Vibration Measurements of Large-Scale Structure Using Laser and High-Speed CCD Camera

In this paper, we establish measurement methods of vibration frequency for three-dimensional behavior measurement of large-scale structure using laser and high-speed CCD camera. We project the diode laser having a smaller fluctuation on the object plane attached to the structure and measure the displacement of the structure using a precise relative measurement algorithm. When we use high-speed(120 frames/sec) CCD camera, we can measure the vibration frequency having the uncertainty within 0.5% by taking FFT on the displacement, from 0Hz to 40Hz. And we also confirm the reliability and economical string of the suggested measurement method of vibration frequency of the structure by showing the accuracy of displacement measurement using laser is comparable to that of relative positioning methods using GPS.

레이저와 고속 CCD 카메라를 이용한 대형구조물의 진동계측

본 논문에서는 레이저와 고속 CCD 카메라를 이용하여 대형 구조물의 3차원 거동 계측을 위해 진동 주파수 계측 방식을 확립하였다. 구조물에 부착한 대상판에 변동(fluctuation)이 작은 다이오드 레이저를 투사하고, 고속 CCD 카메라로 촬영한 영상에 고정도 상대측정 알고리즘을 적용하여 구조물의 변위를 측정하였다. 초당 120 프레임의 고속 카메라를 이용하고 변위에 FFT를 취해 진동주파수를 구한 경우, 0에서 40Hz까지 $\pm$0.5% 이내의 진동주파수의 정확도를 얻을 수 있다. 이를 이용하면 대형 구조물에 대해 보다 저렴하고 간단하게 고유진동수의 측정이 가능하다. 또한 GPS를 이용한 상대측위 기법과의 비교를 통해 레이저를 이용한 변위측정의 정확도를 입증함으로써, 제안한 진동주파수 측정 방법의 신뢰도와 경제성을 검증하였다.