POLITesi - Archivio digitale delle tesi di laurea e di dottorato (Politecnico di Milano)
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Verso il museo aperto : un'analisi critica per ripensare i musei di storia naturale attraverso il design della comunicazione
No full textLAUREA MAGISTRALENegli ultimi decenni, il ruolo delle istituzioni museali è stato messo costantemente alla prova: in un presente scandito da trasformazioni rapide e crisi globali, esse faticano a mantenere una rilevanza socio-culturale. Questa difficoltà appare particolarmente evidente nel caso dei musei di storia naturale, spesso percepiti come spazi anacronistici, poco integrati nel dibattito pubblico e distanti dalle urgenze dell’attualità. Nonostante ciò, si tratta di spazi che conservano un forte potenziale educativo, narrativo ed ecologico, ancora largamente inespresso. Questa tesi esplora come il design della comunicazione possa contribuire a ripensare il museo di storia naturale in chiave contemporanea, favorendone la transizione verso un museo aperto, inteso come spazio inclusivo, dialogico e in costante ridefinizione. A partire da un approccio critico e transdisciplinare, che spazia dalla museologia, alla semiotica, passando per il design della comunicazione, il designer-traduttore emerge come figura emblematica nelle pratiche di mediazione e costruzione di senso. L’indagine si articola in due momenti principali: una ricostruzione storica e teorica del museo come dispositivo politico e culturale e una parte progettuale, basata sull’analisi comparativa di sei casi studio internazionali, per culminare nell’approfondimento del Museo Civico di Storia Naturale di Milano, di cui vengono evidenziate criticità e proposte alcune ipotesi progettuali. I risultati evidenziano come il design della comunicazione possa contribuire a tradurre concretamente i principi del museo aperto in un sistema comunicativo coerente e integrato, in cui linguaggi, strumenti e contenuti operano in modo coordinato. In questo modo si rafforza al contempo la funzione pubblica del museo, promuovendo apertura, partecipazione e consapevolezza e restituendogli un ruolo di rilievo nella società contemporanea.In recent decades, the role of museum institutions has been continually challenged: in a present marked by rapid transformations and global crises, these institutions struggle to maintain their socio-cultural relevance. This challenge is particularly pronounced for natural history museums, which are often seen as outdated, poorly integrated into public discussions, and distanced from urgent contemporary issues. Nevertheless, these museums possess significant educational, narrative, and ecological potential that remains largely untapped. This thesis explores how communication design can help rethink the natural history museum from a contemporary perspective, promoting its evolution into an open museum, understood as an inclusive, dialogic space that is constantly redefined. Starting from a critical and transdisciplinary approach, that incorporates museology, semiotics, and communication design, the designer-translator emerges as an emblematic figure in practices of mediation and meaning construction. The investigation is structured into two main parts: first, a historical and theoretical reconstruction of the museum as a political and cultural device; second, a design-focused analysis based on a comparative study of six international case studies. This culminates in an in-depth examination of the Civic Museum of Natural History in Milan, highlighting its critical issues and proposing a series of design hypotheses. The results demonstrate how communication design can play a key role in translating the principles of the open museum into a coherent and integrated communication system, where languages, tools, and content work in synergy. This approach reinforces the museum’s public function by fostering openness, participation, and awareness, and repositions it as a relevant and active presence in contemporary society
On novel design tools for reconfigurable spatial architectures
No full textDOTTORATOLe architetture riconfigurabili basate su FPGA sono destinate a svolgere un ruolo fondamentale nella cosiddetta nuova età dell'oro dell'architettura dei computer, poiché l'attenzione si sta spostando verso hardware specifici per dominio e acceleratori. Le FPGA non solo rappresentano una tecnologia valida per l'accelerazione hardware sia in ambienti embedded che nei data center, ma sono anche uno strumento importante per il prototyping, utile a validare i primi prototipi di progetti ASIC. Le Architetture Spaziali Riconfigurabili (RSA) mirano ad astrarre dalla programmabilità fine-grained deglle FPGA a un livello più alto di astrazione, senza limitarsi a una particolare topologia di interconnessione o modello di programmazione, come avviene più comunemente per i CGRA. Tuttavia, mantenere questa flessibilità significa dover affrontare uno spazio di progettazione estremamente ampio. Per queste ragioni, rendere più efficiente il processo di implementazione e ottimizzazione delle RSA è particolarmente utile, risparmiando ai progettisti ore di tempo e sforzo nello sviluppo. Questa tesi propone diversi strumenti progettati per supportare le varie fasi dello sviluppo delle RSA basate su FPGA, dall'identificazione dei target di accelerazione adeguati, alla prototipazione veloce di diverse varianti architetturali, fino all'ottimizzazione dei progetti esistenti tramite l'esplorazione dello spazio di progettazione (Design Space Exploration). I questa tesi avanza lo stato dell'arte degli strumenti per la progettazione di RSA, coinvolgendo compilatori, linguaggi di programmazione e ottimizzazione hardware, con l'obiettivo di facilitare la progettazione di RSA più performanti, riducendo la complessità e lo sforzo richiesto.FPGA-based reconfigurable architectures are set to play a pivotal role in the so-called new golden age of computer architecture, as the focus is shifting towards domain-specific hardware and accelerators. FPGAs not only represent a viable technology for hardware acceleration both in the embedded and data-center environment, but they are also an important prototyping tool to validate early prototypes of ASIC designs. Reconfigurable Spatial Architectures (RSA) want to abstract from the fine-grained programmability of FPGAs to a higher level of functional abstraction but without restricting themselves to a particular interconnection topology and programming model, as is more typical for CGRAs. However, maintaining this flexibility also means dealing with an extremely large design space. For these reasons, streamlining the process of implementing and optimizing RSAs is especially valuable, saving designers hours of development time and effort. This thesis proposes several tools designed to aid in several stages of FPGA-based RSA development, from identifying suitable acceleration targets} to the early prototyping several architectural variations to optimizing existing designs via Design Space Exploration. The works presented in this thesis push the state-of-the-art RSA design tools involving compilers, programming languages, and hardware architecture optimization problems to facilitate the design of better and more performing RSAs with reduced complexity and effort.DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIAComputer Science and Engineering37SILVANO, CRISTINAPIRODDI, LUIG
Acoustic modeling and auralization of historic performance spaces for courtly song
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi trae ispirazione dal progetto "New Perspectives on Medieval and Renaissance
Courtly Song", condotto in collaborazione tra il dipartimento ESAT presso l’università
KU Leuven e Alamire Foundation. Il lavoro si inserisce in un contesto di ricerca interdisciplinare volto alla riscoperta, documentazione e valorizzazione del patrimonio musicale e architettonico del Medioevo e Rinascimento nei Low Countries, con particolare attenzione all’esperienza acustica degli ambienti storici.
L’obiettivo principale è lo studio e la riproduzione acustica di una stanza del Palazzo di Margherita d’Austria a Mechelen (Belgio), residenza utilizzata nel XVI secolo per esecuzioni musicali di corte. A tal fine, è stato adottato un metodo di rappresentazione compatta di Room Impulse Responses basato sul modello Common Acoustical Pole and Zero (CAPZ), in grado di separare le componenti modali e direzionali della risposta acustica. Il modello è stato validato teoricamente e sperimentalmente attraverso un confronto tra segnali registrati e approssimati, analizzandone le caratteristiche spettrali, la direzionalità del suono e la resa a livello di auralizzazione.
I risultati ottenuti dimostrano che il modello CAPZ, combinato con lo Spatial Decomposition Method, è in grado di restituire una rappresentazione fedele e coerente del comportamento acustico della stanza, mantenendo accuratezza sia nella distribuzione dei modi principali sia nella direzione di arrivo dell’energia sonora. Considerando il percorso metodologico seguito, il lavoro si inserisce nel più ampio ambito degli studi sull’acustica e sull’auralizzazione di ambienti storici di piccole dimensioni, con potenziali applicazioni nei settori della documentazione sonora, della valorizzazione culturale e della ricerca musicologica.This thesis was inspired by the "New Perspectives on Medieval and Renaissance Courtly Song" project, developed in collaboration between the ESAT department of KU Leuven and the Alamire Foundation. The work is part of an interdisciplinary research project aimed at rediscovering, documenting and promoting the musical and architectural heritage of the Medieval and Renaissance periods in the Low Countries, with a particular focus on the acoustic experience of historical environments.
The main objective was the study and acoustic reproduction of a room in the Palace of Margaret of Austria in Mechelen (Belgium), building used in the 16th century for courtly musical performances. To this end, a method of compact representation of Room Impulse Responses based on the Common Acoustical Pole and Zero (CAPZ) model was adopted, capable of separating the modal and directional components of the acoustic response.
The model was validated theoretically and experimentally by comparing recorded and approximated signals, analysing their spectral characteristics, sound directionality and auralization performance.
The results obtained demonstrate that the CAPZ model, combined with the Spatial Decomposition Method, is capable of providing a faithful and consistent representation of the acoustic behaviour of the room, maintaining accuracy both in the distribution of the main modes and in the direction of arrival of the sound energy. Considering the methodological path followed, the work is part of the broader field of studies on acoustics and auralization of small-scale historical environments, with potential applications in the fields of sound documentation, cultural enhancement and musicological research
Directly encoding morphological features of microstructure anatomy into the diffusion MRI signal
Full text linkLAUREA MAGISTRALELa Risonanza Magnetica di Diffusione (dMRI) è una tecnica non invasiva che esplora le proprietà microstrutturali dei tessuti biologici, fornendo informazioni sull’architettura cellulare e sull’integrità tissutale. Questa tesi analizza l’impiego di schemi avanzati di codifica della diffusione per l’individuazione precoce di alterazioni microstrutturali associate alla Malattia di Alzheimer (AD), con particolare attenzione alla patologia assonale. È stato utilizzato un protocollo ex vivo combinando Codifica Tripla di Diffusione (TDE) e Codifica Singola di Diffusione (SDE) a elevati valori di b, confrontando i risultati con quelli ottenuti tramite Diffusion Tensor Imaging (DTI) basato su sequenze Pulsed Gradient Spin Echo (PGSE).
L'approccio TDE–SDE consente di stimare la diffusività intra-assonale, la frazione di segnale assonale e l'anisotropia microscopica con un numero ridotto di assunzioni modellistiche. Utilizza alti valori di b per sopprimere il segnale extracellulare e applica la tecnica della media sferica per eliminare gli effetti confondenti dovuti alla dispersione dell'orientamento e alla presenza di più orientazioni delle fibre, che spesso compromettono l'accuratezza delle metriche della DTI.
Gli esperimenti sono stati condotti su ratti TgF344-AD, un modello transgenico della malattia, in due fasi di progressione (4 e 17 mesi). I parametri microstrutturali estratti sono stati analizzati statisticamente per valutarne la sensibilità ai cambiamenti patologici. I risultati mostrano che il protocollo TDE–SDE supera il DTI nel rilevare alterazioni intra-assonali, evidenziando differenze significative nella diffusività assonale già a 4 mesi. Questi dati supportano l’uso di tecniche avanzate di codifica della diffusione come biomarcatori non invasivi, sensibili e potenzialmente specifici per la diagnosi precoce dell’Alzheimer in modelli preclinici.Diffusion Magnetic Resonance Imaging (dMRI) is a non-invasive modality that probes the microstructural properties of biological tissues, providing valuable insights into cellular architecture and tissue integrity. This thesis investigates the application of advanced diffusion encoding schemes
for the detection of early microstructural changes associated with Alzheimer’s Disease (AD), with a particular focus on axonal pathology.
An ex vivo protocol was implemented, combining Triple Diffusion Encoding (TDE) and Single Diffusion Encoding (SDE) at high b-values, and results were compared with those obtained using Diffusion Tensor Imaging (DTI) fitted on Pulsed Gradient Spin Echo (PGSE) data.
The TDE–SDE approach enables estimation of intra-axonal diffusivity, axonal signal fraction, and microscopic anisotropy with fewer modeling assumptions. It uses high b-values to suppress extracellular signals and applies the spherical mean technique to eliminate confounding effects from orientation dispersion and multiple fiber orientations—common sources of error in DTI metrics.
Experiments were conducted on TgF344-AD rats, a transgenic model of the disease, at two progression stages (4 and 17 months). The extracted microstructural parameters were statistically analyzed to assess their sensitivity to pathological changes. Results show that the TDE–SDE protocol outperforms DTI in detecting intra-axonal alterations, revealing significant differences in axonal diffusivity as early as 4 months. These findings support the use of advanced diffusion encoding techniques as non-invasive, sensitive, and potentially specific biomarkers for the early diagnosis of Alzheimer’s disease in preclinical models
Classical and Bayesian vector autoregression for housing market analysis: evidence from Ireland
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi studia l’applicazione di modelli econometrici, in particolare Vector Autoregression
e Bayesian Vector Autoregression, per prevedere i prezzi delle case in Irlanda, un
indicatore rilevante per i recenti sviluppi economici e sociali nel Paese.
Utilizzando un dataset di nuova costruzione, questo studio analizza le dinamiche del mercato
immobiliare irlandese e lo squilibrio tra domanda e offerta che rende difficile avere
previsioni accurate. In particolare, il livello di credito delle famiglie, i tassi di interesse e
variabili di offerta come l’attività edilizia e i nuovi permessi di costruzione sono importanti
fattori che influenzano i prezzi delle case.
Riconoscendo i limiti del VAR classico, la tesi esplora l’estensione bayesiana, che incorpora
priors per regolarizzare le stime dei parametri e migliorare l’accuratezza delle previsioni.
Particolare enfasi viene posta sui prior di tipo gerarchico e allo shrinkage, valutando
l’impatto che diverse scelte di hyperpriors hanno in termini di accuratezza predittiva,
incertezza dei parametri ed ampiezza degli intervalli di confidenza predittivi.
I risultati mostrano che i modelli BVAR con un appropriato livello di shrinkage sovraperformando
i modelli VAR classici e i modelli BVAR più semplici, offrendo previsioni più
stabili e accurate. Uno shrinkage più forte migliora le previsioni a breve termine con
intervalli di confidenza più stretti, mentre uno shrinkage meno rigido è più efficace su
orizzonti più lunghi, ma con una maggiore incertezza. Grazie a queste capacità predittive,
questi modelli forniscono informazioni più affidabili per i policy-maker riguardo il
mercato immobiliare.This thesis investigates the application of econometric models, specifically Vector Autoregression
and Bayesian Vector Autoregression, to forecast Irish house prices, a relevant
indicator for recent economic and social developments in Ireland.
Using a newly constructed dataset, this study analyzes Irish housing market dynamics
and the demand-supply mismatch that complicate forecasting. In particular, household
credit, interest rates, and supply side variables such as construction activity and new
planning permissions granted are key drivers in shaping house prices.
Recognizing the limitations of classical VAR, the research explores the Bayesian extension,
which incorporate prior information to regularize parameter estimates and improve
forecast accuracy. Particular emphasis is placed on hierarchical shrinkage priors, evaluating
the impact of various hyperprior choices on predictive performance, parameter
uncertainty, and the width of posterior predictive intervals.
Empirical findings demonstrate that BVAR models with appropriate shrinkage outperform
classical VAR and more simple BVAR models, offering more stable and accurate
forecasts. Stronger shrinkage improves short-term forecasts with narrower confidence intervals,
while looser shrinkage is more effective over longer horizons, but with greater
uncertainty. Due to these forecasting capabilities, these models provide more reliable information
for housing market policy decisions
ToyHouse : an AI story teller to turn your toys into characters
No full textLAUREA MAGISTRALENegli ultimi anni, si è fatto sempre più comune il fenomeno dell’iperconsumo di giocattoli tra i bambini stessi. L'abbandono dei vecchi peluche inutilizzati aumenta l'accumulo domestico e gli sprechi ambientali. I bambini necessitano di esperienze ludiche appaganti in quanto adulti di domani. Serve inoltre una guida precoce verso la consapevolezza ambientale e uno stile di vita sostenibile. Questo progetto di ricerca nonché design, pensato per i bambini più piccoli, mira a dare nuova vita ai peluche dimenticati tramite lo sviluppo di una scatola dei giochi intelligente e interattiva. Al fine di dotare i vecchi giocattoli di capacità interattive e profondità emotiva, il dispositivo integra la generazione di storie basata su AI, l’interazione vocale e il riconoscimento RFID, trasformandoli in compagni con un’anima.
La tesi comincia con un'indagine sulle teorie relative al gioco emotivo e su come i bambini formino legami emotivi con i giocattoli tramite racconto e vicinanza. Si analizza pure il comportamento ludico nonché le preferenze in base a età e genere, al fine di individuare i bisogni progettuali nelle diverse fasi dello sviluppo. Si possono stimare funzioni e limiti dei prodotti di gioco integrati con l’intelligenza artificiale. Un'analisi di tutte le offerte attuali sul mercato permette anche di poter considerare le opportunità mancate in tema di interazione emotiva personalizzata. Da questa analisi emerge un vuoto progettuale: si sente la mancanza di quei sistemi che promuovano la sostenibilità emotiva nonché l'attivo riutilizzo dei giocattoli convenzionali che sono esistenti.
La base tecnica del progetto viene poi approfondita, illustrando i principi e i vantaggi dell’RFID, del riconoscimento vocale e della narrazione generata dall’intelligenza artificiale. L’ultima parte della tesi presenta la progettazione e l’implementazione della scatola intelligente per la conservazione dei giocattoli, inclusi il processo di sviluppo, il design dell’interazione utente e un prototipo funzionante testato con il pubblico target. I risultati dimostrano il potenziale della combinazione tra tecnologia e design emozionale nel prolungare la vita dei giocattoli, ridurre gli sprechi e favorire esperienze ludiche significative nella prima infanzia.In recent years, the phenomenon of toy overconsumption among children has become increasingly common. Many old plush toys are left unused, contributing to domestic clutter and environmental waste. As future adults, children need not only joyful play experiences but also early guidance in environmental awareness and sustainable living. This research and design project aims to give new life to abandoned plush toys by developing a smart interactive toy box for young children. The device integrates RFID recognition, voice interaction, and AI-based story generation to endow old toys with emotional depth and interactive capability, transforming them into soulful companions.
The thesis begins with an exploration of emotional play theories and how children form bonds with toys through companionship and storytelling. It further investigates the play behaviors and preferences across different age groups and genders to identify design needs for varied developmental stages. A comprehensive review of AI-integrated toy products and current market offerings is conducted to assess their functions, limitations, and missed opportunities in personalized emotional interaction. Through this analysis, a design gap is identified—namely, the lack of systems that encourage emotional sustainability and active reuse of existing conventional toys.
The technical foundation of the project is then explained, including the principles and advantages of RFID, voice recognition, and AI-generated storytelling. The final part of the thesis presents the design and implementation of the intelligent toy storage box. This includes the development process, user interaction design, and a working prototype that was tested with target users. The results demonstrate the potential of combining technology and emotional design to prolong toy lifespan, reduce waste, and foster meaningful play experiences in early childhood
Food packaging delamination via enzymatic approaches
No full textLAUREA MAGISTRALEL'obiettivo di questa ricerca è quello di provare a rendere più sostenibili i protocolli di controllo qualità per le sigillature degli imballaggi alimentari mediante metodi distruttivi, con particolare attenzione al test di penetrazione del colorante. La ricerca si concentra, in particolare, sullo studio di un approccio enzimatico per la corrosione del layer di alluminio.
Sono state esplorate diverse combinazioni di enzimi per ottimizzare il processo, con l'obiettivo di migliorare la sicurezza e la gestione dei materiali utilizzati.
Il lavoro sperimentale in laboratorio ha portato allo sviluppo di un potenziale protocollo efficace per la corrosione dell’alluminio. I risultati ottenuti forniscono preziose informazioni di base per una eventuale ottimizzazione del processo volta verso la sostenibilità dei processi di controllo qualità, migliorando l'efficienza e la sicurezza dell'analisi delle sigillature negli imballaggi alimentari.The aim of this research is to try to make more sustainable the quality control protocols for food packaging seals by means of destructive methods, with particular attention to the dye penetration test. The research focuses, in particular, on the study of an enzymatic approach for the corrosion of the aluminum layer.
Different combinations of enzymes have been explored to optimize the process, with the aim of improving the safety and management of the materials used.
Experimental work in the laboratory has led to the development of a potential effective protocol for aluminum corrosion. The results obtained provide valuable basic information for a possible process optimization aimed at the sustainability of quality control processes, improving the efficiency and safety of the analysis of seals in food packaging
Power quality analysis of traction transformers: from traditional to power electronic based autotransformers
No full textLAUREA MAGISTRALEAl giorno d'oggi, le reti elettriche stanno subendo cambiamenti significativi nella loro dinamica e nel loro comportamento a causa della crescente penetrazione delle Fonti di Energia Rinnovabile. L'inerzia e la potenza di cortocircuito delle reti elettriche stanno subendo riduzioni sostanziali, il che causa seri problemi per la stabilità della rete. Un settore la cui prestazione nella gestione della qualità dell’energia ha un grande impatto sulla rete elettrica principale è il settore ferroviario elettrico. Questo settore soffre di molti problemi legati alla qualità dell’energia a causa della natura dei treni. Si tratta di carichi monofase mobili collegati alla rete trifase principale attraverso i Sistemi di Alimentazione per la Trazione. Essi possono indurre numerosi fenomeni transitori, squilibri nelle correnti e nelle tensioni, consumo di potenza reattiva e disturbi legati alla tensione nella rete principale. Storicamente, sono stati sviluppati molti sistemi di alimentazione, configurazioni e dispositivi di compensazione per affrontare questi disturbi indotti nella qualità dell’energia.
In questa tesi, i trasformatori speciali Scott, V/V e LeBlanc saranno analizzati in dettaglio e simulati in Simulink. I risultati delle simulazioni mostrano le loro limitazioni nella gestione dei problemi di qualità dell’energia, come il raggiungimento del fattore di potenza unitario e la mitigazione degli squilibri di tensione e corrente. Tenendo conto della transizione del mix energetico per la produzione di elettricità, questi trasformatori da soli non possono affrontare le nuove sfide emergenti nella qualità dell’energia introdotte dal sistema ferroviario. Pertanto, una nuova configurazione nota come Autotrasformatore Elettronico di Potenza (PEAT) è analizzata e simulata in questa tesi. Questa struttura dimostra una forte capacità di mantenere l’equilibrio del sistema in condizioni di carico resistivo. Sebbene questa tesi si concentri sulle prestazioni di base sotto carico resistivo e su piccole variazioni dei valori di carico, il sistema mostra grandi promesse nel gestire gli squilibri della rete e nel mantenere un fattore di potenza unitario se le sue unità di controllo e le apparecchiature lato rete, come condensatori e filtri induttivi, sono progettate e modellate in modo appropriate.Nowadays, electrical grids are experiencing significant changes in their dynamics and behavior due to the increasing penetration of RESs. The inertia and short-circuit power of electrical grids are undergoing substantial reductions, which cause serious problems for grid stability. One sector whose performance in power quality management greatly impacts the main electrical grid is the electrical railway sector. This sector suffers from many power quality issues due to the nature of trains. They are single-phase moving loads connected to the main three-phase grid through Traction Power Supply Systems. They can induce numerous transient phenomena, unbalances in current and voltage, reactive power consumption, and voltage-related disturbances in the main grid. Historically, many power supply systems, arrangements, and compensating facilities have been developed to tackle these induced power quality disturbances.
In this thesis, the Scott, V/V, and LeBlanc special transformers will be analyzed in detail and simulated in Simulink. Their simulation results show their limitations in handling power quality problems such as achieving unity power factor and mitigating unbalances in voltage and current. Taking into account the transition in the energy mix for electricity production, these transformers alone cannot address the newly emerging power quality challenges introduced by the railway system. Therefore, a new arrangement known as the Power Electronic Autotransformer (PEAT) is analyzed and simulated in this thesis. This structure demonstrates a strong ability to maintain system balance under resistive load conditions. Although this thesis focuses on its basic performance under resistive load and small variations in load values, the system shows great promise in handling grid unbalances and maintaining a unity power factor if its control units and grid-side equipment, such as capacitors and inductive filters, are designed and modeled appropriately
Software architecture for high throughput TCSPC multichannel system: reaching 2.56 Gbps in time-tagging mode measurements
Full text linkLAUREA MAGISTRALEL’acquisizione di dati tramite rivelatori a singolo fotone sta rivoluzionando la sensoristica e l'imaging quantistico, permettendo di ottenere informazioni con elevata risoluzione spaziale e temporale anche in condizioni di segnale luminoso estremamente debole. L'impiego di metodologie quantistiche consente di ottimizzare l'uso della statistica associata ai singoli fotoni per ridurre i tempi di acquisizione e migliorare la qualità dell'informazione ottenuta. Tutto ciò trova particolare impiego in applicazioni di tipo life-science (tecniche di analisi biomedica e diagnostica genetica micro e nano analitica) e nell'acquisizione di immagini e video ad elevatissima sensibilità e velocità, adoperate per la spettroscopia bidimensionale 2D e per la mappatura tridimensionale 3D di oggetti e scene mediante il tempo di volo dei singoli fotoni.
In questo contesto si inserisce la collaborazione scientifica tra il Politecnico di Milano, il Politecnico di Bari e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), ed all'interno di questa cornice tecnologica, il presente lavoro di tesi si concentra sullo sviluppo di un software avanzato per la gestione dei dati acquisiti da un sistema elettronico a 64 canali. L'obiettivo principale è sfruttare interamente la larghezza di banda della USB 3.0 Superspeed per implementare la tecnica del time-tagging nel contesto del Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Attraverso un'architettura software organizzata in classi, il programma offrirà un'interfaccia flessibile per la configurazione dei dati ricevuti, permettendo di alternare la modalità “istogramma” per la visualizzazione di garfici in tempo reale e la modalità “time-tagging” per l'analisi dettagliata del tempo di arrivo di ogni fotone.
Al fine di stare al passo con la continua evoluzione della ricerca, oltre all’ottimizzazione delle prestazioni di acquisizione, il software introdurrà un paradigma di programmazione più efficiente rispetto ai sistemi attuali, col proposito di ottimizzare il metodo di scrittura di codice in uso da decenni. L’adozione della programmazione orientata agli oggetti migliorerà la modularità, la scalabilità e la manutenibilità del codice, facilitando eventuali estensioni future del sistema e garantendo una maggiore efficienza nella gestione dei dati acquisiti.Data acquisition through Single Photon Avalanche Diode (SPAD) detectors is radically changing sensors and quantum imaging, allowing information with high spatial and temporal resolution to be obtained even in extremely weak light signal conditions. The use of quantum methodologies allows researchers to optimize the use of the statistics associated with individual photons to reduce acquisition times and improve the quality of the information obtained. All this finds particular use in life-science applications (biomedical analysis techniques and micro and nano analytical genetic diagnostics) and in the acquisition of images and videos at very high sensitivity and speed, used for two-dimensional spectroscopy and for three-dimensional mapping of objects and scenes using the time of flight of individual photons.
The scientific collaboration between Politecnico di Milano, Politecnico di Bari and Agenzia Spaziale Italiana (ASI) fits into this context. Within this technological framework, this thesis work focuses on the development of advanced software for the management of data acquired by a 64-channel electronic system. The main objective is to fully exploit the bandwidth of USB 3.0 Superspeed to implement the time-tagging technique in the context of Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Through a software architecture organized into classes, the program will offer a flexible interface for configuring the data received, allowing the user to alternate between the "histogram" mode for real-time graphical visualization and the "time-tagging" mode for detailed analysis of the arrival time of each photon.
In order to keep up with the continuous evolution of research, in addition to optimizing acquisition performance, the software will introduce a more efficient programming paradigm compared to the current system adopted in the laboratory, with the aim of optimizing the code writing method in use for decades. The adoption of object-oriented parallel programming will improve the modularity, scalability and maintainability of the code, facilitating any future extensions of the system and ensuring greater efficiency in the management of the acquired data
Ground resonance sensitivity study for unconventional damper configurations
Full text linkLAUREA MAGISTRALELa presente tesi analizza il concetto innovativo della configurazione Inter-2-Blade (I2B) per gli smorzatori di ritardo nei rotori di elicottero. Al fine di ottenere modelli comparabili con la configurazione convenzionale Inter-Blade (IB), vengono applicati l’analisi di sensibilità degli autovalori e i metodi di continuazione alle equazioni della risonanza al suolo.
Viene dapprima presentata la derivazione formale del metodo di sensibilità, applicata successivamente al problema di Hammond, dimostrando la capacità della metodologia di guidare le modifiche geometriche nella configurazione I2B. L’adattamento delle caratteristiche geometriche dello smorzatore consente di migliorare la stabilità del sistema, aumentare lo smorzamento nei modi critici e attenuare comportamenti precedentemente non smorzati.
Viene quindi proposto un modello generale per il sistema accoppiato rotore-fusoliera, indipendente dall’architettura dello smorzatore e dalle ipotesi cinematiche adottate. All’in\-terno di tale framework sono sviluppati due modelli dettagliati: uno rappresentativo di un elicottero moderno con configurazione IB e uno con configurazione I2B. Regolando i coefficienti di rigidezza e smorzamento tramite l’approccio di sensibilità, si ottiene un modello I2B con migliorato smorzamento sul modo collettivo.
Infine, le configurazioni analizzate sono implementate in MASST, un software industriale per la simulazione di sistemi dinamici complessi, consentendo il confronto tra i risultati.
Il lavoro rappresenta un avanzamento nello studio di questa nuova architettura di smorzatori, sfruttando l’analisi di sensibilità degli autovalori per ottenere modelli equivalenti per la configurazione I2B rispetto a quella convenzionale IB, mediante modelli cinematici più dettagliati e realistici.This thesis further explores and investigates the innovative concept of the Inter-2-Blade (I2B) lead-lag damper arrangement for helicopter rotors. In order to obtain a model comparable to the conventional Inter-Blade (IB) configuration, I2B models are derived by exploiting eigenvalue sensitivity analysis and continuation methods applied to the ground resonance equations.
The work first presents a formal derivation of the sensitivity method applied to the ground resonance problem. This methodology is then applied to the so-called Hammond problem, demonstrating its capability to guide modifications of the geometry in the I2B configuration. By adjusting the geometrical characteristics of the damper, the method provides valuable insights to enhance system stability, introduce additional damping in critical modes, and mitigate previously undamped behaviors.
Subsequently, a general modeling framework is proposed, capable of assembling the coupled rotor-airframe system independently of the specific damper architecture or kinematic assumptions. Within this framework, two detailed kinematic models are developed: one representative of a modern medium-weight helicopter with the IB configuration, and the other adopting the I2B configuration. By applying the sensitivity-based approach, equivalent models are obtained by tuning the damper stiffness and damping coefficients, yielding an I2B model with improved damping characteristics on collective mode.
Finally, the damper configurations studied are implemented in MASST, an industrial-grade tool designed to simulate complex dynamic systems, where a comparison between the obtained results is performed.
This work represents a step forward in the study of this novel damper architecture, exploiting eigenvalue sensitivity analysis to derive comparable models for the I2B configuration with respect to the conventional IB configuration, while employing more detailed and realistic kinematic representations