Tomografo Fakopp 3D - Micropoli.it

La tomografiaTomografo FaKopp 3DIl tomografo FAKOPP 3D sfrutta le proprietà delladiffusione del suono nel legno per produrre una “fotografia”dell’interno dei tronchi, un’immagine cheriporta le parti di legno sano, le cavità e il legno degradato.L’analisi tomografica è un test poco invasivo,semplice, rapido e di immediata comprensione.Il tomografo FAKOPP 3D si compone di una serie disensori e di amplificatori. Ogni amplificatore connette2 sensori. Di norma si posizionano da un minimodi 6 fino a 32 sensori attorno al fusto dell’albero.Tramite un martello si percuotono uno alla voltatutti i sensori mentre gli altri fungono da riceventi.Lo strumento calcola in frazioni di secondo tutte levelocità di propagazione del suono. Se si applicaun numero N di sensori le velocità calcolate sonopari a N*(N-1)/2 (se impieghiamo 32 sensori sonorilevate 496 velocità). La risoluzione dell’immagineè tanto migliore quanti più sensori sono impiegati.Alla fine il risultato è una distribuzione a 2 dimensionidella velocità (tomogramma) all’internodel fusto nella sezione in cui è stato condotto iltest. L’immagine tomografica indica le dimensionie la posizione delle cavità e delle degradazioni.La velocità con cui si propaga il suono cambia anchein funzione della direzione pertanto occorre effettuarepiù rilevazioni campione (radiale, tangenzialee longitudinale). Per quantificare la dimensioneminima di un difetto rilevabile, riportiamo lo schemadi un test * condotto posizionando un numerocrescente di sensori attorno ad un tronco. Per ciascuncaso sono state calcolate quante misure sonostate effettuate. Per semplificazione si è ipotizzatoche il difetto fosse circolare. Nell’esempio quando siusano 4 sensori si rileva che il difetto minimo corrispondeall’8%, questo significa che il buco o il legnodeteriorato interessano almeno l’8% dell’area dellasezione studiata. L’impiego di 8 sensori rileva un difettogià quando interessa l’1% della superficieNumero dei sensori 4 5 6 7 8Numero delle misure 6 5 9 14 20Numero delle velocità di rif. 2 1 2 2 3Il difetto rilevabile minimo è del: 8% 6% 3% 4% 1%* Tratto da “Assessment of Decay in Standing Timber Using Stress Wave Timing Nondestructive Evaluation Tools - A Guide for Use and Interpretation”- USDA United States Department of Agriculture - marzo 2004 - X. Wang, F. Divos, C. Pilon, B. K. Brashaw, R. J. Ross, R. F. PellerinSezione di un tronco sano di PioppoSezione di un tronco degradato di PioppoComparazione tra legno sano e cariato. Ogni percorso virtuale riporta la velocità di transito del suono. Si notino i valori più bassi dellavelocità lungo le linee che intersecano l’area degradata.Tomografo FaKopp 3D5

Tomografo FaKopp 3DImmagini fatte di suoniIl tomografo FAKOPP 3D registra tutte le velocità,effettua l’analisi statistica quindi differenzia le lineedei tragitti con colori diversi a seconda della velocità.Il procedimento si compie in pochi secondi e terminacon la produzione di un’ immagine nitida dellasezione interna del tronco. Il risultato può esserefornito come tabella di dati, grafico dei percorsi delsuono, grafico tridimensionale, immagine continuaa seconda delle esigenze dell’operatore.Quando si effettuano più tomografie a diverse altezzesullo stesso tronco il software interseca le immaginie produce l’immagine a 3 dimensioni dell’internodel fusto, in questo modo è possibile valutareanche l’estensione in altezza delle degradazioni dellegno.Test a 3 dimensioni su tiglioTomografia eseguita a 150 cm da terraGrafico dei percorsi compiuti dal suono tra 10 sensoriTomografia eseguita a 50 cm da terra6Immagine a 3 dimensioni dell’interno del fusto

I risultatiLe immagini e le grafiche elaborate consentono aitecnici di misurare gli spessori di legno sano, l’estensionedelle alterazioni ed il loro andamento. Si trattad’informazioni utili e a volte necessarie per stabilirele classi di rischio degli alberi esaminati.Il software FAKOPP 3D è anche in grado di calcolarel’indice di sicurezza secondo la metodica SIA infatticontiene un database esaustivo degli alberi. Nel databasesono archiviati sia i riferimenti necessari allacalibrazione delle analisi tomografiche sia i valoridei coefficienti di aerodinamicità, elasticità e rotturaper le diverse specie di alberi.Analisi di statica su tiglioTomografia eseguita a 50 cm da terraRappresentazione grafica dell’analisi di staticaStatic Evaluation:Crown central height 7,5Crown area 46,4N phi 36Wind velocity 28,0Drag factor 0,255Strength 13Wind load 5915Safety Factor 438%Tabella riassuntiva dei dati inseritiE’ sufficiente richiamare la sezione tomograficaeseguita e inserire i dati mancanti quali altezza delbaricentro della chioma, superficie stimata dellachioma e velocità del vento per ottenere l’indice disicurezza riferito alla sezione del tronco esaminatae le rappresentazioni grafiche per spiegarla in manierafigurata.A completamento dei rilievi il software produceuna relazione completa di tutti i referti selezionatidall’operatore: dai tempi rilevati fra i diversi sensorialle analisi statistiche, dalle immagini dei tomogrammialle fotografie degli alberi.Tomografia eseguita a 150 cm da terraRappresentazione grafica dell’analisi di staticaLayer name Height Safety Factor Decayed area Decayed area M Max stresstiglio2 1,5 438 % 28 % 0,06 m2 35493 Nm 3,02 MPatiglio1 0,5 465 % 37,1 % 0,0971 m2 41408 Nm 2,85 MPaTabella riassuntiva degli indici di stabilità riferiti alle due sezioni esaminate e dell’analisi di staticaTomografo FaKopp 3D7

Tomografo FaKopp 3DLe fasi dell’analisi1 Fissare i sensori sul tronco passando con lo stilettolo spessore della corteccia. A questo scopo siutilizza un martello di gomma2 Misurare la distanza tra i sensori con un calibrodendrometrico ed inserire questi dati nell’appositatabella a computer. Nel caso il tronco fosse di sezionecircolare o ellittica la procedura è semplificata edè il computer a indicarci dove posizionare i sensoridopo aver inserito la circonferenza del tronco, il diametrominore e il diametro maggiore3 Percuotere ciascun sensore con un piccolo martellometallico per produrre l’onda sonora. FaKopp3D misura i tempi di percorrenze tra i sensori conuna precisione di microsecondi e invia questi dati alcomputer4 Il programma elabora e mostra come il suonoviaggia all’interno del tronco per tutta la superficiedella sezione5 Sulla stessa pianta si possono analizzare numerosesezioni a diversa altezza. Il programma elaboraun’immagine tridimensionale dell’interno del fusto.Caratteristiche tecnichePrecisione nella misura del tempo+/- 2 microsecondiNumero di sensori da 8 a 32Batteria9 v cc ricaricabile standardConsumo di energia240 mWAutonomia di lavoro continuativacirca 2 ore con 1 batteriaSensoripiezo sensori SD02 a bassa distorsionePeso complessivo, inclusi i martelli, escluso il PC6 kgConnessione al PC (PC escluso) Bluetooth o cavo RS 232Intervallo tra la battuta su un sensore e l’elaborazione dei dati meno di 1 secondoTempo necessario per effettuare l’analisi di una sezione, dal posizionamentocirca 20 minutidei sensori al ritiro dei materiali compresoTemperature di funzionamentoda 0° C a 40° CUna “punta” di forzaPunto di forza del tomografo FAKOPP 3D sono isensori piezoelettrici. La lunga esperienza dellaFAKOPP nella produzione di strumenti per le analisisoniche del legno ha portato alla produzione disensori dedicati a questo scopo. Lo stesso sensoreè percosso dal martello e riceve i segnali dagli altrisensori, nessun laccio o cavo di connessione conaccelerometri distanti dal chiodo di percussione. E’evidente che questa è la situazione ideale per evitareinterferenze, errori di misurazioni tra punti di percussionee riceventi, difetti di segnale dovuti a cavidi collegamento. La maggior velocità di esecuzionedelle analisi rispetto agli altri tomografi è dovutaalla praticità d’uso dei sensori FAKOPP8

ApplicazioneTempo di esecuzioneImpiegoTipo di analisiGestione da PCTomografo FAKOPP 3 DAlberi, legno da operaMedio, circa 20 minutiIn campo, laboratorioDettagliata (% degradazione), immagini bidimensionali etridimensionaliSi, software inclusoIl tomografo FAKOPP 3D è usato prevalentemente per le analisi di alberi, può comunque trovare impiegoanche nell’analisi di manufatti in legno e legname da opera.E’ utilizzato da agronomi, arboricoltori, fitopatologhi, operatori dell’industria del legno e delle costruzioni.Individua la posizione e l’estensione delle degradazioni interne del legno, è funzionale ad analisi approfonditedi stabilità degli alberi.Contenuto della confezioneIl Tomografo FaKopp 3D è fornito con:Piezo sensori SD02Amplificatori (1 ogni 2 sensori)Unità di controllo a batteriaCavi per effettuare tutte le connessioni necessarieRondella metricaUtensile per l’estrazione dei sensoriMartello in acciaio per produrre la percussione sonoraMartello in gomma per il fissaggio dei sensoriSoftware per la gestione e l’elaborazione dei dati e per il calcolo dell’indicedi sicurezza dell’alberoValigetta Peli Case 1500Tomografo FaKopp 3D9