JP2000275094A - 振動状態計測方法およびその装置 - Google Patents
振動状態計測方法およびその装置Info
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Abstract
簡易に振動を計測する方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 亀裂1を撮像し、この撮像された亀裂1
の画像データを、亀裂1の間隙の振動周波数より高速な
タイミングで蓄積する高速ビデオカメラ11と、高速ビデ
オカメラ11に蓄積された各画像データ毎に、画像データ
を2値化して輝度分布を求め、この輝度分布より亀裂1
の開口幅を求める画像処理ボード12と、この画像処理ボ
ード12より出力された亀裂1の開口幅の時間変化より、
亀裂1の開口変位変動量とその振動周波数を求めるコン
ピュータ13を備える。この構成により、画像データより
非接触で開口変位変動量とその振動周波数を求めること
ができ、専門的知識を必要とせず、安全に簡易に振動を
計測することができる。
Description
の振動状態を計測する方法に関するものである。
状態を計測する必要に迫られることがある。たとえば、
橋桁に生じた疲労亀裂などの部分的な損傷を供用下で溶
接により補修する場合、亀裂間隙は車両の通過により振
動(変動)しており、高温割れの発生が懸念される。こ
の高温割れの発生の有無は、亀裂部の振動状態、すなわ
ち図6に示す橋桁Bの亀裂1の開口変位変化量Δδ、お
よびその振動周波数fと、亀裂部周辺の剛性を表す指標
の一つである拘束度Rp(亀裂を1mm狭めるために必
要な亀裂長さ方向の荷重)により決定される。したがっ
て、実際の橋桁の供用下での補修溶接を行うためには、
亀裂1の開口変位変化量Δδおよびその振動周波数fを
計測し、その場でΔδおよびf、さらにRpを判断し、
高温割れが発生しないことを確認する必要がある。
には、クリップゲージを用いて計測する接触式の手法が
一般的に使用されている。図7に基づいて、従来のクリ
ップゲージを用いた開口変位変化量Δδおよびその振動
周波数fの計測方法について説明する。橋桁Bの亀裂1
の周辺にナイフエッジ2を取付けてクリップゲージ3を
固定し、このクリップゲージ3の出力(振動のアナログ
信号)を出力調整アンプ(ダイナミックアンプ)4で調
整し、AD変換器5を介してコンピュータ6へ取込み、
連続した振動の波形データより開口変位変化量Δδおよ
びその振動周波数fの計測している。
法では、橋桁の亀裂1の開口変位変化量Δδおよびその
振動周波数fをクリップゲージ3を用いて計測する際
に、亀裂部周辺に、クリップゲージ3を固定するため
に、ナイフエッジ2を取り付けなければならず、また、
亀裂1の周辺にナイフエッジ2を取り付ける作業は高所
での作業となることが多く、危険を伴うという問題があ
った。
ンプ4で調整しなければ正確な値が得られないため、専
門的な知識が必要であった。そこで、本発明は、専門的
知識を必要とせず、安全に簡易に振動を計測する方法お
よびその装置を提供することを目的としたものである。
ために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、スリッ
トの開口幅の振動状態を計測する方法であって、前記ス
リットの振動周波数より高速なタイミングで前記スリッ
トの画像データを求めて蓄積し、これら各画像データ毎
に、画像データを2値化して輝度分布を求め、この輝度
分布より前記スリットの開口幅を求めて順に記憶し、順
に記憶したスリットの開口幅の時間変化より、スリット
の開口変位変動量とその実振動周波数を求めることを特
徴とするものである。
開口幅の振動状態を計測する装置であって、前記スリッ
トの光学的撮像手段と、前記光学的撮像手段により撮像
された前記スリットの画像データを、スリットの振動周
波数より高速なタイミングで蓄積する蓄積手段と、前記
蓄積手段に蓄積された各画像データ毎に、画像データを
2値化して輝度分布を求め、この輝度分布より前記スリ
ットの開口幅を求めて出力する第1演算手段と、前記第
1演算手段より出力された前記スリットの開口幅を順に
記憶し、記憶したスリットの開口幅の時間変化より、ス
リットの開口変位変動量とその実振動周波数を求める第
2演算手段を備えたことを特徴とするものである。
画像データよりスリットの開口変位変動量とその実振動
周波数が求められる。よって、非接触で計測でき、従来
のような亀裂部に対するナイフエッジおよびクリップゲ
ージの取付け作業が不要となる。
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態におけ
る振動状態計測装置の概略構成図である。亀裂(スリッ
トの一例)1に対向して、高速ビデオカメラ(光学的撮
像手段および蓄積手段の一例)11を設置し、この高速ビ
デオカメラ11により撮影され蓄積された、亀裂1および
その周辺の画像データを画像処理ボード(第1演算手段
の一例)12で画像処理してパーソナルコンピュータ(第
2演算手段の一例)13に取り込んでいる。
るためには、計測器は、その現象の周波数の数倍以上の
周波数の応答速度が必要である。たとえば、計測する周
波数が0.33Hzの場合、41.7Hz(=24ms
ec間隔)の高速タイミングで画像処理を行っている。
高速ビデオカメラ11では、24msec間隔で上記画像
を撮影して蓄積し、この蓄積された24msec毎の各
画像データを画像処理ボード12により画像処理してい
る。すなわち、画像処理ボード12は、高速ビデオカメラ
11に蓄積された各画像データ毎に、画像データを2値化
して輝度分布を求め、この輝度分布より亀裂1の開口幅
δを求めてコンピュータ13へ出力している。
出力された亀裂1の開口幅δを順に記憶し、これら記憶
された亀裂1の開口幅δの時間変化を求め、この求めた
時間変化より、亀裂1の開口変位変動量Δδとその振動
周波数fを求めている。画像処理ボード12とコンピュー
タ13による、高速ビデオカメラ11の画像データから亀裂
1の開口変位変化量Δδおよびその振動周波数fを求め
る手順を図2のフローチャートを参照しながら詳細に説
明する。
裂1およびその周辺の撮影が行われ、撮影が終了する
と、キーボードやマウスによりコンピュータ13へ画像処
理の実行指令が入力される。すると、コンピュータ13よ
り画像処理ボード12へ画像開始指令が発せられ(ステッ
プ−1)、画像処理ボード12は、この画像開始指令の入
力を確認すると(ステップ−2)、画像処理を開始す
る。
ーム)データを取り込んで、この画像データを、図3
(b)に示すように、画像の濃淡差が区別できるように
2値化する(ステップ−3)。次に、図3(c)に示す
ように、亀裂1の中央部の輝度分布を求め(ステップ−
4)、求めた輝度分布より亀裂1の開口幅δを求めてコ
ンピュータ13へ出力する(ステップ−5)。
δを記憶する(ステップ−6)。画像処理ボード12は、
上記ステップ−1〜ステップ−3を高速ビデオカメラ11
に蓄積された全ての画像データにて行い、画像処理の終
了を確認すると(ステップ−7)、コンピュータ13へ画
像処理終了信号を出力する(ステップ−8)。コンピュ
ータ13は、この画像処理終了信号を入力すると(ステッ
プ−9)、順に記憶された亀裂1の開口幅δから、図4
に示す開口幅δの時間変化を求める(ステップ−10)。
δの変化により、ピーク値(亀裂1の開口幅δの変化が
プラスよりマイナスへ転ずる点の値)を求め(ステップ
−11)、このピーク値と、次のピーク値間に存在する最
小値の亀裂1の開口幅δの変化により開口変位変化量Δ
δを求め(ステップ−12)、ピーク値とピーク値間の時
間(1周期)により振動周波数fを求める(ステップ−
13)。
δと振動周波数fが求められると(ステップ−14)、求
められた開口変位変化量Δδおよびその振動周波数fの
平均値を求めて開口変位変化量Δδおよびその振動周波
数fの計測値とし、この計測値をディスプレイなどへ出
力する(ステップ−15)。上記手順により、高速ビデオ
カメラ11の画像データより開口変位変化量Δδおよびそ
の振動周波数fが計測される。 (実験例)亀裂1をHスリットタイプとした試験片を用
意し、この試験片の下端を固定し、上端を疲労試験機に
取り付け、疲労試験機の周波数を0.33Hzに設定し
て試験片に振動を与え、そのときの亀裂1の間隙の振動
を計測した。
の時間変化を計測した結果を図5(a)に示す。図5
(a)に示すように、スリット部の中央から20mm離
れた位置を測定している。比較例として図5(b)に従
来のクリップゲージによる亀裂1の開口幅δの時間変化
を計測した結果を示す。クリップゲージではスリット中
央部とスリット両端部を計測している。
1の開口幅δの時間変化と、クリップゲージにより求め
た亀裂1の開口幅δの時間変化による、開口変位変化量
Δδおよびその振動周波数fの演算結果を表1に示す。
振動)を変更した場合にでも、結果はよく一致してお
り、計測結果に差はないことがわかる。このように、画
像処理により求めた開口変位変化量Δδおよびその振動
周波数fは、従来のクリップゲージによる方法と計測結
果に差がないことから、本発明の振動状態計測装置を実
用に供することができ、また非接触で計測できることか
ら、従来のような亀裂部に対するナイフエッジおよびク
リップゲージの取付け作業が不要となり、高所でも安全
に計測作業を行うことができる。また構成が高速ビデオ
カメラ11と画像処理ボード12およびコンピュータ13とか
らなるため、簡易で、特に専門的な知識を必要とせず、
容易に計測を行うことができる。
位変化量Δδおよびその振動周波数fを求めることがで
きることにより、実際の橋桁の供用下での補修溶接を行
う際に、迅速に高温割れが発生しないことを確認するこ
とが可能となる。なお、本実施の形態では、高速ビデオ
カメラ11により画像データを収集しているが、CCDカ
メラなどの撮像手段と画像メモリなどの画像データの高
速記憶手段であればよい。また第1演算手段として画像
処理ボード12を設けているが、この第1演算手段の機能
をコンピュータ13に持たせるようにすることもできる。
ットの画像データよりスリットの開口変位変動量とその
振動周波数が求めることができ、したがって非接触で計
測できることから、従来のような亀裂部に対するナイフ
エッジおよびクリップゲージの取付け作業が不要とな
り、高所でも安全に計測作業を行うことができる。
の概略構成図である。
ーチャートである。
る。
る。
る。
段) 12 画像処理ボード(第1演算手段) 13 コンピュータ(第2演算手段)
Claims (2)
- 【請求項1】 スリットの開口幅の振動状態を計測する
方法であって、 前記スリットの振動周波数より高速なタイミングで前記
スリットの画像データを求めて蓄積し、 これら各画像データ毎に、画像データを2値化して輝度
分布を求め、この輝度分布より前記スリットの開口幅を
求めて順に記憶し、 順に記憶したスリットの開口幅の時間変化より、スリッ
トの開口変位変動量とその実振動周波数を求めることを
特徴とする振動状態計測方法。 - 【請求項2】 スリットの開口幅の振動状態を計測する
装置であって、 前記スリットの光学的撮像手段と、 前記光学的撮像手段により撮像された前記スリットの画
像データを、スリットの振動周波数より高速なタイミン
グで蓄積する蓄積手段と、 前記蓄積手段に蓄積された各画像データ毎に、画像デー
タを2値化して輝度分布を求め、この輝度分布より前記
スリットの開口幅を求めて出力する第1演算手段と、 前記第1演算手段より出力された前記スリットの開口幅
を順に記憶し、記憶したスリットの開口幅の時間変化よ
り、スリットの開口変位変動量とその実振動周波数を求
める第2演算手段を備えたことを特徴とする振動状態計
測装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08063699A JP3969888B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 振動状態計測方法およびその装置 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2427264A (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-20 | Pixoft Diagnostic Imaging Ltd | Measurement of oscillations |
WO2014206123A1 (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 中兴通讯股份有限公司 | 检测抖动的方法、系统及计算机存储介质 |
RU2713097C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-02-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ измерения параметров вибрации объекта |
CN118468060A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 成都建工第三建筑工程有限公司 | 一种房屋建筑健康监测系统及方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP08063699A patent/JP3969888B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN104253934A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 中兴通讯股份有限公司 | 检测抖动的方法及系统 |
RU2713097C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-02-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ измерения параметров вибрации объекта |
CN118468060A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 成都建工第三建筑工程有限公司 | 一种房屋建筑健康监测系统及方法 |
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