LA TOMOGRAFIA INDUSTRIALE COMPUTERIZZATA (CT)
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metallurgia
LA TOMOGRAFIA
INDUSTRIALE
COMPUTERIZZATA (CT)
di Giuseppe Corvo, Resp. Area Prove
Non Distruttive AQM srl e Gabriele
INTRODUZIONE ALLA TECNICA DI CONTROLLO VOLUMETRICO
Ceselin CEO & GM AQM srl TRIDIMENSIONALE A RAGGI X SEMPRE PIÙ DIFFUSA E DI GRANDE
www.aqm.it
POTENZIALITÀ NELL’AMBITO DELLA FONDERIA
I
n piena Era 4.0 anche i metodi diagno- moderne strumentazioni disponibili in am-
stici e di controllo qualità hanno ricevuto bito industriale traggono origine ed espe-
un corposo contributo, portando sempre rienza dall’impiego dei Raggi X, radiazioni
più nell’uso quotidiano industriale una delle elettromagnetiche prodotte con specifici
tecniche d’ispezione moderne che in molti generatori ma sono state poi le tecnologie
conoscono col termine Tomografia. elettroniche e computazionali che han-
Ci muoviamo nell’ambito degli esami Non no permesso d’impiegare questo potente
Distruttivi e Senza Contatto, due caratte- mezzo con precisione ed accuratezza per
ristiche assai interessanti che hanno fatto raggiungere risultati assai utili, benché non
della Tomografia Industriale o Tomografia privi di difficoltà e specificità interpretative.
Fig.1: Sir Godfrey Hounsfield. Insieme al fisico Computerizzata (in versione inglese: CT -
sudafricano Dr. Allan Cormack, realizzarono il primo Computed Tomography) un esame sem- Origini e principio di
tomografo nel 1967
pre più intensamente sfruttato nel mondo funzionamento della Tomografia
della fonderia per il suo enorme potenziale Computerizzata
in termini di capacità di svolgere control- Storicamente la Tomografia Computeriz-
li di qualità accurati e ricerca di situazioni zata è una tecnica che deriva dal metodo
difettologiche dei getti; attività che singo- di controllo radiografico (RT), un esame di
larmente o in combinazione fra loro hanno tipo volumetrico (ovvero avente lo scopo
il vantaggio di permettere l’ottimizzazione d’indagare il volume di un oggetto e non
dei processi produttivi e dei prodotti. Le semplicemente le caratteristiche di super-
34 giugno 2 0 2 1 FONDERIA
X-ray source rotary table area detector 3D volume file
Fig. 2: Bozza del primo disegno di un tomografo Fig. 3: Schema di funzionamento dell’acquisizione d’immagini CT
ficie), suddivisibile in: per la medicina nel 1979, condiviso con lo Dopo aver applicato gli algoritmi di rico-
• Tecnica radiografica con pellicola scienziato Dr. Allan McLeod Cormack, che struzione s’ottiene un’immagine digitale
(film); sviluppò il primo tomografo computeriz- generata mediante conversione analogi-
• Tecnica radioscopica (“tecnica sempli- zato commerciale. L’esame tomografico, co-digitale dei segnali elettrici provenienti
ficata” metodo RT); avendo la possibilità d’acquisire immagini dai detettori, che rappresenta la distribu-
• Tecnica radiografica diretta (DR – Di- con angolazioni diverse a seguito di una zione della densità dell’oggetto in una sua
rect Radiography); scansione con metodica circolare (360°), sezione interna (slice).
• Tecnica radiografica computerizzata ha la capacità di elaborare le stesse con Trattandosi di dati digitali, la distribuzione
(CR – Computed Radiography); algoritmi di ricostruzione matematici me- delle informazioni di attenuazione dei foto-
• Tecnica tomografica computerizzata diante calcolatore, permettendo di ricostru- ni dei Raggi X che colpiscono il detector
(CT – Computed Tomography). ire un oggetto in forma tridimensionale. (correlate alla variazione di densità della
La tecnica CT si sviluppò nel campo medi- Il principio su cui si basa la ricostruzione materia attraversata dai raggi X in una data
co diagnostico per essere adattata succes- tomografica è che acquisendo tante proie- posizione) non è continua, ma discreta, e
sivamente alle applicazioni industriali. zioni radiografiche dello stesso oggetto ad approssima tanto meglio la distribuzione
Più propriamente rappresenta una tecnica angolazioni diverse è possibile ricostruire continua reale quanto maggiore è la loro
d’indagine radiodiagnostica (diagnosti- l’oggetto nelle due dimensioni. frequenza di campionamento.
ca per immagini), che sfrutta l’interazione Per ottenere la terza dimensione si utiliz- La rappresentazione spaziale dei dati di
della radiazione (RX) quando attraversa la zano complessi algoritmi matematici che densità avviene mediante il loro inseri-
materia (ionizzazione), caratterizzata da un elaborano i pixel delle successive scansioni mento in una matrice di m×n elementi,
coefficiente lineare d’assorbimento (µ). tra i quali i metodi di retroproiezione filtrata nei quali viene suddiviso il campo di vista
La tecnica CT è in grado di rappresentare (algoritmo Filtered Back Projection, FBP) (Field Of View - FOV). In ambito CT ven-
componenti in immagini tridimensionali ed se il fascio di raggi X è parallelo o a ven- gono generalmente impiegate matrici di
analizzare tutto il volume con sezioni vir- taglio, il metodo di Feldkamp se il fascio è ricostruzione quadrate di N×N elementi,
tuali (immagini in sezione). La metodica conico oppure metodi iterativi. detti voxel. Ciascun voxel è costituito da un
circolare, che è alla base della Tomografia Ovviamente, per poter applicare questi parallelepipedo d’altezza equivalente allo
Assiale Computerizzata (TAC), deriva dai algoritmi è necessario riprendere le pro- spessore di strato e lato di base pari a: l =
principi di geometria proiettiva, che defini- iezioni radiografiche in immagini digitali, dFOV/N, dove dFOV è l’ampiezza del FOV.
rono la stratigrafia, e fu concepita già nel cioè una matrice di numeri organizzata, il In altri termini, il voxel è l’elemento costi-
1967 dall’Ingegnere inglese Sir Godfrey cui più piccolo elemento è chiamato pixel tutivo dell’immagine fisica, che è la rap-
Hounsfield, che insieme al fisico sudafrica- e il valore al suo interno è un numero in presentazione spaziale delle densità degli
no Dr. Allan Cormack, realizzarono il pri- scala di grigi a cui corrisponde una misura elementi della matrice in cui viene ripro-
mo tomografo, ottenendo il premio Nobel dell’attenuazione del fascio in quel punto. dotta ciascuna sezione CT con spessore di
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metallurgia
Fig. 5: Esempio di voxel isotropico di matrice 5×5×5
strato definito (z). Dunque, il voxel, è una
suddivisione di uno spazio, digitalizzato in
Fig. 4: Struttura essenziale di un tomografo: detector a flat panel, sorgente RX e volume di scansione (area blu) un volume tridimensionale cubico, ideal-
generato dalla rotazione del piatto rotante
mente avente le stesse dimensioni in tutti
i suoi lati (isotropico). La penetrazione dei
raggi X all’interno di un oggetto sottoposto
ad un’analisi/esame in CT è fortemente di-
Fig. 6: Tabella
periodica degli pendente dalla densità della materia che
elementi con costituisce l’oggetto stesso, così come si
elementi meno
penetrabili evidenzia bene dall’immagine relativa alla
ai raggi X tabella periodica degli elementi che colo-
progressivamente
più scuriti in blu ra in modo più tenue gli elementi più fa-
cilmente attraversabili dai raggi X. Come
detto, l’immagine CT digitale dell’oggetto
presenta informazioni sulla densità dell’og-
getto stesso (ed elementali) codificate in
valori di grigio a 16 bit. L’istogramma dei
valori di grigio definisce la soglia per la
segmentazione dei materiali, ovvero la se-
parazione tra aria e materiale solido (aria «
materiale).
Ne deriva che i punti superficiali risultan-
ti sono più precisi della dimensione di un
L’istogramma dei valori di
“voxel” (“subvoxeling”).
grigio definisce la soglia per la
segmentazione dei materiali, ovvero
la separazione tra aria e materiale Applicazioni della Tomografia
solido (aria « materiale). Ne deriva Computerizzata
che i punti superficiali risultanti sono
più precisi della dimensione di un La CT permette le seguenti attività:
“voxel” (“subvoxeling”) • Reverse Engineering, ovvero ingegne-
ria inversa con digitalizzazione in 3D di un
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oggetto per effettuare un’analisi o per ese-
guire una ri-modellazione computerizzata
con l’uso di software specifici;
•Analisi dimensionale (metrologia) con-
Fig. 7: Immagine Tomografica, sentendo misurazioni molto accurate an-
analisi delle porosità di cui sono che su superfici complesse (punti non rag-
visibili le giaciture e le dimensioni
indicate nelle tabelle collegate giungibili da altri strumenti), o su elementi
interni del volume dell’oggetto non diretta-
mente accessibili con tecniche a contatto
o di scansione ottica.
Le scansioni tomografiche possono esse-
re “sovrapposte” e confrontate col modello
matematico CAD di riferimento rilevando
scostamenti, anche sotto forma di mappe
cromatiche a falsi colori.
Nelle condizioni di scansione ideali, i mi-
gliori esami tomografici per applicazioni
Fig. 8: Immagini tomografiche
di alcune sezioni ed analisi delle metrologiche possono raggiungere MPE
porosità in rappresentazione dell’ordine di 2μm - 5μm;
tridimensionale (in basso a dx)
• Analisi difettoscopiche e Failure
Analysis per la diagnosi su rotture o mal-
funzionamenti o la semplice individuazioni
di discontinuità interne derivanti dal pro-
cesso di produzione (porosità, delamina-
zioni, ecc);
• Studio morfologico di qualsiasi mate-
riale radiotrasparente fra cui: componenti
Fig. 9: Mappa cromatica a falsi in acciaio, ghisa, leghe leggere, materiale
colori, indicante gli scostamenti plastico, resine, materiali compositi, mate-
geometrici-dimensionali rispetto
al modello CAD tridimensionale riali realizzati con “Additive Manufacturing”.
dell’oggetto. Risultato ottenuto
dalla sovrapposizione con L’efficienza dello studio è connessa alla
scansione CT capacità delle caratteristiche costruttive del
tomografo d’attraversare la materia e quindi
alla densità dell’oggetto in esame.
I settori d’applicazione della tomografia
computerizzata (CT) sono molteplici, fra cui:
• Metallurgico;
• Biomedicale;
• Automotive;
Fig. 10: Report di controllo • Aerospaziale;
dimensionale per punti discreti • Materiali polimerici e compositi;
con riferimento al modello CAD
tridimensionale dell’oggetto • Additive manufacturing (stampa 3D);
• Packaging;
• Alimentare;
• Moda;
• Beni culturali
FONDERIA giugno 2 0 2 1 37
metallurgia
Caratteristiche costruttive
ed operative di un tomografo
industriale
Fig. 11: Effetto
Le componenti principali di un impianto dell’inclinazione
tomografico industriale sono: del piano anodico
sulle dimensioni
• Il tubo radiogeno (sorgente RX), solita- del fuoco ottico
mente metalceramico chiuso, ovvero sotto
vuoto (ci possono essere tubi aperti che
vengono portati alle condizioni di lavoro in
vuoto mediante pompe a vuoto).
Esso è caratterizzato dalla dimensione
della macchia focale costruttiva (target) e
apparente (detta fuoco ottico o focal spot),
espressa in mm, µm o nm in relazione alla Fig. 12: Effetto
dell’inclinazione
sua dimensione, si parlerà quindi di appa- del piano anodico
recchiature a RX con minifuoco, microfuo- e della lunghezza
del filamento sulla
co o nanofuoco. Tipicamente un tomogra- dimensione del
fo per applicazioni in campo industriale fuoco ottico
in grado di essere impiegato per controlli
dimensionali e controlli d’integrità ha una
macchia focale di alcuni µm.
La tensione d’accelerazione (kV): Il catodo
è un piccolo elemento (filamento) metalli-
co riscaldato all’incandescenza applicando
una bassa tensione, che emette elettroni
per effetto termoionico. All’interno del tubo
catodico, in cui è stato praticato un vuoto Fig. 13: Schema di
un tubo radiogeno
spinto, questi elettroni vengono diretti in un chiuso
fascio per mezzo di un’elevata differenza di
potenziale elettrico tra catodo e anodo;
L’intensità di corrente (mA): rappresenta la
corrente anodica cioè il numero di elettroni
che vengono spostati da catodo ad anodo.
La potenza (W) ottenuta dal prodotto della
tensione per l’intensità di corrente;
• Rilevatore a pannello piatto (Flat Panel
detector), detto anche detettore in silicio
Fig. 14: Tubo
amorfo a substrato singolo, caratterizza- radiogeno
to da una dimensione utile a garantire la minifuoco (sx) e
schema di tubo
più grande area sensibile. I pannelli più radiogeno (dx)
grandi disponibili sul mercato hanno un’a-
rea sensibile di 41,0x41,0 cm, dimensione
del pixel 100µm e matrice di acquisizione
4.096x4.096 pixel (65.536 livelli di grigio
38 giugno 2 0 2 1 FONDERIA
Fig. 16: Sistema
Gilardoni
SCOPIX CT HP7
Fig. 15: Flat 225 kV con
Panel 16’’ 16 bit- manipolatore
Varex XRD1611 di precisione a 7
assi con tavola
rotante
Fig. 17: Cabina
con dimensioni:
H 2650 mm, P
2310 mm, L 2810
mm. Impianto
Gilardoni XE-L
HE 450 kV per
radioscopia
e tomografia
difettoscopica
Fig. 18: Tomografo Wenzel exaCT U 300 kV per
tomografia metrologica. Exa CT U può essere
adattato con la sorgente radiografica variabile da
135 a 450 kV
ADC 16 bit, frequenza di fotogrammi fino di soddisfare le varie esigenze nell’ambito
a 15 per secondo - FPS). industriale con caratteristiche di eleva-
La dimensione del pixel e la dimensione ta versatilità e flessibilità, esempio: cari-
della matrice, data dal numero di pixel pre- co-scarico di particolari con dimensioni e Interazione dei raggi X con la
senti in ogni linea moltiplicato per le colon- peso importanti, garantendo un’assoluta materia: proprietà ed effetti
ne della matrice, caratterizzano l’accuratez- sicurezza per la radioprotezione. All’inter- Densità e spessore dell’oggetto: La capa-
za spaziale e quindi la risoluzione. no della cabina trovano allocazione il tubo cità della tecnica CT di attraversare i mate-
RX, il detector ed i sistemi di movimenta- riali dipende dalla loro densità; materiali ad
• Sistema di movimentazione e manipo- zione: del tubo RX, del detector e dell’og- alta densità richiedono maggiore energia
latore. Gli impianti dedicati alla tomogra- getto in esame. In particolare, più è preciso della radiazione e quindi tensioni applicate
fia metrologica sono solitamente dotati di e ripetibile il sistema di movimentazione/ più elevate anche fino a 600 kV.
guide lineari in granito e tavola girevole su rotazione del pezzo più saranno accurate Non vi è alcun problema ad attraversate
cuscino d’aria, il sistema di altissima pre- le scansioni tomografiche. matrici plastiche o polimeriche né materiali
cisione è in grado di garantire assenza di compositi a bassa densità o componenti in
vibrazioni e massima accuratezza nelle mi- • Interfaccia Software. Per acquisire le lega di alluminio.
sure. Gli impianti dedicati alla tomografia immagini generate dai sensori ed elabo- A titolo puramente indicativo, recuperando
difettoscopica sono dotati di manipolatore rarle, i costruttori di impianti di tomografia le procedure d’esposizione tipiche della ra-
di precisione a 7 assi con tavola rotante, computerizzata hanno sviluppato software diografia classica (tecnica radiografica di-
capaci di movimentare componenti dai 100 che si interfacciano con flessibilità ai siste- retta o DR – Direct Radiography), i massimi
Kg ai 500 kg di peso; mi di acquisizione immagini e i software di valori di tensione applicabili al tubo radio-
analisi post-processo come VGSTUDIO, geno (kV), relativi allo spessore attraversa-
• Cabina. Le cabine, che possono avere che rimane ad oggi quello più diffuso su to e al materiale in esame, sono riportati
ingombri diversi, sono concepite nell’ottica tutto il mercato nazionale ed internazionale. nella seguente figura (21).
FONDERIA giugno 2 0 2 1 39
metallurgia
In alcuni casi ci si trova ad esaminare com-
ponenti costituiti da diversi materiali con
densità diversa e con differente coefficien-
te lineare di assorbimento. In questi casi,
soprattutto se la densità dei materiali è
molto diversa, per ottenere un buon esame
tomografico, che ci permetta di visualizzare
tutte le parti costituenti il componente, è
necessario utilizzare un valore di tensione
mediato con l’elaborazione del software e
utilizzando una filtrazione della radiazione.
La filtrazione può essere di tipo “inerente”
per tubi chiusi e quindi il tubo radiogeno
è già dotato di un filtro in Be (berillio), in
Fig. 19: Immagine d’analisi estratta dal Software delfis Eidosolutions-Gilardoni questa fase avviene l’assorbimento di fo-
toni di bassa energia. La filtrazione può
essere anche “aggiuntiva”, utilizzando delle
piastrine di vario spessore (da qualche de-
cimo di mm a qualche mm) in rame (Cu)
o in alluminio (Al), posizionate all’uscita del
fascio di radiazione X.
Questa filtrazione produce:
• un cambiamento nello spettro dei
raggi X con rimozione preferenziale di
radiazione di bassa energia (respon-
sabile del fenomeno di diffusione che
influisce negativamente sulla qualità
d’immagine);
• uno spostamento del massimo dello
Fig. 20: Software di analisi e ricostruzione VGSTUDIO MAX spettro verso le energie più elevate e
quindi un aumento dell’energia me-
dia dello spettro. Questo fenomeno è
chiamato indurimento del fascio RX;
• una riduzione dell’intensità del fascio
radiogeno;
Fig. 21: Tensione
• uno spostamento dell’energia minima
massima da verso l’energia più elevata;
applicare al tubo
radiogeno per • nessun cambiamento nell’energia
attraversare lo massima.
spessore del
materiale indicato L’obbiettivo principale di filtrare la radia-
con tecnica DR – zione X è quello di ottimizzare il fascio in
Direct Radiography
modo da tagliare i raggi X più deboli senza
compromettere la qualità dell’esame, dimi-
nuendo troppo il contrasto.
In effetti la filtrazione riesce a creare una
maggiore latitudine radiografica dell’im-
40 giugno 2 0 2 1 FONDERIA
TABELLA 1
magine, permettendo la visione di spessori
Percentuale di fotoni attenuati in relazione all’energia utilizzata
con filtrazione aggiuntiva con Al sensibilmente differenti o variazioni dovute
alle densità diverse dei materiali.
spessore piastra alluminio (mm) La percentuale di fotoni attenuati in rela-
Energia fotoni dei raggi X vs.
(KeV) % fotoni attenuati zione all’energia utilizzata (a basse energie)
1 mm 2 mm 3 mm 10 mm con filtrazione aggiuntiva in alluminio viene
10 100 100 100 100 fornita per esempio nella tabella seguente.
20 58 82 92 100
30 24 42 56 93 Penombra geometrica – (Ug): La tecnica di
40 12 23 32 73 tomografia computerizzata (CT), sfruttan-
50 8 16 22 57 do i principi del metodo radiografico (RT),
60 6 12 18 48 segue le stesse leggi fisiche, legate alle tec-
niche radiografiche e radioscopiche.
80 5 10 14 48
Un primo fattore, importante per la qualità
100 4 8 12 35
d’immagine e causa di perdita di defini-
zione (bordi sfuocati), è la penombra geo-
metrica Ug (Geometric Unsharpness), che
dipende dalla dimensione della macchia
focale e dal rapporto delle distanze sor-
gente-pannello e sorgente-oggetto in rela-
zione diretta con il fattore d’ingrandimento,
come riportato di seguito.
Fig. 22: Con riferimento all’immagine seguente si
P (Ug)= penombra
geometrica (anello ha che la penombra geometrica Ug (Ge-
esterno a tratteggio ometric Unsharpness) è calcolabile con la
orizzontale)
seguente equazione:
Ug= d x (FDD-FOD) / FOD
dove:
d = dimensione della macchia focale;
FDD = distanza sorgente-pannello;
FOD = distanza sorgente-oggetto.
Quando siamo in presenza di ingrandi-
mento geometrico (M), Ug diventa:
Ug= d x (M-1) con M= FDD/FOD
Fig. 23: Schema
di correlazione
tra ombra ed Ingrandimento geometrico - (M): Un og-
ingrandimento
geometrici getto esposto a radiazioni elettromagne-
tiche determina un certo ingrandimento
geometrico (M) della sua immagine pro-
iettata sullo sfondo verticale, in funzione
della sua distanza con la sorgente e il
pannello (detector).
FONDERIA giugno 2 0 2 1 41
metallurgia
strutturali di un oggetto mentre il rumore
casuale limita la sensibilità al contrasto del
sistema CT, cioè la sua abilità di identificare
la presenza o l’assenza di caratteristiche in
un oggetto.
Per rumore di un’immagine possiamo in-
tendere “un indesiderato sottoprodotto
dell’acquisizione d’immagini che aggiun-
ge informazioni scorrette ed estranee”. Per
SNR (Signal-to-Noise Ratio) si intende il
rapporto che misura la quantità di infor-
Fig. 24: Ingrandimento geometrico mazione contenuta nell’immagine fisica
in relazione al rumore in essa contenuto.
Questo rumore, poiché obbedisce alle
leggi della meccanica quantistica, prende
Tale ingrandimento può essere modificato il nome di rumore quantico. Per rumore
avvicinando o allontanando l’oggetto dalla
TOMOGRAFIA E digitale si intende l’errore dovuto alla di-
sorgente e quindi dal pannello. L’ingrandi-
NORMAZIONE TECNICA gitalizzazione del segnale rilevato, mentre
mento aumenta al diminuire della distanza Di seguito elenchiamo alcune Norme e Standard per rumore elettronico si intendono le tol-
relativi alla tecnica tomografica computerizzata
dell’oggetto dalla sorgente mentre dimi- (CT): leranze dei componenti elettronici reali del-
nuisce più l’oggetto s’avvicina al pannello • ASTM E1441 (19): Standard Guide for Computed lo scanner. Quindi il rumore complessivo
detector. Tomography (CT); dell’immagine sarà la risultante della som-
• ASTM E1570 (19): Standard Practice for Fan Beam
Risulta chiaro ora come lavorando col mix ma tra rumore quantico, rumore digitale e
Computed Tomographic (CT) Examination;
dei parametri geometrici, ovvero: penom- • ASTM E1695 (20): Standard Test Method for rumore elettronico.
bra geometrica ed ingrandimento geo- Measurement of Computed Tomography (CT) I fattori che influenzano il SNR sono:
metrico, si influenzeranno le informazioni System Performance; • la dimensione del pixel;
• ASTM E1814 (14): Standard Practice for Computed
e la loro qualità relative alle scansioni ac- Tomography (CT) Examination of Castings
• la tensione (kV) del tubo, ovvero: im-
quisite con una tomografia. Maggiore sarà • UNI EN ISO 15708-4: 2019 - Prove non distruttive postando una tensione più alta, si avrà
la penombra geometrica peggiore sarà la - Metodi radiativi per tomografia computerizzata - un aumento del numero e dell’energia
definizione della proiezione radiografica e Parte 4: Qualificazione; media dei fotoni che raggiungono i de-
• UNI EN ISO 15708-2: 2019 - Prove non distruttive
maggiore sarà l’ingrandimento geometrico - Metodi radiativi per tomografia computerizzata - tector, con un aumento proporzionale
migliore sarà l’amplificazione geometrica di Parte 2: Principi, attrezzatura e campioni; del SNR;
un dettaglio. Purtroppo, a parità di macchia • UNI EN 16016-1: 2011 Prove non distruttive – • l’esposizione (mAs): il prodotto tra cor-
Metodo radiografico – Tomografia computerizzata
focale l’ottimizzazione dei due parametri rente anodica (mA) e tempo di rota-
– Parte 1: Terminologia;
è antitetica fra loro, e quindi la migliore • UNI EN 16016-2: 2011 Prove non distruttive – zione del complesso tubo-detector (s)
scansione si otterrà scegliendo parametri Metodo radiografico – Tomografia computerizzata genera il numero di fotoni utilizzati per
di compromesso. – Parte 2: Principi generali, attrezzature ed oggetti ottenere l’immagine e quindi la dose
da esaminare;
• UNI EN 16016-3: 2011 Prove non distruttive –
che condiziona direttamente il valore
Rumore casuale (SNR): I due fattori che in- Metodo radiografico – Tomografia computerizzata del SNR.
fluenzano la qualità delle immagini CT sono: – Parte 3: Procedure operative e interpretazioni dei
• la non definizione della geometria, per risultati; Rischio d’errori interpretativi
• UNI EN 16016-4: 2011 Prove non distruttive –
le ragioni già sopra esposte; Metodo radiografico – Tomografia computerizzata e valutativi
• il rumore casuale. – Parte 4: Qualificazione. In base a quanto abbiamo descritto sin
La non definizione della geometria limita • UNI EN ISO 5579: 2014. Prove non distruttive. ora, risulta chiaro come la tomografia
Esame radiografico di materiali metallici mediante
la risoluzione spaziale del sistema CT, cioè computerizzata industriale (CT) rappre-
raggi X e gamma. Regole generali.
la sua abilità di catturare piccoli dettagli senti una tecnica d’indagine formidabile
42 giugno 2 0 2 1 FONDERIA
cordare che anche il sistema CMS (Coor-
dinate-Measurament-Sistem) costituito da
Tomografo+SW, sia un sistema a coordina-
te tridimensionali soggetto come tutti i si-
stemi a fenomeni di deriva e scalibrazione.
Nasce quindi la necessità di assicurare il
monitoraggio periodico delle prestazioni
metrologiche del sistema e qualificarne le
prestazioni.
Esistono diverse metodologie ma in ambito
metrologico si stanno diffondendo sempre
più metodi di verifica che impiegano arte-
fatti metrologici costituiti da sfere in rubino,
di diverso diametro, posizionate in punti
fissi su piani piatti di riscontro fissati me-
diante supporti in fibra di carbonio, come
quello rappresentato nella figura seguente,
messo a punto dal Centro di Tomografia
Metrologica AQM-Wenzel di Provaglio d’I-
seo. Ovviamente dimensione e posizione
delle sfere dell’artefatto sono oggetto di
Fig. 25: Artefatto a sfere di rubino per il controllo della calibrazione metrologica taratura con tecniche di misurazione più
del tomografo Wenzel Exa CT U 300 di AQM srl accurate e precise della tecnica CT.
ma altrettanto complessa e soggetta alla dell’oggetto in esame.
necessità di conoscere approfonditamente Gli artefatti da ricostruzione sono proble- BIBLIOGRAFIA
i meccanismi d’interazione tra i Raggi X e mi comuni nella tomografia computeriz- • UNI EN ISO 5579:2014. Prove non distruttive.
Esame radiografico di materiali metallici
la materia oltre alle caratteristiche funzio- zata; essi possono influenzare la qualità
mediante raggi X e gamma. Regole generali.
nali specifiche dell’apparecchiatura e dei di un’immagine al punto da renderla inu- • Elementi di Tomografia computerizzata a cura
SW di generazione ed elaborazione delle tilizzabile. di Lorenzo Faggioni, Fabio Paolicchi, Emanuele
scansioni in CT. Neri. Edizioni Springer.
• Manuali d’uso del tomografo Wenzel exaCT U
È risultato altrettanto chiaro come l’opti- Monitoraggio delle prestazioni 300 kV;
mum di un lavoro in CT, sia esso di natura metrologiche di un tomografo • ASTM E1441 (19): Standard Guide for Computed
radioscopica o morfologica/dimensionale, industriale Tomography (CT);
risulterà da una scelta di compromessi tra Le misurazioni metrologiche eseguibili • ASTM E1570 (19): Standard Practice for
Fan Beam Computed Tomographic (CT)
le varie condizioni al contorno ed i parame- sulle scansioni di un tomografo industria- Examination;
tri operativi del tomografo e del SW. le moderno si basano sull’applicazione di • UNI EN ISO 15708-2: 2019 - Prove non
L’inevitabile conseguenza di scelte opera- specifici SW di misurazione che analizza- distruttive - Metodi radiativi per tomografia
computerizzata - Parte 2: Principi, attrezzatura
tive non ottimali o da condizioni estreme no le scansioni digitali convertite in nuvo-
e campioni;
d’applicabilità della tecnica CT sarà la ge- le di punti tridimensionali elaborate in file • UNI EN 16016-1: 2011 Prove non distruttive
nerazione di così detti artefatti. opportunamente leggibili dai SW di misu- – Metodo radiografico – Tomografia
Un artefatto è qualsiasi discrepanza tra i razione. computerizzata – Parte 1: Terminologia;
• UNI EN 16016-2: 2011 Prove non distruttive
valori ricostruiti nell’immagine e i veri co- Non è questo l’ambito in cui approfondi-
– Metodo radiografico – Tomografia
efficienti di attenuazione dell’oggetto e non re l’argomento tecnico sul come vengono computerizzata – Parte 2: Principi generali,
corrisponde a una caratteristica fisica reale realizzate misurazioni ma è sufficiente ri- attrezzature ed oggetti da esaminare;
FONDERIA giugno 2 0 2 1 43Puoi anche leggere
