira geral, a pesagem de um veículo em movimento ocorre mediante a medição das deformações ou das vibrações exercidas sobre o pavimento. As diferenças principais entre as metodologias de medição para sensores baseados a fibra ótica, sejam as reportadas na literatura na forma de patentes ou artigos técnicos, relacionam-se aos tipos de elementos sensores e o seu encapsulamento. Quanto aos tipos de elementos sensores, estes variam dependendo do tipo de grandeza a ser medida, como por exemplo, intensidade, frequência e/ou fase, ou comprimento de onda da onda ótica. O encapsulamento, por sua vez, consistente no elemento de proteção e, sobretudo, no elemento de transdução mecânica responsável por transformar e/ou amplificar as componentes de força relativas ao peso do veículo. Nos bancos de patentes são encontrados alguns registros de patentes na área de monitoramento de tráfego com sensores a fibra ótica.

Na patente australiana W02001027569A1 a fibra ótica é fixada a um substrato, placa de deflexão, que se deforma com a passagem de veículos e a detecção da deformação da fibra ótica é baseada em medição interferométrica.

Na patente Britânica GB2056672A a fibra ótica é colocada ao lado e transversalmente ao caminho por onde passa o veículo.

Na patente estadunidense US 12376875 é empregado um dispositivo strain gauge composto por um interferômetro de Fabry Perot por fibra ótica.

Na patente europeia EP20110160916 uma placa flexível com redes difrativas em fibra óticas é empregada para a medição de peso.

Na patente estadunidense US07410764 a fibra ótica é instalada entre placa rígidas e semi-rígidas para medição da pressão através da deformação/ curvatura das placas.

Na patente estadunidense US11425392 redes difrativas são conectadas a uma estrutura mecânica.

Na patente estadunidense US 10467075 sensor é instalado na rodovia com detecção interferométrica por retro-espalhamento Rayleigh.

A patente US5260520 reporta o encapsulamento da fibra ótica por material elastomérico, sendo este o elemento de transdução. Um dos grandes problemas desse tipo de material é a dependência com a temperatura que altera as taxas de deformação. Em temperaturas mais elevadas, como aquelas encontradas em pavimentos, o material pode saturar antes do fim da escala de medição, restringindo, assim, a faixa de operação do sensor.

A patente estadunidense US5260520 revela dispositivo para pesar veículo em movimento que é suprido por pluralidade de sensores de fibra ótica alongados definidos por uma fibra ótica embutida em um encapsulamento de material elastomérico e dispostos em paralelo um ao outro na estrada no caminho dos veículos em movimento. Cada sensor de fibra ótica é provido com meios de contato dispostos em grade que podem ser seletivamente alterados para ter sensibilidade adequada a cada faixa de peso de veículos. Sistemas de comutadores são utilizados em conjunto com os sensores de fibra ótica para fornecer sinais indicativos da velocidade do veículo, distribuição de peso, posição do pneu e distância entre eixos. O uso de uma configuração de comutadores em formato de N também fornece a determinação do número de pneus em cada eixo, e a marca do pneu no solo. Quando os comutadores nesta configuração são formados por fibras óticas, a extensão da transmissão de luz pelas fibras em contato com os pneus do veículo é indicativa do peso do veículo.

A patente de modelo de utilidade chinesa CN200962255 revela um detector de veículos por fibras que inclui uma fonte luminosa, unidade de sensores de fibra ótica, detector, unidade de aquisição de dados e unidade de processamento, sendo que a unidade de sensores de fibra ótica compreende dois sensores interferométricos Mach-Zehnder que incluem uma barra de aço inoxidável e uma folha de plástico mais leve de formato padronizado. A barra pode detectar o sinal da vibração da estrada enquanto a folha atua como reforço sob a superfície da estrada. Os efeitos benéficos são a melhoria da sensibilidade e do bloqueio da interferência eletromagnética sobre o detector, sem efeito do meio ambiente e melhoria da relação sinal-ruído, pela adição da barra de aço inoxidável e da folha de plástico mais leve nos sensores interferométricos, onde sempre um braço do sensor é braço de referência e outro é braço de sinal. Adicionalmente, o braço de referência é imóvel e correspondente ao invólucro de proteção, assim como há a rejeição do modo comum do amplificador diferencial no circuito eletrónico quando a barra de aço inoxidável e a folha de plástico mais leve vibram em conjunto.

A patente romena RO127980 refere-se a um método para determinar o peso dos veículos a motor em movimento sem restringir de qualquer maneira o tráfego dos veículos a serem pesados e a um dispositivo que aplica o método. O método mede a variação da potência ótica transmitida por uma fibra ótica dependente do peso variável aplicado, utilizando um dispositivo optoeletrônico com uma fibra ótica de modo único ou de modo múltiplo quando é propagada uma radiação luminosa com a onda gama espectral infravermelha emitida em regime de ondas contínuas por um diodo laser ou um LED, a fibra ótica está montada em um dispositivo mecânico que garante a sua curvatura dependendo do peso a ser medido. O dispositivo reivindicado compreende uma fonte de radiação no espectro infravermelho próximo que pode ser um diodo laser ou um LED, dito diodo laser ou LED emitindo a radiação infravermelha por uma fibra óptica curvada sob o peso do veículo motor a ser pesado, sendo que a micro-curvatura da fibra causada pelo peso causa uma mudança na transmissão da luz emitida através da fibra, proporcional ao peso do veículo sobre o asfalto.

A patente Brasileira PI0106699 descreve um equipamento cujo objetivo principal é o de prover um mecanismo automatizado para a supervisão e fiscalização das vias de tráfego destinadas ao uso exclusivo de determinados tipos de veículos (transportes coletivos, veículos oficiais, etc.). Sua função é identificar e registrar, através de imagens digitalizadas, os veículos não autorizados que estejam trafegando nas vias exclusivas, sendo caracterizado por possuir detectores de veículo que realizam a coleta de dados através de sensores permitindo desde a identificação da presença um veículo num dado local e instante, bem como a sua caracterização em termos de parâmetros de comprimento e opcionalmente, peso, altura, velocidade e outras informações concernentes ao veículo detectado. Os dados capturados pelo detector de veículo são transmitidos eletronicamente para um computador local. O computador local recebe os dados dos detectores de veículo, as imagens das câmeras de vídeo, os processa e alimenta uma base de dados com as informações recebidas e processadas. O computador local tem capacidade de operar, simultaneamente, com diversos detectores de veículo e câmeras de vídeo. O equipamento objeto da PIO 106699 é caracterizado por utilizar meio de comunicação que permite o intercâmbio de dados entre o computador local e a central de processamento. O meio de comunicação corresponde a qualquer tecnologia empregada comercialmente que permita a interligação de computadores, tais como, linhas telefónicas comuns, fibra ótica, linha privada, transmissão de rádio, conexões de redes locais ou remotas de computadores, entre outras. O equipamento objeto da PI0106699 é caracterizado ainda por poder possuir uma central de processamento que realiza o tratamento final das informações coletadas no computador local. A central de processamento tem capacidade para processar, simultaneamente, as informações provenientes de diversos computadores locais, e seu porte varia de um único computador a diversos computadores e demais acessórios de uma rede de computadores. Como produto final do equipamento objeto da patente PI0106699, tem-se na central de processamento a supervisão remota em tempo real dos veículos, a identificação automática dos veículos, em especial aqueles cujas características capturadas pelo detector de veículo não condizem com os padrões permitidos para tráfego (identificação dos veículos infratores), a geração de informações para emissão de autos de infração (multas) contemplando a imagem digitalizada do veículo no local e instante da ocorrência, os dados cadastrais do veículo com sua placa identificada através da imagem (por digitação manual ou reconhecimento automático quando utilizadas ferramentas de reconhecimento automático de caracteres), a emissão dos autos de infração, geração de dados e relatórios estatísticos para estudos do comportamento e utilização da região monitorada, entre outras informações que poderão ser facilmente geradas pelo processamento e cruzamento das informações obtidas.

A patente estadunidense US 4.560.016 revela um método e aparato para medir o peso de um veículo em movimento, onde uma fibra ótica é embutida numa matriz, tal como um tapete de borracha, e uma multiplicidade de dispositivos de fixação em micro-dobraduras é distribuída ao longo do trajeto da fibra ótica. Assim, à medida que as rodas de um veículo passam sobre o tapete, a força das rodas faz com que os dispositivos de fixação com micro-dobraduras se comprimam juntos e atenuem a luz que é transmitida através da fibra ótica. A luz transmitida através da fibra ótica proveniente de uma fonte de luz em uma extremidade da fibra é recebida por um receptor de luz na outra extremidade da fibra ótica. Em seguida, medindo a quantidade de entrada de luz e a quantidade líquida de saída de luz e calibrando o dispositivo, o peso de cada eixo e o peso do veículo acima desse eixo podem ser medidos.

A patente chinesa CN2924496 revela um dispositivo para pesagem dinâmica de eixo de veículo por grelha de fibras óticas, que compreende uma fonte de laser. O terminal de saída da fonte de laser está ligado a uma primeira extremidade do acoplador de fibra, e uma terceira extremidade do acoplador de fibra conectada com o modulo de comprimento de onda da grelha de fibra, modulo de conversão fotoelétrico, equipamento de aquisição de dados e PC industrial. O elemento sensor de pressão hidráulica é composto por cabeça sensora de pressão na grelha de fibra, conjunto de válvula hidráulica e mangueira hidráulica. A cabeça sensora de pressão da grade de fibra é feita de poliéster epóxi para prender a fibra nos dois lados da grelha de detecção em um calço flexível de metal, e o calço é ligado ao conjunto de válvula hidráulica que é comunicada com a mangueira hidráulica.

A patente chinesa 206618472 revela um sensor de pesagem multiestágio de grelha de fibras óticas baseada em uma estrutura de haste telescópica que compreende a estrutura do corpo de caixa de sensoriamento múltiplo de fonte de luz, divisor ótico, medidor de energia ótica, trajetória de luz de demodulação e link telescópico. Onde a estrutura interna da caixa inclui: placa de pesagem superior, mola de suporte, orifício de controle de posição, presilha, borne da alavanca, feixe cantilever, elo telescópico. A superfície é colada, respectivamente, e possui uma grade de fibras sobre o feixe cantilever. Carga de peso faz com que o feixe cantilever sofra deformação, transmitida através do link telescópico, e alterações de valor de energia de saída de luz de demodulação, permitem realizar a medição do peso através de cálculos. O projeto do sensor é multiestágios, juntamente com a adição de massa de carga e das condições de operação que entram, respectivamente, em diferentes níveis a serem fornecidos com o protetor de carga excessiva. Esta estrutura conseguiu melhorar a faixa de medição ao garantir a potência de resolução das medições do sensor.

A patente chinesa CN208254420 revela um equipamento de fibras óticas distribuídas, para medir deformações no solo, configurada na extremidade de fibra ótica, alinhada à placa de ancoragem fixa de uma pluralidade de fibras óticas na parte inferior da extremidade de fibra ótica, sendo a placa de ancoragem fixa de fibra ótica o ponto de referência, a ser equipado com furo de fibra de sensoriamento e furo de fibra ótica de medição de temperatura na placa de ancoragem fixa da fibra ótica, de modo que ela se move junto com o corpo do solo para realizar a medição de carga em tempo real através da fibra de detecção e a variação de temperatura de modo a realizar a correção de compensação de temperatura, a deformação interior que o solo atinge.

As tecnologias reveladas pelas patentes atualmente existentes, em relação à tecnologia da presente patente, apresentam limitações, inconvenientes e desvantagens de:

Nas patentes W02001027569A1, EP20110160916, US07410764 e US11425392 as metodologias de medição empregam transdutores mecânicos baseados em placas de deflexão para transformar a força peso em deformação mecânica da fibra ótica. De uma maneira geral esse tipo de sensor tem dimensões grandes, são altamente intrusivos ao pavimento, têm requerimentos de geometria altamente exigentes no que tange à instalação e, ainda, são complexos para serem manufaturados.

As patentes GB2056672A e RO127980 empregam a medição da variação da intensidade luminosa da luz que trafega pela fibra ótica como método de medição. A variação da intensidade ocorre através do estrangulamento da fibra ótica por meio de mecanismo com a passagem de veículo sobre a fibra. Essa técnica é susceptível a flutuações da fonte ótica e dos componentes de detecção sendo, além de cabos e conexões, assim, imprecisa e não utilizável em sistemas metrológicos.

A patente US10467075 reporta o emprego de sistema de medição acústica distribuída para o monitoramento de parâmetros rodoviários. Essa técnica é baseada em medições das emissões acústicas oriundas dos veículos e da interação dos veículos com o pavimento.

A patente US5260520 reporta o encapsulamento da fibra ótica por material elastomérico, sendo este o elemento de transdução. Um dos grandes problemas desse tipo de material é a dependência com a temperatura que altera as taxas de deformação. Em temperaturas mais elevadas, como aquelas encontradas em pavimentos, o material pode saturar antes do fim da escala de medição, restringindo, assim, a faixa de operação do sensor.

A patente CN 20096255 utiliza transdutor mecânico baseado em placa de aço inoxidável e barra polimérica para detectar vibração. Esse projeto apresenta alta complexidade mecânica, alta dependência com a temperatura além de ter dimensões grandes e ser, logo, altamente intrusivo ao pavimento. O depositante da presente patente depositou a patente brasileira BR 102017017613-4 denominada “Sistema de monitoramento de pesagem dinâmica e de velocidade de veículos em pista” que revelou tecnologia de fibra ótica em configurações de montagem únicas com sensores pontuais e quasi-distribuídos, que permitem resposta rápida, para a medição de deformação, vibração, temperatura e pressão, ser encapsulados de modo a realçar a sensibilidade às variáveis de interesse, facilitar o processo de instalação e/ou proteger a fibra ótica sensora, empregar materiais específicos podendo ser instalados com configurações avançadas de redes óticas e com vantagens de possuir custo inferior e vida útil prolongada se comparada aos demais; os sensores poderem ser multiplexados; possuírem alta resolução espacial transversalmente ao pavimento; a tecnologia de fabricação ser simples e barata e transferível em função de custos associados. A patente apresentada difere da patente BR 102017017613-4 em três principais aspectos, sendo eles: a utilização de sensor contínuo e não pontual e quasi-distribuído; o efeito físico no qual a medição se baseia é o interferométrico, e não no tempo de vôo e medição da variação de comprimento de onda; e, por fim, apresenta uma evolução significativa no método de fabricação e montagem do sensor de peso, o que reduz custos e aumenta o rendimento do lote de fabricação.

Mais recentemente, o depositante da presente patente depositou a patente brasileira BR 10 2021 0045604 “Sistema de pesagem em movimento para veículos automotores baseado em sensores flexíveis e a fibra ótica” que revelou um sistema pesagem em movimento para veículos automotores baseado em sensores flexíveis e a fibra ótica. O campo de aplicação do objeto de patente é a medição de eventos físicos dinâmicos que são causados de maneira direta ou indireta pela passagem de um veículo automotor sobre os sensores. Tal sistema é constituído por 5 blocos: ao equipamento de processamento e apresentação de informações (5) são conectados o equipamento de emissão e detecção óticas (2), um ou mais sensores de presença (3), o sensor de temperatura (4), e um ou mais sensores de peso (1). Trazendo vantagens em relação às demais tecnologias, tais como: manufatura simplificada e de tamanho compacto, sensores imunes a interferências eletromagnéticas, longa vida útil, e a possibilidade de implantação em diferentes tipos de pavimentos. A patente apresentada difere da BR 10 2021 004560 4 em dois principais aspectos, sendo eles: utilização de sensores do tipo rede de Bragg (FBG), rede de período longo (LPG) ou similar com funcionamento a partir de reflexão de uma ou uma banda de comprimento de ondas, diferentemente dos sensores interferométricos utilizados anteriormente, além disso, a utilização de sensores com perfil de deformação rígido oposto ao flexível utilizado anteriormente.

“SISTEMA DE PESAGEM EM MOVIMENTO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES BASEADO EM SENSORES RÍGIDOS E A FIBRA ÓTICA”, objeto da presente patente, foi desenvolvido para superar as limitações, inconvenientes e desvantagens das tecnologias existentes para pesagem dinâmica, detecção do tipo de veículo, detecção da posição do veículo e monitoramento de variáveis físicas em pistas de rodagem, através de: laços indutivos, fibra ótica e sensor ótico e rígido construído em material metálico, plástico, compósito ou similar rígido, com um perfil de deformação otimizado e contendo material de amortecimento e proteção, para tornar possível a medição dos parâmetro com alta precisão de maneira mais confiável e simples, com vantagens de poder se instalado e moldar-se em qualquer pavimento, minimamente intrusivo, baixas interferências, baixo custo, vida útil prolongada, pode ser multiplexado, e tecnologia de fabricação simples e com menor custo em relação ao demonstrado no estado da arte.

O sensor da presente patente resolveu os seguintes problemas técnicos da seguinte maneira:

A) Os sensores atuais devido ao seu método de funcionamento, com componentes metálicos e a base de eletricidade, sofrem interferências eletromagnéticas. Resolvido pelo presente invento através de elementos de sensoriamento imunes a interferências eletromagnéticas conduzidas ou irradiadas, devido as características inerentes da fibra ótica, diferente de outras tecnologias que funcionam a base de condutores metálicos.

B) Os sensores atuais necessitam sua instalação próxima ao sistema de pesagem devido interferências e ruídos em sua transmissão. Resolvido pelo presento invento através de sensores de baixa atenuação, inferior a 0.5 dB/km, devido a fibra ótica. C) Os sensores atuais sofrem atenuações em sua transmissão de sinal. Resolvido pelo presente inventos através da codificação em comprimento de onda dos sinais do sensor.

D) Os sensores atuais tem grandes dimensões e não conseguem transmitir vários sinais de formas simultânea. Resolvido pelo presente invento através de elementos de sensoriamento com alta capacidade de multiplexação e pequenas dimensões.

E) Os sistemas atuais não tem geometrias otimizadas para controle do esforço exercido sobre o sensor. Resolvido pelo presente invento através de perfil de deformação com geometria alterável, transformando o esforço vertical em horizontal tornando possível aumentar e diminuir a proporção entre os esforços.

Para melhor compreensão da presente patente são anexadas as figuras:

Figura 1., que mostra a vista superior da instalação dos laços indutivos, sensores de peso e os equipamentos instalados em gabinete;

Figura 2., que mostra o diagrama em blocos do sistema da presente patente;

Figura 3., que mostra o diagrama em blocos do processo do programa de computador realizado pelo sistema da presente patente;

Figura 4., que mostra a vista lateral do sensor de pesagem da presente patente;

Figura 5., que mostra a vista em perspectiva frontal ampliada da seção I-I em corte da figura 4, do sensor de pesagem da presente patente;

Figura 6., que mostra a vista em perspectiva superior da seção II-II em corte da figura 4, do sensor de pesagem da presente patente; e

Figura 7., que mostra a vista frontal ampliada do sensor de pesagem da presente patente instalado no pavimento.

O sensor da presente patente, ainda traz as seguintes vantagens:

Método de produção simples;

Funcionam com base na detecção da fase de onda ótica não sofrendo interferências;

Imunes a interferências eletromagnéticas conduzidas ou irradiadas;

Ausência de ruídos térmicos entro o sensor e unidade de leitura;

Podem ser instalados a grandes distâncias do sistema de pesagem;

Proteção contra leitura dos sinais por terceiros;

Imune a problemas de leitura causados por atenuações;

Alta capacidade de resolução espacial; e

Controle de sensibilidade do sensor.

O sistema do presente invento foi desenvolvido com base nos conhecimentos e experiência do inventor em seus trabalhos técnicos de pesquisa e desenvolvimento anteriores com sensores de fibra ótica e seguiu a seguinte sequência:

O desenvolvimento se iniciou com a determinação de qual geometria, material e método de fabricação para o perfil de deformação seriam os mais eficientes para a transformação de esforços verticais em horizontais. Em relação à geometria, verificou-se que um perfil circular, em detrimento a um triangular, quadrado ou oval, permitia transdução uniforme de esforços verticais em horizontais. Em relação aos materiais, diferentes composições de aço e alumínio foram testadas. Foi observado que o aço 1020 com tratamento níquel químico e o alumínio AL6063 com tratamento T6 são os materiais mais adequados para o perfil de deformação, sendo fabricado por meio de usinagem e/ou extrusão.

Após definidos os parâmetros e características do perfil de deformação, foram determinados quais materiais seriam utilizados para amortecimento e proteção e para desbaste. Para amortecimento e proteção foram realizados testes que identificaram que o material mais adequado para atuar como amortecedor era a borracha de poliuretano, a qual inicialmente era de silicone. Para o material de desbaste, o qual inicialmente foi considerado o Celeron, foi alterado por compósito a base de fibra de carbono, uma vez que a empresa requisitante desta patente detém o conhecimento de fabricação deste tipo de material.

Para melhor aproveitamento do sensor de peso foi decidido integrar a fibra ótica no perfil de deformação, nos quais foram realizados diversos testes com diferentes colas concluindo que a cola epóxi seria a melhor, no mesmo sensor de peso foi determinada a instalação de sensores óticos do tipo FBG, LPG ou similar, com funcionamento a partir da reflexão de um ou uma banda de comprimento de ondas, com a distância de instalação entre os sensores determinada através da medição da largura mínima de um pneu de motocicleta.

Prosseguindo com a pesquisa na etapa de integração de todo o sistema e o sensor de pesagem, com a realização de testes em laboratório para a validação do conceito de pesagem utilizando-se prensa hidráulica que exercia força vertical adequada aos limites de pesagem do sensor. Em paralelo a essas atividades, o desenvolvimento do programa de computador foi iniciado e os algoritmos e métodos para o processamento criados, testados e definidos, seguindo então para a última etapa a qual foi a instalação em campo de um sistema de pesagem completo o subsequente refinamento dos algoritmos do programa de computador e a disponibilização do sistema para comercialização.

De acordo com a figura 2, O sistema de pesagem (SP) é composto por equipamentos instalados no pavimento (EIP) e por equipamentos instalados em gabinete (EIG); A primeira seção é composta por laços indutivos (1), sensores de pesagem (2) e cabos óticos (CAO); A segunda é constituída por interrogador ótico (3), equipamento de transdução de frequências para amplitude (4), equipamento de processamento e apresentação de informações (5) e por equipamento de impressão de registros (6) que pode estar no mesmo gabinete que os demais componentes ou em outro local. Em relação aos equipamentos instalados no pavimento (EIP), estes são implantados no pavimento da via (P) e estabelecem a região de medição (RM).

De acordo com a figura 1, os laços indutivos (1), que são cabos elétricos instalados em formato de bobina retangular, quadrada ou circular, conectados unidirecionalmente ao equipamento de transdução de frequências para amplitudes (4); Os sensores de peso (2), cujas composições são discutidas nessa patente, são conectados ao interrogador ótico (3) através de cabos óticos (CAO) do tipo multivia ou monovia, monomodo, multimodo, fotossensível, insensível a curvatura, mantenedora a polarização, de perfil gradual, microestruturada, ou similar e localizado abaixo do círculo central do perfil de deformação (PD), paralelamente aos laços indutivos e o equipamento de transdução de frequências para amplitudes (4); O interrogador ótico (3) do tipo de filtro de borda, filtro de fabry-perot, laser sintonizável, grade de difração, ou qualquer outro capaz de realizar a transdução do sinal óptico de comprimento de onda, conectado unidirecionalmente ao equipamento de processamento e apresentação de informações (5); o equipamento de transdução de frequências para amplitudes (4), do tipo oscilador de Hartley ou similar, conectado unidirecionalmente ao equipamento de processamento e apresentação de informações (5); e ao sensor de peso (2); equipamento de processamento e apresentação de informações (5) do tipo computador ou processador embarcado contendo um programa de computador (SW), conectado unidirecionalmente ao equipamento de impressão de registros (6), equipamento de transdução de frequências para amplitudes (4) e ao interrogador ótico (3); e equipamento de impressão de registros (6) do tipo impressora por bobina, jato ou tanque de tinta, laser ou por impressão de informações em display eletrónico ou em tela do programa e conectado unidirecionalmente ao equipamento de processamento e apresentação de informações (5).

De acordo com as figuras 4 a 6, o sensor de peso (2) é composto de: material de desbaste (MD) constituído de material metálico, plástico, compósito ou material similar rígido que não amorteça a força vertical, envolvido pelo material de amortecimento e proteção (MAP), sobre o perfil de deformação (PD) e na parte superior do sensor de peso (2); após a instalação do sensor de peso (2) é o material de desbaste (MD) é lixado a fim de acompanhar o perfil longitudinal do pavimento; material de amortecimento e proteção (MAP) de borracha de poliuretano, silicone, acrílica ou de outro tipo de material amortecedor, envolvendo o perfil de deformação (PD) e o material de desbaste (MD) ; tampa de proteção (TP) posicionadas nas laterais do sensor de peso (2); perfil de deformação (PD) de formato “I” com um círculo no centro e constituído de material metálico, plástico ou compósito; sensor ótico (SO) do tipo rede de Bragg (FBG -Fiber Bragg Grating), rede de período longo (LPG - Long Period Grating) ou similar, localizados em segmento de fibra ótica (FO); os sensores óticos (SO) são distribuídos em comprimento e multiplexados em comprimento de onda ao longo da fibra ótica (FO) e consequentemente ao longo do perfil de deformação (PD); fibra ótica (FO) monomodo, multimodo, fotossensível, insensível a curvatura, mantenedora de polarização, de perfil gradual, microestruturada, ou similar, constituído de vidro, plástico e/ou sílica, engastada ao perfil de deformação (PD) através de cola de cianoacrilato, epóxi, acrílica, ou similar; antes de sua colagem a fibra ótica (FO) e o sensor ótico (SO) são pré-tensionados.

De acordo com a figura 7, o sensor de peso (2) é instalado no pavimento (P) mais especificamente na trincheira (TR), tendo esta uma profundidade de trincheira (PT) e uma largura de trincheira (LT) predeterminadas de acordo com o pavimento (P) em que será instalado, deixando o sensor rente ao pavimento e posicionado de acordo com o rodado dos automóveis.

O funcionamento do sistema da presente patente ocorre na seguinte sequência:

O veículo passa sobre o sensor instalado no pavimento exercendo uma força oblíqua sobre o sensor de peso (2) que é composto de material de desbaste (MD), com a função de transmitir integralmente os esforços verticais exercidos pelos rodados dos veículos ao perfil de deformação (PD), protegido por um material de amortecimento e proteção (MAP) com a função de amortecer esforços horizontais, provenientes dos rodados do veículo e do pavimento no entorno do sensor, para que o perfil de deformação (PD) não seja deformado por tais forças e somente pelas verticais;

O perfil de deformação (PD) transforma a porção vertical da força oblíqua em dilatações ou contrações longitudinais;

Tais movimentos comprimem ou tracionam os sensores óticos (SO), os quais estão presentes dentro de uma seção de fibra ótica (FO) e estão distribuídos ao longo do perfil deformação (PD);

Os sensores óticos (SO), ao tracionarem ou comprimirem, fazem a transdução da deformação horizontal do perfil de deformação (PD), variando em comprimento de onda dependendo do sentido do esforço que recebem, sendo esta variação proporcional ao esforço vertical sofrido o qual é proporcional ao peso do veículo;

Com a variação dos comprimentos de onda, multiplexados pela fibra ótica (FO), estas são transmitidas através de cabo ótico (CAO), para um interrogador ótico (3), o qual lê os sinais em comprimento de onda, registra como dado matemático e o transfere para o equipamento de processamento e apresentação de informações (5); e

Dentro do equipamento de processamento e apresentação de informações (5) um programa de computador (SW) processa as informações obtidas pelos sensores de peso e pelos laços indutivos (1) em informações de peso, velocidade e temperatura, disponibilizando as informações de maneira impressa (em papel ou em tela) através de um equipamento de impressão de registros (EIR).

O programa de computador (SW) está inserido no Equipamento de processamento e apresentação de informações (5), tendo sua sequência processual executada na seguinte sequência (figura 3):

Recebimento do sinal de variação do comprimento de onda, transmitido pelo interrogador ótico (3);

Avaliação da intensidade do sinal de variação de comprimento de onda; (estático ou dinâmico)

B.l) Maior que o limiar pré-estabelecido, segue para C); B.2) Menor que o limiar pré-estabelecido, descartado. C) Determinação da posição temporal do maior valor de intensidade do sinal de variação do comprimento de onda;

D) Janelamento da região de interesse; (estático ou dinâmico)

E) Integração do sinal janelado, calculando sua área;

F) Somatório das áreas dos subprocessos ex: (PSOi, PSO(i+l), PSO(...), PSO(]-l), PSOj);

G) Medição de peso, para encontrar o peso por roda (PR), utilizando o somatório das áreas dos subprocessos (F), junto ao valor da velocidade (V) aplicados na função de determinação de peso;

H) Somatório dos pesos por roda (PR) no mesmo eixo, obtendo o peso por eixo (PE);

I) Somatório dos pesos por eixo (PE), no mesmo grupo de eixo, obtendo o peso por grupo de eixos (PGE);

J) Somatório dos pesos por grupos de eixos (PGE) dentro um período temporal que define a passagem do veículo na região de medição (RM), fornecida pelo sinal de presença entre laços indutivos (1), obtendo o peso bruto total (PBT); e

K) Apresentação das informações do sistema (K), disponibilizadas através de um equipamento de impressão de registros (EIR).