位相解析ラインセンサを用いた形状・欠陥検査法による巨大構造物の健全性評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205020
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 森本 吉春 和歌山大学, システム工学部, 教授 (20029573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 聡 東京理科大学, 工学部, 助手 (90306499) ; 藤垣 元治 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (40273875) ; 野村 孝徳 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (80222206) ; 和田 多加夫 川重テクノサービス, 社長付主幹
• Keywords: モアレ法 / 欠陥検査 / 形状計測 / 画像処理 / 光学的測定法 / 健全性評価 / 位相解析 / 巨大構造物

Research Abstract

前年度に開発した装置を基礎とし,高速で計測するための方法について検討した.主に格子投影および撮影に関する装置およびその光学系の開発を行った.
まず,高速で撮影が可能なラインセンサを用いた試験装置を構築した.3本のラインセンサを用いて連続的な撮影が行えるようにし,基礎的な実験を行うための高速ベルト回転装置を製作した.これらを用いて,連続物体の形状変形計測の実験を行い,提案手法の有効性の確認を行った.
次に,大型物体の計測を行うための格子投影方法の検討を行った.その成果として,ラインセンサの撮影ラインを含む面内から投影する手法を新たに考案し,それを用いた位相シフト光学系を提案した.シミュレーションによりアルゴリズムの確認を行った.さらに上記装置を用いて実験を行い,提案手法の原理の確認を行った.効率よく格子を投影する手法についても検討を行い,同一幅で面状に広がる格子投影手法を考案した.
さらに,本手法を鉄道路面の形状検査に適用するために,濃度傾斜光投影手法を用いた計測手法を提案し,実験により原理の確認を行った.任意波形格子を用いた位相接続手法として,エイリアシングを利用した位相解析手法を提案し,実時間形状計測やモアレ干渉法によるひずみ計測に適用した.計測精度を向上するために,複数の基準面を用いることによって画素ごとにキャリブレーションを行う手法を提案し,実験により有効性を確認した.実際の壁面や路面に適用するための小型計測装置の製作を行った.

Research Products

• [Publications] Yoneyania, S., Morimoto, Y., Fujigaki, M., Yabe, M.: "Phase-measuring Profilometry of Moving Object without Phase-shifting Device"Optics and Lasers in Engineering. Vol.40. 153-161 (2003)
• [Publications] 山中啓司, 藤垣元治, 森本吉春: "同一面内における格子投影とラインセンサによる撮影を用いた壁面形状検査手法"平成10年度日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No.03-11. 1043-1044 (2003)
• [Publications] 藤垣元治, 森本吉春, 山中啓司: "ラインセンサを用いたコンクリート壁面の変形評価手法の開発"第47回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集. 255-226 (2003)
• [Publications] 藤垣元治, 森本吉春, 山中啓司: "トンネル壁面の高速変形検査手法の開発"第26回NCP研究会・機械の強度と形態研究談話会シンポジウム論文集. 29-32 (2003)