高速自動分割撮影技術による広範囲の変位・ひずみ場計測装置の開発と検証

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360193
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Field: Structural engineering/Earthquake engineering/Maintenance management engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 亀田 敏弘 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40302393)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 宗朗 東京大学, 地震研究所, 教授 (00219205) ; 山下 拓三 独立行政法人防災科学技術研究所, 兵庫耐震工学研究センター, 研究員 (40597605)
• Keywords: 構造工学 / 地震工学 / 維持管理工学 / 高速自動計測 / 変位場 / ひずみ場 / 非接触計測

Research Abstract

従来の画像計測においては計測範囲が広くなるほど精度が低下していくという問題があった.そこで本研究では,計測対象を超望遠の光学系を用いて拡大撮影を行い,ガルバノミラーを用いてその写野を移動させることで広範囲の計測範囲全面において高解像度の画像を取得するという手法を提案している.このシステムを用いれば画像の解像度を落とすことなく計測範囲を広げることが可能である.
今回提案する高速分割撮影システムは主に4つの部分に分けられる.(1)対象からの光を平行光に変換する対物レンズ群,(2)撮像箇所を制御するためのガルバノミラー,(3)平行光をカメラのセンサに結像させるための拡大レンズ群,(4)結像した像をデジタル画像へと変換する撮像センサ,である.
本研究においては5m離れた場所から1m四方の範囲をスキャンして計測することを目標にしている.1m四方の領域に含まれる50mm四方のグリッドの0.1%(大きさに換算して50μm)の変形を検出可能な計測を行うことが目標である.
本手法が実用化されれば,実大構造物に対して,点計測が前提であった現状から,面計測が実現することになるため,次のことが意義・重要性として挙げられる.(1)非線形大規模数値解析手法の持つポテンシャルを立証し,実用に値する手法として確立するための検証手法が提供される.部材要素では不可能であった高精度な非線形挙動や局所的な変形の予測が可能になり,極限状況における構造物の様々な挙動が明らかとなる.(2)実現する変位・歪の分解能・精度に依るが,構造物の長期にわたるモニタリングにも適用可能である.計測システムの可搬性等,課題はあるが,原理的には,実大構造物の表面に生じる,亀裂や変形の局所的集中の同定が可能となる.
23年度には,上記(1),(3),(4)について試作を行い,精度の検証を行った結果,80μmの変形を検出できる精度が得られた.次年度以降,補正方法の改良ならびにより高解像度撮像素子を使用することで精度の向上を目指す.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ガルバノミラーを用いたスキャン部分を含めた試作が完了していないため.

Strategy for Future Research Activity

次年度以降,ガルバノミラーを用いたスキャン部分の製作を進めるとともに,補正方法の改良ならびにより高解像度撮像素子を使用することで精度の向上を目指す.

Research Products

• [Remarks]
  • URL: http://turtle.kz.tsukuba.ac.jp/