LA NORMATIVA APPLICABILE ALLA TOMOGRAFIA
La normativa applicabile alla tomografia industriale computerizzata si riduce a pochi standard, sviluppati dagli americani e dai tedeschi.
In due articoli precedenti ho analizzato:
- lo standard per l’archiviazione delle immagini tomografiche DICONDE
- e la norma ASTM E1695-95 (2013) “Standard Test Method for Measurement of Computed Tomography (CT) System Performance”.
In questo articolo invece analizzerò lo standard tedesco VDI/VDE 2630 “Computed Tomography in dimensional measurement” emesso nel mese di novembre 2016.
La norma VDI/VDE 2630 è stata emessa dall’Associazione degli ingegneri tedeschi – VDI – Verein Deutsher Ingenieurteg.
Per misurazioni dimensionali si intende la determinazione della geometria di un oggetto o di parametri derivanti da essa, attraverso misurazioni con la tomografia computerizzata.
La versione originale è stata scritta in tedesco e poi tradotta in inglese. Una traduzione ufficiale in italiano non è mai stata emessa, per cui bisogna rifarsi allo standard originale in caso di dubbio interpretativo.
Qui di seguito non trovi la traduzione completa della norma, ma una panoramica dei principali temi trattati.
LA NORMA VDI VDE 2630 Parte 1.1_2016 –
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA IN MISURAZIONI DIMENSIONALI. FONDAMENTI E DEFINIZIONI.
Note preliminari VDI VDE 2630
I contenuti di questo standard sono stati sviluppati in stretto accordo con i requisiti e le raccomandazioni dello standard VDI 1000 che prescrive come creare un documento tecnico o una guideline.
Introduzione VDI VDE 2630
Gli esperti che hanno preso parte al comitato tecnico di Tomografia Industriale nelle Misurazioni Dimensionali, presso la Società per la Metrologia ed Ingegneria Automatizzata VDI/VDE (GMA), decidono gli standard VDI/VDE.
Questi standard descrivono lo stato dell’arte nel campo delle misurazioni dimensionali con l’utilizzo della tomografia computerizzata in ambiente industriale.
Nel processo, le condizioni generali ed i metodi sono stabiliti per assicurare la comparabilità e la tracciabilità delle misurazioni.
Scopo VDI VDE 2630
Lo scopo della VDI VDE 2630 descrivere i fondamenti e definire i termini necessari da utilizzare nell’ambito di misurazioni dimensionali con la Tomografia computerizzata nell’ambiente industriale. Regola ed uniforma la terminologia.
Termini e definizioni VDI VDE 2630
I termini che caratterizzano i sistemi di tomografia computerizzata (sistemi CT) sono definiti in questo standard e sono suddivisi nei seguenti argomenti e sottosezioni, per semplificarne la classificazione:
- termini generali e definizioni (2.1)
-
- radiazioni ionizzanti (2.1.1)
- metodi (2.1.2)
- contrasto (2.1.3)
- risoluzione (2.1.4)
- fonti di radiazioni (2.2)
-
- tipi (2.2.1)
- componenti (2.2.2)
- proprietà e dimensioni (2.2.3)
- detettori di radiazioni (2.3)
-
- tipi (2.3.1)
- componenti (2.3.2)
- proprietà e dimensioni (2.3.3)
- parametri di scansione (2.4)
-
- geometria del sistema (2.4.1)
- geometria del campione (2.4.2)
- ricostruzione immagini (2.5)
- artefatti (2.6)
- analisi e misurazioni dimensionali (2.7)
Tralasciando la gran parte dei termini generali e definizioni, per i quali ti rimando alla versione originale della norma, voglio soffermarmi su alcune classificazioni che credo possano esserti utili.
I METODI DELLA TOMOGRAFIA
Al punto 2.1.2 della norma vengono trattati i Metodi, per i quali si riconoscono:
• Tomografia ad assorbimento di contrasto
Tomografia che conta sulla rilevazione di immagini delle differenze di assorbimento in un oggetto
• Tomografia assiale computerizzata (TAC)
Tecnica nella quale l’immagine di un dettaglio in un dato piano, perpendicolare all’asse del campione in analisi, è calcolato da un grande numero di misurazioni di assorbimenti di raggi X trasportati fuori da diverse direzioni perpendicolari allo stesso asse
• Tomografia computerizzata (CT)
Metodo di produzione immagini nel quale l’oggetto è irradiato da differenti direzioni, ed algoritmi matematici sono utilizzati per determinare la distribuzione delle proprietà specifiche del materiale dell’oggetto tomografico in un determinato volume
• Radiografia digitale (DR)
Metodo per la ripresa e visualizzazione di immagini a Raggi X, utilizzando sistemi di processamento dati elettronici
• Tomografia a fase di contrasto
Tomografia che conta sulla produzione immagini della differenza nelle fasi all’interno di un oggetto durante la propagazione dei Raggi X
• Tomografia fluorescente
Tomografia che conta sulla visualizzazione di differenze nell’assorbimento o nell’emissione di radiazioni caratteristiche in prossimità all’estremità K del materiale dell’oggetto
• Laminografia
Metodo di campionatura per generare strati di immagini parallele al piano del detettore, basato sul movimento coordinato di tre componenti (fonte, detettore ed oggetto), dove la fonte e l’oggetto sono nella metà superiore del piano d’immagine del detettore, ma l’oggetto non viene mostrato da tutti i lati.
Nota: I movimenti dei componenti sono controllati in modo che solo uno strato particolare – il piano di fuoco – sia sempre proiettato nello stesso punto del mezzo di ripresa.
• Tomografia neutronica
Tomografia che utilizza i neutroni invece dei Raggi X
• Tomografia a refrazione
Tomografia che conta sulla visualizzazione della rifrazione o diffrazione all’interno di un oggetto durante la propagazione dei Raggi X
• Proiezione
Visualizzazione di un oggetto irradiato su una superficie di proiezione geometrica
• Tomografia ad emissione
Tomografia che conta sulla visualizzazione delle radiazioni emesse da un oggetto (nel suo volume interno)
• Tomografia microscopica a Raggi X
Tomografia con un’alta risoluzione che utilizza ottiche a Raggi X
• Sinogramma
Rappresentazione di una proiezione in cui gli strati individuali di ogni singola proiezione d’immagine, presi da differenti angolazioni, sono allineate una vicino all’altra
• Tomogramma
Immagini di sezioni trasversali di un oggetto
• Tomosintesi
Procedura dove il processamento delle immagini dei dati degli strati di immagini della Laminografia sono generati parallelamente al livello del detettore
• Tomografia a doppia energia
Tomografia che sfrutta le differenti attenuazioni di due energie a Raggi X
APPLICAZIONI DELLA TOMOGRAFIA
Credo che questa classificazione dei metodi possa essere molto utile anche per chi non è un addetto ai lavori e ha necessità di fare eseguire una analisi tomografica dei propri campioni al fine di determinare:
• Rilievi dimensionali
• Analisi dei difetti
• Modello CAD a partire dall’oggetto finito
• Differenze tra modello CAD e oggetto finito
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ALTRE DEFINIZIONI DELLA VDI VDE 2630
Procedendo con l’analisi della guida VDI VDE 2630 troviamo tutta una serie di definizioni relative al contrasto, alla risoluzione, alle fonti di radiazione, ai tipi di detettori radiogeni, cioè dei componenti che registrano la radiazione: (detettore singolo, multiplo, lineare, piatto – flat panel – ecc.), alrumore, cioè la deviazione dai valori misurati causate da processi random.
Al punto 2.1.4.13 c’è la definizione di Pixel:
Unità di misura più piccola nella grafica digitale
Al punto 2.1.4.17 c’è la definizione di Voxel:
Cella cubica all’interno di un cubo regolarmente diviso o in un volume illimitato
GLI ARTEFATTI SECONDO VDI VDE 2630
Il punto 2.6 tratta le false indicazioni, gli artefatti (Artefacts), definiti come discrepanze nelle componenti dell’immagine che non descrivono la geometria e l’attenuazione del campione e non sono causate dal rumore.
Gli artefatti possono essere:
• di movimento:
Artefatti causatidal movimento dell’oggetto durante il tempo di esposizione
• di ricostruzione:
Artefatti risultanti da caratteristiche speciali delle operazioni di calcolo utilizzate per la ricostruzione dell’immagine
• di disallineamento:
Artefatti di falso valore causate da una differenza tra la geometria del processo di misurazione e la geometria supposta per la ricostruzione
• di falso valore:
Artefatti risultanti dalla ricostruzione delle immagini da valori misurati o intermediati, che deviano da quelli richiesti dalla teoria del metodo
• di interpolazione:
Artefatti causati da valori che deviano da quelli teoreticamente supposti come risultato dell’interpolazione di valori errati
• di bordo:
Artefatti causati da radiazioni che passano attraverso i lunghi margini dell’oggetto
• ad orecchio:
Artefatti di disallineamento causati da un disallineamento dell’asse di rotazione
• ad anello:
Artefatti che compaiono come anelli concentrici
• di indurimento del fascio:
Artefatti causati da una modifica della qualità del fascio mentre sta penetrando un oggetto controllato
• da assenza di fotoni:
Artefatto causato da un inadeguato rilevamento dei fotoni trasmessi quando attraversano l’oggetto sotto esame
• a linea:
Artefatti che appaiono come linee emesse da un centro o parallele tra loro
• di volume parziale:
Artefatti di falso valore risultanti da una struttura non omogenea dell’oggetto e conseguenti variazioni nella formazione del valore su elementi di volume da differenti direzioni di proiezione
• da assenza di campione:
Artefatti causati da un sottocampionamento dell’oggetto
Questi sono alcuni dei termini e delle definizioni trattati dalla norma VDI/VDE 2630 “Computed Tomography in dimensional measurement” e che possono essere utili per chi richiede service di tomografia computerizzata al laboratorio conto terzi.
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