The Studio offers Diagnostic and metrology X-ray MicroCT services for musicians, violin makers and dealers, in addition to museums and collections.
With X-ray industrial Micro Computed Tomography (or MicroCT) a digital copy of the analysed object is created. This virtual volume can be sliced and analysed at every point, as in a normal medical CT. Problems like woodworm damages, fractures and previous restoration works can be easily identified and assessed.
The greatest advantages of the industrial microCT over the medical CT are: an astonishing spatial resolution (less than 100 microns), and the possibility to adjust working parameters to the (non-living) object for achieving better image quality.
Francesco Piasentini is a partner of Sideius (TEC-Eurolab) in providing services for musical instruments.
Micro Computed Tomography applied to Musical Instruments
Traditional methods in violin diagnostics
In evaluating the condition of an instrument, it is fundamental to determine the condition of each part: scroll, neck, ribs and plates. Factors like time, use, infestant, xilofagous insects can damage the wood from which the various part have been crafted.
An accurate external analysis of the instruments show the most evident problems like cracks, deformations, restorations and varnish retouches.
Woodworm damage is evident only in the presence of exit holes and external damages.
It is also possible to inspect inside the body, using mirrors or various type of endoscopy.
Denser material like some fillers, nails or screws can be detected with X-ray radiography and radioscopy.
X-ray Computed Tomography
In the last 20 years medical X-ray CT (Computed Tomography) has been used to investigate and report the conditions of violins, viola and cellos. It has however some limitations due to its destination: medical CT analysis is tailored to living tissues, with strong limitations in resolutions and radiographic contrast. CT protocols are defined in order to minimize patient’s absorbed radiation and to speed up the image acquisition.
Nowaday, Industrial CT is becoming a standard in diagnostic, metrology and reverse engineering of components.
This technique allows the non-destructive evaluation of number, position and dimensions of defects in components. This is particularly useful in the assessment of pre-production innovative process.
Another important application is the reverse engineering of manufactured components, with the possibility to execute dimensional measurements inside the objects.
X-ray MicroCT and bowed stringed instruments
When the spatial resolution (or voxel size) is below 100 microns we speak of Micro Computed Tomography.
The use of MicroCT in bowed stringed instruments diagnostic has been reported in the last 10 years, mainly in scientific papers.
Francesco Piasentini’s Studio collaborates with Sideius, a brand of TEC-Eurolab, devoted to Industrial CT consulting. In its headquarter in Modena It operates an NSI Image X5000 CT scanner: a flexible multiresolution system.
This system can scan instruments up to a 4/4 cello, with a voxel size in the range of 10-100 microns.
We offer diagnostic and metrology services dedicated to musicians, restorer, collectors and museum.
Come funziona
Un tomografo industriale è composto da tre elementi: una sorgente di raggi X, un detector ed un piatto rotante. L’oggetto da analizzare viene fissato al tavolo rotante e vengono eseguite una serie di radiografie con l’oggetto in rotazione.
Queste immagini radiografiche vengono elaborate dal calcolatore per ricostruire un volume virtuale, composto da singoli elementi di volume (o voxel), ad ognuno dei quali viene assegnato un livello di grigio. Quest’ultimo è legato all’attenuazione dei raggi X avvenuta in quel punto. Convenzionalmente, ad un colore chiaro corrisponde un assorbimento più elevato.
Nel caso degli strumenti ad arco, realizzati nella gran parte in legno, a diversi livelli di assorbimento corrisponde una diversa densità del materiale. È possibile distinguere quindi le venature dell’abete del piano armonico superiore (accrescimento primaverile e tardivo), come pure la presenza di canali di tarlo o di restauri (pezze d’anima, doppiature totali o parziali).
Grazie all’elevata risoluzione, si può stimare con grande precisione lo spessore di legno originale e quello sostituito; l’estensione, il diametro e la forma dei canali tarliferi.
Condition Report
Come nel caso di una TAC medica, con la Microtomografia è possibile ottenere infinite sezioni dell’oggetto scansionato, diagnosticando con risoluzioni inferiori a 100 microns (0,1 mm) la presenza di difetti o precedenti interventi di restauro.
Le sezioni assiali, sagittali e coronali sono immagini bidimensionali (2D), che possono essere quotate per verificare dati come: spessore residuo del legno originale, diametro dei canali tarliferi, distanza tra gli anelli di accrescimento, etc.
Queste immagini sono raccolte in un “Condition Report”, come nell’esempio download, che riassume l’attività di analisi effettuata sul volume virtuale.
Reverse engineering
Altro punto di forza della Microtomografia è la possibilità di eseguire rilievi dimensionali. Si va dalle semplici misure effettuate sulle sezioni 2D ai più complessi rilievi 3D. Nel caso degli strumenti ad arco risultano particolarmente interessanti:
- l’estrazione delle quinte-seste delle bombature di tavola e fondo, dei profili del riccio e dei fori armonici
- l’estrazione diretta delle superfici 3D in formato vettoriale ( p.e. .stl)
- la creazione di mappe di spessore o profili altimetrici della tavola e del fondo
