본 연구에서는 레이저 스캐닝 및 단일 주파수 정상파 가진과 파수 분석을 통해 구조물의 손상을 탐지하는 기법을 개발하였다. 구조물에 부착된 압전소자를 통해 단일 주파수로 가진하고, 이때 발생한 구조물의 정상상태 응답을 레이저 도플러 속도계와 거울 방향조절 장치를 통해 측정하였다. 구조물의 결함을 탐지하기 위해 정상상태 응답에서 파수 필터링을 이용한 손상 탐지 기법을 개발 및 적용하였다. 부식결함이 발생한 알루미늄 평판과 층간 분리가 발생한 복합재료 구조물에 대한 손상 탐지를 수행하여 손상의 위치와 크기를 정확히 파악할 수 있었다.
본 연구는 지상 라이다에 의해 획득된 두 가지 유형의 한국전통양식의 건축물에 대한 스캔 데이터로부터 3차원 모델을 생성하는 일련의 처리과정을 제시하고 전통건축물, 문화재, 고고학적 유적지 등을 수치적으로 기록·문서화하기 위한 3D 측량방법을 평가하는데 목적을 두었다. 지상레이저실측을 통한 수치적인 기록화를 필요로 하는 대부분의 고건축물이나 문화재 등은 모든 방향에서 데이터를 취득할 필요성이 있다. 본 논문에서는 대상물 주위의 다중 지점에서 데이터를 획득하여 통합하는 과정을 제시하였다. 또한 레이저 스캔 데이터로부터 건축물의 외부와 내부 양면을 동시에 자동적으로 재구성하는 접근법을 제시하였다.
To compensate location error of ultrasonic horn, the laser scanning system based on the galvanometer scanner is developed. It consists of the 3-Axis linear stage and the 2-Axis galvanometer scanner. To measure surface shape of three-dimensional free form surface, the dynamic focusing unit is adopted, which can maintain consistent focal plane. With combining the linear stage and the galvanometer scanner, the scanning area is enlarged. The scanning CAD system is developed by stage motion teaching and NURBS method. The laser scanning system is tested by marking experiment with the semi-cylindrical sample. Scanning accuracy is investigated by measured laser marked line width with various scanning speed.
A low power consuming laser scanning vibrometer is studied for its development. For its optical system, a laser interferometer is constructed to use the Doppler effect. In order to reduce the driving power of the scanning system, a small displacement of the scanning system is produced, which is achieved by using a magnetostrictive actuator. A sufficient rotating angle of the scanning system is obtained by using an amplified displacement from the resonant phenomena of a second order mechanical system composed of a mass and spring. The control of the magnetostrictive actuator using a Terfenol-D is performed without using a feedback system to help reduce the power consumption. The vibration analysis is made for the sinusoidal scanning input to have the space domain information from the time domain of the velocity of a vibration object. As a partial work of development of a tow power consuming laser scanning vibrometer, in this work, a scanning system which has the above features is developed and experimentally investigated. For the purpose of the optical system calibration, the vibration measurement for one axis is presented and the future works are discussed.
3차원 지상레이저스캐너는 짧은 시간에 대상물의 수많은 위치에 대한 고정도의 3차원 좌표를 얻을 수 있는 장비로서 측지분야를 포함하여 토목공학, 고고학 및 건축, 그리고 응급서비스 및 국방 등 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다. 그러나 국내에서 이용되는 지상레이저스캐너 장비는 대부분 외국에서 수입되고 있으며, 현재 측량장비로서 공인되지 않은 상태이다. 따라서 지상레이저스캐너를 다양한 분야에서 활용하기 위해서는 장비 검정과 성능평가를 위한 실외 표준 테스트베드가 필요하다. 본 연구에서는 지상레이저스캐너의 테스트베드 구축과 관련하여 국외 사례를 고찰하여 이를 통해 국내 테스트베드 구축 방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 모바일 레이저 스캐닝 데이터로부터 철도 선로탐지 및 선로모델 추출을 위한 방법을 제시하였다. 제안된 방법은 크게 세 단계로 구성된다. 첫째, 레이저 포인트로부터 잠재적인 철도 선로지역을 탐지하고, 초기 철도 선로궤적 방향을 추정한다. 둘째, 철도 선로에 관한 선 지식을 이용하여 첫번째 스트립에서 초기 선로위치를 결정한다. 여기서, 스트립은 국부 탐색공간을 나타내며 철도 선로궤적에 수직인 방향으로 정의된다. 마지막으로, 초기 선로위치에서 GMM-EM기반 분류방법을 통해 선로 포인트들을 탐지한 후 초기 선로 모델을 생성하고 스트립을 데이터 처리 기본단위로 하여 tracking by detection관점에서 연속적으로 선로모델을 생성하였다. 제안된 방법의 주요 특징은 다음과 같다. 첫째, 이전 스트립에서 생성된 선로 모델을 가이드 라인으로 다음 스트립에 전파되어 국부 탐색영역을 예측하여 선로 포인트를 탐지하는 하는데 있어서 처리 복잡성을 줄일 수 있었다. 둘째, 선로 포인트 탐지와 선로 모델링을 동시에 진행 함으로써 데이터 처리 시간을 최소화 할 수 있었다. 개발된 알고리즘은 C++ 프로그램 언어로 구현되었고 도시지역에서 MMS 측량을 통해 취득된 LiDAR 데이터(경부선 일부 구간)를 이용하여 성능 테스트를 진행하였다.
3D vibration measurement is achieved using one laser scanning vibrometer(LSV) and Laser scanner(LS) by moving the LSV to three arbitrarily locations from the principle that vibration analysis based on the frequency domain is independent of the vibration signal based on time domain. The proposed system has the same effect as using three sets of LSVs. It has an advantage of reducing equipment costs. Analytical approach of obtaining in-plane and out-of-plane vibration of surface is introduced using geometrical relations between three LSV coordinates and vibration measured at three different locations.
For CSLDV, the Chebyshev demodulation (or polynomial) technique and Hilbert transform approach have been used for mode shape reconstruction with harmonic excitation. In this paper, the Hilbert-Huang transform approach was applied as an alternative to impact excitation cases in terms of a numerical approach. The vibration of the tested structure is modeled using impulse response functions. In order to verify this technique, a simply supported beam was chosen as the test rig. With additional innovative steps which are the ideal-band pass filter and the nodal point determination, Hilbert-Huang transformation can be used for a good mode shape reconstruction even in the impact excitation case.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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