成果報告書詳細
管理番号20160000000560
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト イメージング技術を用いたインフラ状態モニタリングシステム開発 位相解析手法を用いたインフラ構造物用画像計測システムの研究開発
公開日2016/7/7
報告書年度2014 - 2015
委託先名国立大学法人和歌山大学
プロジェクト番号P14011
部署名ロボット・AI部
和文要約件名:平成26年度ー平成27年度成果報告書「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト/イメージング技術を用いたインフラ状態モニタリングシステム開発/位相解析手法を用いたインフラ構造物用画像計測システムの研究開発」に関する研究

 本プロジェクト期間の主な活動は,サンプリングモアレ法による変位およびたわみ角計測をインフラ構造物の健全性評価に適用することである.また,三次元変位を計測するためのアルゴリズムや格子パターンを用いない新しい手法のアルゴリズム開発も試みた.
 新幹線や在来線に使われる橋梁の変位は,実験的な見地から十分な精度で,サンプリングモアレ法で測定できた.サンプリングモアレ法を用いた変位計測とたわみ角計測は,それぞれ,非接触式たわみ計測システムI-DAPとダイヤルゲージとの比較を行った.どちらも,従来手法とサンプリングモアレ法による計測結果には,良好な相関があることを確認した.また,たわみ角については,屋外で3/100,000ラジアン以下の精度で計測が可能であることを実験により確認した.そこで,たわみ角測定を橋梁の新しい管理指標として使用することを提案した.
 複数のカメラを用いた3次元変位計測のためのキャリブレーション方法を提案した.このキャリブレーションの原理は実験により確認した.また,複数のカメラを用いて3次元計測を行うための解析ソフトやアルゴリズムの開発も行った.この3次元計測アルゴリズムを評価するために,研究室内で複数回実験を行った.その結果,3m離れた距離からの3次元変位計測で,z方向の平均誤差が0.01mm,標準偏差が0.02mmとういう結果を得た.
 格子パターンを用いない変位計測のアルゴリズムを提案した.この測定のポイントは二つのライン間の正確な距離を得ることであり,ここではフーリエ変換を使った方法を試みた.このアルゴリズムの評価実験を実行し,研究室内における変位計測実験で良好な結果を得た
 橋梁のように水平に長い構造物を評価するために,5120×640ピクセルの特殊な横長カメラの試作およびキャリブレーションシステムの試作を行った.また,提案された新しいアルゴリズムのための実験および評価システムを計画した.
 日本非破壊検査協会の標準化の可能性と手続きについて調査した.我々の提案方法は,国土交通省のデータベース「NETIS」についても登録の可能性があることがわかった.
英文要約Title: Research and Development for Imaging Measurement System for Infrastructure Using Phase Analysis Method (FY2014-FY2015) Final Report

Applying the displacement and rotation angle measurement by the sampling moire method to the soundness evaluation of infrastructure structures was the main activities in this project period. The developments of a new algorithm to measure the 3D displacement and a new algorithm to measure displacement without using any grating patterns were also tried.
The displacements of railway bridges used for a bullet train and an ordinary train were measured with enough good accuracy from a practical standpoint. The displacement measurement and the rotation angle measurement using a sampling moire method were compared with a conventional displacement measurement system 'I-DAP' and a measurement method using dial gauges, respectively. The results showed that the measured results using the sampling moire method had a high correlation with these conventional methods. It was confirmed that the rotation angle was measured with less than 3/100,000 rad. We proposed that the rotation angle is employed as a new management index for a bridge.
A calibration method to measure 3D displacement using multiple cameras was proposed. The principle was confirmed with an experimental result. An analysis software and an algorithm to measure 3D displacement using multiple cameras were also developed. Several experiments in a laboratory to evaluate the algorithm to measure the 3D displacement were performed. The error of the measurement results for the z-direction was 0.01 mm and the standard deviation was 0.02 mm in the case that the distance was 3 m.
An algorithm to measure displacement without using any grating patterns was proposed. The point is to obtain the actual distance between the two lines accurately. We tried to use Fourier transform to obtain it accurately. An experiment to evaluate the algorithm was performed. An experimental result to measure displacement in a laboratory shows a good result.
A trial production of a special horizontally long camera with 5120 x 640 pixels for horizontally long structures such as a bridge and a trial production of a calibration system were carried out. An experimentation and evaluation system for proposed new algorithms were planned.
Investigation for a possibility and the procedures of the registration for the standardization of JSNDI was carried out. Our proposed method has possibility to be registered on a database system of NETIS (New Technology Information System).
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