新型机器人辅助无损检测宽频成像仪成为迈向先进制造技术的垫脚石

发表于 4年以前 | 总阅读数：436 次

一方面，在非破坏性成像的范围内，它可以进入的电磁（EM）频谱区域已经有了巨大的进步，现在的范围从可见光到最远的毫米波。另一方面，成像设备已经变得灵活且便携，能够对平面和弯曲的样品进行立体（3D）可视化而不形成盲点。

然而，尽管取得了这样的进展，诸如传感模块的便携性、冷却（应该不需要笨重的冷却设备）的设备操作以及无人或机器人辅助的照片监测等问题仍有待解决。东京理工大学和中央大学的河野行雄教授解释说："从载人到机器人检测的转变可以使诸如输电线路的断开测试和探索狭窄环境的操作更加安全和可持续。"他广泛研究太赫兹（THz）波（频率在太赫兹范围内的电磁波）和太赫兹成像。

机器人辅助的照片源和成像器内置多轴可移动的PTE监控臂，功能的整合带来了对微型空中缺陷的蜿蜒道路桥的非破坏性远程高速全向照片监控。资料来源：东京理工大学

虽然过去有多项研究探讨配备上述模块之一的系统，但它们的功能整合还没有被尝试，这限制了研发进展。在这种背景下，最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，来自日本东京理工大学的川野教授和他的同事们开发了一个机器人辅助的宽频（使用广泛的频率）光监测平台，该平台配备了光源和成像器，可以以独立于位置的方式运行，并在反射式和透射式感应之间切换。

在他们提出的模块中，科学家们利用物理和化学富集的碳纳米管（CNT）薄膜作为非冷却成像器片，借助"光热电效应"，通过热电转换将光转化为电信号。由于CNT在广泛的波长范围内具有出色的吸收特性，它显示了宽带的敏感性。此外，成像器片允许在反射和透射模式下进行立体传感操作，从而能够检查一些弯曲的物体，如饮料瓶、水管和煤气管。通过检测信号的局部变化，科学家们能够识别这些结构中原本看不见的微小缺陷。此外，通过采用多频光监测，范围在太赫兹和红外（IR）波段之间，科学家们能够分别使用红外和太赫兹光提取外表面和内表面特征。

最后，他们利用一个光源集成的紧凑型传感模块实现了360°视角的光监测，并在一个多轴、机器人辅助的可动臂上实现了同样的功能，对一个有缺陷的公路桥微型模型进行了高速光监测。

这些结果促使科学家们考虑其装置的未来前景。"我们的努力有可能为实现一个无处不在的传感平台提供一个路线图。此外，这项研究的概念可用于传感器网络的可持续、长期可操作和用户友好的物联网系统，"川野教授兴奋地指出。