非接触アクティブストロボイメージャが作る物体表面波に潜む機械インピーダンスの正体

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H01448
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 原田 研介 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (50294533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 真 名城大学, 理工学部, 教授 (70224607)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: アクティブセンシング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，①アクティブストロボイメージャと呼ばれる，空気噴流の周波数に対して数Hzずらしたストロボ光を対象物に当てることで表面波を発生させ，これを肉眼で視て内部機械インピーダンスを間接的に可視化する研究を発展させ，このアクティブストロボイメージャによって発生する表面波を数値データ化する．また，②印加力と表面波の変位を時間関数として実験的に取得し，入出力関係から対象物に対して逆問題を解いてその内部機械インピーダンスを同定し数値化すること，③同定された機械インピーダンスの下で空気噴流印加力の実験条件を変えて順問題を解き，インピーダンスモデルの妥当性を評価し最終的に対象物の最適機械インピーダンスモデルを導出する．

非接触アクティブストロボイメージャの性能評価として空気ノズル先端からの空気噴流がどの程度の周波数特性を有しているのかの検証を行った．また,LED光照射の商社周波数を変化させたり，空気噴流印加力がデューティファクタを変化させ，これらの変化に応じて波の波形がどう変化するのかといった基本特性を確認した．また,シミュレータの開発として物体内部機械インピーダンスを与えて表面から非接触アクティブストロボイメージャと等価な力印加を与えて変位特性を力学的に解析した．力学的なモデルとして，バネのつながり方に応じて２種類の違ったものを仮定した．そして，このモデルが正確であることを検証する実験の準備を行った．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在まで,ほぼ予定通りに研究が進捗している．

Strategy for Future Research Activity

今後は物体内部機械インピーダンスを与えて表面から非接触アクティブストロボイメージャと等価な力印加を与えて表面波パターンを出力するシミュレータを開発し，機械インピーダンスの正解がわかっているファントムを用いて，機械インピーダンスと空気印加力の時間関数を与えて順問題を解き，シミュレータの妥当性を確認する．実験結果と同一条件の入力を与えて表面波の振る舞いの一致度を評価しながら，最適機械インピーダンスモデルの構築を行う．生鮮食料品，生体・医療分野をそれぞれ担当する．