Одним из ключевых аспектов академических и промышленных исследований сегодня является неразрушающая визуализация, метод, при котором объект или образец отображается (с использованием света), не причиняя ему никакого вреда. Часто такие методы визуализации имеют решающее значение для обеспечения безопасности и качества промышленных продуктов, что приводит к растущим требованиям к высокопроизводительной визуализации объектов с произвольной структурой и расположением.
С одной стороны, были достигнуты огромные успехи в области неразрушающего формирования изображений в области доступного ему электромагнитного (ЭМ) спектра, который теперь колеблется от видимого света до миллиметровых волн! С другой стороны, устройства формирования изображений стали гибкими и пригодными для ношения, что позволяет стереоскопическую (3D) визуализацию как плоских, так и изогнутых образцов без образования слепых зон.
Однако, несмотря на прогресс, остаются нерешенными такие вопросы, как портативность сенсорных модулей, громоздкость охлаждающего оборудования, работа устройства и автоматический или роботизированный фотомониторинг. «Переход от пилотируемого к роботизированному контролю может сделать такие операции, как проверка отключения линий электропередачи и исследование стесненных условий, более безопасными и устойчивыми», — объясняет профессор Юкио Кавано из Токийского технологического университета и Университета Тюо, который проводит обширные исследования в области терагерцового диапазона (ТГц). ) волны (ЭМ волны с частотой в терагерцовом диапазоне) и ТГц изображения.
Роботизированный фотоисточник и встроенный в формирователь изображения многоосевой подвижный кронштейн для монитора PTE, который представляет собой объединение функциональности, позволил осуществить неразрушающий беспилотный дистанционный высокоскоростной всенаправленный фотомониторинг миниатюрной воздушной неисправной извилистой дороги. мост. Предоставлено: Tokyo Tech.
Хотя в прошлом во многих исследованиях изучались системы, оснащенные одним из этих модулей, попытки их функциональной интеграции еще не предпринимались, что ограничивает прогресс. На этом фоне в недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications , профессор Кавано и его коллеги из Tokyo Tech, Япония, разработали роботизированную широкополосную (с использованием широкого диапазона частот) платформу фотомониторинга, оснащенную источником света и имидж-сканер, который может работать независимо от местоположения и переключаться между отражающим и пропускающим зондированием.
В предложенном модуле ученые использовали физически и химически обогащенные углеродные нанотрубки.(CNT) тонкие пленки, которые действуют как неохлаждаемые листы формирователя изображения, которые использовали фототермоэлектрический эффект для преобразования света в электрические сигналы посредством термоэлектрического преобразования. Благодаря своим превосходным свойствам поглощения в широком диапазоне длин волн УНТ показали широкополосную чувствительность. Кроме того, лист формирования изображения позволял выполнять операцию стереоскопического зондирования как в отражающем, так и в пропускающем режимах, тем самым давая возможность проверять несколько изогнутых объектов, таких как бутылки с напитками, водопроводные трубы и газовые трубы. Обнаруживая локальные изменения сигналов, ученые смогли идентифицировать крохотные дефекты в этих структурах, которые иначе были бы невидимы. Кроме того, используя многочастотный фотомониторинг в диапазоне ТГц и инфракрасного (ИК) диапазонов, ученые смогли выделить как внешнюю, так и внутреннюю поверхности с помощью ИК- и ТГц света.
Наконец, они достигли 360-градусного фотомониторинга с использованием компактного сенсорного модуля со встроенным источником света и реализовали его в многоосевой подвижной руке с роботом, которая выполняла высокоскоростной фотомониторинг дефектной миниатюрной модели обмотки автомобильный мост.
Результаты побудили ученых задуматься о будущих перспективах своего устройства. «Наши усилия потенциально могут предоставить дорожную карту для реализации повсеместной сенсорной платформы. Кроме того, концепция этого исследования может быть использована для устойчивой, долгосрочной работоспособной и удобной для пользователя системы Интернета вещей в сенсорной сети», — сказал он. — говорит профессор Кавано.
Дополнительная информация: Коу Ли и др., Роботизированные, многоканальные широкополосные формирователи изображений с камерой и источником для повсеместной платформы зондирования, Nature Communications (2021 г.). DOI: 10.1038 / s41467-021-23089-w