E.I.M.A. Sistem – Sistem integrat pentru analiza materialelor din piatră®

(Cerere de brevet italian depusă la 27.06.2008 – prot. Nr. RM2008A000343)

Sistem inovativ

Sistemul sintetizează și optimizează cele mai recente progrese în automatizarea computerelor și analiza digitală a imaginilor. A fost conceput special pentru laboratoare și companii care sunt interesate să efectueze analize detaliate, oricât de sofisticate, într-un mod rapid, eficient, economic și semnificativ din punct de vedere științific. Este un sistem dezvoltat pentru a satisface nevoile tehnico-operaționale care apar în faza de selecție a imaginii (de la secțiuni subțiri, secțiuni lucioase etc.) pornind de la o cercetare de piață a sistemelor existente în prezent și printr-o cercetare tehnică complexă – știința parametrii utilizați în prezent.

Majoritatea sistemelor de analiză a imaginilor se referă la metodologii automatizate aplicate, precum și la sectorul medical și farmaceutic, la sectorul metalurgic și la caracterizarea pulberilor și fibrelor; cu toate acestea, în niciuna dintre aceste aplicații nu este posibil să se realizeze o caracterizare mineralogico-petrografică a boabelor, să le diferențieze în clase diferite și apoi să se facă parametrizarea corespunzătoare. Software-ul EIMA, conceput pentru a crește productivitatea și precizia analizelor, astfel încât acestea să fie obiective și să garanteze rezultate mai reproductibile și reprezentative, oferă un sistem integrat pentru selectarea imaginii și calcularea parametrilor care trebuie efectuați pe secțiuni subțiri și / sau lustruite secțiuni. Astfel este posibil să se obțină într-un mod complet automatizat:

  • analiza granulometrică procentuală în număr, în zone și în „greutate extrapolată”;
  • analiza morfologică completă (conform a 16 sisteme de evaluare diferite);
  • procentul fazelor;
  • grosimea straturilor.

Sistemul prevede utilizarea simultană a două monitoare, primul care afișează imaginile achiziționate care urmează a fi procesate (de exemplu imagini paralele și încrucișate în Nicols suprapuse la niveluri diferite) și al doilea pentru a avea aceeași imagine în „live” pentru a identificați direct diferitele faze mineralogice cu ajutorul microscopului. Pentru cea mai bună funcționalitate posibilă, comenzile software sunt grupate în măști care pot fi mutate după bunul plac pe cele două monitoare în funcție de nevoile analitice diferite.

Crearea și dezvoltarea software-ului au fost gestionate de sectorul de cercetare și dezvoltare tehnologică al Il Cenacolo (cu contribuția oferită de FILAS SpA – LR 23/86 modificată de art. 19 din LR 10/01), o companie care a fost lucrează mai bine de douăzeci de ani în domeniul diagnosticării și proiectării restaurării monumentelor și, prin urmare, cunoaște bine nevoia de a obține o analiză detaliată rapid și pornind de la cantități mici de probe care pot fi analizate, cu precizie și fiabilitate.

Având în vedere acest lucru, software-ul EIMA este recomandat nu numai pentru diferitele sectoare ale geologiei (sedimentologie, mineralogie, petrografie), ci și pentru caracterizarea materialelor din piatră naturală și artificială utilizate la crearea patrimoniului cultural. Din acest motiv, sistemele de referință utilizate de software includ hărțile vizuale enumerate în standardele UNI 11176 (anterior Racc. NorMaL 12/83).

Caracteristici

I. Selectarea obiectelor

Selecția exactă a contururilor granulelor este fundamentală pentru măsurarea ulterioară a parametrilor mineralogici și petrografici: software-ul EIMA a fost conceput pentru a face această selecție cât mai ușoară pentru operator, care are o serie de special dezvoltate și este facilitată de posibilitatea suprapunerii de filtre pe imaginile dobândite la microscop pentru a evidenția contururile granulelor. Obiectele selectate, odată caracterizate prin observarea în direct pe al doilea monitor, pot fi alocate claselor lor respective printr-o bibliotecă personalizabilă.

II. Măsurare

Sistemul măsoară automat pentru fiecare dintre obiectele selectate unele cantități, cum ar fi perimetrul, diametrul maxim și minim, diametrul maxim inscripționat și diametrul minim circumscris, aria, centroidul și altele: din media acestor parametri (calculată pe obiectele totale selectate sau pe clase) sunt apoi extrapolate parametrii utili pentru caracterizarea minetalogico-petrografică.

III. Analiza dimensiunii particulelor

Analiza dimensiunii particulelor este obținută statistic prin calcularea parametrilor definiți de Folk și Ward în 1957 (histogramă de frecvență, curbă cumulativă, medie, mediană, deviație standard, asimetrie, curtoză). Rezultatele sunt prezentate atât ca număr de obiecte pe clasa de dimensiune a particulelor, cât și ca o estimare a greutății (prin extrapolarea volumului echivalent al unei sfere și atribuirea ulterioară a greutății specifice relative).

IV. Analiza morfologică și morfometrică

Parametrii morfologici principali sunt calculați precum rotunjirea (atât după modelul Wadell din 1932, cât și după cel al lui Krumblein din 1941) și sfericitatea (a lui Riley și alții). Printre referințele utilizate există, de asemenea, 16 parametri și 5 hărți de comparație vizuală definite prin verificarea și extinderea a ceea ce este raportat în standardele actuale pentru patrimoniul cultural (UNI 11176, ex Racc. NorMaL 12/83). „Calibrarea” software-ului a fost realizată prin analiza cu sistemul EIMA a tuturor hărților vizuale cele mai des utilizate în studiul sedimentelor și materialelor libere din geologie, verificând ulterior eficacitatea reală a aplicabilității în studiul secțiunilor subțiri și lucioase.

V. Analiza macroporozității

Analiza morfologică și morfometrică poate fi aplicată și porozității atunci când aceasta este selectată în mod corespunzător. Sistemul furnizează histograma frecvenței mărimilor relative.

VI. Raportul liant / agregat și între faze

Software-ul permite obținerea abundenței procentuale a diferitelor faze cărora le-a fost atribuită o clasă și, prin urmare, să poată vizualiza relația dintre liant și agregat în mortare, cea dintre pasta de bază și scheletul subțire în cărămizi, cea dintre matrice, ciment și boabe într-o piatră detritică.

VII. Rapoarte de analiză personalizate

Toate datele furnizate de software sunt ușor exportabile pentru a putea redacta o prezentare clară și profesională folosind cele mai frecvente procesoare de text existente.

Experimentare

Proiectarea și dezvoltarea sistemului EIMA, după un test preliminar de fezabilitate, au fost însoțite de cercetări aprofundate și lucrări de experimentare, axate pe formularea și prepararea a numeroase mortare standard cu diferite tipuri de agregate, care să fie analizate atât prin intermediul software decât cu alte tehnici analitice de comparație. Acest studiu, realizat complet în laboratoarele Il Cenacolo, a fost necesar pentru dezvoltarea și optimizarea software-ului și pentru verificarea rezultatelor.

Toate etapele cercetării sunt detaliate în diagrama de mai jos.

Pe baza rezultatelor obținute cu testul de fezabilitate, a fost definită seria de mortare standard care trebuie realizate, asigurându-se că se obține cel mai larg spectru de tipuri de analizat. Au fost formulate 59 de mortare diferite, împărțite în 5 tipuri:

  • n. 3 „mortare” cu numai var
  • n. 8 mortare cu bile de var și ceramică (SC)
  • n. 16 mortare cu var și marmură zdrobită (M)
  • n. 16 mortare cu var și nisip de râu (SF)
  • n. 16 mortare cu var și pozzolan (P)

Eșantioanele astfel realizate au fost supuse ciclurilor de carbonatare accelerate și ulterior analizate: au fost stabilite secțiuni subțiri pentru observare cu software-ul EIMA, s-au efectuat teste de dezintegrare pentru extrapolarea curbei granulometrice, calcimetre pentru calcularea raportului liant / agregat și unele parametrii fizici au fost determinați (chiar și numai din agregate). Comparația datelor obținute a făcut posibilă evaluarea bunătății sistemului, demonstrând fiabilitatea și reproductibilitatea rezultatelor furnizate.

Cerințe hardware

Caracteristici hardware minime

  • Procesor: Pentium 4 – 3,2 GHz
  • RAM: 1 GB DDR
  • Hard disc: 200GB – 7200rpm
  • Placă video: VGA Matrox 650 DH 64 Mb
  • Sistem de operare: Windows XP (Professional – Home cu SP2)
  • Monitoare: două cu o rezoluție de cel puțin 1280 x 1024 pixeli
  • Sistem de achiziție a imaginii: rezoluție de cel puțin 3,2 Mpixel (de exemplu, cameră digitală, scaner)