Uno de los aspectos clave de la investigación académica e industrial moderna son las imágenes no destructivas, una técnica mediante la cual se obtienen imágenes de un objeto o muestra (utilizando luz) sin causar ningún daño. A menudo, estas técnicas de formación de imágenes son cruciales para garantizar la seguridad y la calidad de los productos industriales, lo que en consecuencia conduce a una demanda creciente de imágenes de alta calidad de objetos de cualquier estructura y ubicación.
Por un lado, ha habido un tremendo progreso en la obtención de imágenes no destructivas en el rango del espectro electromagnético (EM) al que tiene acceso, que ahora va desde luz visible ¡Hasta ondas milimétricas! Por otro lado, los dispositivos de imágenes se han vuelto flexibles y portátiles, lo que permite la visualización estereoscópica (3D) de muestras planas y curvas sin crear un punto ciego.
Sin embargo, a pesar de los avances, quedan por resolver problemas como la portabilidad de los módulos de sensores, la amplitud del equipo de enfriamiento, el funcionamiento del dispositivo y el monitoreo fotográfico asistido por robots o no tripulado. “Pasar de la inspección con personal a la robótica puede hacer que operaciones como las pruebas de desconexión de líneas eléctricas y la exploración de entornos estrechos sean más seguras y sostenibles”, explica el Prof. Yukio Kawano de Tokyo Tech y la Universidad de Chuo, quien realiza una investigación intensiva sobre ondas de terahercios (THz) (ondas EM con frecuencias en el rango de terahercios) e imágenes de THz.
Si bien se ha investigado mucho en el pasado sobre sistemas con uno de estos módulos, todavía no se ha intentado integrarlos funcionalmente, lo que limita el progreso. En este contexto, un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza, Prof. Kawano y sus colegas de Tokyo Tech en Japón han desarrollado una plataforma de fotomonitoreo asistida por robot, de banda ancha (frecuencia amplia) con fuente de luz y un dispositivo de procesamiento de imágenes que es independiente de la ubicación y conmutable entre los sensores reflectante y transmisivo.
En el módulo propuesto, los científicos utilizaron materiales enriquecidos física y químicamente Nanotubo de carbono (CNT) películas delgadas que actúan como láminas de imágenes sin enfriar que utilizan el efecto fototérmico para convertir la luz en señales eléctricas a través de la conversión termoeléctrica. Debido a sus excelentes propiedades de absorción en un amplio rango de longitudes de onda, los CNT mostraron una sensibilidad de banda ancha. Además, la hoja de imágenes permitió la detección estereoscópica tanto en modo reflectante como transmisivo, lo que permitió la inspección de varios objetos curvos como botellas de bebidas, tuberías de agua y tuberías de gas. Al detectar cambios locales en las señales, los científicos pudieron identificar pequeños defectos en estas estructuras que de otro modo serían invisibles. Además, mediante el uso de fotomonitorización multifrecuencia en las bandas THz e infrarroja (IR), los científicos pudieron extraer características de la superficie exterior e interior utilizando luz IR y THz, respectivamente.
Finalmente, lograron lograr un monitoreo fotográfico de 360 grados utilizando un módulo de sensor compacto integrado en la fuente de luz e implementarlo en un brazo móvil asistido por robot de múltiples ejes que realizaba un rápido monitoreo fotográfico de un modelo de bobinado en miniatura defectuoso. puente de carretera.
Los resultados llevaron a los científicos a considerar las perspectivas futuras de su dispositivo. “Nuestros esfuerzos tienen el potencial de proporcionar una hoja de ruta para la implementación de la plataforma de sensores ubicua. Además, el concepto de esta investigación se puede utilizar para crear un sistema de IoT sostenible, a largo plazo y fácil de usar en una red de sensores ”, dice el Prof. Kawano.
Kou Li et al., Cámaras de banda ancha de banda ancha asistidas por robot acopladas a una fuente de cámara para la plataforma de sensores ubicua, Comunicaciones de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-23089-w
Entregado por
Instituto de Tecnología de Tokio