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논문KCI 등재

영상기반 동적변위계측 시스템의 신뢰성 검증실험

Reliability Verification of Vision-based Dynamic Displacement Measurement System

신경재|김홍진|신승훈
한국풍공학회|2017.09|한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)|제21권 제3호|pp. 135-142

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영상분석Shaking table test진동대 실험동적변위Dynamic displacement풍진동Vision-based analysisWind induced motion

초록

본 연구에서는 보다 넓은 범위에서 영상기반 변위계측 시스템의 동특성 추정 신뢰성을 확보하기위해 Shaking Table을 이용 해 넓은 대역의 진동수와 진동수별 다양한 진폭에 대한 Sine Wave 동적실험을 실시하였다. 영상기반 변위계측을 위해 DDVS(Dynamic Displacement Vision System) 기법을 활용하였으며, DDVS 기법을 통해 구한 동적변위는 기존의 접촉·비접촉식 센서인 LVDT(Wire Type, Pole Type)과 LDS의 변위계측 결과와 비교하여 그 오차를 분석하였다. 구해진 동적변위를 FFT하여 진동수 영역에서의 정확도 비교도 함께 수행하였다. 4가지 타입의 계측센서 모두 동적변위계측 결과 최대 변위 도달 및 주기 운동 계측에 있어 대체적으로 유사한 결과를 나타냈으며, 특히 영상기반의 DDVS 기법과 LDS를 통한 계측 결과는 높은 상호 일치성을 보였다. LDS와의 비교를 통한 오차분석 결과, DDVS 기법에 의한 동적변위 계측의 정확도는 계측 대상의 진동수에 영향을 받는다고 판단되었다. 동일 가진 진동수 내에서 가해준 변위 변화에 의한 오차는 미미하였으나, 동일 발생 변위에서는 가진 진동수가 커질수록 오차 값이 증가하였다. 기존 센서인 LVDT 경우, 발생 변위가 작을 때 상대적으로 큰 오차를 나타냈으며, 이를 통해 진동계측과 같은 작은 동적변위의 계측에 한계가존재한다고 판단된다.

Abstract

Shaking table test for reliability analysis of vision-based dynamic displacement measurement system was performed through excitation of sine wave for various frequency and displacement range. DDVS(Dynamic Displacement Vision System) method was used for the vision-based dynamic displacement measurement system and the method was verified by comparing with measurement results of LDS, Wire-type LVDT and Pole-type LVDT, which are conventional contact·non-contact displacement sensors. Comparison of accuracy in frequency domain, also, was performed through FFT. The results of dynamic displacement measurement through all type of sensors showed high similarity, especially between DDVS method and LDS. In result of error analysis, it showed that an accuracy of DDVS method was affected by frequency. When generating same displacement, an error of DDVS method was getting bigger as more high excitation frequency was input. The LVDT showed high error regardless of frequency when displacement from excitation was small, so it is considered that LVDT isn’t suitable for dynamic displacement measurement.

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