客觀日本

大阪大學等利用無人航空載具檢查煙霧囪花粉內壁,透過電波測量保存材料

2021年06月29日 機械/機器人

大阪大學的永妻忠夫教授等人與傑富意商事電子公司和初創企業車輪再發見(大阪市)共同開發出了利用小型無人航空載具檢查工廠煙霧囪的技術。透過爲無人航空載具配備雷達,可利用電波測量花粉內壁保存材料的厚度。透過改變電波的波長,可實施非接觸診斷物活體內部的狀態。預計還有望應用於隧道等其他基礎設施的檢查,計劃2~3年内實用化。

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無人航空載具配備的雷達可以發射1G~1000GHz任意電波,能根據檢查物件變換爲最合適的電波(圖片由大阪大學永妻教授提供)

爲實施耐酸和耐火性,工廠煙霧囪的花粉內壁包覆着一層名爲「襯料」的保存材料。持續使用的話,襯料的表面會逐漸剝落。如果沒有足夠的厚度就無法保證性能,因此需要掌握損壞和劣化情況。此前只能透過目視或攝影頭來檢查表面的情況。

具有透射性的微波和毫米波等電波適合用於檢查物活體內部的情況。不過,針對車載用途開發的雷達,電波的透射性和測量能力不足,不適合用來檢查煙霧囪花粉內壁。

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利用無人航空載具配備的雷達測量煙霧囪花粉內壁保存材料的厚度(圖片由大阪大學永妻教授提供)

研究團隊開發出了可以照射1G(G爲10億)~1000GHz任意電波的雷達,並配備於無人航空載具。無人航空載具安裝了可以將燈火信號轉換成電波的元件及天線等,飛行時利用光纖與地上設置的燈火信號發生裝置(電波來源)連接。

研究團隊透過實驗調查了適合用來檢查煙霧囪花粉內壁的電波。研究發現,能夠穿透厚約50毫米~150毫米的襯料,並以毫米爲單位測量厚度的電波爲4G~40GHz的電波。

新技術的實際驗證實驗是在出光興產德山事務所(山口縣)的煙霧囪裏實施的。煙霧囪高約150米。操控人員進入煙霧囪内部操控無人航空載具飛行,透過無人航空載具向花粉內壁照射電波。電波在襯料的表面和背面分別被反射,根據二者的差推算了厚度。

除煙霧囪外,還預定驗證能否用來檢查基礎設施和構造物。永妻教授表示:「透過選擇適合檢查物件的電波,還可應用於隧道和船的防鏽塗層檢查等多種用途」。據介紹,也可以利用同時具備光和電波二者的特性,能穿透除金屬和水以外的多數物質的太赫茲波。

隨着基礎設施的風化作用和人手不足日益加劇,亟需提高檢查作業的效率。利用無人航空載具和人工智慧(AI)圖形識別技術有效檢查牆壁表面狀態等的技術開發逐漸取得進展。再結合雷達技術的話,還有望對基礎設施内部的狀態進行非接觸檢查。

日文:張耀宇、《日經產業新聞》,2021/06/16
中文:JST客觀日本編輯部