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1 Introduzione
Il processo di lucidatura viene largamente impiegato sulle lastre per rivestimenti sia interni che esterni di edifici, al fine di conferire caratteristiche di luminosità molto apprezzate dal punto di vista architettonico.
L’importanza di conoscere con precisione il grado di finitura superficiale, e quindi la rugosità, è già ampiamente nota per gli elementi meccanici ed in particolare per quanto riguarda le superfici funzionali di questi ultimi.
Tuttavia anche nel campo delle pietre da costruzione e precisamente dei materiali lapidei (graniti, marmi, brecce, etc.), si è presentata la necessità di avere una classificazione delle caratteristiche superficiali dei manufatti lucidati [1,2]; tale esigenza, peraltro richiesta da un mercato sempre più esigente dal punto di vista della qualità, si è trasformata in una ricerca dei parametri fondamentali che possano definire in modo oggettivo le caratteristiche dei materiali lapidei lucidati.
Le prove sperimentali sono state eseguite presso il laboratorio di Visione Artificiale del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa.
L’analisi delle caratteristiche superficiali di alcune tipologie di materiali lapidei è stata effettuata attraverso un confronto tra metodi meccanici ed ottici [3-7], utilizzando come strumenti del primo tipo un Rugosimetro e del secondo un Riflettometro (apparecchiatura sperimentale), e confrontando i risultati ottenuti.
1.1 Stato dell’arte: dispositivi meccanici e ottici
La finitura superficiale dei materiali metallici viene misurata, in genere, mediante rugosimetri a stilo [9,19], di cui è presente in Dipartimento un esemplare prodotto dalla ditta Feinprüf Perthen GmbH composto dal tastatore, dall’unità di traslazione e dal sistema di controllo, elaborazione e presentazione dei risultati.
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L’utilizzazione di tale apparecchiatura nel campo dei materiali lapidei deve essere valutata caso per caso, tenendo conto dei rischi di danneggiamento, sia del materiale che della punta in diamante, dovuti al contatto fra quest’ultima ed il campione da esaminare.
Altro aspetto da valutare è la grande varietà di finiture presenti sui materiali lapidei, che vanno da valori di rugosità media (Ra) molto bassi, dell’ordine di 0,1μm, a valori molto grandi, derivanti da lavorazioni Water-Jet, fiammatura, bucciardatura, etc.
Altri metodi per misurare le caratteristiche superficiali dei materiali sono quelli optoelettronici; in particolare sono presenti sul mercato i Glossmetri i quali operano analizzando la luce riemessa da una superficie. Il campo d’impiego principale è la misura della brillantezza di vernici, carta, metalli lucidati, plastica e ceramica.
I Glossmetri sono impropriamente impiegati anche nella misura della lucentezza di materiali traslucidi, proprio perché lo strumento non prevede l’analisi di superfici parzialmente trasparenti (es. marmo di carrara) che diffondono internamente parte della luce incidente. Questo effetto, caratteristico di molti tipi di rocce lucidate, crea una componente di luce riflessa diffusa che altera la misura della lucentezza rilevata dallo strumento che invece fa riferimento solo alla componente di luce riflessa speculare.
Inoltre, tali dispositivi sono ottimizzati per misurare la lucentezza di superfici ad elevata finitura superficiale (superfici di film e di semiconduttori) e dunque, per questo motivo, non sono utilizzabili per la misura della qualità superficiale di manufatti lapidei in cui la finitura superficiale è (sicuramente) più bassa.
1.2 Dispositivi meccanici e ottici impiegati nella ricerca
Per quanto riguarda lo strumento meccanico di contatto, è stato necessario dotare il rugosimetro di un sistema di movimentazione degli assi, vista la necessità di riferire e movimentare con precisione le mattonelle da studiare.
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Inoltre, l’esigenza di velocizzare l’operazione di acquisizione dei dati e la necessità di utilizzare le misure rilevate per analisi statistiche e ricostruzioni topografiche, sono state il motivo per cui il rugosimetro è stato interfacciato al PC, attraverso l’attuazione di una procedura riportata in appendice.
Per disporre di uno strumento optoelettronico adatto alle nostre esigenze, è stata progettata e realizzata un’apparecchiatura da laboratorio, il Riflettometro, in grado di misurare sia la qualità superficiale di un materiale lapideo che presenti una superficie traslucida, che la qualità di una superficie con finitura non elevata.
Il riflettometro è quindi in grado di fornire una correlazione tra un parametro ottico ed uno di rugosità della superficie.
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1.4
Obiettivi della ricerca
L’obiettivo di questo lavoro di ricerca è quello di definire in maniera oggettiva le caratteristiche superficiali di alcune tipologie di materiali lapidei mediante le misurazioni svolte con lo strumento meccanico e quello ottico.
Inizialmente, si proverà ad ottenere una rappresentazione bi e tridimensionale delle superfici esplorate, per avere così una visione immediata del profilo.
Inoltre, si cercherà di individuare fra i parametri di rugosità, che identificano le caratteristiche di ogni litotipo, quello più significativo da poter essere correlato al parametro ottico per la validazione del riflettometro.
Infine, si analizzeranno i risultati ottenuti cercando di indicare i possibili orizzonti di sviluppo dei due strumenti impiegati nella ricerca.
Sviluppo degli argomenti
Nei successivi capitoli verranno sviluppati temi strettamente legati con l’argomento della tesi quali:
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- Petrografia; - Rugosimetro; - Riflettometro; - Prove sperimentali;
- Analisi e risultati sperimentali; - Conclusioni e sviluppi futuri.
