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

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360193
• 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, 減災実験研究領域 兵庫耐震工学研究センター, 研究員 (40597605)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 非接触変位計測

Research Abstract

近年の計算機の発達により，構造物の大規模非線形有限要素解析が可能となっており，計算結果の検証のために，広範囲に対して高分解能かつ高精度の計測手法が求められている．本研究は，高速に反射方向を変化可能な反射鏡と高解像度のデジタルカメラを用いて広い領域を高精度で分割撮影することで，要求される変位・ひずみ場の計測の実現を目指す．
兵庫県E-Defenseと連携して実大構造物の動的変位高精度計測実証実験の実施を目標に検討を行い，予定されている実験に相乗りする形で，まずプロトタイプの検証を実現するべく打合せを開始した．
反射鏡の回転角の変化に起因する焦点位置の移動を低減すると共にレンズ光軸に対して斜めに入射する際の収差を減少させるために，平行光路部分を持つ光学系を持つ，非接触ひずみ計測装置のプロトタイプを製作した．マイクロメータを用いて誤差の評価を行い，遠距離から精度良く変位を計測できることを確認した．測定対象との距離が 5m である場合に 約35μmの分解能であった．
広範囲を高速でスキャンして動的計測を可能とすることが最終目標であるが，光軸の変化速度を高めることが当初の予想に対して難度が高かったため，24年度は駆動用モータを別途用意して，低速であっても広範囲をスキャンできることをまず確認することとし，駆動システム開発に着手した．モータの動作確認は完了し，反射鏡の取り付けにより，広範囲スキャン装置の検証が可能となる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

計画では光軸制御による計測範囲のスキャンまでを２４年度に行う予定であったが，ミラーの駆動速度を早めることが予想外に困難であったため，改良を進めている．

Strategy for Future Research Activity

現在，速度を向上させることに困難が生じているが，遠距離から非接触で広範囲の変位を高精度で計測することが第一の研究目的であるため，広範囲のスキャンを実現することを重視する．それを踏まえ，全計測領域に対する変位場を画像解析により求めるソフトウェアを開発する．ソフトウェア完成後，実験室レベルの検証を行い，E-Defence で実際に計測を行う予定である．