Attività 3.5 Tecnologie per il monitoraggio di strutture e beni architettonici : monitoraggio olografico di deformazioni

L’attività di ricerca e sviluppo riguarderà l’impiego di tecniche olografiche (interferometria
olografica digitale) per la diagnostica non distruttiva. In particolare, verranno analizzati tutti gli
aspetti critici connessi all’ impiego di tali tecniche per effettuare indagini non distruttive di
manufatti artistici sia in laboratorio che “sul campo”. L’obiettivo è quello di ottenere un sistema
appropriato per diagnostica non distruttiva da impiegare nell’ambito dei beni artistici e culturali. Le
possibili applicazioni riguardano la rivelazione di danneggiamenti quali distacchi in tele e/o
affreschi, presenza ed estensione di micro-fessurazioni in statue, determinazione delle deformazioni
per effetto di variazioni di parametri ambientali. Inoltre il sistema potrebbe trovare utile impiego
come strumento diagnostico per la valutazione “ex-post” degli interventi di restauro, o presenza di
stress residui indotti da interventi di recupero, etc. Saranno presi in considerazione due tipologie di
configurazioni ottiche di tipo olografico. La prima basata sull’impiego di sorgenti laser nello spettro
VIS (visibile, con lunghezza d’onda di 0.532μm), mentre la seconda su laser a CO2 nel lontano IR
(infrarosso, con lunghezza d’onda di 10.6μm). Le due configurazioni sono complementari tra loro
in quanto ciascuna lunghezza d’onda si adatta ai diversi tipi di materiali di cui sono costituiti i
manufatti artistici. In particolare i materiali non metallici richiedono l’impiego di configurazioni
VIS., mentre i manufatti metallici (es. statue in bronzo) richiedono l’impiego di configurazioni IR.
I metodi olografici su lastra fotografica si sono già dimostrati di notevole utilità in questo settore
come strumento diagnostico con l’impiego di laser nel visibile sia a emissione continua che a
doppio impulso. L’evoluzione tecnologica delle sorgenti laser e dell’elettronica ha permesso
notevoli sviluppi della tecnica olografica. Per le configurazioni VIS, l’evoluzione tecnologica della
microelettronica ha reso disponibili rivelatori a stato solido a matrice (es. CCD e CMOS) di alcuni
Mega-pixels favorendo lo sviluppo di tecniche olografiche di tipo digitale che consentono di evitare
l’impiego delle lastre tradizionali. Inoltre, le notevoli capacità di calcolo dei moderni PC ha favorito
lo sviluppo di algoritmi che emulano i processi di diffrazione ottica e che consento di ricostruire
numericamente in tempi ridotti gli ologrammi digitali.
La tecnica di Olografia Digitale ha diversi vantaggi rispetto a quella tradizionale e non è stata
ancora sperimenta nel campo dei beni culturali. In particolare si evidenza la possibilità di ottenere
informazioni quantitative (es. deformazioni, profili) da estrarre e gestire in modo completamente
numerico, quindi compatibile con sistemi e modelli numerici CAD/CAM. Per quanto concerne le
configurazioni IR, la recente disponibilità di micro-bolometri a matrice permette di ottenere anche a
queste lunghezze d’onda la registrazione digitale di ologrammi. In particolare si potranno effettuare
misure su statue di metallo di grandi dimensione grazie alla intrinseca elevata apertura numerica dei
sensori IR dovuta alla lunghezza d’onda usata, circa 20 volte superiore a quelle dello spettro
visibile, che consente anche di ottenere mappe quantitative di deformazioni in un intervallo più
ampio poiché le variazioni di cammino ottico rivelabili sono proporzionali alla lunghezza d’onda.
Quindi nell’ambito del progetto si sperimenteranno due configurazioni di olografia digitale (VIS e
IR) per eseguire test su manufatti o campioni fantoccio e verranno definite le specifiche tecniche
per la realizzazione di sistemi in grado di soddisfare diverse esigenze in campo diagnostico per i
beni culturali.
Diversi apparati di olografia digitale in configurazione Mach-Zehnder sono già disponibili presso i
nostri laboratori. Essi comprendono diversi tipi di sorgenti laser nel visibile di varia potenza e
lunghezza d’onda (532 nm, 514 nm, 473 nm) utili per lo sviluppo della configurazione di tipo VIS.
È presente anche un laser a CO2 che emette nell’infrarosso (con lunghezza d’onda di 10.6 micron),
adatto come sorgente per la configurazione di tipo IR. Il personale tecnico- scientifico possiede già
conoscenze relative alle tecniche di olografia digitale e di interferometria olografica e, quindi, anche
alla elaborazione numerica degli ologrammi digitali per l’estrazione di mappe di ampiezza e fase.

Ricerca e Innovazione

Partner responsabile: CNR - INO

Partner coinvolto: CACCAVO

Risutalti: report/moduli

Sede: Napoli