JP5002199B2 - 接着部はく離形状同定装置 - Google Patents
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Description
特許文献1記載の発明は、回転駆動されるブレードの歪を測定し、ブレードに作用する荷重の時刻歴データを取得する。
特許文献2記載の発明は、被測定物に複数の光ファイバセンサを配置し、光ファイバセンサ内で発生した歪情報を有するブリルアン散乱光の波長のシフト量と、光ファイバセンサの配置位置とに基づいて、被測定物において歪が発生した位置と歪量とを求める。
すなわち、特許文献3記載の発明は、コンクリートにFRPを接着固定した構造に対し、コンクリートの接着面及びFRPの接着面には、光ファイバセンサを配置し、光ファイバセンサからの反射光であるブリルアン散乱光の周波数分布を解析することで、光ファイバセンサの長さ方向所定位置の歪を計測する。そして、コンクリート側とFRP側の同一位置での計測値の差が所定値以上となった場合に、コンクリートとFRPとの接着状態が不良となったと判断し、はく離検知を行う。
特許文献3記載の発明にあっては、はく離を検知するために相互に接着される2つの部材の双方に光ファイバセンサを設置しなければならない。
また、特許文献3記載の発明にあっては、はく離の有無やその位置を検出することができても、はく離の形状まで同定することができない。
また、本発明は、同定したはく離の形状を視覚的に表示することができる接着部はく離形状同定装置を提供することを課題とする。
前記角を原点Oとした前記接着面上のX−Y座標において式(1)によって近似的に表現される原点Oがはく離開始点とされたはく離先端の形状を同定するにあたり、
前記計測値情報により示されるスペクトルのピーク波長に基づき算出される歪と、式(1)の(A,B,α)を変数として理論値解析により得られた理論値情報に基づき算出される歪とを用い、
前記計測値情報に基づき算出される歪を対応する光ファイバセンサの前記X−Y座標上の位置座標に結びつけた上で、
前記計測値情報に基づき算出される歪と前記理論値情報に基づき算出される歪との残差2乗和を最小化する最小化問題の解(A,B,α)を得て、これと式(1)に基づき、前記はく離先端の形状を同定する演算処理装置を備える接着部はく離形状同定装置である。
また、請求項2に記載の発明によれば、同定した接着部のはく離先端の形状を接着部上での配置とともにグラフィック表示するので、同定したはく離の形状を使用者に対し視覚的に表示することができ、使用者にはく離形状を容易に認識させることができる。
接着部はく離形状同定装置bは、演算処理装置b1と、画像表示装置b2と、光スペクトラムアナライザb3と、光源b4と、光サーキュレータb5と、センシング用の光ファイバb6と、A/Dコンバータb7と、アンプb8とから構成される。
このような構造物aでは、ハット型縦通材a2の接着面の内側角部からはく離が開始される。そのうち1つは図1に示す点Oである。同図に点Oを原点とするX−Y座標を示した。図2に、同X−Y座標と接着層a3の外形を示す。
グレーティング部gに歪が生じると、グレーティング部gの格子間隔の変化(伸縮)に伴って反射光の波長が変化する。すなわち、グレーティング部gの歪に変化が生じると、その歪量に応じて反射光の波長が変動することとなる。この変動としては、反射光のスペクトル形状の変化や、ピーク波長を含めてスペクトル全体のシフトがある。
したがって、光源b4の所定の波長帯域は、すべてのグレーティング部g11〜gn1,g12〜gn2,・・・g1h〜gnhの反射光波長の変動波長帯域を網羅するものとされる。
上述したようにして、演算処理装置b1は、各グレーティング部g11〜gn1,g12〜gn2,・・・g1h〜gnh毎のスペクトル情報を取得し、それらから歪の計測値を演算して得る。演算処理装置b1は、各グレーティング部g11〜gn1,g12〜gn2,・・・g1h〜gnhの位置座標の情報を予め記憶し保存している。演算処理装置b1は、各スペクトル情報を対応する位置座標に結びつけてスペクトルの計測値情報として記憶保持する。同様に、歪の各計測値を対応する位置座標に結びつけて歪の計測値情報として記憶保持する。
1つは、歪情報を用いた形状同定(第1の形状同定演算)である。図2に示すX−Y座標において、はく離先端cの形状は、A,B,αを変数とする式(1)によって近似的に表現される。
ここで、Nは総計測点数である。総計測点数とは、本同定に用いるグレーティング部g11〜gn1,g12〜gn2,・・・g1h〜gnhの総数である。すべてを用いる場合は、N=n×hである。一部を用いる場合は、はく離付近(原点O付近)に配置されるグレーティング部から得られる情報を用いる。最適化手法としてBFGS可変計量法を、一次元探索には囲い込みと多項式近似を用いる。
そこで本実施形態では、演算処理装置b1が取得したスペクトル情報により示される反射光スペクトル形状を用いた形状同定(第2の形状同定演算)をも実施する。
反射光スペクトル形状を用いた形状同定は、理論値情報として有限要素解析より得られる反射光スペクトル形状に関するm次のフーリエ係数をam(変数:A,B,α)とし、上記スペクトルの計測値情報による反射光スペクトル形状に関するm次のフーリエ係数をbmとしたとき、式(3)の関数Fを最小化する最適化問題を解くことに帰着される。最適化手法としてBFGS可変計量法を、一次元探索には囲い込みと多項式近似を用いる。
接着部はく離の形状同定においては、はく離領域にセンサ部、すなわち、グレーティング部gが含まれるか否かによってそのグレーティング部gに生じる平均歪の値が大きく異なる。すなわち、はく離領域においては、理論値情報として得られた平均歪と計測値情報として得られた平均歪が大きく異なる。そこで、本形状同定においては、いかなる一つのセンサ部においても式(4)を満たした場合、初期値から除外する。
次に、上述した歪情報を用いた形状同定を行う。すなわち、式(2)の関数Fの値をゼロに近づける最適化計算を行う。
次に、上述した反射光スペクトル形状を用いた形状同定を行う。すなわち、式(3)の関数Fの値をゼロに近づける最適化計算を行う。その際、ステップ2の最適化計算により算出された最適解を初期値とする。
これにより、使用者に接着部のはく離形状を視覚的に表示することができ、使用者にはく離形状を容易に認識させることができる。
a1 外板
a2 ハット型縦通材
a3 接着層
b 接着部はく離形状同定装置
b1 演算処理装置
b2 画像表示装置
b3 光スペクトラムアナライザ
b4 光源
b5 光サーキュレータ
b6 光ファイバ
b7 A/Dコンバータ
b8 アンプ
c はく離先端
d はく離部
g グレーティング部
Claims (2)
- 2部材の接着面と、当該両接着面間に介在する接着剤により形成された接着層とからなる接着部における前記接着面の角からのはく離形状を同定する接着部はく離形状同定装置であって、
前記角を原点Oとした前記接着面上のX−Y座標において式(1)によって近似的に表現される原点Oがはく離開始点とされたはく離先端の形状を同定するにあたり、
前記計測値情報により示されるスペクトルのピーク波長に基づき算出される歪と、式(1)の(A,B,α)を変数として理論値解析により得られた理論値情報に基づき算出される歪とを用い、
前記計測値情報に基づき算出される歪を対応する光ファイバセンサの前記X−Y座標上の位置座標に結びつけた上で、
前記計測値情報に基づき算出される歪と前記理論値情報に基づき算出される歪との残差2乗和を最小化する最小化問題の解(A,B,α)を得て、これと式(1)に基づき、前記はく離先端の形状を同定する演算処理装置を備える接着部はく離形状同定装置。 - 前記演算処理装置が同定した前記はく離先端の形状を前記接着部上での配置とともにグラフィック表示する画像表示装置を備える請求項1に記載の接着部はく離形状同定装置。
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