2019, Feb.
No.

371

CONTENTS
レーザーを用いたトンネル覆工コンクリートの高速検査システムの開発
ICALEO2018国際会議報告
ILTの最新技術を紹介！
光とレーザーの科学技術フェア2018

ISSN 0914-9805【表紙図】道路トンネルの覆工コンクリート検査結果（（緑）健全部、（赤）空洞部）（左図）健全部、空洞部それぞれの（上）レーザー誘起振動の時系列波形、（下）
フーリエ振幅スペクトル

レーザーを用いたトンネル覆工コンクリートの高速検査システムの開発
レーザー計測研究チーム

島田義則、倉橋慎理

法には従来、打音法（検査員がコンクリート壁面をハ■はじめに道路トンネルなど日本のコンクリート構造物は高度ンマーで直接打撃し、その反響音により判断する手法）経済成長期に建設されたものが多く、現在その老朽化が用いられてきた。しかしながらこの手法を実施する問題への関心が高まっている。コンクリートが老朽化には、危険を伴う高所での作業が必要となり、また検すると、表面の劣化だけでなく内部に欠陥（空洞）が生査員の判断がばらつくことや、定量的な検査結果を残じる恐れがあり、この現象が進行すると構造劣化や崩すことが難しい、といった課題がある。これらを解決落事故につながる可能性がある。このため老朽化したするためには、検査手法の効率化、自動化が重要な鍵

インフラには、内部構造を含めた適切な検査・補修・となる。

修繕が施され、機能維持が図られることが望ましい。

当研究所では、非接触で安全にコンクリート内部をトンネル覆工コンクリートの内部構造を検査する手検査する手法の実現を目指し、レーザーを用いた遠隔公益財団法人レーザー技術総合研究所

レーザー･クロス

次ページへつづくレーザーを用いたトンネル覆工コンクリートの高速検査システムの開発検査技術の開発を進めてきた。内部空洞を有する領域の領域が健全部、赤色の領域が空洞部である。コンクをパルスレーザーにより照射して壁面にたわみ振動をリート表面と溝の部分の間に、わずかな隙間（浮き）が誘起し、その振動をレーザー干渉計で検出する。これ存在することがわかる。この結果は事前に検査員がまでに、この技術が打音法に代替可能な検査精度を有行った打音法による検査と良い一致を示したことか

す る こ と を 実 証 し て き た（Laser Cross No.351、2017

ら、我々の開発したシステムにより実際のトンネル検Jun. 他）。さらに平成26年度からは、検査の高速化を査が可能であることを実証できた。今後は道路トンネ目指して研究を進め、速度50 Hzの高速検査システム

ルのみならず、配管やビルの外壁など、さまざまな社の開発に成功した（装置の詳細はLaser Cross No.358、会インフラの検査をレーザーで行うことを目指してさ2018 Jan.を参照）。本稿では、この検査システムを用らなる開発を進めていく予定である。

いて実施した屋外実証試験の結果について述べる。

■屋外実証試験

本研究は、SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「レーザーを活用した高性能・非破壊劣化インフラ

屋外実証試験は、メンテナンス期間中の大阪府およ診断技術の研究開発」（管理法人:JST）の支援の下、量子び奈良県下の国道トンネル内で、試験許可を得て実施

科学技術研究開発機構と共同で得られた成果である。

した。試験時の写真を図1に示す。検査システムはトラックの荷台に搭載されており、トンネル内を自由に移動できる。表紙図に、試験箇所の写真および試験結果を示す。左上のグラフは、健全部（緑）、空洞部（赤）それぞれのある計測点でのレーザー誘起振動の時系列波形であり、空洞部の存在を示す減衰振動波形が検出された。フーリエ変換後の振幅スペクトル（表紙図左下）では、空洞部において約4 kHの卓越振動が検出され、空洞部と健全部を明確に判別できることがわかった。表紙図の中央には、50 Hzの高速2Dスキャンによる検査結果を写真上に重ね合わせたものを示してある。四角に囲われた領域が検査範囲で、そのうち緑色【図1】屋外実証試験時の様子

REPORTICALEO2018国際会議報告主席研究員◆レーザー加工の国際会議ICALEO

2藤田雅之

いった規模であった。

去 る10月14〜18日 に 米 国・オ ー ラ ン ド のRosen

今 年 は、本 会 議 の 主 催 者 で あ るLIA (Laser Ins

Centre Hotel で ICALEO2018 (the 37th Int. Con-titute of America)が創立50周年を迎えたのであるが、gress on Applications of Laser & Electro-Optics) が例年と変わったことと言えば昼食時に行われる授賞式開催された。参加者は450名を越え、溶接、切断等の熱が夕方になり、1杯のスパークリングワインが振る舞

加 工 を 中 心 と し たLaser Material Processing Con

われたこととLIA 50周年のピンバッチが配られたくら

ference (LMP)、微 細 加 工 を 中 心 と し たLaser

いであった。

Microprocessing Conference (LMF)、ナ ノ テ ク に 関◆基調講演のトピックス

連したNanomanufacturing Conference (Nano)から構

今年のオープニングプレナリーセッションのテーマ成されていた。それぞれの講演件数は、89、47、24とは「Emerging Laser Technologies: a Path to Dis-

ruptive Business」で、Information and Computingム ト 秒 パ ル ス が100-150 shot照 射 さ れ る 間（こ れ を、Technologies (ICT)、自動運転、アメリカレーザー協

Incubation periodと 呼 ん で い た）に 試 料 表 面 が コ ン

会 (LIA) の今後の50年、がトピックスとして取り上げディショニングされるとのことであった。プラズマはられ、各分野におけるレーザーの活躍が紹介された。

発生しているものの、電子密度は臨界密度以下である

ICTの分野では、人工知能（AI）やビッグデータなどのため高繰り返しパルスであってもレーザーは直接固体発展により半導体の三次元高集積化が求められておに吸収されていると主張していた。今後、さらなる実り、EUV（極端紫外光）露光による微細化が期待されて験とシミュレーション解析が進み、物理的描像が明らいる。今後は、銅配線から光配線へとインターコネクかとなってくることを期待したい。

ト技術がシフトしてSiフォトニクスが重要になってい◆CFRPのレーザー加工

くとのことであった。自動運転の開発においては遠隔Light Weight Material (CFRP)と 題したセッショ

計測が必須となり、LiDAR技術の発展が近年著しいこンがあり、5件中4件がCFRPのレーザー加工に関するとが報告されていた。アイセーフレベルのレーザー光発表であった。うち3件はLZH（Laser Zentrum Hanを用いて周囲の環境をセンシングするために、近距離nover）から、1件は韓国のUlsan National Institute（〜数m）、中距離、長距離（〜200 m）に応じたシステof Science and Technologyからであった。LZHは、ムがそれぞれ開発されている。これらのシステムではフ ァ イ バ ー の 向 き をO C T (O p t i c a l C o h e r e n t

周囲の三次元形状計測や人の検知などを目的として人Tomography)で確認しながら、1 mJ /100 kHzのパ工知能（AI）を組み合わせたデータ処理を行っている。

ルスファイバーレーザーを用いてCFRPのRepairに関◆アブレーション・クーリングする実験を行っていた。また、Airbus 350では1機当2016年にNatureで報告されて以来、何かと話題にのたり34,000個の穴開け加工が必要とされており、それぼる Ablation Cooling であるが、今回、実験とシミュに対応するために100 mJ /15 kHzのディスクレーザー

レ ー シ ョ ン 解 析 の 連 続 講 演 を 聞 く こ と が で き た。

で照射条件の最適化が進められていた。この他、300

Rochester工科大学のJ. Qiao女史から繰り返しGHz領

W-LDを 用 い た 溶 着（LZH）や2 kW フ ァ イ バ ー レ ー

域でのフェムト秒レーザー加工現象が電子とイオンのザーを用いた加工（UNIST）の発表があった。

2温度分布モデルに基づいて解析されていた。アブレー◆次回の開催予定

ションしきい値以下でフェムト秒パルスをGHzの高繰り返しでSi基板に照射し続けると、基板の温度が徐々次回のICALEOは、2019年10月7日〜10日に同じくオーランドで開催される予定である。に上昇して融点に至る直前に電子が飛び出してきて、それに続いて物質が吹き出しているとのことであったが、何がその 飛び出し をそそのかしているのか明確な説明はなかったように感じた。少なくとも、クーロン爆発ではないとのことであった。
続 い て、Amplitude 社 の E.
Mottay氏 か ら 実 験 結 果 の 報 告 があった。ナノ秒パルスと繰り返しGHzのフェムト秒パルスで加工の効率を評価していたが、加工品質ではフェムト秒が優るものの、mm3/J
ではナノ秒パルスの効率が高いという結果であった。2講演とも質疑応答が活発に行われたが、どうもフェ【写真1】ポスター発表【写真2】LIA創立50周年ピン3NEWS

I L T の最新技術を紹介！
光とレーザーの科学技術フェア 2018
昨年11月13日から15日にかけて、科学技術館（東京・パワーレーザーを用いたメタルデポジション方式によ北 の 丸 公 園）に て「光 と レ ー ザ ー の 科 学 技 術 フ ェ ア

る国産3Dプリンターの開発についてご講演いただきま2018」（主催：オプトロニクス社）が開催されました。

した。また、パワーレーザー加工技術の基礎、レーザー本会は、毎年秋に開催されるレーザーや光学技術に関のハイパワー化に伴い今後ますます重要視される光学する大展示会です。今年は「オプティクスフェア」「レー素子の開発、空中や海中のさまざまな物質を高感度でザー科学技術フェア」「光学薄膜フェア」など7展と、可検知するリモートセンシング技術、鉄道トンネルなど視光・次世代レーザー応用に関する特設ゾーンが併設のコンクリートインフラの健全性を高速で診断できるされ、第10回光科学フォーラムサミット「パワーレーレーザー遠隔計測技術など、ハイパワーレーザー応用ザーが拓くロボットフォトニクス」などのイベントも技術の基礎と現状について解説するとともに、当研究多数開催されました。当研究所では、オープンセミ所の最新の研究成果を報告いたしました。当日は100ナーの開催、ならびにレーザー科学技術フェアへ出展名以上のご参加があり、貴重なご意見を多くいただきし、当研究所の最新技術を紹介いたしました。

ました（写真1）。

■オープンセミナー「社会を変えるパワーレーザー」■レーザー科学技術フェアへ出展
展示ブース（写真2）では、コンクリート健全性評価

11月13日には同会場にて、オープンセミナー「社会の技術紹介ビデオの上映、当研究所の技術紹介パネルを変えるパワーレーザー 〜レーザー加工からインフラや本誌レーザークロスのバックナンバーの展示を行い診断まで〜」を開催いたしました。特別講演として、ました。期間中は多くの方にお立ち寄りいただきまし

株式会社東芝生産技術センター技監 岡田直忠氏より、た。コンクリート健全性評価やレーザー加工への問い合わせが多く、光学素子のレーザー損傷評価試験に参画いただいている企業の方にも多くお立ち寄りいただ
きました。また昨年台風の塩害による停電被害が多く報道された影響からか、レーザーを用いた碍子付着塩分計測技術（LaserCorss No.313 他 を参照）に対する問い合わせもいただきました。

【写真1】オープンセミナーの様子【写真2】展示ブース【お詫びと訂正】
Laser Corss No.367（2018 Oct.）、「オープンセミナー」の告知記事におきまして、記載内容に誤りがございました。以下に訂正させていただくとともに、謹んでお詫びさせていただきます。
4ページ左段14行目誤）技監

岡田忠直氏 →

Laser Cross No.371 2019, Feb.

正）技監

岡田直忠氏
http://www.ilt.or.jp

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