• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.1279-1285
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• 2006

In this study, structural deformation estimation using displacement-strain relationship is investigated. When displacements of a structure cannot be measured directly, estimation of displacements using strain data can be an alternative solution. Additionally, the deformation of the whole structure as well as the displacement at the point of interest can be estimated. Strain signals are obtained front Fiber Bragg Grating(FBG) sensors that have an excellent multiplexing ability. Some experiments were performed on two beams and a plate to which FBG sensors were attached in the laboratory. Strain signals from FBG sensors along a single strand of optical fiber were obtained through wavelength division multiplexing(WDM) method. The beams and the plate structures were subjected to various loading conditions, and deformed shapes were reconstructed from the displacement-strain transformation relationship. The results show good agreements with those measured directly from laser sensors. Moreover, the whole structural shapes of the beams and the plate were estimated using only some strain sensors.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.23-31
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• 2014

본 연구에서는 레이저 거리측정기를 이용하여 사면의 지표변위를 효과적으로 측정하는 방법을 제안하였다. 기존 사면의 지표변위 혹은 지중변위를 측정하기 위한 복잡하고 고가의 장비 대신에 제안된 방법을 적용할 경우 보다 간편하고 쉽게 지표변위를 측정할 수 있다. 레이저 거리측정기는 적색 레이저를 측정을 원하는 피사체에 시준하면 반사되는 레이저를 이용해 거리를 측정하는 기기로 작동방법이 용이하고 측정정밀도도 아주 높으며, 가격이 저렴한 장점이 있다. 제안된 방법의 활용가능성을 검토하기 위하여 실제 지표변위가 지속적으로 발생되는 현장에 적용하였다. 대상지역은 석탄폐석 적치장의 영향으로 하부에 위치하는 절취사면 및 자연사면의 여러 위치에서 지표변위가 발생된 현장이다. 대상지역에 지표변위를 직접적으로 측정하기 위하여 6개의 측정구간과 26개의 측정지점을 선정하였다. 일정한 기간 동안 제안된 방법을 이용하여 측정한 결과 누적 지표변위량 뿐만 아니라 지표변위속도까지 측정이 가능하였다. 그리고 이들 결과를 종합적으로 분석하여 지표변위 발생방향을 확인 및 예측할 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권4호
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• pp.599-616
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• 2022

Bridge displacement contains vital information for bridge condition and performance. Due to the limits of direct displacement measurement methods, the indirect displacement reconstruction methods based on the strain or acceleration data are also developed in engineering applications. There are still some deficiencies of the displacement reconstruction methods based on strain or acceleration in practice. This paper proposed a novel method based on long short-term memory (LSTM) networks to reconstruct the bridge dynamic displacements with the strain and acceleration data source. The LSTM networks with three hidden layers are utilized to map the relationships between the measured responses and the bridge displacement. To achieve the data fusion, the input strain and acceleration data need to be preprocessed by normalization and then the corresponding dynamic displacement responses can be reconstructed by the LSTM networks. In the numerical simulation, the errors of the displacement reconstruction are below 9% for different load cases, and the proposed method is robust when the input strain and acceleration data contains additive noise. The hyper-parameter effect is analyzed and the displacement reconstruction accuracies of different machine learning methods are compared. For experimental verification, the errors are below 6% for the simply supported beam and continuous beam cases. Both the numerical and experimental results indicate that the proposed data fusion method can accurately reconstruct the displacement.

• 한국자기학회지
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• 제18권2호
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• pp.71-74
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• 2008

본 논문에서는 4분할 광 검출기 상에 입사된 광점의 크기에 따른 optical beam deflection방식에서의 변위 측정감도의 변화에 대해 살펴보았다. 3mW의 헬륨-네온 레이저를 사용하여 optical beam deflection방식의 광학적 변위 측정 장치를 제작하였으며 광 검출기에 도달하는 광점의 크기를 변화시켜가며 제작된 변위 측정 장비가 나타내는 변위 측정감도를 관찰하였다. 또한 광 검출기에 도달하는 optical beam power를 원형의 균일한 분포를 지닌 광점으로 설정하여 광점 크기의 변화에 따른 변위 측정감도를 계산하였다. 측정된 결과와 계산을 통하여 검출기 상에 입사하는 광점의 크기가 작을수록 변위 측정감도가 증가함을 알 수 있었으며 이는 나노미터 급의 변위측정 장비 개발에 있어 광 검출기에 도달하는 광점의 크기를 최소화함으로써 변위 측정감도를 최적화 할 수 있음을 나타낸다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.920-926
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• 2014

본 연구에서는 지하굴착공사에서 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 기법에 관하여 역해석 알고리즘을 이용하여 현장시공사례에 적용하고 그 타당성을 검증하고자 한다. 이를 위해 IT 분야의 정보 처리 지식이 필요하고 전공융합의 필요성이 대두되어 건설 분야에 알고리즘의 적용을 시도하고자 한다. 본 연구의 기법에서 예측변위형상도는 굴착시공 시 연속벽체에 작용하는 토압과 연관이 있으며 이는 앵커 제거 후 시공하는 연속벽체의 안정성에 영향을 미치기 때문에 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 것은 아주 중요한 문제이다. 본 연구에서는 이를 위해 3곳의 지하연속벽을 사용한 현장에 반복적 역해석 알고리즘 기법을 세 단계로 적용하여 최종굴착 시 계측변위와 비교하였다. 그 결과 계측치와의 변위형상도가 잘 일치하고 있어 본 연구의 해석기법에 대한 타당성이 있음을 알 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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• pp.50-50
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• 2000

In this paper, a new measuring system is :proposed which can measure the fine 6-DOF displacement of rigid bodies. Its measurement principle is based on detection of laser beam reflected from a specially fabricated mirror that looks like a triangular pyramid having an equilateral cross-sectional shape. The mirror has three lateral reflective surfaces inclined 45$^{\circ}$ to its bottom surface. We call this mirror 3-facet mirror. The 3-facet mirror is mounted on the object whose 6-DOF displacement is to be measured. The measurement is operated by a laser-based optical system composed of a 3-facet mirror, a laser source, three position-sensitive detectors(PSD). In the sensor system, three PSDs are located at three corner points of a triangular formation, which is an equilateral triangular formation tying parallel to the reference plane. The sensitive areas of three PSDs are oriented toward the center point of the triangular formation. The object whose 6-DOF displacement is to be measured is situated at the center with the 3-facet mirror on its top surface. A laser beam is emitted from the laser source located at the upright position and vertically incident on the top of the 3-fatcet mirror. Since each reflective facet faces toward each PSD, the laser beam is reflected at the 3-facet mirror and splits into three sub-beams, each of which is reflected from the three facets and finally arrives at three PSDs, respectively. Since each PSD is a 2-dimensional sensor, we can acquire the information on the 6-DOF displacement of the 3-facet mirror. From this principle, we can get 6-DOF displacement of any object simply by mounting the 3-facet mirror on the object. In this paper, we model the relationship between the 6-DOF displacement of the object and the outputs of three PSDs. And, a series of simulations are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed method. The simulation results show that the proposed sensing system can be an effective means of obtaining 3-dimensional position and orientation of arbitrary objects.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제8권2호
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• pp.70-74
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• 2007

This paper describes the development of a nano-positioning system for nanoscale science and engineering. Conventional positioning systems, which can be expensive and complicated, require the use of laser interferometers or capacitive transducers to measure nanoscale displacements of the stage. In this study, a new self-displacement sensing (SDS) nano-stage was developed using mechanical magnification of its displacement signal. The SDS nano-stage measured the displacement of its movement using a position-sensitive photodiode (PSPD), a laser source, and a hinge-connected rotating mirror plate. A beam from a laser diode was focused onto the middle of the plate with the rotating mirror. The position variation of the reflected beam from the mirror rotation was then monitored by the PSPD. Finally, the PSPD measured the amplified displacement as opposed to the actual movement of the stage via an optical lever mechanism, providing the ability to more precisely control the nanoscale stage. The displacement amplification process was modeled by structural analysis. The simulation results of the amplification ratio showed that the distance variation between the PSPD and the mirror plate as well as the length L of the mirror plate could be used as the basic design parameters for a SDS nano-stage. The PSPD was originally designed for a total travel range of 30 to 60 mm, and the SDS nano-stage amplified that range by a factor of 15 to 25. Based on these results, a SDS nano-stage was fabricated using principle of displacement amplification.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.1396-1404
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• 2012

복합말뚝은 서로 다른 재질을 사용하여 말뚝을 구성하는 말뚝으로 상부는 강관말뚝 하부는 콘크리트 말뚝으로 구성된 말뚝을 선 굴착 공법으로 시공하였다. 말뚝에는 7쌍의 변형률계와 경사계를 설치하여 말뚝의 수평재하시험 중 말뚝에 작용하는 응력과 변위를 측정하였다. 측정된 계측치는 여러 가지 이론적 공식을 이용하여 분석 비교하는 역 해석을 수행하였다. 분석결과 공식들로부터 예측한 말뚝에 작용하는 응력은 실제 측정된 값보다 크게 평가 되었으며, 말뚝상부에 응력이 크게 측정되다가 말뚝깊이에 따라 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 측정된 응력은 모두 말뚝재질의 응력을 초과 하지 않아 복합말뚝의 설계개념을 검증할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.355-363
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• 2023

노후 교량의 안전성을 평가하는 방법에 있어서 동특성과 처짐은 구조계의 강성과 직접 연관이 있으며, 처짐의 경우에는 교량 사용자가 직접 감지할 수 있는 물리량으로 가장 중요한 인자이다. 하지만 교량의 처짐을 측정하기 위해서는 교량의 하부에 처짐계를 설치하고 교통 차단 및 재하시험을 실시해야 하는 번거로움이 있어 교량의 환경에 따라서 비용이 증가하거나 측정이 불가능한 문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 처짐계의 설치 없이 가속도계만을 이용하고 재하시험 없이 상시 진동을 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 방법을 제안하였다. 상시 진동을 이용한 교량 동특성 및 처짐 분석을 위해 단순한 연산으로 빠른 분석이 가능하다고 알려진 TDD 기법을 이용하여 교량의 모드형상과 고유진동수를 추출하였으며, 유연도 분석을 통하여 교량의 단위하중 처짐을 분석하여 정적 처짐까지 산정하였다. 본 제안 기술의 검증을 위해 공용중 교량인 C대교(사장교)에 적용하여 모드형상, 고유진동수, 정적 처짐 분석을 수행하였으며 재하시험 실측값과 구조해석 자료와 비교하였다. 그 결과 모드형상 및 고유진동수는 0.42~1.13 %, 중앙경간에서의 최대 처짐은 3.58 %의 오차율을 확인하였다. 따라서 제안기술은 처짐계의 설치가 어려워 실측이 불가능한 교량의 처짐을 추정하여 설계값 및 해석값 대비 처짐 발생량 비교로 교량의 안전성을 간접적으로 파악할 수 있는 근거 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.497-501
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• 2003

In this paper, impulse response of giant magnetostrictive material (GMM) is identified by using M-transform. First, the displacement of GMM was measured by using the dual frequency laser interferometer. The noise included in the measured signal was removed by using M-transform. The impulse response of the GMM was identified from the input current of the driving coil and the displacement.