2020 Fiscal Year Annual Research Report
Direct transform from dense point cloud data to finite element model for structural analysis
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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 / SfM |
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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。構造物を撮影した多数の写真から、SfMにより点群モデルを作成し、点群データからFEM解析可能なソリッドモデルを作成して応力解析を行う。具体的には、点群モデルの部材の軸方向について任意の間隔で断面を設定し、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。
研究開始時には、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、撮影方法や座標位置の決定手法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い、点群モデルの各部の寸法誤差は2%以内で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。さらに、屋外の大型の構造物に対しても点群モデルが適切に作成できることを確かめるため、大型の橋梁点検専用のドローンを用いて、不陸やひび割れが発生したコンクリート壁の撮影実験と点群モデル構築を行い、形状の精度や撮影上の留意点を明らかにした。
FEMモデルについては、実験室内に設置した長さ2mの鋼梁などに適用して、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。
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Research Products
(2 results)
