Molte delle auto di oggi sono rivestite con vernice che mostra una lucentezza metallica o scintillante. La brillantezza e il colore esatti che vedi sono determinati dalla distribuzione e dalle caratteristiche delle minuscole scaglie di metallo utilizzate nella vernice. Un nuovo approccio basato sulla tecnica di imaging medico tomografia a coerenza ottica (OCT) fornisce all'industria automobilistica un modo pratico per analizzare automaticamente queste scaglie di metallo, che fino ad ora sono stati difficili da immaginare, al fine di migliorare l'efficienza del processo di finitura automobilistica.
"Abbiamo dimostrato, per la prima volta, attraverso OCT e il nostro approccio di analisi delle immagini, siamo in grado di misurare quantitativamente e automaticamente la taglia, numero e orientamento delle scaglie di metallo nella vernice per auto applicata industrialmente, " disse Yaochun Shen, ricercatore capo del progetto e professore all'Università di Liverpool, UK. "Questo approccio potrebbe essere molto utile per i processi di garanzia della qualità utilizzati durante la produzione di automobili".
OCT è una tecnica basata sulla luce che acquisisce immagini trasversali in tempo reale con risoluzione su scala micron. Dalla sua invenzione nel 1991, le applicazioni mediche di OCT si sono rapidamente ampliate, e oggi i medici lo usano abitualmente per diagnosticare le malattie degli occhi. A causa delle capacità della tecnologia e della praticità intrinseca, L'OCT continua a passare a nuove applicazioni biomediche e viene ora esplorato come strumento per migliorare i processi produttivi e industriali.
"La fase di verniciatura è un collo di bottiglia nel processo di produzione, " ha detto Shen. "Se la vernice dell'auto finita non soddisfa i requisiti, quindi deve essere rimosso chimicamente e l'auto completamente riverniciata. Questo non solo costa tempo e denaro, ma crea anche rifiuti chimici e problemi ambientali associati".
Nella rivista The Optical Society Ottica Express , Shen e i suoi colleghi riferiscono che il loro metodo è in grado di identificare ed eseguire automaticamente misurazioni 3D di scaglie di metallo di appena 10 micron di diametro e 1 micron di spessore. I ricercatori hanno dimostrato il loro approccio su campioni di vernice per auto applicata, ma affermano che con un ulteriore sviluppo la tecnica potrebbe essere utilizzata per il monitoraggio in linea, dove potrebbe rilevare problemi che si verificano durante il processo di verniciatura.
"L'utilizzo della tecnica per il monitoraggio dei processi in linea potrebbe anche aiutare i produttori di automobili a comprendere meglio l'intero processo di rivestimento, " disse Shen. "Con quella migliore comprensione, l'industria automobilistica potrebbe essere in grado di sviluppare nuovi processi di rivestimento o nuovi tipi di rivestimento".
Analisi della vernice senza contatto
La vernice per auto è una struttura complessa che è tipicamente composta da quattro strati. L'industria automobilistica utilizza attualmente l'imaging a ultrasuoni per esaminare la vernice delle auto nei controlli di garanzia della qualità. Sebbene gli strumenti a ultrasuoni siano facili da usare, non possono immaginare efficacemente le minuscole scaglie di metallo utilizzate in molte vernici per auto moderne. Le misurazioni ad ultrasuoni richiedono anche che l'attrezzatura sia in contatto con il campione, il che significa che gli ultrasuoni non possono essere utilizzati per il monitoraggio in linea senza interferire con il lavoro di verniciatura.
"Quando la casa automobilistica ci ha contattato per sviluppare una nuova tecnica per analizzare i fiocchi scintillanti nella vernice per auto, abbiamo ritenuto che OCT potesse fornire una soluzione, " ha detto Shen. "Usiamo OCT nella nostra ricerca oftalmologica a causa dell'alta risoluzione e perché può eseguire misurazioni senza toccare il campione. Questa combinazione lo rende ideale per l'analisi di cui le case automobilistiche avevano bisogno con la produzione."
Per immaginare i fiocchi, i ricercatori hanno progettato uno strumento OCT 3D con una risoluzione spaziale laterale molto elevata per distinguere i fiocchi minuscoli e un'elevata risoluzione in profondità per vedere la posizione e l'orientamento di ciascuno. Poiché una singola immagine OCT 3D contiene migliaia di fiocchi, troppi per essere misurati manualmente, i ricercatori hanno anche sviluppato un algoritmo per identificare e descrivere automaticamente ogni fiocco in un campione.
I test della tecnica su cinque campioni di vernice hanno mostrato che il sistema OCT ha funzionato bene per l'imaging dei due strati superiori di vernice per auto, che comprende lo strato con le scaglie di metallo. Usarlo con gli algoritmi di analisi 3D ha permesso ai ricercatori di determinare il numero, dimensione e orientamento delle scaglie metalliche all'interno dei campioni di vernice.
I ricercatori affermano che l'attuale hardware e software OCT è molto vicino all'essere utilizzabile in un ambiente industriale per analizzare la vernice che è già stata applicata. Attualmente stanno cercando modi per accelerare le misurazioni in modo che possano essere utilizzate per il monitoraggio in tempo reale durante il processo di applicazione.
I ricercatori stanno lavorando anche per applicare l'OCT in altri contesti industriali, come l'analisi dei rivestimenti delle compresse farmaceutiche. La qualità di questi rivestimenti controlla i tassi di rilascio del farmaco e l'OCT potrebbe aiutare ad analizzare quantitativamente l'uniformità dello spessore di questi rivestimenti e verificare la presenza di difetti. "La nostra ricerca con la vernice per auto e con i rivestimenti farmaceutici mostra che OCT, utilizzato da tempo per applicazioni mediche, può essere utilizzato anche per applicazioni industriali, " ha detto Shen.
