SISTEMI E IMPIANTI TOMOGRAFICI

Nel corso degli anni le varie aziende del settore CND hanno orientato la cuscita ed evoluzione CND verso la costante ricerca di nuove soluzioni, investendo sull’aggiornamento delle tecnologie offerte e sui servizi correlati.

La tomografia ha richiesto anche un’evoluzione della meccanica di movimentazione pezzo che deve garantire ora precisioni elevate nei diversi movimenti di scansioni:

Molte delle proposte attuali nel campo della radioscopia consentono sia il controllo tradizionale che il controllo CT tridimensionale 3D.

Di seguito riportiamo due soluzioni CT inserite in una cabina di radioscopia (Fig. 1) compatibili sia con i sistemi 3D-CT, (Fig.2 e Fig.3). Questi sistemi possono essere fomiti anche per installazioni in bunker.

Impianto tomografico con Flat Panel

Gli impianti di radioscopia 2-D sono gestiti da una stazione computerizzata e sfruttano una meccanica fino a 9 assi per pezzi diametro massimo 800 mm e altezza fino a 1500 mm ed un peso complessivo fino a 200 kg (il diametro del componente deve necessariamente rientrare all’interno della finestra di ingresso del fiat panel, 200 mm nel senso di rotazione); per poterlo analizzare integralmente occorre procedere con ricostruzioni progressive intervallate di 150 mm.

Per il completamento dell’intera fase di elaborazione con l’acquisizione virtuale dell’immagine possono essere necessari alcuni minuti.

Di diversa concezione sono gli impianti ad alta potenza, dove sfruttano sistemi più potenti (fino a 600kV) e dimensioni Flat panel di elevata dimensione (400cm).

Il software e l'hardware possono gestire componenti di grosse dimensioni e spessori (es. 1000 x 2000 mm), utilizzando tools software per la gestione di componenti di grosse dimensioni ad esempio la funzione a elica che ricostruisce l'immagine virtuale completa del componente in esame.

Impianto tomografico con Array lineare

La caratteristica principale di un impianto CT dotato di un Array lineare è la possibilità di controllare componenti di dimensioni superiori a quelle compatibili con un impianto che utilizza Fiat panel, ma con lo svantaggio di un incremento del tempo necessario per l’acquisizione dei dati dall’oggetto.

La sorgente radiogena può arrivare a una potenza di 600kV con macchia focale da 0,4 mm, filtrazione inerente da 1 a 5 mm Be.

La lunghezza dell’array può variare da 400 a 1200 mm; la meccanica può mo­vimentare un pezzo il cui l’ingombro superiore a 1000 mm di diametro ed una altezza dipendete dalla dimensione dell'impianto.

Il sistema genera slice orizzontali che occupano tutta la larghezza del componente da esaminare.

Il tempo necessario per acquisire una slice è dell’ordine di qualche secondo (da 10 a 15 sec.), in relazione alla dimensione dell’oggetto ed alla risoluzione finale richiesta.

Per effettuare una ricostruzione CT ad alta risoluzione può essere necessario acquisire anche un numero maggiore di 1000 immagini, scendendo di numero compatibilmente con la risoluzione minima da garantire.

Per il completamento dell’intera fase di elaborazione con l’acquisizione virtuale dell’immagine possono essere necessari alcune ore.

La tomografia computerizzata è ormai diventata uno strumento avanzato di analisi in molti settori della produzione industriale che richiedono accurati controlli di qualità. La radiografia veniva impiegata già da tempo nel campo delle prove non distruttive solo su componenti la cui difettosità poteva essere critica per il funzionamento di una macchina o per la sicurezza.

Tuttavia, la tomografia computerizzata (Computer Tomography, o CT), che permette di ricostruire tutto l’oggetto in tre dimensioni, rappresenta lo standard verso il quale i sistemi di diagnostica e di controllo di qualità si stanno muovendo oggi.

Essa fornisce infatti informazioni dimensionalmente accurate sia riguardo alla localizzazione ed alla grandezza degli eventuali difetti, sia riguardo alle caratteristiche stesse del pezzo, che è poi possibile confrontare direttamente con il disegno originario per verificare eventuali deformazioni o incongruenze emerse durante del ciclo produttivo.

Ancora oggi, infatti, risulta difficile ottenere risoluzioni molto alte su oggetti di elevata densità e spessore come quelli che si incontrano spesso nel settore meccanico, ad esempio, quali fusioni metalliche, testate di motori o pale di turbine, ovvero parti che spesso hanno dimensioni di diverse decine di centimetri.

La difficoltà non consiste solo nell’elevato numero di punti di campionamento necessari per ottenere una buona definizione, ma i problemi sorgono anche per le elevate energie che è necessario impiegare per attraversare i materiali ed ai particolari fenomeni fisici che, in questo caso, entrano in gioco.

I getti massivi con spessori elevati possono ora essere analizzati da sistemi CT equipaggiati con rivelatori lineari e tubi a raggi X con potenze fino a 600 kVp. Questi sistemi acquisiscono il volume dell’oggetto slice per slice e nonostante questo processo sia lungo e costoso i sistemi CT 3-D rimangono i più appropriati per analizzare blocchi motore di autoveicoli. I sistemi 3-D hanno una buona risoluzione locale e un’elevata qualità dell’immagine.

Sistemi CT più veloci, che utilizzano un rivelatore Flat Panel (con un range dinamico dei detectors, che varia in genere da 12 a 16 bit cioè da 4096 a 65536 toni di grigio)  invece che di rivelatore lineare possono ridurre i tempi di esposizione ma sono penalizzati da disturbi e artefatti dovuti allo scatering secondario che si sviluppa all'interno dell'aria di controllo.

Per una buona ricostruzione è infatti necessario che nessun elemento del detector venga portato a saturazione dalla radiazione incidente, e che contestualmente ogni parte del pezzo sia attraversata dalla radiazione, anche lungo la direzione meno favorevole, e ne emerga una intensità risolvibile dal rumore di fondo.