2015 Fiscal Year Research-status Report
センサ・データフュージョンを利用した社会インフラ点検システムの高度化
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15K01226
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (20380256)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 無線計測 / 振動 / ノイズ除去 / カルマンフィルタ / MEMS加速度センサ / ジャイロセンサ / ３次元可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者が開発中である振動の無線計測・可視化システムに，センサ・データフュージョンを導入した．この導入目的は，S/N 比の低いMEMS センサから信頼性のある加速度データを抽出すること(データ校正)，ジャイロセンサ等の異種センサからのデータも加法的に結合することによって多点間のデータを補間し，高精度な3次元動態可視化を行うことである(データ結合)．さらに，シミュレーションとの連携によって損傷同定へと本システムを発展させる予定である(データ同化)．
①MEMS センサのS/N 比の改善(データ校正)
H27年度は，RC桁のモックアップを作成し，非線形カルマンフィルタを用いて定常ノイズの除去を試みた．MEMS加速度センサは定常的にホワイトノイズが載っているため，ここでは，カルマンフィルタを無線計測システムのソフトウエア部分に組み込み，リアルタイムでノイズ除去を行った．ノイズ除去によって，RC桁についても動態可視化に有意なデータが計測できることが分かった．
②変形情報可視化のための多種データの加法的処理(データ結合)
支承部等で特定の方向が固定されている部分などは3 軸を計測する必要は無く，例えば，傾きや一軸方向の変形であればよい．ここでは，ジャイロセンサを併用することで，傾きから求めた変形情報を加法的に補間し，データ結合という形でフュージョンさせた．H27年度は，木材の板を対象としてシステムの検証を行った．この結果，ジャイロセンサを上手く配置すれば，従来のシステムの映像化精度を維持したまま，加速度センサの数を減らすことができることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで歩道橋(鋼橋）について，無線計測システムの検証を行ってきたが，H27年度は，RC桁のモックアップを作成し，コンクリート橋の部材を用いて実験を行った．データ校正（ノイズ除去）については，システムに組み込みが完了し，実験によって検証することができた．また，ジャイロセンサを用いたデータ結合についても，板の振動計測によって基本的な性能チェックは完了した．当初の予定では，部材のモックアップでデータ結合を検証する予定であったが，この部分はH28年度の前半期で行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度のデータ校正とデータ結合で，高い精度・信頼性を有する変形データが計測可能になった．H28年度は，本システムを用いて，構造物の動特性の評価に応用することを試みる．多点計測によって部材を3次元可視化することで，振動モード形状およびモード減衰等の動的パラメータを抽出する．また，局所的な損傷を把握するために，ガイド波に着目する．ガイド波伝搬を3次元可視化したときに得られる各点の初動の振幅に着目し，これが損傷部で増幅することを利用して損傷同定を行う．また，シミュレーション値と計測値を用いて，データフュージョン(データ同化)技術を利用して損傷位置を同定する手法の開発を行う．
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| Causes of Carryover |
H27年度に，RCはりのモックアップを作成して計測実験を行った．コンクリートはり部材に対して振動計測は初の試みであり，固有振動数の発生帯域が全くの未知であったため，当初購入予定だったサーボ振動計，動ひずみ計のスペックを見積もることができず，購入を見送った．また，旅費については，別の予算から支払ったため，見積もりから大きくずれが生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度の試験で，大凡の周波数帯域が測定できたので，本年度はこれらの測定器を購入する．また，加振機の入力を一定にする必要があることがわかったので，ハンマについても購入を検討する．また，旅費については，H27年度の成果を発表するため国際会議参加旅費を申請する予定である．
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