Progettazione di una macchina industriale per tomografia computerizzata a raggi X per scopi educativi = Design of an industrial X-ray computed tomography machine for educational purposes

La tesi ha l'obiettivo di progettare una macchina a raggi X industriale per scopi educativi, utilizzata per formazione nelle scuole superiori e università nel campo dei test non distruttivi. Questi test permettono di esaminare la qualità di un prodotto senza modificarne la struttura, sfruttando i raggi X, una radiazione elettromagnetica ad alta energia applicata principalmente in medicina e sicurezza. Il progetto della macchina si divide in due fasi principali: la progettazione meccanica dei componenti interni e il controllo dei motori elettrici, che muovono la meccanica interna. Il cuore del sistema è costituito da un monoblocco che produce radiazioni ionizzanti e un pannello che acquisisce immagini. Tutti i componenti sono racchiusi in un involucro esterno dotato di supporti per facilitarne lo spostamento. Il monoblocco e il pannello sono posti alle estremità della scatola che contiene tutte le parti meccaniche interne, con l'oggetto da analizzare posizionato tra di essi: i raggi X emessi dal monoblocco attraversano l'oggetto e ne proiettano la forma sul pannello. Il processo di acquisizione delle immagini, chiamato tomografia, consente di ottenere una ricostruzione tridimensionale dell'oggetto e la ricostruzione avviene in due fasi: prima, l'oggetto ruota attorno al proprio asse mentre il sistema acquisisce le immagini; poi, il software elabora queste immagini per generare un modello 3D, che può essere analizzato, misurato e confrontato con modelli CAD. Le specifiche della macchina sono state definite per eseguire esperimenti che stimolino l'interesse degli studenti. L'oggetto da irradiare può essere posizionato a distanze diverse dal pannello, modificando l'immagine risultante in base alla distanza tra il monoblocco, il bersaglio e il pannello. Il movimento del monoblocco non è permesso, mentre quello del pannello e dell'oggetto è reso possibile da due motori stepper, che trasmettono il movimento a guide lineari tramite un sistema vite-madrevite. Una guida muove il pannello e l'altra l'oggetto da ispezionare, mentre la rotazione dell'oggetto per l'acquisizione delle immagini è gestita da un motore brushless montato sulle guide, per garantire un movimento più fluido e una maggiore precisione tomografica. Tutti i componenti meccanici ed elettrici sono montati su profili in alluminio, scelti per la loro versatilità e leggerezza, dato che la struttura deve essere schermata con piombo per impedire la fuoriuscita dei raggi X. Inoltre, per evitare che le radiazioni escano dai punti in cui la struttura è perforata per il passaggio di cavi, vengono creati "labirinti" di protezione.