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E-ディフェンスにおける 構造物を30m以上離れて変位を計測

概要

計測場所:国立研究開発法人防災科学技術研究所 兵庫耐震工学研究センター(E-ディフェンス)

日時  :2020年10月22日〜27日  

計測対象:E-ディフェンス実験における5RC試験体のモーションキャプチャーでの挙動計測

計測内容:モーションキャプチャー8台を使い、対象表面の全体挙動を計測を行いました。

課題/ご要望

従来の計測方法は、ひずみゲージや変位計を使用して計測していました。しかしながら、対象の大きさが大きさなので、ch数も数百chとなり、貼り付けや配線などで、準備に大変な工数がかかっていました。課題としては事前準備をどう削減できるか?解析データをリアルタイムにその場で確認するにはどうしたらいいか?などの問題を皆様抱えておられました。

そういった問題がある中、構造物全体の振動実験の計測では、最短工数で、3次元計測を可能にすること、30m以上離れての計測にも対応していること、出力は、変位量や速度、加速度等のデータがその場で提供できることが期待されました。

計測方法

世界最大級の震動実験施設「E-ディフェンス」にて、鉄筋コンクリート造建築物(実物5階建て相当)を加振し、多点同時に変位量を計測・解析するため、非接触変位計測システム(モーションキャプチャー)を活用しました。

本計測では、モーションキャプチャシステム「OptiTrack」と解析ソフトウェア「SKYCOM」を使用しました。カメラは離れたキャットウォークに設置でし、30m以上離れての計測にも対応したしました。計測箇所には反射マーカーを貼るだけで、そのマーカーの3次元位置座標を精度よく多点同時に計測することができ、振動に合わせ、リアルタイムにセンサーの位置情報を取得することができました。

計測したデータは解析ソフトウェア「SKYOCM」を使い、変位量をグラフだけでなく、数値と合わせて動画・3Dアニメーションで動きを確認することができます。リアルタイムで可視化できるメリットが大きいです。

効果

モーションキャプチャシステムを使用した3次元計測で、どれくらいの工数が低減されたのか?
変位計やひずみゲージを使用した計測方法では、準備段階から大幅な工数がかかるもので圧倒的な差がでました。

本計測では1ヵ月かかる準備が3日に、実験工数が10分の1に大幅低減・リアルタイムで多点同時に計測を行っています。

システム特長

非接触変位計測システム(モーションキャプチャー)は、カメラを複数設置し、計測対象物にマーカーを貼付するだけで簡単に高精度な計測が実現します。従来と大きく異なるのは非接触でマーカーの配線も不要で、準備、撤収がすごく楽です。特に今回のような大型な対象物であれば、工数短縮の効果は大きくなります。また準備時間だけでなく、計測・解析についても直感的に簡単な操作で行えるため、見たい箇所を思った通りに様々な角度から解析・評価できるのも大きなメリットです。実際、作業者3名で計測まで1日半で終了しております。

上記のような手軽さで多点を100ch以上同時に計測できるシステムは他にないと存じます。

 

論文発表

ご依頼者様である、国立研究開発法人 建築研究所 構造研究グループ 中村聡宏様に「日本建築学会」において論文を発表いただきました。

「11045 RC造建物の振動減衰性状評価方法の検討 その42 振動台実験におけるモーションキャプチャを用いた動的変位計測」  『一般社団法人 日本建築学会HPより』

 

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