대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

대한토목학회 (Korean Society of Civil Engeneers)
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행어케이블의 동특성 추정을 위한 영상계측시스템 적용

Application of Vision-based Measurement System for Estimation of Dynamic Characteristics on Hanger Cables

  • 김성완 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 김남식 (부산대학교 사회환경시스템공학부)
  • 투고 : 2011.08.08
  • 심사 : 2011.11.21
  • 발행 : 2012.02.29
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초록

최근 해안, 도서, 산간지방 등의 개발로 장대교량의 수요가 증가되고 재료 및 설계 시공기술의 지속적 발전으로 인하여 현수교나 사장교 등 장지간을 가지는 교량의 건설이 증가하고 있다. 장대교량은 사장재 또는 주 케이블 및 행어로 주형을 지지하는 고차 부정정구조물로 다양한 형태의 설계가 가능하고 구조물의 외관이 뛰어나기 때문에 현재 많은 교량에 적용되고 있다. 케이블지지교량은 시공 중 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 지속적으로 측정함으로써 교량의 건전성을 파악할 수 있다. 케이블의 장력을 추정하는 기법으로 로드셀 및 유압잭 등을 이용하여 케이블의 응력을 직접 측정하는 방법과 케이블의 형상조건과 계측된 동적 특성을 활용하여 장력을 구하는 진동법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 디지털 영상처리를 이용한 행어케이블의 동특성 추정 방법을 제시하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 원거리에 있는 행어케이블을 측정하기 위한 센서로 휴대용 디지털 캠코더를 사용하였다. 디지털 영상처리를 이용하는 방법은 digital image correlation(DIC) 기법을 사용하였으며 변형이 없는 이미지와 변형이 있는 이미지 사이의 기하학적인 왜곡을 보정하는 이미지 변환함수(ITF)를 사용하여 단위픽셀이하를 계산하였다. 또한 영상계측시스템의 흔들림을 추가적인 센서의 설치 없이 한 영상내의 고정된 물체를 이용하여 보정함으로써 행어케이블의 동적응답 및 모드별 고유진동수의 해상도를 향상시켰다.

Along with the development of coasts, islands and mountains, the demand of long-span bridges increases which, in turn, brings forth the construction of cable-supported bridges like suspension and cable-stayed bridges. There are various types of statically indeterminate structures widely applied that supported the main girder with stay cables, main cables, hanger cables with aesthetic structural appearance. As to the cable-supported bridges, the health monitoring of a bridge can be identified by measuring tension force on cable repeatedly. The tension force on cable is measured either by direct measurement of stress of cable using load cell or hydraulic jack, or by vibration method estimating tension force using cable shape and measured dynamic characteristics. In this study, a method to estimate dynamic characteristics of hanger cables by using a digital image processing is suggested. Digital images are acquired by a portable digital camcorder, which is the sensor to remotely measure dynamic responses considering convenient and economical aspects for use. A digital image correlation(DIC) technique is applied for digital image processing, and an image transform function(ITF) to correct the geometric distortion induced from the deformed images is used to estimate subpixel. And, the correction of motion of vision-based measurement system using a fixed object in an image without installing additional sensor can be enhanced the resolution of dynamic responses and modal frequencies of hanger cables.

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