積分型位相シフト相関格子法による実時間変形・ひずみ計測システムの研究開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450052
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 森本 吉春 和歌山大学, システム工学部, 教授 (20029573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤垣 元治 和歌山大学, システム工学部, 助手 (40273875) ; 野村 孝徳 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (80222206)
• Keywords: DMD / 積分型位相シフト相関格子法 / 実時間 / 変形・ひずみ計測システム / 位相シフト走査モアレ法 / 応力解析 / スペックル干渉法 / 光弾性

Research Abstract

本研究の目的は,DMDを用いてより発展した新しい高速高精度形状・変形・ひずみ解析装置を開発し,本研究で開発する積分型位相シフト法による実時間位相解析装置を光弾性による応力解析やスペックルの解析に適用して実時間で光弾性縞の位相解析やスペックル干渉縞の位相解析を行う手法を開発することである.本研究では次に示す成果が得られた.
1.DMD素子の動きおよび本研究で提案する方法をシミュレーションにより確認した.その結果,提案アルゴリズムが正しいことが確認できた.
2.DMD反射式CCDカメラを製作し,準静的な実験により位相シフト走査モアレ法による等高線・等変位線画像の作成実験を行った.その結果,原理通りの結果が得られることが確認できた.
3.DMD反射式CCDカメラ一体型の形状計測光学装置を製作した.
4.一体型の形状計測光学装置とパソコンと組み合わせることにより計測システムを構築した.
5.DMDを用いた位相シフト走査モアレ法のハードウエア回路の概略設計を行った.
6.DMDコントロールに必要な情報を入手し回路設計を行った.
7.光弾性法による実時間応力解析に用いるための新たな位相シフト手法を提案した.その手法を実現する装置を開発し,実験により有効性を確認した.
8.その位相シフト手法を改良し,少ない撮影枚数で計測が可能なことを実験により確認した.
9.2成分同時積分型位相シフト法を提案し,ひずみ解析が行えるモアレ干渉縞解析に適用した.
10.積分型位相シフト法をラインセンサーを用いた形状変形計測に適用するアルゴリズムを開発した.
11.シミュレーションおよび実験によりそのアルゴリズムの有効性を確認した.
12.新たに周波数変調型の位相接続手法を開発した.

Research Products

• [Publications] 藤垣元治ほか2名: "位相シフト走査モアレ法による実時間等高線・等変位線表示装置"精密工学会誌. Vol.66, No.8. 1221-1225 (2000)
• [Publications] Fujigaki, M., ほか3名: "Real-time Measurement System for Small Displacementby Integrated Phase-shifting Method and Applications"Proc.of the SEM IX International Congress Experimental Mechanics, Orlando. 804-807 (2000)
• [Publications] Morimoto, Y.: "Shape Measurement of Moving Human Body"Proceedings of International Conference Machine Automation(ICMA2000). 345-350 (2000)
• [Publications] 岩井一能, 森本吉春, 藤垣元治: "積分型位相シフト法による実時間形状計測における位相接続方法"第5回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集,精密工学会. 255-260 (2000)
• [Publications] 藤垣元治ほか2名: "積分型位相シフト法を用いた実時間ナノメートル変位分布計測"日本機械学会論文集A. Vol.67, No.655(印刷中). (2001)
• [Publications] 松井亮, 森本吉春ほか2名: "位相シフト法を用いた等色線・等傾線の自動解析"日本光弾性学会講演論文集. No.22. 23-26 (2000)
• [Publications] 藤垣元治, 森本吉春, 高騫: "デジタルマイクロミラーデバイスを用いた位相シフト走査モアレ法による形状計測"実験力学,日本実験力学会. Vol.2, No.1. 50-54 (2002)
• [Publications] 山本裕子, 森本吉春, 藤垣元治, 米山聡, 隆雅久: "2成分同時積分型位相シフト法によるモアレ干渉縞解析"実験力学,日本実験力学会. Vol.2, No.1. 44-49 (2002)
• [Publications] Fujigaki, M., Morimoto, Y., Gao, Q.: "Shape and Displacement Measurement by Phase-shifting Scanning Moire Method Using Digital Micro-mirror Device"Proceedings of ICEM2001, SPIE. (in printing). (2001)
• [Publications] Iwai, K., Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yoneyama, S.: "Phase-unwrapping Method in Real-time Shape Measurement Using Composite Rectangular Grid"Proceedings of ICEM2001, SPIE. (in printing). (2001)
• [Publications] Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yoneyama, S.: "Shape, Stress and Strain Measurement Using Phase Analysis of Grating or Fringe Patterns"Proceedings of ICEM2001, SPIE. (in printing). (2001)
• [Publications] Ikeda, Y., Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yoneyama, S.: "3D Surface Profile Measurement of Moving Object Using Linear Sensors"Proceedings of APCFS & ATEM '01, Sendai. 806-810 (2001)
• [Publications] Shinke, A., Morimoto, Y., Fujigaki, M.: "Development of Accurate Shape Measurement System Using Multiple Reference Planes"Proceedings of APCFS & ATEM '01, Sendai. 811-814 (2001)
• [Publications] Kim, M.S., Baek.T.H, Yu, M.-H., Morimoto, Y., Fujigaki, M.: "Phase Shifting Method by Quarter Wave Plate with Linear Polarizer for Speckle Interferomentry"Proceedings of APCFS & ATEM '01, Sendai. 826-829 (2001)
• [Publications] Fugigaki, M., Miwa, M., Nakashima, A., Kim, M.S., Soga, M., Tanikawa, H.: "Development of Multispectral Infrared Camera System for Plant Healthiness Evaluation"Proceedings of SPIE. Vol.4548. 157-160 (2001)
• [Publications] Yabe, M., Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yoneyama, S.: "Shape and Deformation Measurement by Phase-shifting Method Using Linear Sensors"Fringe2001, Osten, W.and Juptner, W., eds., Elsevier. 557-564 (2001)
• [Publications] Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yoneyama, S.: "Stress and Strain Measurements Using Fourier"Gobor and Wavelet Transforms, 6th International Workshop on Advances in Experimental Mechanics in Slovenia. (2001)
• [Publications] Yoneyama, S., Morimoto, Y., Fugigaki, M.: "High-Speed Analysis of Stress and Strain Distributions by Phase-shifting Methods"6th International Workshop on Advances in Experimental Mechanics in Slovenia. (2001)
• [Publications] S.Yoneyama, Morimoto, Y., Nomura, T., Fugigaki, M., Matsui, R.: "Real-time Analysis of Isochromatics and Isoclinics Using Phase-shifting Method"Proc. of the SEM Annual Conf. on Experimental and Applied Mechanics, SEM. 117-120 (2001)
• [Publications] Baek, T.H, Kim, M.S., Cho, S.H, Morimoto, Y., Fujigaki, M.: "Digital Measurement of Isochromatics and Isoclinics in Photoelastic Fringes through a Circular Polariscope"Proc. of the SEM Annual Conf.. 125-128 (2001)
• [Publications] Kim, M.S.Baek, T.H, Morimoto, Y., Fujigaki, M.: "Phase Shifting Method Using Quarter Wave Plate in Speckle Interferometry"Proc. of the SEM Annual Conf. on Experimental and Applied Mechanics, SEM. 480-482 (2001)
• [Publications] Morimoto, M., Fujigaki, M.: "Real-time Phase Analysis Methods for Analyzing Shape, Strain and Stress, Nontraditional Methods of Sensing Stress, Strain, and Damage in Materials and Structures"Second Volume, ASTM, STP1323. 153-168 (2001)