O uso de filtros polarizadores em óculos de sol está se tornando muito comum em todo o mundo. No Brasil, apesar da norma ABNT NBR15111:2004 ter considerações específicas para seu uso (posição e eficiência), não existe equipamento nacional específico para executar as medidas necessárias para avaliação. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo capaz de executar medidas em óculos de sol para verificar sua adequação à referida norma, que estabelece os seguintes requisitos para os filtros polarizadores: o limite para o desvio entre o eixo de transmissão do filtro polarizador e a vertical é de ±5º e o limite máximo para o desvio mútuo entre os eixos de polarização dos filtros polarizadores das duas lentes é de 6º. Ainda, a eficiência mínima de polarização é de 4:1 para filtros da categoria 1 e de 8:1 para as demais categorias, exceto a categoria 0. O desenvolvimento do protótipo foi dividido em duas etapas: 1. desenvolvimento e avaliação do método de medição, por simulações no software Malab® e testes em bancada; 2. construção do protótipo baseado no projeto, melhorias em bancada e testes preliminares em óculos. O sistema ótico consistiu de: uma fonte de luz (composta por um LED, uma lente biconvexa e um filtro difusor), pelos óculos em teste, pelo filtro analisador (formado por duas metades de filtros polarizadores dispostos com alinhamento perpendicular entre seus eixos de polarização), dois orifícios para passagem de luz designados por pinhole e dois sensores de luz. O sistema eletrônico é composto por seis placas de circuito impresso, a saber: a placa principal onde estão os microcontroladores que executam o software programado; duas placas para controle de motor de passo (filtro analisador e movimento horizontal dos óculos em teste); placa para controle de motor DC (movimento vertical para prender os óculos em teste), placa de alimentação e placa dos sensores. Como resultado, verificou-se a capacidade de posicionamento do filtro analisador com a resolução de 0,08°, a redução do coeficiente de variação de 0,89% para 0,31% pelo uso do filtro difusor, a resolução ótica para medição de um dos óculos de 0,023°, além de um possível problema de alinhamento entre as duas metades que compõe o filtro analisador, o que contribuiu para a desenvolvimento de uma análise mais detalhada das equações de comportamento do protótipo. O protótipo recebeu melhorias nos sistema ótico e eletrônico, além de testes nos óculos de sol disponíveis. No sistema ótico, os sensores foram substituídos por um de maior correlação com a função de sensibilidade para visão diurna V(&#955) e que possui resposta logarítmica, em função disso, o LED do conjunto ótico foi substituído por um de maior potência; também, em função da nova configuração mecânica, a lente da fonte de luz foi substituída por uma biconvexa de diferente distância focal. Assim, a iluminação tornou-se mais homogênea e mais intensa. No sistema eletrônico, utilizou-se um microcontrolador com maior capacidade de processamento, maior memória e conexão USB estável. A interface homem-máquina foi feita por uma tela de cristal líquido sensível ao toque. Os testes com o protótipo foram feitos em quatro óculos de sol polarizados, sendo que, como filtro polarizador de referência para calibração foi utilizada uma das lentes destes óculos. Os resultados preliminares indicaram a viabilidade de se finalizar este sistema como protótipo pronto para uso e calibrá-lo para se obter medidas que proporcionem análises das conformidades da norma brasileira. Contudo, por não ter disponível um filtro calibrador com características apropriadas, os resultados obtidos ainda não podem ser conclusivos. O protótipo construído foi capaz de aplicar o método de medição desenvolvido para caracterizar os óculos de sol, de acordo com as recomendações da norma. Sua estrutura mecânica é robusta e flexível, permitindo o estudo e desenvolvimento de outros métodos de medição e a inserção de outras funções. A contribuição científica e acadêmica deste trabalho reside nos projetos óticos e mecânicos, para se atender a necessidade de construção de um sistema que possa num futuro próximo estar analisando óculos de sol, com as características de um equipamento requerido pela norma brasileira e que não existe no mercado nacional. / The use of polarizing filters in sunglasses is becoming very common worldwide. In Brazil, despite the NBR15111:2004 has specific requirements for its use (position and efficiency), there is no proper national equipment to perform the measurements needed for evaluation. This paper describes the development of a prototype capable to perform measurements on sunglasses in order to verify their suitability for this standard, which establishes the following requirements for polarizing filters: the threshold for the deviation between the transmission axis and the polarizing filter vertical axis is ±5º and the upper limit for the mutual distance between the polarization axis of the two lenses is 6º. The lower efficiency of the polarizing filter is 4:1 for category 1 and 8:1 for all other categories except category 0. The development of the prototype was divided into two stages: 1. Development and evaluation of the measurement method, by software simulations in Malab® and test bench; 2. Prototype construction based on the project, improvements obtained in test bench and preliminary test results with sunglasses. The optical system includes: a light source ( composed by a LED, a biconvex lens and a diffuser filter ), the sunglasses in test, a analyzer filter ( formed by two polarizing filters halves, disposed with their polarization axes perpendicular to each other ), two holes for light transmission (called pinhole) and two light sensors . The electronic system consists of six printed circuit boards , the main board where the microcontroller running software are programmed ; two boards for control of stepper motors (analyzer filter and horizontal movement of the sunglasses in test ); a board to control a DC motor ( vertical motion to hold the sunglasses in test), a power board and a sensor board. As a result of the first step, it was determined the positioning capability of the analyzer filter with a resolution of 0.08°, a reduction of the coefficient of variation from 0.89% to 0.31% by the use of the diffuser, the optical resolution for measuring one of the lenses was 0.023°, also a possible alignment problem between the two analyzer halves, which contributed to the development of a detailed analysis of the behavioral equations of the prototype. The prototype received improvements in optical and electronic systems, and tests with the available sunglasses. In the optical system, the sensors were replaced by a others with higher correlation with the sensitivity function for daytime vision V(&#955) and logarithmic response. As a result, the LED of the light source was replaced by a more powerful one, due to the new mechanical configuration, the lens of the light source was replaced by a biconvex with different focal length, which made the light more homogeneous and intense. The electronic system used a new microcontroller with higher processing power and memory, as well as a more stable USB connection. A man-machine interface was made by including a liquid crystal display, seven-inch touchscreen. Tests with the prototype were made in four polarized sunglasses, the calibration was made using one sunglass lens. Preliminary results indicate the feasibility of this system as complete prototype, ready for use, to obtain measures that provide analyzes in accordance with Brazilian standard. However, by not having available a reference filter with suitable characteristics to serve as a calibrator, the results cannot be conclusive yet. The prototype built was able to apply the measurement method developed for characterizing sunglasses, according to the recommendations of the standard. Its mechanical structure is robust and flexible, allowing the study and development of other methods of measurement and inclusion of other functions. The scientific and academic contribution of this work lies in the optical and mechanical design, to meet the need of building a system that can analyze sunglasses in the near future, with the characteristics required by the Brazilian standard and this equipment does not exist in national market.

O uso de filtros polarizadores em óculos de sol está se tornando muito comum em todo o mundo. No Brasil, apesar da norma ABNT NBR15111:2004 ter considerações específicas para seu uso (posição e eficiência), não existe equipamento nacional específico para executar as medidas necessárias para avaliação. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo capaz de executar medidas em óculos de sol para verificar sua adequação à referida norma, que estabelece os seguintes requisitos para os filtros polarizadores: o limite para o desvio entre o eixo de transmissão do filtro polarizador e a vertical é de ±5º e o limite máximo para o desvio mútuo entre os eixos de polarização dos filtros polarizadores das duas lentes é de 6º. Ainda, a eficiência mínima de polarização é de 4:1 para filtros da categoria 1 e de 8:1 para as demais categorias, exceto a categoria 0. O desenvolvimento do protótipo foi dividido em duas etapas: 1. desenvolvimento e avaliação do método de medição, por simulações no software Malab® e testes em bancada; 2. construção do protótipo baseado no projeto, melhorias em bancada e testes preliminares em óculos. O sistema ótico consistiu de: uma fonte de luz (composta por um LED, uma lente biconvexa e um filtro difusor), pelos óculos em teste, pelo filtro analisador (formado por duas metades de filtros polarizadores dispostos com alinhamento perpendicular entre seus eixos de polarização), dois orifícios para passagem de luz designados por pinhole e dois sensores de luz. O sistema eletrônico é composto por seis placas de circuito impresso, a saber: a placa principal onde estão os microcontroladores que executam o software programado; duas placas para controle de motor de passo (filtro analisador e movimento horizontal dos óculos em teste); placa para controle de motor DC (movimento vertical para prender os óculos em teste), placa de alimentação e placa dos sensores. Como resultado, verificou-se a capacidade de posicionamento do filtro analisador com a resolução de 0,08°, a redução do coeficiente de variação de 0,89% para 0,31% pelo uso do filtro difusor, a resolução ótica para medição de um dos óculos de 0,023°, além de um possível problema de alinhamento entre as duas metades que compõe o filtro analisador, o que contribuiu para a desenvolvimento de uma análise mais detalhada das equações de comportamento do protótipo. O protótipo recebeu melhorias nos sistema ótico e eletrônico, além de testes nos óculos de sol disponíveis. No sistema ótico, os sensores foram substituídos por um de maior correlação com a função de sensibilidade para visão diurna V(&#955) e que possui resposta logarítmica, em função disso, o LED do conjunto ótico foi substituído por um de maior potência; também, em função da nova configuração mecânica, a lente da fonte de luz foi substituída por uma biconvexa de diferente distância focal. Assim, a iluminação tornou-se mais homogênea e mais intensa. No sistema eletrônico, utilizou-se um microcontrolador com maior capacidade de processamento, maior memória e conexão USB estável. A interface homem-máquina foi feita por uma tela de cristal líquido sensível ao toque. Os testes com o protótipo foram feitos em quatro óculos de sol polarizados, sendo que, como filtro polarizador de referência para calibração foi utilizada uma das lentes destes óculos. Os resultados preliminares indicaram a viabilidade de se finalizar este sistema como protótipo pronto para uso e calibrá-lo para se obter medidas que proporcionem análises das conformidades da norma brasileira. Contudo, por não ter disponível um filtro calibrador com características apropriadas, os resultados obtidos ainda não podem ser conclusivos. O protótipo construído foi capaz de aplicar o método de medição desenvolvido para caracterizar os óculos de sol, de acordo com as recomendações da norma. Sua estrutura mecânica é robusta e flexível, permitindo o estudo e desenvolvimento de outros métodos de medição e a inserção de outras funções. A contribuição científica e acadêmica deste trabalho reside nos projetos óticos e mecânicos, para se atender a necessidade de construção de um sistema que possa num futuro próximo estar analisando óculos de sol, com as características de um equipamento requerido pela norma brasileira e que não existe no mercado nacional. / The use of polarizing filters in sunglasses is becoming very common worldwide. In Brazil, despite the NBR15111:2004 has specific requirements for its use (position and efficiency), there is no proper national equipment to perform the measurements needed for evaluation. This paper describes the development of a prototype capable to perform measurements on sunglasses in order to verify their suitability for this standard, which establishes the following requirements for polarizing filters: the threshold for the deviation between the transmission axis and the polarizing filter vertical axis is ±5º and the upper limit for the mutual distance between the polarization axis of the two lenses is 6º. The lower efficiency of the polarizing filter is 4:1 for category 1 and 8:1 for all other categories except category 0. The development of the prototype was divided into two stages: 1. Development and evaluation of the measurement method, by software simulations in Malab® and test bench; 2. Prototype construction based on the project, improvements obtained in test bench and preliminary test results with sunglasses. The optical system includes: a light source ( composed by a LED, a biconvex lens and a diffuser filter ), the sunglasses in test, a analyzer filter ( formed by two polarizing filters halves, disposed with their polarization axes perpendicular to each other ), two holes for light transmission (called pinhole) and two light sensors . The electronic system consists of six printed circuit boards , the main board where the microcontroller running software are programmed ; two boards for control of stepper motors (analyzer filter and horizontal movement of the sunglasses in test ); a board to control a DC motor ( vertical motion to hold the sunglasses in test), a power board and a sensor board. As a result of the first step, it was determined the positioning capability of the analyzer filter with a resolution of 0.08°, a reduction of the coefficient of variation from 0.89% to 0.31% by the use of the diffuser, the optical resolution for measuring one of the lenses was 0.023°, also a possible alignment problem between the two analyzer halves, which contributed to the development of a detailed analysis of the behavioral equations of the prototype. The prototype received improvements in optical and electronic systems, and tests with the available sunglasses. In the optical system, the sensors were replaced by a others with higher correlation with the sensitivity function for daytime vision V(&#955) and logarithmic response. As a result, the LED of the light source was replaced by a more powerful one, due to the new mechanical configuration, the lens of the light source was replaced by a biconvex with different focal length, which made the light more homogeneous and intense. The electronic system used a new microcontroller with higher processing power and memory, as well as a more stable USB connection. A man-machine interface was made by including a liquid crystal display, seven-inch touchscreen. Tests with the prototype were made in four polarized sunglasses, the calibration was made using one sunglass lens. Preliminary results indicate the feasibility of this system as complete prototype, ready for use, to obtain measures that provide analyzes in accordance with Brazilian standard. However, by not having available a reference filter with suitable characteristics to serve as a calibrator, the results cannot be conclusive yet. The prototype built was able to apply the measurement method developed for characterizing sunglasses, according to the recommendations of the standard. Its mechanical structure is robust and flexible, allowing the study and development of other methods of measurement and inclusion of other functions. The scientific and academic contribution of this work lies in the optical and mechanical design, to meet the need of building a system that can analyze sunglasses in the near future, with the characteristics required by the Brazilian standard and this equipment does not exist in national market.

O propósito deste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema para medir a transmissão das radiações no intervalo 290nm - 380nm, em lentes oftálmicas. O protótipo é um dispositivo opto-eletrônico, composto por uma fonte de ultravioleta; dois sensores de radiação - UVA e UVB (fotodiodos); um circuito eletrônico para a realização das medidas e um mostrador para fornecer o resultado. Quando o sistema é ligado, a fonte emite a radiação ultravioleta, e os dois sensores captam os respectivos sinais, no intervalo de UVA e UVB e armazenam estes dados. Ao se colocar uma lente para ser testada, os sensores recebem novamente o sinal e dividem pelo sinal armazenado, fornecendo assim, a porcentagem de luz ultravioleta transmitida pela lente. Os sinais provenientes dos fotodiodos são amplificados de modo que transformam uma baixa corrente em tensão (na faixa de milivolts), que por sua vez é amplificada para um fundo de escala com tensão máxima igual a 5VCC. O sinal obtido na saída dos amplificadores é enviado para um conversor analógico digital (A/D); o sinal digital é enviado para um microcontrolador AT89S52, que foi programado para ler dados do conversor A/D, ler teclas e proporcionar o laudo escrito em um display. Polarizadores calibradores e lentes de óculos foram testados no sistema desenvolvido e as medidas comparadas com o espectro de transmissão em um espectrofotômetro Cary 17 - VARIAN. O fator de correlação entre os dois sistemas foi de 0,82. O circuito digital apresenta uma imprecisão menor do 1% nas medidas. Isto tem a implicação direta no fator de correlação entre este protótipo e o espectrofotômetro. As flutuações da lâmpada também contribuem para a imprecisão, uma vez que a repetibilidade do sistema é de 90%, em 20 medidas de uma mesma lente. Sendo assim, este protótipo é capaz de medir a proteção ultravioleta em lentes de óculos, com uma precisão de 2%. Modificações do sistema serão implementadas no futuro, para que medidas com precisão de 0,5% sejam atendidas, em protótipo para uso clínico. / The purpose of this work is the development of a system for measuring the transmission of radiation at 290nm - 380nm range of ophthalmic spectacles. The prototype is an optoelectronic device, assembled by ultraviolet radiation source; two ultraviolet sensors UVA and UVB (photodiodes); an electronic circuit and a display, as a user interface, for providing the reports. As the illumination system is turned on, the sensors receive their respective voltage signals, at the UVA and UVB range, and store the data. As a spectacle is placed for testing, the sensors collect the data from the signal and divide them by the previous data stored, providing the percentage of ultraviolet radiation transmitted by the spectacles. The electronic signals delivered by the photodiodes are amplified in order to convert a low intensity current into voltage (order of milivolts), which is then amplified into a 5Vcc scale. The output voltage of the amplifiers is sent to na A/D converter; the digital signal is sent to a microcontroller AT89S52, which is then programmed for reading the data of the converter; reading the keyboard and providing the report on a display. Calibrating polarizers and spectacles have been tested in the developed system and the data have been compared to the transmission spectrum of a spectrophotometer Cary 17 - VARIAN. The correlation factor was 0.82. The electronic digital circuit presents an error lesser than 1%. This has a straight relation on the correlation factor between the prototype and the spectrophotometer. Output fluctuations of the light source add extra inaccuracy on the system, since the repetitivity of the measurements is 90%, for 20 measurements of the same spectacle. Hence, the prototype is capable of measuring the ultraviolet protection of spectacles, with a 2% precision. Modifications on the system should be implemented in a near future, in order to provide 0.5% accuracy, and then be released for clinical use.

O propósito deste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema para medir a transmissão das radiações no intervalo 290nm - 380nm, em lentes oftálmicas. O protótipo é um dispositivo opto-eletrônico, composto por uma fonte de ultravioleta; dois sensores de radiação - UVA e UVB (fotodiodos); um circuito eletrônico para a realização das medidas e um mostrador para fornecer o resultado. Quando o sistema é ligado, a fonte emite a radiação ultravioleta, e os dois sensores captam os respectivos sinais, no intervalo de UVA e UVB e armazenam estes dados. Ao se colocar uma lente para ser testada, os sensores recebem novamente o sinal e dividem pelo sinal armazenado, fornecendo assim, a porcentagem de luz ultravioleta transmitida pela lente. Os sinais provenientes dos fotodiodos são amplificados de modo que transformam uma baixa corrente em tensão (na faixa de milivolts), que por sua vez é amplificada para um fundo de escala com tensão máxima igual a 5VCC. O sinal obtido na saída dos amplificadores é enviado para um conversor analógico digital (A/D); o sinal digital é enviado para um microcontrolador AT89S52, que foi programado para ler dados do conversor A/D, ler teclas e proporcionar o laudo escrito em um display. Polarizadores calibradores e lentes de óculos foram testados no sistema desenvolvido e as medidas comparadas com o espectro de transmissão em um espectrofotômetro Cary 17 - VARIAN. O fator de correlação entre os dois sistemas foi de 0,82. O circuito digital apresenta uma imprecisão menor do 1% nas medidas. Isto tem a implicação direta no fator de correlação entre este protótipo e o espectrofotômetro. As flutuações da lâmpada também contribuem para a imprecisão, uma vez que a repetibilidade do sistema é de 90%, em 20 medidas de uma mesma lente. Sendo assim, este protótipo é capaz de medir a proteção ultravioleta em lentes de óculos, com uma precisão de 2%. Modificações do sistema serão implementadas no futuro, para que medidas com precisão de 0,5% sejam atendidas, em protótipo para uso clínico. / The purpose of this work is the development of a system for measuring the transmission of radiation at 290nm - 380nm range of ophthalmic spectacles. The prototype is an optoelectronic device, assembled by ultraviolet radiation source; two ultraviolet sensors UVA and UVB (photodiodes); an electronic circuit and a display, as a user interface, for providing the reports. As the illumination system is turned on, the sensors receive their respective voltage signals, at the UVA and UVB range, and store the data. As a spectacle is placed for testing, the sensors collect the data from the signal and divide them by the previous data stored, providing the percentage of ultraviolet radiation transmitted by the spectacles. The electronic signals delivered by the photodiodes are amplified in order to convert a low intensity current into voltage (order of milivolts), which is then amplified into a 5Vcc scale. The output voltage of the amplifiers is sent to na A/D converter; the digital signal is sent to a microcontroller AT89S52, which is then programmed for reading the data of the converter; reading the keyboard and providing the report on a display. Calibrating polarizers and spectacles have been tested in the developed system and the data have been compared to the transmission spectrum of a spectrophotometer Cary 17 - VARIAN. The correlation factor was 0.82. The electronic digital circuit presents an error lesser than 1%. This has a straight relation on the correlation factor between the prototype and the spectrophotometer. Output fluctuations of the light source add extra inaccuracy on the system, since the repetitivity of the measurements is 90%, for 20 measurements of the same spectacle. Hence, the prototype is capable of measuring the ultraviolet protection of spectacles, with a 2% precision. Modifications on the system should be implemented in a near future, in order to provide 0.5% accuracy, and then be released for clinical use.

Medidas de transmitância em óculos de sol fazem parte de alguns dos testes propostos pela norma NBR15111, porém, observou-se que não há no país um sistema preciso para medidas de transmitância que não seja com o uso de espectrofotômetros e pessoas qualificadas para utilizar o equipamento, aplicar as funções de ponderação e fornecer laudos técnicos sobre a lente testada. Assim, o trabalho propõe métodos que utilize componentes simples e resulte na construção de um equipamento que possa fornecer a informação sobre as transmitâncias dos filtros de óculos de sol de forma automática, de acordo com a NBR15111. Foi feita a espectrofotometria de 45 lentes de óculos de uso geral, e calculadas suas respectivas transmitâncias (luminosa, ultravioleta, semafórica), como amostras de comparação com as metodologias testadas. Os testes incluíram lâmpadas e LEDs como fontes de emissão para a região do espectro visível e lâmpadas fluorescentes para a região ultravioleta, além de sensores específicos para cada região espectral, e eletrônica de controle e aquisição dos sinais. Foram usadas ferramentas de análise estatística, como erro RMS, coeficiente de aderência (GFC) e análise de Bland-Altman. Aproximadamente 62% dos óculos testados foram reprovados para a direção no trânsito e nenhum foi reprovado para a proteção UV. Os métodos RMS e GFC apontaram combinações entre fonte e sensor que conseguem fazer a ponderação com os menores desvios-padrão das medidas espectrométricas. O sistema para teste UV mostrou melhoria significativa em relação aos desenvolvidos anteriormente, com um desvio padrão de 4,45 pontos percentuais e o sistema para testes na região visível utilizou o sensor TCS, no qual a regressão polinomial mostrou melhores resultados que as redes neurais artificiais, com os menores limites de concordância para as transmitâncias. Um número maior de amostras pode melhorar os métodos para que se obtenha uma aproximação ideal para todos os óculos de sol. Uma montagem com LEDs se apresenta como uma alternativa interessante quanto ao custo, tamanho e baixo consumo para medidores de transmitância portáteis. Desenvolveu-se um sistema com módulos para teste UV, Visível e Semafórico, para uso público no campus da USP de São Carlos, proporcionando conscientização e extensão dos estudos em relação aos óculos solares, contribuindo efetivamente com a população brasileira. / Transmittance measurements in sunglasses are a part of the standard tests proposed by NBR15111, however, it was observed that there is no accurate system for measuring transmittance different than using spectrophotometers and skilled practitioner to manage the equipment, apply the weighting functions and provide technical reports on the lens tested. Therefore, this study proposes methodologies using simple components and that can result a device that can provide information about sunglass filters automatically, according to NBR15111. Spectrophotometry was calculated in 45 lenses of sunglasses for general use, and their respective transmittance (visible, ultraviolet, traffic light), used as samples for testing the methodologies. The tests included lamps and LEDs as light sources for the visible region spectrum and fluorescent lamps for ultraviolet region, specific sensors for each spectral region, and electronic for control and signal acquisition. Statistical analysis tools were used, such as RMS error, goodness-of-fit coefficient (GFC) and the Bland - Altman analysis. Approximately 62% of the tested lenses failed in the test for signal light recognition and none has failed for UV protection. The RMS and GFC methods indicated combinations between source and sensor that calculated transmittance with the lowest standard deviations of the spectrometric measurements. The system for testing UV showed improvement compared to other previously equipment, with a standard deviation of 4.45 and the system for testing the visible region used the TCS sensor, in which the polynomial regression showed better results than artificial neural networks. A larger number of samples can improve the methods in order to obtain an optimal calibration that includes all sunglasses. LEDs seem to be a good alternative in terms of cost, size and low power consumption for portable transmittance meters. We developed a system with modules for testing UV, Visible and Traffic Light transmittance for public use on the USP São Carlos campus, providing awareness and extent of studies about the sunglasses, in order to contribute more effectively to the Brazilian population.

Desde a invenção dos óculos de sol sua popularidade cresceu enormemente. Esse fato ocasionou a necessidade de criar normas para certificação de óculos de sol, cujo principal objetivo é manter os consumidores protegidos contra danos e perigos secundários decorrentes do uso de óculos. No Brasil a NBR 15111 faz recomendações para o desempenho dos óculos de sol, entretanto, nenhuma instituição de certificação efetua todos os procedimentos requeridos pela norma no país. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema para testes de inflamabilidade e os resultados obtidos em óculos de sol de acordo com o procedimento descrito na NBR 15111. O ensaio de inflamabilidade consiste em pressionar uma haste metálica aquecida a 650 ºC ± 20 ºC contra as superfícies da amostra lentes e armações dos óculos de sol com uma força equivalente ao peso da haste aquecida por um período de 5 segundos. Após este período, cessa-se o contato da haste aquecida com a superfície testada. Para que a amostra seja aprovada, esta não deve se inflamar e nem continuar a derreter após o término do procedimento. Para realizar essa verificação, deve-se fazer inspeção visual durante todo ensaio. O equipamento aqui desenvolvido está em conformidade com as recomendações feitas pela NBR 15111 para o teste de inflamabilidade e consiste das seguintes partes: um termopar afere a temperatura da haste metálica aquecida no interior do forno, que envia a informação a um controlador PID para estabilizar a temperatura em 650 ºC. Então, um circuito de potência desenvolvido controla a potência elétrica aplicada na resistência elétrica do forno utilizando o sinal de PWM gerado pelo PID. Há um atuador linear conectado à haste aquecida por meio de um cabo de aço que controla a movimentação vertical desta. O protótipo construído também apresenta um painel de controle, indicador de temperatura e um suporte de fixação para a amostra de óculos na parte inferior. Foi criada uma interface com o computador em LabView para fazer aquisição de dados e armazená-los automaticamente no disco rígido. O equipamento construído estabiliza na temperatura de trabalho em 22 minutos, tem a capacidade de efetuar ensaios de inflamabilidade consecutivos e está em conformidade com todas as recomendações da NBR 15111. Foram testados 48 pares de óculos utilizando o protótipo desenvolvido e todos os procedimentos foram executados de acordo com o descrito na norma. Das amostras, 47 apresentavam lentes de policarbonato e apenas uma apresentava lentes de vidro, enquanto que todas tinham armações feitas de policarbonato. Nenhuma amostra se inflamou ou continuou a derreter após o término do teste, entretanto, todas as superfícies de policarbonato em contato com a haste metálica aquecida sofreram derretimento. Dos resultados apresentados, conclui-se que óculos de sol feitos de policarbonato são extremamente resistentes à ignição. / Sunglasses popularity has skyrocketed since its invention. This fact has further led to the need for creating sunglasses standards. The main purpose of a sunglass standard is to keep consumers safe from damages and secondary hazards due to sunglass use. In Brazil, the NBR 15111 made recommendations for desired sunglasses features, unfortunately, none certification institution addresses all test procedures required by the standard. This work presents the development of a flammability test system and results for sunglasses tests based on the NBR 15111 requirements. The flammability test procedure consists in a hot steel rod at 650 ºC ± 20 ºC pressed against the sunglasses surfaces with a force equals to the weight of the steel rod for a period of 5 seconds and then remove it. The sample should not ignite or continue to glow after the end of the test. During the procedure, we carry out visual inspection. The equipment developed comply with all NBR 15111 recommendations for the flammability test. First, the thermocouple measures the hot steel rod temperature inside the furnace and send it to the PID controller to set the temperature to 650 ºC. Then the power circuit drives power to the furnace electrical resistance using the PID PWM output. There is a linear actuator controlling the vertical movement of the hot steel rod, connected by a steel cable. The prototype built also has a control panel, temperature indicator and a fastening support at the bottom for placing the sunglass sample. We created a PC interface with LabView to collect data and store it automatically to the hard drive. The built equipment reaches the working temperature in 22 minutes; it can perform consecutive flammability tests and comply with all NBR 15111 recommendations. We assessed 48 pairs of sunglasses using the prototype developed and all procedures were carried out as required by the NBR 15111. From the samples, 47 had polycarbonate lenses and one had glass lenses, while all frames were made of polycarbonate. None sample ignited or continued to glow after the hot steel rod removal, however, all polycarbonate surfaces in contact with the hot steel rod has melted. Results were been presented and the proof argues that sunglasses made of polycarbonate are extremely resistant to ignition.

Desde a invenção dos óculos de sol sua popularidade cresceu enormemente. Esse fato ocasionou a necessidade de criar normas para certificação de óculos de sol, cujo principal objetivo é manter os consumidores protegidos contra danos e perigos secundários decorrentes do uso de óculos. No Brasil a NBR 15111 faz recomendações para o desempenho dos óculos de sol, entretanto, nenhuma instituição de certificação efetua todos os procedimentos requeridos pela norma no país. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema para testes de inflamabilidade e os resultados obtidos em óculos de sol de acordo com o procedimento descrito na NBR 15111. O ensaio de inflamabilidade consiste em pressionar uma haste metálica aquecida a 650 ºC ± 20 ºC contra as superfícies da amostra lentes e armações dos óculos de sol com uma força equivalente ao peso da haste aquecida por um período de 5 segundos. Após este período, cessa-se o contato da haste aquecida com a superfície testada. Para que a amostra seja aprovada, esta não deve se inflamar e nem continuar a derreter após o término do procedimento. Para realizar essa verificação, deve-se fazer inspeção visual durante todo ensaio. O equipamento aqui desenvolvido está em conformidade com as recomendações feitas pela NBR 15111 para o teste de inflamabilidade e consiste das seguintes partes: um termopar afere a temperatura da haste metálica aquecida no interior do forno, que envia a informação a um controlador PID para estabilizar a temperatura em 650 ºC. Então, um circuito de potência desenvolvido controla a potência elétrica aplicada na resistência elétrica do forno utilizando o sinal de PWM gerado pelo PID. Há um atuador linear conectado à haste aquecida por meio de um cabo de aço que controla a movimentação vertical desta. O protótipo construído também apresenta um painel de controle, indicador de temperatura e um suporte de fixação para a amostra de óculos na parte inferior. Foi criada uma interface com o computador em LabView para fazer aquisição de dados e armazená-los automaticamente no disco rígido. O equipamento construído estabiliza na temperatura de trabalho em 22 minutos, tem a capacidade de efetuar ensaios de inflamabilidade consecutivos e está em conformidade com todas as recomendações da NBR 15111. Foram testados 48 pares de óculos utilizando o protótipo desenvolvido e todos os procedimentos foram executados de acordo com o descrito na norma. Das amostras, 47 apresentavam lentes de policarbonato e apenas uma apresentava lentes de vidro, enquanto que todas tinham armações feitas de policarbonato. Nenhuma amostra se inflamou ou continuou a derreter após o término do teste, entretanto, todas as superfícies de policarbonato em contato com a haste metálica aquecida sofreram derretimento. Dos resultados apresentados, conclui-se que óculos de sol feitos de policarbonato são extremamente resistentes à ignição. / Sunglasses popularity has skyrocketed since its invention. This fact has further led to the need for creating sunglasses standards. The main purpose of a sunglass standard is to keep consumers safe from damages and secondary hazards due to sunglass use. In Brazil, the NBR 15111 made recommendations for desired sunglasses features, unfortunately, none certification institution addresses all test procedures required by the standard. This work presents the development of a flammability test system and results for sunglasses tests based on the NBR 15111 requirements. The flammability test procedure consists in a hot steel rod at 650 ºC ± 20 ºC pressed against the sunglasses surfaces with a force equals to the weight of the steel rod for a period of 5 seconds and then remove it. The sample should not ignite or continue to glow after the end of the test. During the procedure, we carry out visual inspection. The equipment developed comply with all NBR 15111 recommendations for the flammability test. First, the thermocouple measures the hot steel rod temperature inside the furnace and send it to the PID controller to set the temperature to 650 ºC. Then the power circuit drives power to the furnace electrical resistance using the PID PWM output. There is a linear actuator controlling the vertical movement of the hot steel rod, connected by a steel cable. The prototype built also has a control panel, temperature indicator and a fastening support at the bottom for placing the sunglass sample. We created a PC interface with LabView to collect data and store it automatically to the hard drive. The built equipment reaches the working temperature in 22 minutes; it can perform consecutive flammability tests and comply with all NBR 15111 recommendations. We assessed 48 pairs of sunglasses using the prototype developed and all procedures were carried out as required by the NBR 15111. From the samples, 47 had polycarbonate lenses and one had glass lenses, while all frames were made of polycarbonate. None sample ignited or continued to glow after the hot steel rod removal, however, all polycarbonate surfaces in contact with the hot steel rod has melted. Results were been presented and the proof argues that sunglasses made of polycarbonate are extremely resistant to ignition.

Medidas de transmitância em óculos de sol fazem parte de alguns dos testes propostos pela norma NBR15111, porém, observou-se que não há no país um sistema preciso para medidas de transmitância que não seja com o uso de espectrofotômetros e pessoas qualificadas para utilizar o equipamento, aplicar as funções de ponderação e fornecer laudos técnicos sobre a lente testada. Assim, o trabalho propõe métodos que utilize componentes simples e resulte na construção de um equipamento que possa fornecer a informação sobre as transmitâncias dos filtros de óculos de sol de forma automática, de acordo com a NBR15111. Foi feita a espectrofotometria de 45 lentes de óculos de uso geral, e calculadas suas respectivas transmitâncias (luminosa, ultravioleta, semafórica), como amostras de comparação com as metodologias testadas. Os testes incluíram lâmpadas e LEDs como fontes de emissão para a região do espectro visível e lâmpadas fluorescentes para a região ultravioleta, além de sensores específicos para cada região espectral, e eletrônica de controle e aquisição dos sinais. Foram usadas ferramentas de análise estatística, como erro RMS, coeficiente de aderência (GFC) e análise de Bland-Altman. Aproximadamente 62% dos óculos testados foram reprovados para a direção no trânsito e nenhum foi reprovado para a proteção UV. Os métodos RMS e GFC apontaram combinações entre fonte e sensor que conseguem fazer a ponderação com os menores desvios-padrão das medidas espectrométricas. O sistema para teste UV mostrou melhoria significativa em relação aos desenvolvidos anteriormente, com um desvio padrão de 4,45 pontos percentuais e o sistema para testes na região visível utilizou o sensor TCS, no qual a regressão polinomial mostrou melhores resultados que as redes neurais artificiais, com os menores limites de concordância para as transmitâncias. Um número maior de amostras pode melhorar os métodos para que se obtenha uma aproximação ideal para todos os óculos de sol. Uma montagem com LEDs se apresenta como uma alternativa interessante quanto ao custo, tamanho e baixo consumo para medidores de transmitância portáteis. Desenvolveu-se um sistema com módulos para teste UV, Visível e Semafórico, para uso público no campus da USP de São Carlos, proporcionando conscientização e extensão dos estudos em relação aos óculos solares, contribuindo efetivamente com a população brasileira. / Transmittance measurements in sunglasses are a part of the standard tests proposed by NBR15111, however, it was observed that there is no accurate system for measuring transmittance different than using spectrophotometers and skilled practitioner to manage the equipment, apply the weighting functions and provide technical reports on the lens tested. Therefore, this study proposes methodologies using simple components and that can result a device that can provide information about sunglass filters automatically, according to NBR15111. Spectrophotometry was calculated in 45 lenses of sunglasses for general use, and their respective transmittance (visible, ultraviolet, traffic light), used as samples for testing the methodologies. The tests included lamps and LEDs as light sources for the visible region spectrum and fluorescent lamps for ultraviolet region, specific sensors for each spectral region, and electronic for control and signal acquisition. Statistical analysis tools were used, such as RMS error, goodness-of-fit coefficient (GFC) and the Bland - Altman analysis. Approximately 62% of the tested lenses failed in the test for signal light recognition and none has failed for UV protection. The RMS and GFC methods indicated combinations between source and sensor that calculated transmittance with the lowest standard deviations of the spectrometric measurements. The system for testing UV showed improvement compared to other previously equipment, with a standard deviation of 4.45 and the system for testing the visible region used the TCS sensor, in which the polynomial regression showed better results than artificial neural networks. A larger number of samples can improve the methods in order to obtain an optimal calibration that includes all sunglasses. LEDs seem to be a good alternative in terms of cost, size and low power consumption for portable transmittance meters. We developed a system with modules for testing UV, Visible and Traffic Light transmittance for public use on the USP São Carlos campus, providing awareness and extent of studies about the sunglasses, in order to contribute more effectively to the Brazilian population.

O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um equipamento capaz de expor as lentes de óculos de sol de maneira automática, de forma que simule o uso do acessório pelas pessoas, por um período equivalente ao tempo de uso de um mesmo modelo pela população brasileira e, através das medidas realizadas nas lentes após a exposição prolongada ao sol, verificar o comportamento da transmitância dos raios pela lente, principalmente dos raios UV, e assim, determinar se as lentes se degradam com o tempo. A partir dos resultados, espera-se complementar os estudos teóricos em desenvolvimento pelos pesquisadores do LIO sobre a equivalência entre os testes em simuladores solares e a exposição real ao sol, colaborando para a adequação dos parâmetros apresentados na norma nacional (NBR ISO 12312-1:2015) e internacional (ISO 12312-1:2013). Os parâmetros utilizados nos testes de certificação da norma nacional são os mesmos dos utilizados na internacional e que foram criados para representar as condições de radiação solar na Europa. Tendo conhecimento dos fatores que influenciam os níveis de radiação UV que atingem a Terra fica evidenciado que estes níveis são maiores nas regiões mais próximas do Brasil do que da Europa. Segundo estudos, uma otimização geográfica da norma brasileira deve ser considerada, levando-se em conta as diferenças nos índices UV do Brasil e da Europa. Além disso, os parâmetros para o teste de resistência à radiação em óculos de sol utilizados no Brasil, devem ser revistos para garantir que as condições simuladas sejam suficientes para garantir a proteção UV para as exposições típicas dos óculos ao Sol. A metodologia consistiu no desenvolvimento do protótipo para exposição automática de lentes de óculos de sol, além do desenvolvimento do sistema de medição do índice UV. Por fim, é descrito o teste realizado com uma miniatura de painel para exposição não controlada das lentes e a técnica e equipamentos utilizados para medição da transmitância luminosa e UV das lentes antes e depois da exposição ao Sol. Este protótipo consiste de uma caixa para proteção dos sistemas mecânicos e eletrônicos, uma tampa automática e um painel de acrílico, o qual acomoda 100 lentes posicionadas na posição de uso, as quais são irradiadas pelo Sol desde o nascer até o seu pôr. A tampa é aberta automaticamente, o painel ejetado, através do sistema mecânico, de dentro da caixa e rotaciona no sentido do Sol, de forma que as lentes sejam sempre irradiadas pela frente. A cada intervalo de 15 minutos, o sistema calcula a posição do Sol a ajusta a direção do painel. Sensores de variáveis climáticas avisam o sistema para fechar a tampa e proteger os óculos de condições indesejáveis. Os resultados deste trabalho consistam na apresentação do protótipo finalizado e funcionando, análise das informação obtidas dos sensores e análise preliminar sobre a variação da transmitância UV e luminosa das lentes de óculos de sol após 150 horas de exposição. É concluído que o período de 150 h não é suficiente para provocar mudanças significativas na características das lentes, portanto o protótipo do painel automatizado será utilizado para exposição a longo prazo e os resultados de pesquisas futuras poderão contribuir para as normas e melhor proteção da saúde ocular da população. / The aim of this work is to develop a device capable of exposing the lenses of sunglasses automatically, so that simulates the use of the accessory for people, for a period equivalent to the time of use of the same model by the Brazilian population and through measurements performed on the lenses after prolonged sun exposure, check the behavior of the transmittance of the rays by the lens, mainly from UV rays, and thus determine if the lenses degrade over time. From the results, it is expected to complement the theoretical studies being developed by LIO researchers on the equivalence in solar simulators tests and actual exposure to the sun, helping to adapt the parameters of the national standard (NBR ISO 12312-1:2015) and international (ISO 12312-1:2013). The parameters used in the certification tests of the national standard are the same as used in international and those were created to represent the solar radiation conditions in Europe. Knowing the factors that influence UV radiation levels reaching the earth is evident that these levels are higher in the nearby regions of Brazil than in Europe. According to studies, a geographical optimization of the Brazilian standard should be considered, taking into account differences in UV indices of Brazil and Europe. Also, the parameters for the radiation resistance test in sunglasses used in Brazil, should be reviewed to ensure that the simulated conditions are sufficient to ensure UV protection for typical exposures of glasses in the sun. The methodology is the development of the prototype for automatic exposure sunglass lenses, and the development of the UV index measuring system. Finally, it is described the test conducted with a miniature panel to expose lens and the technique and equipment used for measuring luminous and UV transmittance of the lenses before and after exposure to the sun. This prototype consists of a box for protection mechanical and electronic systems, automatic cover and an acrylic panel, which accommodates 100 lenses positioned in the use position, which will be irradiated by the sun from sunrise to sunset. The lid will automatically open the panel is ejected through the mechanical system out of the box, and must rotate in the direction of the sun, so that the lens is always irradiated from the front. Every 15-minute interval, the system calculates the position of the sun to set the direction of the panel. Climatic variables sensors alert the system to close the cover and protect the glasses undesirable conditions. The results of this project are to report the finished prototype and running, analysis of the obtained information from the sensors and preliminary analysis of the variation of UV transmittance and light lens sun glasses after 150 hours of exposure. It is concluded that the period of 150 hours is not sufficient to cause significant changes in the characteristics of the lenses, so the automated panel prototype will be used for long-term exposure and the results of future research will contribute to the standards and better protection of eye health of population.

A classificação por categoria de 0 a 4 para óculos de sol determina quão claras ou escuras são suas lentes. A norma brasileira, ABNT NBR ISO 12312-1, exige, entre outros requisitos, testes de transmitância da luz visível em óculos de sol (categoria), para que estes sejam classificados como adequados ou não para direção de automóveis. Medidas do grau de escurecimento das lentes de um par de óculos de sol e da atenuação luminosa das luzes de sinais semafóricos são testes propostos para este item da norma. Porém, o público, em geral, não possui meios de testar seus próprios óculos. Um teste padrão de transmitância é trabalhoso, demorado e requer um espectrofotômetro e um profissional treinado. O objetivo deste trabalho é desenvolver um dispositivo portátil capaz de realizar testes de transmitância luminosa e semafórica de acordo com a norma brasileira sendo rápido, preciso e intuitivo, realizando os testes de forma automática sem exigir do usuário qualquer treinamento prévio. Diferentemente dos dois sistemas anteriormente desenvolvidos no Laboratório de Instrumentação Oftálmica (LIO), para testes de transmitância, este dispositivo é embarcado e atende à norma atual lançada em 2015, que não estava em vigor na época em que os demais foram desenvolvidos. O desafio para se construir um sistema embarcado é a combinação de fontes luminosas e sensores necessária para se obter padrões espectrais similares aos da norma. Foi desenvolvido e construído um protótipo microcontrolado usando a combinação de um LED branco com o sensor TCS3472. Esta combinação gera quatro funções de ponderação distintas, que foram combinadas linearmente resultando em funções de ponderação próximas às da norma para as medições desejadas. Foram medidos transmitância luminosa e quocientes de atenuação visual para luzes semafóricas de 128 lentes de óculos de sol com o protótipo e com um padrão-ouro, o espectrofotômetro Cary 5000 da VARIAN. O método de Bland-Altman foi usado para análise de concordância entre ambos os métodos de medição. Para valores de transmitância luminosa, foram adotados 0,5 % e 6 % como valores a partir dos quais o valor absoluto do viés é significativo e a amplitude do intervalo de confiança, grande, respectivamente. Para valores dos quocientes de atenuação, 0,1 e 0,4; respectivamente. O viés não foi significativo para nenhuma das medições. O intervalo dos limites de concordância de 95% foi amplo para medição de transmitância luminosa e do quociente para luz azul e estreito para as demais, considerando-se os valores-limites previamente definidos para vieses e para limites de concordância. Assim, dentro da tolerância definida, medições com o protótipo e com o padrão-ouro são equivalentes para quociente de atenuação para as luzes vermelha, amarela e verde. Apesar de nem todas as medições do protótipo serem equivalentes às do padrão-ouro, os resultados apresentaram boa exatidão, com apenas 5 das 128 lentes classificadas erroneamente quanto à adequação para direção (2 por transmitância luminosa, 1 por luz vermelha e 2 por luz azul). O protótipo proporciona ao público uma forma de obter informações sobre seus próprios óculos de sol e sobre a importância do uso de óculos adequados durante a direção de veículos. / Category rating ranging from 0 to 4 determines how light or dark sunglasses lenses are. Category measurements and how much traffic signal colors are attenuated are required tests by brazilian standard ABNT NBR ISO 12312-1 and are known as transmittance tests. Brazilian standard also establishes requirements for sunglasses to be suitable for driving. However, people often do not have means to measure their own sunglasses. A standard transmittance test is laborious, time-consuming and it requires a spectrophotometer and a skilled technician. The goal of this study was to develop not only a single device capable to perform luminous and traffic light transmittance tests according to brazilian standard, but also an easy-to-use, quick, accurate and portable device, which runs the tests by itself in a way anyone can operate it without any training. Unlike the two systems previously developed in the Ophthalmic Instrumentation Laboratory (LIO) for transmittance tests, that one does not contain a computer, but a microcontroller. Also, it complies with current standard, which has been released in 2015, and previous systems are based on 2013 standard version. A microcontrolled prototype was developed and built using a white LED and TCS3472 sensor combination. This combination generates four different weighting functions that were linearly combined resulting in weighting functions similar to the standard ones for luminous and traffic light transmittances. Using our prototype and a gold standard (VARIAN Cary 5000 spectrophotometer), luminous transmittance and relative attenuation quotients for traffic lights were measured in 128 sunglasses lenses. Bland-Altman method was used to assess concordance between both measurement methods. The bias was insignificant for all measurement and the limits of agreement were broad for luminous transmittance and for relative attenuation quotient for blue light detection, and narrow for all the others. Thus, within the predefined tolerance, prototype measurements are equivalent to gold standard ones for relative attenuation quotients for red, yellow and green light detection. Despite not all prototype measurements being equivalent to gold standard ones, results were accurate; only 5 from 128 lenses were incorrectly classified as to suitability for driving (2 for luminous transmittance, 1 for red light quotient and 2 for blue light quotient). Our device aims to provide to general public a mean to obtain information about their own sunglasses and the importance to use suitable sunglasses while driving.