2019 Fiscal Year Research-status Report
高密度画像計測データの構造解析モデルへの直接的変換ー鋼構造への粒子法の適用
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18K04317
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮森 保紀 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00363383)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 点群モデル / FEMモデル変換 / 線形静的解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、デジタルカメラで撮影した画像から、鋼構造部材の板厚変化も検出できる程度の高密度点群モデルを構築し、さらに構造解析可能なFEMモデルに変換することで、既存構造物の保有性能を定量的に把握する手法を開発することを目的としている。
令和元年度は、まず、屋外で撮影する場合の点群モデルの精度を確保するため、撮影手法と点群モデル構築手法について検討を行った。まず、小型の型鋼を供試体として、屋内外で撮影を行うとともに、座標位置を決定するマーカーの有無やサイズ、貼り付け位置について詳細な検討を行った。この検討結果をもとに、実験場に設置された長さ6mの橋桁全体を対象に撮影実験を行った。3272枚の写真から構築した点群モデルの各部の寸法誤差は2%以内で、特に補剛材の板厚は実測値9.52mmに対して9.66mmでモデル化でき、高精度な点群モデルを実構造物で構築することが可能となった。
また、FEMモデルについては点群データからソリッドモデルを構築するための手法についてさらに検討を行った。前年度は3次元格子から3次元デローニー分割を行ったが、要素形状がいびつになったり、偽の要素が生成される欠点があった。そこで、部材の軸方向で断面を設定し、断面ごとに2次元デローニー分割を行い、断面間で近傍の節点を接続することで3次元要素を生成する方法に変更した。この方法を実験室内に設置した長さ2mの鋼梁に適用して、梁の切削前後で撮影とモデル化を行った。その結果、切削による応力状態の変化を把握可能な精度で、FEMモデルを画像から作成することができた。
令和2年度は、地方自治体が管理する建設経緯が不明で特殊な構造を持つ既設の実橋梁において、本手法を適用して撮影画像から点群モデルを構築し、FEMモデルへの変換を行う。また、画像撮影手法については、橋梁点検専用のドローンを用いた検討を行う。
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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
まず、点群モデルの精度については当初計画で想定した精度を達成できた。また、構造解析モデルの構築については、当初計画した粒子法からFEMに変更したが、課題点として当初から想定された構造内部のモデル化について、簡便かつ有効な方法が開発でき、実験でその結果を検証できた。このため、上記の区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル化する対象をより複雑な構造物に変更するとともに、このような複雑な構造物や表面状態が粗い場合でも、モデル化の精度を維持する方法を検討する。実構造物への応用として、地方自治体が管理する建設経緯が不明で特殊な構造を持つ既設の実橋梁において、本手法を適用して撮影画像から点群モデルを構築し、FEMモデルへの変換を行う。また、画像撮影手法については、これまでは人間がデジタルカメラを手動で操作したが、実用化に向けた自動化のために橋梁点検専用のドローンを用いた検討を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費（消耗品）の価格が予定より安価だったことによる。次年度の実験における消耗品費の一部として使用する予定。
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Research Products
(9 results)
