Measurement of tiles geometric deformation during drying process with natural speckle 3D DIC

The European FLEXHYON project aims to develop new electrical solutions for industrial processes, requiring advanced technologies to monitor the geometric and thermomechanical stability of tiles during drying. Since current industrial solutions do not allow for point-by-point analysis of deformations, this thesis proposes the use of the 3D Digital Image Correlation (3D-DIC) technique. As an alternative to traditional methods based on artificial patterns, the study utilizes the natural speckle generated by the micro-shadows of the ceramic surface roughness. The work is divided into three phases. Initially, the illumination system and calculation parameters were optimized to maximize speckle contrast. Subsequently, to overcome the challenges of stereo-matching and scale the system to an industrial format, the setup was enhanced through the use of 16-mm wide-angle lenses and the introduction of a stereoscopic initialization method via the projection of artificial speckle. Finally, the methodology was applied to analyze the influence of humidity and thermal gradients on structural stability by simulating real-world drying conditions. The tests were conducted by processing the data using two different software architectures: a commercial suite (VIC-3D) and an open-source algorithm developed in MATLAB (ADIC3D). A systematic comparison of the results obtained demonstrates that the tested approach is capable of accurately reconstructing the deformation fields, confirming the effectiveness of the methodology.

Il progetto europeo FLEXHYON punta a nuove soluzioni elettriche per i processi industriali, richiedendo tecnologie avanzate per monitorare la stabilità geometrica e termomeccanica delle piastrelle durante l'asciugatura. Poiché le soluzioni industriali attuali non consentono un'analisi punto-punto delle deformazioni, questo lavoro di tesi propone l'impiego della tecnica di 3D Digital Image Correlation (3D-DIC). In alternativa ai metodi tradizionali basati su pattern artificiali, lo studio sfrutta lo speckle naturale generato dalle micro-ombre della rugosità superficiale ceramica. Il lavoro si articola in tre fasi. Inizialmente, è stata condotta un'ottimizzazione del sistema di illuminazione e dei parametri di calcolo per massimizzare il contrasto dello speckle. Successivamente, per superare le criticità di stereo-matching e scalare il sistema al formato industriale, il setup è stato evoluto mediante l'impiego di lenti grandangolari da 16 mm e l'introduzione di un metodo di inizializzazione stereoscopica tramite proiezione di speckle artificiale. Infine, la metodologia è stata applicata per analizzare l'influenza dell'umidità e dei gradienti termici sulla stabilità strutturale, simulando le condizioni reali di asciugatura. I test sono stati condotti elaborando i dati mediante due differenti architetture software: una suite commerciale (VIC-3D) e un algoritmo open-source sviluppato in ambiente MATLAB (ADIC3D). Il confronto sistematico tra i risultati ottenuti dimostra che l'approccio sperimentato è in grado di ricostruire con precisione i campi di deformazione, confermando l'efficacia della metodologia.