ITVR20090146A1 - "metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente, quali tronchi o tavole" - Google Patents

Description

METODO PER LA SCANSIONE DELLA QUALITÀ INTERNA DI ELEMENTI DI LEGNO AVENTI UNA DIREZIONE DI SVILUPPO PREVALENTE, QUALI TRONCHI O TAVOLE

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente, quali tronchi o tavole (dato che, comunque, l'applicazione principale riguarda i tronchi, nel seguito, per semplicità espositiva, si farà spesso riferimento solo ad essi).

In particolare la presente invenzione, ha per oggetto il rilevamento di quegli aspetti degli elementi di legno che si rimangono pressoché costanti per una parte significativa degli elementi di legno stessi, quali i crepi, le zone marcescenti, gli anelli di accrescimento, la corteccia, ecc...

Attualmente, per la scansione della qualità interna di tronchi esistono due sistemi principali: il sistema a tomografo rotante ed il sistema a sorgenti multiple fisse.

Nel primo caso, il tomografo gira attorno al tronco (circa attorno al suo asse principale) e ciascuna “fetta†trasversale del tronco viene sottoposta ad una pluralità di rilevazioni secondo posizioni angolari diverse (normalmente per ottenere una buona informazione à ̈ necessario ripetere le rilevazioni per poco di più di mezzo giro attorno al tronco). Ciascuna fetta viene scelta con uno spessore pari a quello del fascio elettromagnetico e sostanzialmente pari alla larghezza del corrispondente rilevatore. Generalmente, inoltre, il rilevatore del tomografo à ̈ costituito da un rilevatore a matrice avente una o più file di sensori (le file di sensori si estendono trasversalmente all’asse principale e sono affiancate tra loro lungo l’asse principale). Di conseguenza, ciascuna fetta analizzata del tronco à ̈ suddivisa in una o più fette elementari, ciascuna delle quali ha una larghezza sostanzialmente pari alla larghezza di una fila di sensori di rilevamento.

La ricostruzione dell’aspetto della sezione della fetta avviene poi mediante algoritmi noti ampiamente descritti nella letteratura scientifica e quindi qui non ulteriormente richiamati.

La risoluzione dell’informazione che si ottiene dipende dalle dimensioni dei sensori (in modo inversamente proporzionale), dal loro numero (in modo proporzionale) e dal numero di rilevazioni che vengono eseguite.

In modo noto, infatti, la ricostruzione tomografica avviene suddividendo virtualmente il volume della fetta in esame in una pluralità di volumi elementari dove la densità à ̈ supposta costante. Ciascun volume ha una dimensione nel piano di giacitura del fascio di radiazioni elettromagnetiche che dipende dal numero di sensori, dalla loro dimensione e dal numero di rilevazioni, e lunghezza pari alla larghezza della relativa fila di sensori.

Nella pratica, inoltre, per accelerare le operazioni di rilevazione, la rotazione del tomografo avviene contemporaneamente all’avanzamento del tronco. I due movimenti sono infatti sincronizzati in modo tale che ciascun volume elementare venga rilevato da almeno un sensore per il numero richiesto di posizioni angolari distinte. Tale situazione à ̈ schematizzata in figura 4 dove à ̈ rappresentato in vista laterale un tronco sul quale sono disegnati la posizione istantanea del fascio elettromagnetico rilevato (rettangolo nero) e le spirali descritte dalla proiezione di tale fascio rilevato sulla superficie del tronco. Le due aree tratteggiate indicano inoltre la larghezza della spirale ed evidenziano come ad ogni giro ci sia una certa sovrapposizione delle zone rilevate.

I tomografi rotanti consentono quindi di ottenere una grande risoluzione di dettagli ma richiedono tempi di scansione molto lunghi per l’esame di un intero tronco fetta a fetta.

II secondo sistema attualmente utilizzato (descritto ad esempio nel brevetto US 5,023,805) prevede invece che il tronco venga analizzato sempre fetta a fetta, ma tramite una pluralità di sorgenti fisse (e corrispondenti rilevatori) distribuite attorno al tronco stesso.

In questo caso il funzionamento à ̈ analogo a quello di un tomografo rotante che eseguisse per ogni fetta del tronco un numero di rilevazioni pari al numero di sorgenti fisse, nel momento in cui si venisse a trovare nella posizione angolare corrispondente a ciascuna di esse.

Questo sistema à ̈ estremamente veloce ma presenta una risoluzione non ottimale in quanto consente di rilevare solo alcuni tipi di difettosità ben localizzati. In particolare, questo sistema non à ̈ in grado di rilevare la presenza nel tronco di crepi. Tale difetto, infatti, può essere rilevato mediante un’indagine tomografica solo se osservato nel suo piano di sviluppo, mentre risulta pressoché invisibile se osservato in direzione trasversale (dato il suo esiguo spessore la differenza di attenuazione delle radiazioni elettromagnetiche à ̈ pressoché irrilevante rispetto ad un tronco privo di crepo).

In ambiente medicale vengono poi costruiti dei tomografi rotanti molto veloci che sfruttando la tecnica cosiddetta cone-beam che utilizza matrici di sensori molto grandi per poter avanzare velocemente. Questa tecnica à ̈ schematizzata in figura 2, dove si vede un corpo a forma di tronco, un emettitore, un sensore piano, il fascio conico e l’immagine del corpo. Appositi algoritmi permettono poi di decifrare l’immagine compensando la diversa inclinazione (e quindi la diversa quantità di materiale attraversata) dei fasci rilevati dalle diverse file di sensori.

Anche questa tecnica non à ̈ però esente da inconvenienti in quanto implica costi molto alti per la realizzazione dei sensori e per la trasmissione ed elaborazione dei dati acquisiti.

La figura 1, infine, mostra invece la cosiddetta tecnica del fan beam (anch’essa in alcuni casi utilizzata nel settore del legno) in cui il fascio elettromagnetico à ̈ perpendicolare all’asse del tronco ed ha spessore limitato. In figura 1, infatti, il rilevatore ha sviluppo sostanzialmente lineare. In questa situazione il compito tecnico posto alla base della presente invenzione à ̈ di mettere a punto un metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente che rimedi agli inconvenienti citati.

In particolare, scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a punto un metodo in grado di rilevare, a velocità elevate, caratteristiche (difetti ma non solo) non rivelabili con i tradizionali sistemi a sorgenti fisse ma che abbia allo stesso tempo costi di attuazione e produttività comparabili proprio a quelli dei sistemi a sorgenti fisse.

In particolare, à ̈ compito tecnico della presente invenzione mettere a punto un metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente, che permetta di vedere quelle particolari caratteristiche che rimangono costanti per una significativa parte del tronco, quali i crepi e le zone marcescenti.

Il compito tecnico specificato e gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente, secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune forme di attuazione preferite, ma non esclusive, di un metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno aventi una direzione di sviluppo prevalente, illustrate con riferimento agli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra in vista schematica una prima tecnica di rilevazione nota (già precedentemente descritta);

- la figura 2 mostra in vista schematica una seconda tecnica di rilevazione nota (già precedentemente descritta);

- la figura 3 mostra in vista schematica una tecnica di rilevazione utilizzabile nel metodo oggetto della presente invenzione;

- la figura 4 mostra in vista laterale schematica un tronco su cui à ̈ rappresentato l’andamento di una tecnologia di rilevamento nota a tomografo rotante (già precedentemente descritto);

- la figura 5 mostra in vista laterale schematica un tronco su cui à ̈ rappresentato l’andamento di una seconda forma attuativa della presente invenzione;

- la figura 6 mostra in vista laterale schematica un tronco su cui à ̈ rappresentato l’andamento di una terza forma attuativa della presente invenzione;

- le figure da 7 a 12 mostrano una comparazione tra i risultati ottenibili con il metodo oggetto della presente invenzione (figure 8, 10 e 12) e quelli ottenibili con un tomografo rotante tradizionale (figure 7, 9 e 11).

Nel seguito i numeri di riferimento che identificano aspetti comuni alla presente invenzione ed alla tecnica nota sono stati riportati anche nelle figure 1, 2 e 4.

Il metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno 1 aventi una direzione di sviluppo prevalente, quali tronchi o tavole, oggetto della presente invenzione à ̈ un metodo basato su una ricostruzione tomografica dell’elemento di legno 1 che permetta di evidenziare non tanto i difetti localizzati, bensì, soprattutto, le caratteristiche dell’elemento di legno 1 che si mantengono sostanzialmente uguali a sé stesse per una certa lunghezza assiale. In altre parole il metodo oggetto della presente invenzione sfrutta una combinazione di rilevazioni tomografiche e di informazione a priori, vale a dire l’informazione che alcune caratteristiche di un elemento di legno 1 si sviluppano sostanzialmente uguali a se stesse per una certa lunghezza assiale. Di conseguenza, se ad esempio la stessa caratteristica (quale un crepo, un anello di accrescimento, ...) viene rilevata sostanzialmente uguale a se stessa in due sezioni trasversali (rispetto all’asse principale di sviluppo) distanziate tra loro, si può ragionevolmente ipotizzare che essa sia presente sostanzialmente uguale a se stessa per tutto il tratto di elemento di legno 1 compreso tra le due porzioni rilevate.

La soluzione realizzativa proposta nella presente invenzione à ̈ quindi sostanzialmente quella di eseguire una tomografia rotante a spirale 2 larga, vale a dire una tomografia rotante in cui ciascuna fetta trasversale dell’elemento di legno 1 viene rilevata un numero limitato di volte, inferiore a quello minimo per una ricostruzione tomografica tradizionale. Il termine spirale 2 si riferisce alla proiezione sulla superficie del tronco delle immagini dello stesso via via rilevate. Infatti, mentre nelle soluzioni tradizionali a tomografo rotante tale proiezione ricopre l’intera superficie laterale del tronco (addirittura sovrapponendosi a se stessa in alcuni casi - figura 4), nella presente invenzione essa ne ricopre solamente una fascia di larghezza paragonabile a quella della fascia non interessata dalle proiezioni (figura 5). Di conseguenza, mentre nella tecnica nota a tomografo rotante ciascun punto del volume dell’elemento di legno 1 viene rilevato secondo una pluralità di direzioni diverse distribuite su un angolo relativamente grande (dell’ordine di 180°), nel metodo oggetto della presente invenzione ciascun punto del volume viene rilevato solo poche volte per un angolo complessivo anche molto piccolo (dell’ordine di qualche grado). Per poter ottenere la ricostruzione tomografica il metodo oggetto della presente invenzione prevede invece di utilizzare per ciascun punto le rilevazioni ottenute secondo altri angoli di rotazione per i punti ad esso allineati assialmente (ciò verrà descritto più nel dettaglio nel seguito) sino a coprire l’angolo di rilevazione richiesto dagli algoritmi di ricostruzione.

In accordo con la presente invenzione, il metodo comprende in generale una prima fase operativa in cui viene preso un elemento di legno 1 avente una propria direzione di sviluppo prevalente identificabile con un suo asse principale di sviluppo.

L’elemento di legno 1 viene poi irradiato con almeno un fascio 3 di radiazioni elettromagnetiche disposte secondo una o più direzioni di irradiamento trasversali all’asse principale di sviluppo (la struttura del fascio 3 à ̈ meglio descritta nel seguito).

Al fascio 3 à ̈ poi associato almeno un rilevatore 4 costituito da una pluralità di sensori (con sensori si intende qui ciascuna cella elementare di rilevazione) che à ̈ disposto da una parte opposta dell’elemento di legno 1 rispetto al punto in cui si trova il generatore del fascio 3 di radiazioni. Il rilevatore 4 ha la funzione di rilevare l’intensità residua di almeno una parte delle radiazioni elettromagnetiche che hanno attraversato l’elemento di legno 1. Vantaggiosamente il rilevatore à ̈ costituito da un’unica fila di sensori trasversale alla direzione di avanzamento del tronco (anche se, in alcune forme realizzative, il rilevatore può comprendere anche più file di sensori affiancate).

La larghezza complessiva (o spessore), misurata parallelamente all’asse principale di sviluppo, della parte di fascio 3 rilevata da ciascun rilevatore 4 verrà nel seguito indicata come lunghezza di rilevazione L (definita “lunghezza†in quanto misurata lungo l’asse principale di sviluppo dell’elemento di legno 1). Si noti inoltre che se il fascio 3 à ̈ costituito da radiazioni elettromagnetiche parallele tra loro la larghezza di rilevazione à ̈ indipendente dal punto di misurazione, ma che se il fascio 3 à ̈ invece costituito da radiazioni divergenti, la larghezza di rilevazione aumenta all’allontanarsi dal punto di emissione del fascio 3; in questo caso, nel seguito, con lunghezza di rilevazione L si intenderà quella media nella zona di attraversamento dell’elemento di legno 1.

A titolo di esempio, nella figura 5 Ã ̈ rappresentato il caso di un rilevatore 4 vantaggiosamente costituito da una matrice di sensori monodimensionale (una singola fila di sensori allineati).

Da quanto sopra emerge inoltre che, a seconda delle forme attuative, la forma e le dimensioni del fascio 3 possono variare. In particolare, infatti, ciascun fascio 3 può essere generato in modo da interessare l’elemento di legno 1, trasversalmente al suo asse principale di sviluppo, o completamente (come nella unita figura 5) o solo in parte. In questo secondo caso non illustrato, il fascio 3 non interessa l’intera larghezza dell’elemento di legno 1 (trasversalmente all’asse principale di sviluppo) ma solo una sua parte più piccola. Ciascun fascio 3, inoltre, a seconda delle esigenze, può interessare uno spessore diverso di elemento di legno 1 (misurato parallelamente all’asse di principale di sviluppo).

Vantaggiosamente comunque, in presenza di un unico fascio 3, la sua larghezza può essere generata in modo tale da corrispondere alla larghezza del relativo rilevatore 4.

Tra l’elemento di legno 1 ed il fascio 3 di radiazioni elettromagnetiche viene poi creato un movimento relativo elicoidale che presenta una prima componente di traslazione sostanzialmente parallela all’asse principale di sviluppo dell’elemento di legno 1 ed una seconda componente di rotazione sostanzialmente attorno all’elemento di legno 1 stesso. Nella forma attuativa preferita, il movimento relativo viene generato facendo avanzare (rispetto al suolo) l’elemento di legno 1 lungo una direzione di avanzamento parallela al suo asse principale di sviluppo, e facendo al contempo ruotare (sempre rispetto al riferimento fornito dal suolo) ciascun fascio 3 e ciascun rilevatore 4 ad esso associato attorno all’elemento di legno 1. A parte tale rotazione, ciascun fascio 3 e ciascun rilevatore 4 viene per il resto mantenuto fermo (sempre rispetto al suolo). Vantaggiosamente il moto elicoidale à ̈ inoltre uniforme.

Come anticipato, in accordo con la presente invenzione il moto relativo deve essere del tipo a spirale 2 larga. Nella pratica ciò viene ottenuto facendo in modo che l’elica definita dal movimento relativo abbia un passo P pari ad almeno Y volte la somma delle lunghezze di rilevazione L dei rilevatori utilizzati, con Y > 5. Sul significato di tali scelte si tornerà nel seguito. Nelle forme realizzative preferite, comunque, Y > 10, e in quelle ancor più preferite Y > 20.

Il metodo oggetto della presente invenzione prevede poi di rilevare la detta intensità residua delle radiazioni elettromagnetiche una pluralità di volte durante il movimento elicoidale; in tal modo ogni rilevazione viene eseguita per una diversa posizione reciproca dell’elemento di legno 1 e del fascio 3 (nonché del relativo rilevatore 4). Ciascuna rilevazione sarà quindi eseguita per una specifica posizione angolare e corrisponderà ad un diverso tratto di elemento di legno 1 (in senso assiale) rispetto a quelle delle altre rilevazioni. Con riferimento al caso di utilizzo di un solo rilevatore (figura 5), dato che, come detto, il movimento relativo tra elemento di legno 1, fascio 3 di radiazioni e relativo rilevatore 4 à ̈ realizzato a spirale 2 con un passo P almeno Y volte superiore alla somma delle lunghezze di rilevazione L (che con un solo rilevatore corrisponde alla singola lunghezza di rilevazione L), ciascun punto dell’elemento di legno 1 viene rilevato solo poche volte secondo direzioni di osservazione distribuite su un angolo di copertura limitato e vantaggiosamente notevolmente inferiore rispetto all’angolo normalmente necessario per la ricostruzione tomografica in un tomografo rotante (normalmente pari aN’incirca a mezzo giro).

Con un solo rilevatore, quindi, il numero esatto di rilevazioni e il relativo angolo di copertura per ciascun punto, dipendono dalla lunghezza di rilevazione L (in m) del rilevatore 4 (vale a dire dal numero di file di sensori e dalla loro relativa larghezza), dalle velocità della prima componente V (in m/s) e della seconda componente G (in giri/s o 7s o rad/s) del moto elicoidale, e dal numero di rilevazioni N eseguite ogni secondo. In particolare essi possono essere calcolati con le formule:

numero di rilevazioni = N L / V

angolo di rilevazione = G L / V.

Inoltre, dato che il passo P à ̈ pari a V/G, ed à ̈ pari ad almeno Y volte la lunghezza di rilevazione (che, in prima approssimazione, à ̈ sostanzialmente pari alla lunghezza L), se ne può derivare che l’angolo di rilevazione di ogni punto dell’elemento di legno 1 à ̈ non superiore a 1/Y di giro.

Sebbene tale angolo di rilevazione sia inferiore a quello richiesto dalle modalità di ricostruzione tipiche della tomografia rotante (siano esse del tipo esatto o approssimato), nella presente invenzione esso può essere utilizzato grazie all’informazione a priori circa la conformazione delle caratteristiche oggetto di indagine.

Una volta effettuate le rilevazioni, il metodo oggetto della presente invenzione prevede infatti di ricostruire la conformazione interna dell’elemento di legno 1 sulla base di una elaborazione delle intensità rilevate per ogni posizione reciproca dell’elemento di legno 1 e delle coppie fascio 3-rilevatore 4.

Per ottenere tale risultato, in accordo con la presente invenzione, la fase di ricostruzione della conformazione interna dell’elemento di legno 1 (in corrispondenza di una sua sezione trasversale all’asse principale di sviluppo), si basa sull'insieme delle informazioni relative a quella sezione e delle informazioni relative alle sezioni ad essa adiacenti (solo su un lato o su entrambi).

La fase di ricostruzione viene infatti almeno implicitamente eseguita considerando il volume dell’elemento di legno 1, in corrispondenza della sezione da ricostruire, suddiviso in una pluralità di volumi elementari (supposti di densità costante) ciascuno avente conformazione nettamente allungata parallelamente all’asse principale di sviluppo. In particolare, ciascun volume elementare viene individuato in modo tale che la sua dimensione lungo l’asse principale di sviluppo sia pari ad almeno X volte la lunghezza di rilevazione L di ciascun rilevatore utilizzato, con X > 5.

Nelle forme realizzative preferite, comunque, il valore del parametro X Ã ̈ legato al parametro Y dalla formula:

X = KY

dove K à ̈ la frazione di angolo giro che l’algoritmo di ricostruzione richiede sia coperta dalle varie rilevazioni (nelle forme realizzative più comuni K à ̈ compreso tra 0.5 e 1).

Questa soluzione realizzativa sostanzialmente corrisponde ad allargare virtualmente le diverse rilevazioni, come se ciascuna di esse fosse effettivamente rappresentativa di tutto il pezzo dell’elemento di legno 1 che si estende assialmente quanto i volumi elementari, mentre in realtà ciascuna rilevazione si riferisce, assialmente, solo ad una parte dei volumi elementari stessi.

Per quanto riguarda le altre dimensioni di ciascun volume elementare (nel piano perpendicolare all’asse principale di sviluppo), in modo noto esse sono determinate dalla risoluzione del rilevatore 4 (vale a dire dalla dimensione dei singoli sensori che lo costituiscono).

Si noti inoltre che nelle forme realizzative preferite in cui vengono utilizzati i comuni algoritmi di ricostruzione, l’individuazione dei volumi elementari à ̈ solo teorica ed implicita, e deriva dall’applicazione, a rilevazioni in realtà distanziate assialmente, di formule nate per essere applicate a rilevazioni che giacciono tutte nel medesimo piano.

Come detto, quindi, la fase di ricostruzione viene almeno implicitamente attuata considerando, per ciascun volume elementare, una pluralità di rilevazioni eseguite attraverso porzioni dell’elemento di legno 1 almeno in parte distinte e distribuite lungo un tratto dell’asse principale di sviluppo. In particolare, tali porzioni possono essere sia in parte assialmente sovrapposte sia distanziate di una certa distanza prefissata (ciò dipende dai parametri utilizzati durante l’attuazione del metodo).

Una variante più complessa della presente invenzione prevede che la fase di irradiamento venga attuata inviando attraverso l’elemento di legno 1 di una pluralità di fasci 3 di radiazioni elettromagnetiche (che tra loro hanno posizione relativa vantaggiosamente fissa), e che la fase di rilevazione venga eseguita, per ogni posizione reciproca dell’elemento di legno 1 e dei vari fasci 3, per ciascuno dei fasci 3 di radiazioni elettromagnetiche.

A seconda delle esigenze, inoltre, la fase di irradiamento può prevedere la formazione di una pluralità di fasci 3 paralleli tra loro o di una pluralità di fasci 3 divergenti a partire da un unico emettitore 5. In tutti i casi, comunque, i fasci 3 sono vantaggiosamente distanziati uno dall’altro in direzione dell’asse principale di sviluppo almeno nel momento in cui attraversano l’elemento di legno 1.

Nel caso di fasci 3 paralleli, i fasci 3 possono essere inoltre equiversi (con riferimento alla direzione di propagazione della radiazione elettromagnetica) o avere direzioni di propagazione inclinate le une rispetto alle altre, vale a dire essere orientati secondo diverse posizioni angolari rispetto all’asse principale di sviluppo. Nel primo caso la fase di rilevazione può essere eseguita tramite una pluralità di rilevatori 4 disposti affiancati e distanziati parallelamente all’asse principale di sviluppo, mentre nel secondo caso i vari rilevatori 4 devono essere posizionati in diverse posizioni angolari attorno all’elemento di legno 1 (ciascuno da una parte opposta dell’elemento di legno 1 rispetto alla posizione del relativo rilevatore 4).

Anche nel caso di fasci 3 divergenti (soluzione realizzativa preferita in quanto attuabile con un solo emettitore 5 di radiazioni elettromagnetiche) la fase di rilevazione può essere eseguita tramite una pluralità di rilevatori 4 disposti affiancati e distanziati parallelamente all’asse principale di sviluppo. Nella forma realizzativa preferita, inoltre, i fasci 3 divergenti vengono creati irradiando l’elemento di legno 1 con un macro fascio 6 di forma conica o piramidale, vale a dire con un macro fascio 6 analogo a quello attualmente utilizzato nella tecnologia definita cone beam (figura 2), e rilevando solo porzioni di tale macro fascio 6 come schematicamente illustrato in figura 3. La forma realizzativa illustrata in figura 6 illustra proprio un esempio di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione nella sua forma più complessa. Come si può vedere sono presenti cinque rilevatori 4 (e cinque corrispondenti fasci 3) a sviluppo sostanzialmente lineare distanziati assialmente di un quinto di passo P. Tale disposizione permette di coprire sostanzialmente l’intera superficie dell’elemento di legno 1 con cinque diverse spirali in parte sovrapposte (nelle unite figure le diverse spirali 2 sono indicate da un relativo tratteggio e sono rappresentate complete solo alla destra del relativo rilevatore 4 la cui lunghezza di rilevazione à ̈ rappresentata dalla relativa proiezione lineare 7). Tale soluzione risulta quindi preferibile rispetto ad una soluzione che prevedesse gli stessi rilevatori 4 ma disposti accostati, in quanto essa non permetterebbe di coprire l’intera superficie (e quindi fornirebbe un angolo di osservazione più limitato). Nella forma realizzativa di figura 6, quindi, ciascuna sezione trasversale del tronco à ̈ rilevata da un numero limitato di punti di vistaangolazioni (analogamente a quanto avviene nei tomografi a sorgenti multiple fisse), ma l’unione delle rilevazioni di più sezioni adiacenti (ottenute da più rilevatori 4/sensori) permette di avere, per la porzione di tronco costituita dall'insieme di tali sezioni, le stesse informazioni che si potrebbero ottenere con un tomografo rotante tradizionale con risoluzione in senso assiale pari alla lunghezza dei volumi elementari.

Nelle forme realizzative preferite che utilizzano una pluralità di rilevatori, questi ultimi vengono posti reciprocamente affiancati parallelamente all’asse principale di sviluppo, e ad una distanza tale che le diverse rilevazioni abbiano reciprocamente una

distanza D = P-K/M.

dove M Ã ̈ il numero di rilevatori utilizzati.

In questo modo, à ̈ possibile sfruttare al massimo le rilevazioni e ridurre al minimo il volume del volume elementare utilizzato per le ricostruzioni. Ciò in quanto ciascun punto del volume elementare viene rilevato una sola volta da un solo rilevatore.

Come già anticipato, i dati acquisiti nelle varie rilevazioni possono essere elaborati con metodi tradizionali di ricostruzione tomografica, sia esatti sia approssimati. Trattandosi di metodi noti essi non vengono qui descritti nel dettaglio.

Riassumendo, la soluzione realizzativa oggetto della presente invenzione consente di mantenere una buona risoluzione nelle direzioni trasversali all’asse principale di sviluppo dell’elemento di legno 1, pur diminuendo drasticamente la risoluzione lungo l’asse stesso. Ciò tuttavia garantisce un’ottima ricostruibilità di tutte quelle caratteristiche che si mantengono inalterate per porzioni assiali significative dell’elemento di legno 1, quali anelli di accrescimento, crepi, zone marcescenti, alburno, corteccia, ecc.... A titolo di esempio della bontà dei risultati ottenibili, le figure da 7 a 12 mostrano una comparazione tra una ricostruzione eseguibile con il metodo oggetto della presente invenzione ed una ottenuta con un tomografo rotante tradizionale.

In tale esempio tre diverse tipologie di tronco sono state inizialmente sottoposte ad una tomografia rotante tradizionale, costituita cioà ̈, per ogni sezione trasversale del tronco da una pluralità di rilevazioni secondo angolazioni diverse.

Una volta ottenute tali informazioni, à ̈ stato possibile simulare il risultato ottenibile con il metodo oggetto della presente invenzione senza necessità di un prototipo. É infatti bastato estrarre dall'insieme delle rilevazione solo quelle che si otterrebbero con un tomografo azionato in accordo con la presente invenzione, e ricostruire l’immagine tomografica solo con tali rilevazioni.

In particolare, le rilevazioni sono state scelte in modo tale che corrispondessero a quelle ottenibili con un generatore posto a 95 cm dal centro di rotazione (asse principale di sviluppo del tronco) mediante cinque rilevatori 4 lineari (composti ciascuno da una fila di sensori larga 7 mm) disposti a 150 cm dal generatore, tra loro paralleli e distanziati reciprocamente di 20 cm parallelamente all’asse di rotazione.

Il generatore ed i rilevatori 4 sono stati inoltre ipotizzati ruotare a 2 giri/secondo facendo al contempo avanzare il tronco assialmente a con una velocità di 2 metri/secondo.

Di conseguenza il sistema simulato aveva un passo P di un metro ed una larghezza di rilevazione L = 7 mm (la somma delle diverse lunghezze di rilevazione corrispondendo a 35 mm); assumendo K = 1 i parametri Y e X valevano entrambi 28,5.

Le figure 7 e 8 si riferiscono all'individuazione di un crepo in un tronco di ciliegio. Le figure 9 e 10 all'individuazione di un crepo ed alla distinzione di corteccia/alburno/durame su un tronco di pino. Le figure 11 e 12 all'individuazione di una marcescenza in un tronco di abete,

Come si può vedere, seppure più “sfuocati†i risultati ottenibili sono molto precisi per quanto riguarda le caratteristiche assiali.

La presente invenzione consegue quindi importanti vantaggi.

In primo luogo, grazie alla presente invenzione à ̈ stato possibile mettere a punto un metodo in grado di rilevare a velocità elevate difetti ed altre caratteristiche assiali non rivelabili con i tradizionali sistemi a sorgenti fisse, ma che allo stesso tempo ha costi di attuazione e produttività comparabili proprio a quelli dei sistemi a sorgenti fisse.

Va inoltre rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso all’attuazione dell’invenzione non risulta molto elevato.

L’invenzione così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti neN’ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti ed in pratica tutti i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la scansione della qualità interna di elementi di legno (1) aventi una direzione di sviluppo prevalente, quali tronchi o tavole, comprendente le fasi operative di prendere un elemento di legno (1) avente una propria direzione di sviluppo prevalente identificabile con un suo asse principale di sviluppo; irradiare l’elemento di legno (1) con almeno un fascio (3) di radiazioni elettromagnetiche secondo una o più direzioni di irradiamento trasversali all’asse principale di sviluppo; creare un movimento relativo elicoidale tra l’elemento di legno (1) ed il fascio (3) di radiazioni elettromagnetiche, detto movimento relativo avendo una prima componente di traslazione sostanzialmente parallela all’asse principale di sviluppo dell’elemento di legno (1) ed una seconda componente di rotazione sostanzialmente attorno all’elemento di legno (1)stesso; durante detto movimento, per una pluralità di posizioni reciproche distinte dell’elemento di legno (1) e del fascio (3), rilevare mediante almeno un rilevatore (4) costituito da una pluralità di sensori l’intensità residua di almeno una parte delle radiazioni elettromagnetiche che hanno attraversato l’elemento di legno (1) e che, parallelamente all’asse principale di sviluppo, interessano l’elemento di legno (1) per una lunghezza di rilevazione (L); e ricostruire la conformazione interna dell’elemento di legno (1) sulla base di una elaborazione delle intensità rilevate per ogni posizione reciproca; caratterizzato dal fatto che detta fase di creazione di un movimento relativo tra fascio (3) ed elemento di legno (1) viene attuata in modo tale che l’elica definita dal movimento relativo abbia un passo P pari ad Y volte la somma delle lunghezze di rilevazione (L) di tutti i rilevatori utilizzati, con Y > 5, e dal fatto che detta fase di ricostruzione della conformazione interna dell’elemento di legno (1), in corrispondenza di una sua sezione trasversale all’asse principale di sviluppo, viene almeno implicitamente eseguita suddividendo il volume dell’elemento di legno (1) in corrispondenza della sezione da ricostruire, in una pluralità di volumi elementari supposti di densità costante ciascuno avente conformazione allungata parallelamente all’asse principale di sviluppo in modo tale che la dimensione di ciascun volume elementare lungo l’asse principale di sviluppo sia pari ad almeno X volte la lunghezza di rilevazione (L) di ciascun rilevatore utilizzato, con X > 5.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la fase di ricostruzione viene almeno implicitamente attuata considerando per ciascun volume elementare una pluralità di rilevazioni eseguite attraverso porzioni dell’elemento di legno (1) almeno in parte distinte e distribuite reciprocamente lungo l’asse principale di sviluppo.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che la fase di irradiamento prevede l’invio attraverso l’elemento di legno (1) di una pluralità di fasci (3) di radiazioni elettromagnetiche, e dal fatto che la fase di rilevazione viene eseguita, per ogni posizione reciproca, per ciascuno dei fasci (3) di radiazioni elettromagnetiche.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che le radiazioni elettromagnetiche dei vari fasci (3) che vengono rilevate dopo aver attraversato l’elemento di legno (1), complessivamente interessano assialmente l’elemento di legno (1) stesso per detta lunghezza di rilevazione (L).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4 caratterizzato dal fatto che la fase di irradiamento prevede la formazione di una pluralità di fasci (3) paralleli tra loro.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detti fasci (3) vengono generati equiversi.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4 caratterizzato dal fatto che la fase di irradiamento prevede la formazione di una pluralità di fasci (3) divergenti a partire da un unico emettitore (5).
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detti fasci (3) divergenti vengono creati irradiando l’elemento di legno (1) con un macro fascio (6) di forma conica o piramidale.
9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8 caratterizzato dal fatto che la fase di rilevazione viene eseguita tramite una pluralità di rilevatori (4) disposti affiancati e distanziati parallelamente all’asse principale di sviluppo.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 3, 4 o 5 caratterizzato dal fatto che detti fasci (3) vengono generati orientati secondo diverse posizioni angolari rispetto all’asse principale di sviluppo e dal fatto che la fase di rilevazione di ciascun fascio (3) viene eseguita mediante un relativo rilevatore (4), i rilevatori (4) essendo disposti in diverse posizioni angolari rispetto all’asse principale di sviluppo.
11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascun fascio (3) viene generato in modo da interessare, trasversalmente all’asse principale di sviluppo, completamente o in parte l’elemento di legno (1).
12. 12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto movimento relativo viene generato facendo avanzare l’elemento di legno (1) lungo una direzione di avanzamento parallela all’asse principale di sviluppo e facendo ruotare ciascun fascio (3) e ciascun rilevatore (4) attorno all’elemento di legno (1), ciascun fascio (3) e ciascun rilevatore (4) venendo per il resto mantenuti fermi rispetto al suolo.
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta fase di creazione di un movimento relativo tra fascio (3) ed elemento di legno (1) viene attuata in modo tale che sia Y > 10.