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JP2010271253A - Minute displacement display device and abnormal vibration monitoring system using the same - Google Patents

Minute displacement display device and abnormal vibration monitoring system using the same Download PDF

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JP2010271253A
JP2010271253A JP2009124730A JP2009124730A JP2010271253A JP 2010271253 A JP2010271253 A JP 2010271253A JP 2009124730 A JP2009124730 A JP 2009124730A JP 2009124730 A JP2009124730 A JP 2009124730A JP 2010271253 A JP2010271253 A JP 2010271253A
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displacement
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抱 石井
Tsuyoshi Fujii
堅 藤井
Yohei Omasa
洋平 大政
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a minute displacement display device which is arranged without wiring and can detect the vibration of a building, and to provide an abnormal vibration monitoring system using the same for the building. <P>SOLUTION: The minute displacement display device 1 is attached directly or indirectly to an object to be measured, and it includes a fixed-side moire slit plate 11 wherein a plurality of parallel lines are given, a vibration transmitting member 14a which is attached directly or indirectly to an object to be measured, a vibrator 15 fixed to the vibration transmitting member 14a, and a movable-side moire slit plate 12 wherein a plurality of fixed parallel lines are given to the vibrator 15. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、モアレ縞を利用した微小変位表示デバイス及びこれを用いた建造物の異常振動監視システムに関する。   The present invention relates to a minute displacement display device using moiré fringes and an abnormal vibration monitoring system for a building using the same.

工場、建築物、橋梁などの建造物では、経年変化等により老朽し、強度不足等強度上の問題が生じる恐れがあるので、定期的に建造物の状態を監視し、保守管理を行う必要がある。   Buildings such as factories, buildings, bridges, etc. may become obsolete due to secular change, resulting in strength problems such as insufficient strength, so it is necessary to regularly monitor the state of the building and perform maintenance management. is there.

建造物の状態を監視する手法として、建造物の振動を検知して欠陥等を判断する手法がある(例えば、特許文献1)。建造物の振動を振動センサで検知し、建造物に通常状態とは異なる振動が生じていることを検知した場合には、これら建造物の構造に毀損や老朽化等、異常が生じていると判断している。   As a method for monitoring the state of a building, there is a method for detecting a vibration of a building and judging a defect or the like (for example, Patent Document 1). When the vibration of the building is detected by the vibration sensor and it is detected that the building is vibrating different from the normal state, the structure of the building is abnormal, such as damage or aging. Deciding.

特開平9−178547号公報JP-A-9-178547

対象となる建造物は非常に大きいため、建造物に電力供給及び信号伝達のための配線を取り回してさまざまな箇所に異常を検知するセンサを配置することは難しいという問題がある。   Since the target building is very large, there is a problem that it is difficult to arrange sensors for detecting abnormalities at various locations by arranging wiring for power supply and signal transmission in the building.

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配線を用いずとも建造物に配置し、建造物の振動を検知できる微小変位表示デバイス、及び、これを用いた建造物の異常振動監視システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide a minute displacement display device that can be arranged in a building without using wiring and can detect vibrations of the building, and the same. It is to provide an abnormal vibration monitoring system for a building.

本発明に係る第1態様の微小変位表示デバイスは、
被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、複数の平行線が施された固定側モアレスリット板と、
前記被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられる振動伝達部材と、
前記振動伝達部材に固定される振動子と、
前記振動子に固定され、複数の平行線が施された移動側モアレスリット板と、を備え、
それぞれの前記平行線の角度が異なるように前記固定側モアレスリット板と前記移動側モアレスリット板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動による前記振動子の変位により前記移動側モアレスリット板をスライドさせ、
前記モアレ縞の変位量を前記振動子の変位量よりも大きくして表示する、ことを特徴とする。
The minute displacement display device of the first aspect according to the present invention is:
A fixed-side moire slit plate attached directly or indirectly to the object to be measured and provided with a plurality of parallel lines;
A vibration transmission member attached directly or indirectly to the object to be measured;
A vibrator fixed to the vibration transmitting member;
A moving-side moire slit plate fixed to the vibrator and provided with a plurality of parallel lines,
The fixed side moire slit plate and the moving side moire slit plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the parallel lines are different, and express moire fringes,
Sliding the moiré slit plate on the moving side by displacement of the vibrator due to vibration of the measurement target via the vibration transmitting member;
The displacement amount of the moire fringes is displayed larger than the displacement amount of the vibrator.

本発明に係る第2態様の微小変位表示デバイスは、
被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、格子が施された固定側モアレ格子板と、
前記被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられる振動伝達部材と、
前記振動伝達部材に固定される振動子と、
前記振動子に固定され、格子が施された移動側モアレ格子板と、を備え、
それぞれの前記格子の角度が異なるように前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動による前記振動子の変位により前記移動側モアレ格子板をスライドさせ、
前記モアレ縞の変位量を前記振動子の変位量よりも大きくして表示する、
ことを特徴とする。
The minute displacement display device of the second aspect according to the present invention is:
A fixed-side moire lattice plate that is directly or indirectly attached to the object to be measured and is provided with a lattice;
A vibration transmission member attached directly or indirectly to the object to be measured;
A vibrator fixed to the vibration transmitting member;
A moving-side moire lattice plate fixed to the vibrator and provided with a lattice,
The fixed-side moire lattice plate and the moving-side moire lattice plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the lattices are different, and express moire fringes,
Sliding the moire lattice plate on the moving side by displacement of the vibrator due to vibration of the object to be measured via the vibration transmitting member;
Displaying the displacement amount of the moire fringes larger than the displacement amount of the vibrator;
It is characterized by that.

本発明に係る第3態様の微小変位表示デバイスは、
被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、格子が施された固定側モアレ格子板と、
格子が施された移動側モアレ格子板と、
前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とを接続する振動伝達部材と、を備え、
それぞれの前記格子の角度が異なるように前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動で前記移動側モアレ格子板を前記固定側モアレ格子板の所定地点を中心に回転させ、前記モアレ縞の幅を変化させて表示する、
ことを特徴とする。
The minute displacement display device of the third aspect according to the present invention is:
A fixed-side moire lattice plate that is directly or indirectly attached to the object to be measured and is provided with a lattice;
A moving-side moire lattice plate with a lattice;
A vibration transmitting member that connects the fixed side moire lattice plate and the moving side moire lattice plate;
The fixed-side moire lattice plate and the moving-side moire lattice plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the lattices are different, and express moire fringes,
Rotating the moving-side moire grating plate around a predetermined point of the fixed-side moire grating plate with the vibration of the object to be measured via the vibration transmitting member, and changing the width of the moire fringes for display.
It is characterized by that.

また、前記固定側モアレ格子板の所定地点を中心にして同心円上に前記振動伝達部材が複数配置されていてもよい。   A plurality of the vibration transmitting members may be arranged concentrically around a predetermined point of the fixed side moire lattice plate.

本発明に係る建造物の異常振動監視システムは、
建造物に設置される前述した微小変位表示デバイスと、
前記微小変位表示デバイスに発現したモアレ縞を連続して撮影する撮影装置と、
連続して撮影した前記モアレ縞の画像処理を行い、前記モアレ縞の変位に基づく振動データを演算する演算装置と、
予め演算しておいた基準振動データと演算した前記振動データとを照合する照合装置と、
を備えることを特徴とする。
The abnormal vibration monitoring system for a building according to the present invention is:
The above-described minute displacement display device installed in a building,
An imaging device that continuously captures moire fringes expressed in the minute displacement display device;
An arithmetic device that performs image processing of the moiré fringes captured continuously and calculates vibration data based on the displacement of the moiré fringes;
A collation device for collating the reference vibration data calculated in advance with the calculated vibration data;
It is characterized by providing.

また、前記演算装置は、前記モアレ縞の変位量から加速度を算出して前記振動データを演算してもよい。   Further, the calculation device may calculate the vibration data by calculating an acceleration from a displacement amount of the moire fringes.

本発明に係る微小変位表示デバイスでは、被測定対象の微小な振動に基づく振動子の変位をモアレ縞によって拡大して表示することができる。これは、視認できないような被測定対象の微小な振動を視覚的に認識することにつながる。   In the minute displacement display device according to the present invention, the displacement of the vibrator based on the minute vibration of the measurement target can be enlarged and displayed by moire fringes. This leads to visually recognizing minute vibrations of the measurement target that cannot be visually recognized.

本発明に係る建造物の異常振動監視システムでは、上述した微小変位表示デバイスを建造物に設置して、モアレ縞の変位に基づく建造物の振動データを演算し、正常時における建造物の基準振動データと照合を行っている。これにより、建造物に異常振動が発生しているか否かの判断が実現でき、橋梁、工場、ビル、等などの建造物の状態監視に有効である。   In the abnormal vibration monitoring system for a building according to the present invention, the above-described minute displacement display device is installed in the building, the building vibration data based on the displacement of the moire fringe is calculated, and the reference vibration of the building in a normal state is calculated. Matching with data. This makes it possible to determine whether or not abnormal vibration has occurred in the building, and is effective in monitoring the state of buildings such as bridges, factories, buildings, and the like.

実施の形態1に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing a schematic configuration of a minute displacement display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す分解斜視図であFIG. 3 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the minute displacement display device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る微小変位表示デバイスの(A)固定側モアレスリット板、及び(B)移動側モアレスリット板の平面図である。It is a top view of (A) fixed side moire slit board of the micro displacement display device concerning Embodiment 1, and (B) movement side moire slit board. 実施の形態1に係る微小変位表示デバイスの平面図である。2 is a plan view of the minute displacement display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る微小変位表示デバイスのモアレ縞の変位を示す平面図である。6 is a plan view showing the displacement of moire fringes of the minute displacement display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す外観斜視図である。6 is an external perspective view showing a schematic configuration of a minute displacement display device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。4 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a minute displacement display device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスの(A)固定側モアレ格子板、及び(B)移動側モアレ格子板の平面図である。It is a top view of the (A) fixed side moire lattice board of the micro displacement display device which concerns on Embodiment 2, and the (B) movement side moire lattice plate. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスのモアレ縞の平面図である。6 is a plan view of moire fringes of a minute displacement display device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスのモアレ縞の変位を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the displacement of moire fringes of the minute displacement display device according to the second embodiment. 実施の形態2に係る微小変位表示デバイスのモアレ縞の変位を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the displacement of moire fringes of the minute displacement display device according to the second embodiment. 実施の形態3に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す外観斜視図である。10 is an external perspective view showing a schematic configuration of a minute displacement display device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る微小変位表示デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。FIG. 10 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a minute displacement display device according to a third embodiment. 実施の形態3に係る微小変位表示デバイスの平面図である。6 is a plan view of a minute displacement display device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る微小変位表示デバイスのモアレ縞の変化を示す平面図である。10 is a plan view showing a change in moire fringes of a minute displacement display device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る建造物の異常振動監視システムの一形態例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of 1 form of the abnormal vibration monitoring system of the building which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態4に係る建造物の異常振動監視システムの動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an operation of the abnormal vibration monitoring system for a building according to the fourth embodiment. 実施の形態4に係る建造物の異常振動監視システムの動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an operation of the abnormal vibration monitoring system for a building according to the fourth embodiment. 実施例に用いた微小変位表示デバイスの振動子の力学的特性図である。It is a mechanical characteristic figure of a vibrator of a minute displacement display device used for an example. 実施例における時間と加速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between time and acceleration in an Example. 実施例における時間と加振器の変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time in an Example, and the displacement of a vibrator.

以下に、本発明の実施の形態に係る微小変位表示デバイス及びこれを用いた建造物の異常振動監視システムについて、詳細に説明する。まず、微小変位表示デバイスについて説明する。   Hereinafter, a minute displacement display device according to an embodiment of the present invention and an abnormal vibration monitoring system for a building using the same will be described in detail. First, a minute displacement display device will be described.

(実施の形態1)
図を参照して、実施の形態1に係る微小変位表示デバイスについて説明する。微小変位表示デバイス1は、図1の外観斜視図、及び図2の分解斜視図に示すように、固定側モアレスリット板11と、移動側モアレスリット板12と、ベース13と、振動伝達部材14a、14bと、振動子15と、から構成されている。
(Embodiment 1)
The minute displacement display device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in the external perspective view of FIG. 1 and the exploded perspective view of FIG. 2, the minute displacement display device 1 includes a fixed side moire slit plate 11, a moving side moire slit plate 12, a base 13, and a vibration transmitting member 14a. , 14b and the vibrator 15.

ベース13は、建造物等の被測定対象に固定される部材である。このため、ベース13と被測定対象との相対位置が変化することはない。   The base 13 is a member fixed to a measurement target such as a building. For this reason, the relative position of the base 13 and the measurement target does not change.

振動伝達部材14a、14bは、ベース13と振動子15とを接続している。振動伝達部材14a、14bは、被測定対象の振動を振動子15へ伝達するとともに、自らが変形して振動子15を変位させる役割を有する。したがって、振動伝達部材14a、14bは、変形率及び弾性率が高い部材であることが好ましい。また、伝達した振動で振動子15が慣性力で永続して振動しないよう、振動子15を減衰させる役割を備えていることが好ましいので、減衰力の高い部材を用いるとよい。   The vibration transmission members 14 a and 14 b connect the base 13 and the vibrator 15. The vibration transmitting members 14a and 14b transmit the vibration of the measurement target to the vibrator 15, and have a role of deforming itself to displace the vibrator 15. Therefore, the vibration transmitting members 14a and 14b are preferably members having a high deformation rate and elastic modulus. In addition, it is preferable to use a member having a high damping force because the vibrator 15 preferably has a role of damping the vibrator 15 so that the vibrator 15 does not vibrate permanently due to the inertial force due to the transmitted vibration.

振導伝達部材14a、14bの一例として、金属線や金属薄板、ゴムやプラスチック等の樹脂製棒状部材や板状部材等、種々の部材が挙げられる。また、バネとダンパーを組み合わせて構成されていてもよい。   Examples of the transmission member 14a, 14b include various members such as a metal wire, a metal thin plate, a resin rod-like member such as rubber or plastic, or a plate-like member. Moreover, you may be comprised combining the spring and the damper.

振動子15は、振動伝達部材14a、14bを介して伝達される被測定対象の振動を受けて振動する。振動子15は被測定対象に対して相対位置が変位することにより、後述する移動側モアレスリット板12を変位させる役割を有する。振動子15には、振動伝達部材14a、14bを経由して被測定対象の振動が伝達され、この振動を受けて、振動子15が振動することになる。すなわち、被測定対象に対して振動子15の相対位置は変化する。このため、振動子15は、被測定対象に対する相対位置が変化しやすいよう、重量がある必要がある。具体的な振動子15の重量及び振動伝達部材14a、14bの弾性率と減衰力の関係については、文献「計測工学;谷口 修、掘込 泰雄;森北出版株式会社;p.194−198」を参考にすればよい。   The vibrator 15 vibrates in response to the vibration of the measurement target transmitted through the vibration transmitting members 14a and 14b. The vibrator 15 has a role of displacing a moving moire slit plate 12 to be described later when the relative position is displaced with respect to the measurement target. The vibration of the object to be measured is transmitted to the vibrator 15 via the vibration transmitting members 14a and 14b, and the vibrator 15 vibrates in response to the vibration. That is, the relative position of the vibrator 15 changes with respect to the measurement target. For this reason, the vibrator 15 needs to have a weight so that the relative position with respect to the measurement target can be easily changed. For the specific relationship between the weight of the vibrator 15 and the elastic modulus and damping force of the vibration transmitting members 14a and 14b, refer to the literature “Measuring Engineering; Osamu Taniguchi, Yasuo Inugi; Morikita Publishing Co., Ltd .; You can refer to it.

固定側モアレスリット板11は、ベース13に固定されており、被測定対象に対して相対位置が変わらないようになっている。   The fixed-side moire slit plate 11 is fixed to the base 13 so that the relative position with respect to the object to be measured does not change.

移動側モアレスリット板12は、振動子15に固定されている。上述のように、振動子15が振動し変位するので、この振動子15に追随して移動側モアレスリット板12が変位することになる。このため、移動側モアレスリット板12は、固定側モアレスリット板11に対し、相対位置が変化する仕組みである。   The moving side moire slit plate 12 is fixed to the vibrator 15. As described above, since the vibrator 15 vibrates and displaces, the moving side moire slit plate 12 is displaced following the vibrator 15. For this reason, the moving-side moire slit plate 12 has a mechanism in which the relative position changes with respect to the fixed-side moire slit plate 11.

固定側モアレスリット板11、及び、移動側モアレスリット板12は、無色の長方形の板状部材で構成されており、図3に示すように、それぞれ複数の直線が平行に施されている。固定側モアレスリット板11、及び、移動側モアレスリット板12に施されたそれぞれの複数の直線は全て同じ線幅で、等間隔に施されている。   The fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 are made of colorless rectangular plate-like members, and a plurality of straight lines are provided in parallel as shown in FIG. The plurality of straight lines applied to the fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 are all provided at equal intervals with the same line width.

また、固定側モアレスリット板11には、x軸方向に複数の直線が平行に施されている。一方の移動側モアレスリット板12には、x軸方向に対してやや傾斜された複数の直線が平行に施されている。   The fixed-side moire slit plate 11 is provided with a plurality of straight lines parallel to the x-axis direction. One moving side moire slit plate 12 is provided with a plurality of straight lines that are slightly inclined with respect to the x-axis direction.

図4に、微小変位表示デバイス1の平面図を示す。上述のように、固定側モアレスリット板11と移動側モアレスリット板12とが、それぞれに施された複数の直線の角度が異なるように重ねて配置されることにより、帯状のモアレ縞M1、M2、M3が発現している。   FIG. 4 shows a plan view of the minute displacement display device 1. As described above, the fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 are arranged so that the angles of a plurality of straight lines applied to each other are different from each other. , M3 is expressed.

図5は、被測定対象からの振動を受けて振動子15が振動し、y軸方向に変位した際の、モアレ縞M1、M2、M3の変位の状況を示している。振動子15が矢印で示すようにy軸方向下向きにΔy変位すると、振動子15に固定された移動側モアレスリット板12も追従して、Δyだけy軸方向下向きに変位する。すると、モアレ縞M1、M2、M3は、それぞれx軸方向左向きにΔxほど変位することになる。   FIG. 5 shows the displacement state of the moire fringes M1, M2, and M3 when the vibrator 15 vibrates in response to vibration from the measurement target and is displaced in the y-axis direction. When the vibrator 15 is displaced Δy downward in the y-axis direction as indicated by an arrow, the moving-side moire slit plate 12 fixed to the vibrator 15 follows and is displaced downward in the y-axis direction by Δy. Then, the moire fringes M1, M2, and M3 are displaced by Δx to the left in the x-axis direction.

例えば、固定側モアレスリット板11、及び、移動側モアレスリット板12に施された複数の直線のピッチをPlとし、それぞれの直線がθの角度で交差している場合に発現するモアレ縞のピッチをPMとした場合、PMは下記に示す式(1)で表される。

Figure 2010271253
For example, the pitch of a plurality of straight lines applied to the fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 is Pl, and the pitch of moire fringes that appears when each straight line intersects at an angle θ. Is represented by the following formula (1).
Figure 2010271253

θが0.5°として考えると、PMは約114.593Plとなるので、モアレ縞M1、M2、M3の変位量Δxは、振動子15の変位量Δyの凡そ115倍(拡大率)となる。   Assuming that θ is 0.5 °, PM is approximately 114.593 Pl, so that the displacement amount Δx of the moire fringes M1, M2, and M3 is approximately 115 times (magnification) of the displacement amount Δy of the vibrator 15. .

このように、このモアレ縞M1、M2、M3の変位量Δxは、振動子15の変位量Δyに比べて大きな変位量となるので、これにより振動子15の微小な変位を拡大して表示することができる。これは、被測定対象に生じる視認不可能な振動を、視覚的に認識することができることを意味し、後述の被測定対象に異常振動が生じていないかを視覚的に捉えることが可能になる。   As described above, the displacement amount Δx of the moire fringes M1, M2, and M3 is larger than the displacement amount Δy of the vibrator 15, so that the minute displacement of the vibrator 15 is enlarged and displayed. be able to. This means that it is possible to visually recognize invisible vibration generated in the measurement target, and it is possible to visually grasp whether abnormal vibration has occurred in the measurement target described later. .

一方、振動子15がy軸方向を上向きに移動すると、モアレ縞M1、M2、M3は前述とは逆にx軸方向右向きに移動する。   On the other hand, when the vibrator 15 moves upward in the y-axis direction, the moire fringes M1, M2, and M3 move to the right in the x-axis direction, contrary to the above.

また、上記では、移動側モアレスリット板12の複数の直線が傾斜して施されているが、逆に、固定側モアレスリット板11の複数の直線が傾斜して施されていてもよい。   In the above description, the plurality of straight lines of the moving-side moire slit plate 12 are inclined, but conversely, the plurality of straight lines of the fixed-side moire slit plate 11 may be inclined.

また、ベース13を用い、間接的に固定側モアレスリット板11を被測定対象に取り付ける場合について説明したが、ベース13を必ずしも用いなくてもよい。例えば、振動伝達部材14a、14b、及び、固定側モアレスリット板11を直接被測定対象に固定する形態でもよい。   Moreover, although the case where the fixed side moire slit plate 11 is indirectly attached to the measurement target has been described using the base 13, the base 13 is not necessarily used. For example, the vibration transmitting members 14a and 14b and the fixed-side moire slit plate 11 may be directly fixed to the measurement target.

また、固定側モアレスリット板11と移動側モアレスリット板12とは、密着させて重ねて配置されていても、離間して配置されていてもよい。固定側モアレスリット板11と移動側モアレスリット板12とを密着させて重ねる場合、移動側モアレスリット板12の動きを損なわないように、また、振動子15の振動が慣性力によって永続しないよう、オイルやゲル等、粘性を有する物質を介して重ねて配置するとよい。   Further, the fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 may be arranged in close contact with each other or may be arranged apart from each other. When the fixed-side moire slit plate 11 and the moving-side moire slit plate 12 are stacked in close contact with each other, the movement of the moving-side moire slit plate 12 is not impaired, and the vibration of the vibrator 15 is not permanent due to inertial force. It is good to arrange it over a viscous substance such as oil or gel.

(実施の形態2)
図6の外観斜視図、及び、図7の分解斜視図を参照しつつ、実施の形態2に係る微小変位表示デバイス2について説明する。
(Embodiment 2)
The micro displacement display device 2 according to the second embodiment will be described with reference to the external perspective view of FIG. 6 and the exploded perspective view of FIG.

微小変位表示デバイス2は、ベース13と、振動伝達部材14と、振動子15と、固定側モアレ格子板21と、移動側モアレ格子板22とから構成される。   The minute displacement display device 2 includes a base 13, a vibration transmission member 14, a vibrator 15, a fixed side moire lattice plate 21, and a moving side moire lattice plate 22.

ベース13及び振動子15については、前述した実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。   Since the base 13 and the vibrator 15 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

振動伝達部材14は、L字状の部材であり、機能や素材等については、前述した実施の形態1と同様であるが、実施の形態1では、振動子15の一軸の変位に対応していたが、本実施の形態では、二軸の変位に対応している点で異なる。   The vibration transmission member 14 is an L-shaped member, and functions and materials are the same as those in the first embodiment described above. However, in the first embodiment, the vibration transmission member 14 corresponds to the uniaxial displacement of the vibrator 15. However, the present embodiment is different in that it corresponds to a biaxial displacement.

固定側モアレ格子板21と移動側モアレ格子板22とは、重ねて配置されている。   The fixed side moire lattice plate 21 and the moving side moire lattice plate 22 are arranged so as to overlap each other.

固定側モアレ格子板21は、ベース13に固定され、被測定対象との相対位置が変化しないようになっている。   The fixed-side moire lattice plate 21 is fixed to the base 13 so that the relative position with respect to the measurement target does not change.

一方、移動側モアレ格子板22は、振動子15に固定されており、振動子15の変位に追従して変位する。   On the other hand, the moving-side moire lattice plate 22 is fixed to the vibrator 15 and is displaced following the displacement of the vibrator 15.

固定側モアレ格子板21、及び、移動側モアレ格子板22は、無色の板状部材であり、図8に示すように、それぞれ格子が施されている。それぞれの格子の線幅及び格子のピッチは全て同じである。そして、移動側モアレ格子板22に施された格子は、固定側モアレ格子板21に施された格子に対して、傾斜され、異なる角度にされている。   The fixed-side moire lattice plate 21 and the moving-side moire lattice plate 22 are colorless plate-like members, and are each provided with a lattice as shown in FIG. The line width of each grating and the pitch of the grating are all the same. The grating applied to the moving-side moire grating plate 22 is inclined with respect to the grating applied to the fixed-side moire grating plate 21 at a different angle.

固定側モアレ格子板21と移動側モアレ格子板22とが、各々に施された格子の角度が異なるように、重ねて配置されているので、図9の平面図に示すように、帯が交差した格子状のモアレ縞Mが発現する。   Since the fixed-side moire lattice plate 21 and the moving-side moire lattice plate 22 are arranged so that the angles of the lattices applied to each other are different, the bands intersect as shown in the plan view of FIG. The latticed moire fringes M appear.

図10に、被測定対象から伝達された振動によって、振動子15にy軸方向への力が加わった場合のモアレ縞Mの変位の様子を示している。被測定対象から振動を受けて、Δyほど振動子15がy軸方向下向きに変位した場合、振動子15に固定されている移動側モアレ格子板22も追随して同様にy軸方向下向きにΔyほど変位する。すると、y軸方向に延在しているモアレ縞Mはx軸方向左向きにΔxほど変位する。   FIG. 10 shows how the moire fringes M are displaced when a force in the y-axis direction is applied to the vibrator 15 by the vibration transmitted from the measurement object. When the vibrator 15 is subjected to vibration from the measurement target and the vibrator 15 is displaced downward in the y-axis direction by Δy, the moving-side moire grating plate 22 fixed to the vibrator 15 also follows and similarly Δy in the downward direction in the y-axis. It is displaced so much. Then, the moire fringes M extending in the y-axis direction are displaced by Δx leftward in the x-axis direction.

モアレ縞Mの変位量Δxは、実施の形態1と同様に、振動子15の変位量Δyに比べて非常に大きいので、微小な振動子15の変位を拡大して表示することができる。このことは、被測定対象に生じる視認不可能な振動を、視覚的に認識することができることを意味する。なお、振動子15がy軸方向上向きに変位した場合、y軸方向に延在しているモアレ縞Mが、x軸方向右向きに変位することになる。   The displacement amount Δx of the moiré fringes M is much larger than the displacement amount Δy of the vibrator 15 as in the first embodiment, so that the displacement of the minute vibrator 15 can be enlarged and displayed. This means that it is possible to visually recognize invisible vibrations that occur in the measurement target. When the vibrator 15 is displaced upward in the y-axis direction, the moire fringes M extending in the y-axis direction are displaced rightward in the x-axis direction.

一方、図11には、被測定対象から伝達された振動によって、振動子15にx軸方向への力が加わった場合のモアレ縞Mの変位の様子を示している。被測定対象から振動を受け、x軸方向右向きにΔxほど振動子15が変位した場合、振動子15に固定されている移動側モアレ格子板22も付随して同様に変位する。この場合、x軸方向に延在しているモアレ縞Mがy軸方向下向きにΔyほど変位する。逆に、振動子15がx軸方向左向きに変位した場合、x軸方向に延在しているモアレ縞Mが、y軸方向上向きに変位することになる。   On the other hand, FIG. 11 shows the displacement of the moire fringes M when a force in the x-axis direction is applied to the vibrator 15 by the vibration transmitted from the measurement target. When vibration is received from the object to be measured and the vibrator 15 is displaced by about Δx in the right direction in the x-axis direction, the moving-side moire lattice plate 22 fixed to the vibrator 15 is similarly displaced. In this case, the moire fringes M extending in the x-axis direction are displaced by Δy downward in the y-axis direction. Conversely, when the vibrator 15 is displaced leftward in the x-axis direction, the moire fringes M extending in the x-axis direction are displaced upward in the y-axis direction.

(実施の形態3)
図12の外観斜視図、及び、図13の分解斜視図を参照しつつ、実施の形態3に係る微小変位表示デバイス3について説明する。
(Embodiment 3)
The micro displacement display device 3 according to the third embodiment will be described with reference to the external perspective view of FIG. 12 and the exploded perspective view of FIG.

微小変位表示デバイス3は、振動伝達部材14と、固定側モアレ格子板21と、移動側モアレ格子板22とから構成される。   The minute displacement display device 3 includes a vibration transmission member 14, a fixed side moire lattice plate 21, and a moving side moire lattice plate 22.

固定側モアレ格子板21は、直接的或いは間接的に被測定対象に取り付けられる。固定側モアレ格子板21は、被測定対象に対し相対的な位置関係は変わらない。   The fixed-side moire lattice plate 21 is attached to the measurement target directly or indirectly. The relative positional relationship of the fixed-side moire lattice plate 21 with respect to the measurement target does not change.

移動側モアレ格子板22は、四隅に配置された振動伝達部材14を介して固定側モアレ格子板21に接続している。   The moving-side moire lattice plate 22 is connected to the fixed-side moire lattice plate 21 via the vibration transmitting members 14 arranged at the four corners.

振動伝達部材14は、所定地点を中心点とする同心円上に4つ配置されており、振動伝達部材14は、被測定対象からの振動を移動側モアレ格子板22に伝達する役割を有する。これにより、移動側モアレ格子板22は、所定地点を中心軸とし、固定側モアレ格子板21の面に沿って回転することになる。   Four vibration transmitting members 14 are arranged on a concentric circle with a predetermined point as the center point, and the vibration transmitting member 14 has a role of transmitting vibration from the measurement target to the moving-side moire lattice plate 22. Thereby, the moving-side moire lattice plate 22 rotates along the surface of the fixed-side moire lattice plate 21 with a predetermined point as the central axis.

固定側モアレ格子板21及び移動側モアレ格子板22は、上述した実施の形態2と同様に、それぞれ格子が施されており、固定側モアレ格子板21と移動側モアレ格子板22とは、それぞれの格子が角度を異ならせて積層配置されているため、図14の平面図に示すように、格子状のモアレ縞Mが発現する。   The fixed-side moire lattice plate 21 and the moving-side moire lattice plate 22 are each provided with a lattice, as in the second embodiment, and the fixed-side moire lattice plate 21 and the moving-side moire lattice plate 22 are respectively Since the grids are stacked at different angles, a grid-like moire fringe M appears as shown in the plan view of FIG.

図15を参照して、微小変位表示デバイス3の作用について説明する。被測定対象から生じる振動が振動伝達部材14を介して移動側モアレ格子板22に伝達される。すると、移動側モアレ格子板22の四角に振動伝達部材14が接続されているため、移動側モアレ格子板22は中心を支点として回転することになる。   The operation of the minute displacement display device 3 will be described with reference to FIG. Vibration generated from the object to be measured is transmitted to the moving moire lattice plate 22 via the vibration transmitting member 14. Then, since the vibration transmission member 14 is connected to the square of the moving side moire lattice plate 22, the moving side moire lattice plate 22 rotates around the center.

移動側モアレ格子板22が反時計回りにθほど回転すると、モアレ縞Mのピッチが大きく表示される。モアレ縞Mのピッチは、わずかな移動側モアレ格子板22の回転によって、大きく変化するので、被測定対象に基づく移動側モアレ格子板22の微小な回転変位を拡大して観察することができる。一方、移動側モアレ格子板22が時計回りに回転する場合には、それぞれの格子の角度が一致する方向に向かうので、モアレ縞Mのピッチが小さくなる。   When the moving-side moire lattice plate 22 rotates counterclockwise by θ, the pitch of the moire fringes M is displayed large. Since the pitch of the moiré fringes M changes greatly by a slight rotation of the moving-side moire grating plate 22, a minute rotational displacement of the moving-side moire grating plate 22 based on the measurement target can be enlarged and observed. On the other hand, when the moving-side moire grating plate 22 rotates clockwise, the pitch of the moire fringes M is reduced because the angles of the respective gratings coincide with each other.

(実施の形態4)
続いて、上述した微小変位表示デバイスを用いた実施の形態4に係る建造物の異常振動監視システムについて説明する。図16は、異常振動監視システムの一形態例を示す概略構成図である。
(Embodiment 4)
Next, the abnormal vibration monitoring system for buildings according to Embodiment 4 using the above-described minute displacement display device will be described. FIG. 16 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an abnormal vibration monitoring system.

橋桁42の上部に設置された微小変位表示デバイス4と、微小変位表示デバイス4を連続して高速撮影する撮影装置31と、撮影装置31で撮影された画像を処理し、振動データの演算及び照合を行う処理装置32と、を備えている。   The minute displacement display device 4 installed on the upper part of the bridge girder 42, the photographing device 31 for continuously photographing the minute displacement display device 4 at high speed, the image photographed by the photographing device 31 are processed, and the calculation and verification of vibration data are performed. And a processing device 32.

微小変位表示デバイス4としては、前述した微小変位表示デバイス1〜3のいずれかを用いればよい。   As the minute displacement display device 4, any one of the minute displacement display devices 1 to 3 described above may be used.

撮影装置31は、微小変位表示デバイス4のモアレ縞の変位を撮影できるように配置される。撮影装置31として、単位時間当たりに多数の画像を撮影可能な高速カメラを用いるとよい。撮影装置31で撮影した画像は、画像データとして処理装置32に送られる。   The imaging device 31 is arranged so that the displacement of the moire fringes of the minute displacement display device 4 can be imaged. As the imaging device 31, a high-speed camera that can capture a large number of images per unit time may be used. An image photographed by the photographing device 31 is sent to the processing device 32 as image data.

処理装置32は、予め演算しておいた基準振動データを保存しておくメモリ(不図示)と、送られてきた画像データの処理を行い、モアレ縞の変位に基づいて振動データを演算する演算装置(不図示)と、基準振動データと演算した振動データとの照合を行う照合装置(不図示)とが備えられている。   The processing device 32 is a memory (not shown) that stores pre-computed reference vibration data, and processing of the image data that is sent, and computation of vibration data based on the displacement of moire fringes. An apparatus (not shown) and a checking device (not shown) for checking reference vibration data and calculated vibration data are provided.

続いて、図17及び図18に示すフローチャートを参照しつつ、建造物の異常振動監視システムの処理概要について説明する。   Next, an outline of processing of the abnormal vibration monitoring system for buildings will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 17 and 18.

まず、図17に示すフローチャートのように、正常時における橋の振動データである基準振動データが得られる。   First, as shown in the flowchart of FIG. 17, reference vibration data that is vibration data of the bridge at the normal time is obtained.

まず、撮影装置31にてモアレ縞の撮影S11を行う。撮影装置31で撮影された画像は、処理装置32に送られ、演算装置にて画像処理S12、基準振動データの演算S13が行われる。   First, photographing S11 of moire fringes is performed by the photographing device 31. The image photographed by the photographing device 31 is sent to the processing device 32, where image processing S12 and reference vibration data computation S13 are performed by the computation device.

演算装置では、モアレ縞の変位量から、被測定対象である橋の加速度が算出され、この加速度に基づく基準振動データが演算される。この基準振動データとしては、例えば、この加速度をフーリエ変換、モード解析することにより求められる被測定対象である橋が持つ特有の振動特徴等を用いればよい。   In the arithmetic device, the acceleration of the bridge to be measured is calculated from the displacement amount of the moire fringes, and the reference vibration data based on the acceleration is calculated. As the reference vibration data, for example, a characteristic vibration characteristic or the like possessed by the bridge to be measured, which is obtained by Fourier transform and mode analysis of the acceleration, may be used.

なお、被測定対象である橋の加速度は、モアレ縞の変位量を実施の形態1で説明した拡大率で割ることにより、求められる振動子15の変位量と、微小変位表示デバイス4の固有振動数の二乗との積より算出することができる。必要に応じ、求めた加速度を積分することにより、被測定対象の速度、変位を算出することができるため、これらを用いて基準振動データを作成してもよい。   Note that the acceleration of the bridge to be measured is obtained by dividing the displacement amount of the moire fringes by the enlargement factor described in the first embodiment, thereby obtaining the displacement amount of the vibrator 15 and the natural vibration of the minute displacement display device 4. It can be calculated from the product of the square of the number. If necessary, the acceleration and the displacement of the measurement target can be calculated by integrating the obtained acceleration. Therefore, the reference vibration data may be created using these.

上記のように演算された基準振動データは、メモリに保存S14される。   The reference vibration data calculated as described above is stored in the memory S14.

続いて、図18に示すフローチャートに沿って、振動データを取得し、橋に異常振動が発生していないかが監視される。   Subsequently, vibration data is acquired according to the flowchart shown in FIG. 18, and it is monitored whether abnormal vibration has occurred in the bridge.

前述と同様に、撮影装置にてモアレ縞の撮影S21を行う。そして、得られた画像の処理S22を行い、振動データの演算S23を行う。モアレ縞の撮影S21、画像処理S22、及び振動データの演算S23については、前述の基準振動データの演算手法と同様である。   In the same manner as described above, Moire fringe photographing S21 is performed by the photographing apparatus. Then, processing S22 of the obtained image is performed, and calculation S23 of vibration data is performed. Moire fringe imaging S21, image processing S22, and vibration data calculation S23 are the same as the above-described reference vibration data calculation method.

このようにして得られた振動データと基準振動データとが一致しているか否かの照合S24を行う。振動データと基準振動データとが一致している場合は、S21に戻り撮影を継続する。振動データと基準振動データとが不一致の場合には、橋が異常な状態であるとして、報知手段により、異常であることの報知S25を行う。報知手段は、表示や、発光、音等、種々の手段を用いればよい。   A collation S24 is performed to determine whether or not the vibration data obtained in this way matches the reference vibration data. If the vibration data and the reference vibration data match, the process returns to S21 to continue shooting. When the vibration data and the reference vibration data do not match, it is determined that the bridge is in an abnormal state, and the notification means 25 notifies that the bridge is abnormal. As the notification means, various means such as display, light emission, and sound may be used.

撮影装置で橋を単純に撮影するだけでは、振動による橋の変位を識別可能な画像データを取得することは困難であるが、本実施の形態では、微小変位表示デバイスを用いることにより、上述のように橋の振動に基づく振動子の変位を識別できる画像データを取得することを実現している。橋の振動が振動子に伝達されて変位し、これによって移動側モアレ格子板22或いは移動側モアレスリット板12が変位するので、モアレ縞が変位するが、このモアレ縞の変位は、振動子15の変位に比べて大きいので、遠く離れて配置された撮影装置でも観察することができ、撮影した画像から振動データを得ることができる。   Although it is difficult to obtain image data that can identify the displacement of the bridge due to vibration by simply photographing the bridge with the photographing apparatus, in the present embodiment, by using a micro displacement display device, the above-described image data can be obtained. Thus, it is possible to acquire image data that can identify the displacement of the vibrator based on the vibration of the bridge. The vibration of the bridge is transmitted to the vibrator and displaced, and thereby the moving side moire lattice plate 22 or the moving side moire slit plate 12 is displaced, so that the moire fringes are displaced. Therefore, it is possible to observe even a photographing apparatus arranged far away, and vibration data can be obtained from the photographed image.

また、本実施の形態に係る建造物の異常振動監視システムでは、電気信号を用いない微小変位表示デバイスを設置するので、橋に配線等を這わす必要がない。このため、メンテナンスが容易である。更に、電気信号を使わないので、振動検出センサに比べて、低コストで行える。   In addition, in the abnormal vibration monitoring system for buildings according to the present embodiment, a minute displacement display device that does not use an electrical signal is installed, so there is no need to send wiring or the like to the bridge. For this reason, maintenance is easy. Furthermore, since no electrical signal is used, the cost can be reduced compared to a vibration detection sensor.

なお、複数計測する際は、複数の微小変位表示デバイス4を設置し、それぞれの微小変位表示デバイス4を撮影する撮影装置31を設置すればよい。   When a plurality of measurements are performed, a plurality of minute displacement display devices 4 may be installed, and an imaging device 31 that photographs each minute displacement display device 4 may be installed.

また、上記では、加速度を演算した振動データにて照合しているが、正常時における橋の振動と、異常時における橋の振動との照合が可能なデータであれば、これに限定されることはない。例えば、撮影した画像から、モアレ縞の振幅の大きさを演算したデータや、モアレ縞の周波数を演算したデータ、或いは、モアレ縞の移動パターンを演算したデータ等を、基準振動データ及び振動データとして照合するようにしてもよい。   In the above, the vibration data calculated from acceleration is collated. However, it is limited to this as long as the vibration of the bridge in the normal state and the vibration of the bridge in the abnormal state can be collated. There is no. For example, data obtained by calculating the amplitude of the moire fringe, data obtained by calculating the frequency of the moire fringe, or data obtained by calculating the movement pattern of the moire fringe from the captured image as the reference vibration data and vibration data. You may make it collate.

また、振動データと基準振動データとが一致するか否かは、閾値を設け、所望の許容範囲をもたせてもよい。   Further, whether or not the vibration data and the reference vibration data match each other may be provided with a threshold value to have a desired allowable range.

また、本実施の形態では、撮影装置31からの映像を有線で処理装置32に伝達しているが、無線により撮影装置31から映像を処理装置32に送信してもよい。   In the present embodiment, the video from the imaging device 31 is transmitted to the processing device 32 by wire, but the video may be transmitted from the imaging device 31 to the processing device 32 by radio.

また、橋の異常振動を監視する場合について説明したが、塔やビル等の各種建造物についても同様である。   Moreover, although the case where the abnormal vibration of the bridge is monitored has been described, the same applies to various buildings such as towers and buildings.

実施の形態1と同様の構造の微小変位表示デバイスを作成し、振動によるモアレ縞の変位から加速度データ及び変位データを演算した。   A minute displacement display device having the same structure as that of the first embodiment was created, and acceleration data and displacement data were calculated from the displacement of moire fringes due to vibration.

固定側モアレスリット板及び移動側モアレスリット板に施された、平行な複数の直線のピッチはいずれも0.02mmである。そして、それぞれの複数の直線が0.003radの角度で交わるようにして、固定側モアレ格子板と移動側モアレ格子板とが重ねて配置されている。このとき、発現するモアレ縞のピッチは、約6.7mmであり、移動側モアレスリット板の変位に対するモアレ縞の相対変位は、約335倍に拡大されていることになる。振動伝達部材の材料はジュラルミン2017、振動子には銅合金C2081を用いた。この微小変位表示デバイスの質量は25.9gである。   The pitch of a plurality of parallel straight lines applied to the fixed side moire slit plate and the moving side moire slit plate is 0.02 mm. The fixed-side moire lattice plate and the moving-side moire lattice plate are arranged so as to overlap each other at an angle of 0.003 rad. At this time, the pitch of the moire fringes that appear is about 6.7 mm, and the relative displacement of the moire fringes with respect to the displacement of the moving-side moire slit plate is enlarged by about 335 times. The material for the vibration transmitting member was duralumin 2017, and the vibrator was copper alloy C2081. The mass of this minute displacement display device is 25.9 g.

まず、作成した微小変位表示デバイスの力学的特性を調べた。微小変位表示デバイスを自由振動させ、振動子の変位を計測した。その結果を図19に示す。固有角振動数は314rad/s(50Hz)、減衰比は約0.008であった。   First, the mechanical characteristics of the produced micro displacement display device were examined. A small displacement display device was vibrated freely, and the displacement of the vibrator was measured. The result is shown in FIG. The natural angular frequency was 314 rad / s (50 Hz), and the damping ratio was about 0.008.

この微小変位表示デバイスのベースを加振器の上に固定し、振動を加えた。加振器の振動は、一次元の振動で、振幅1mm以下、振動数3Hzとした。また、同条件で、振動数5Hzについても行った。   The base of this minute displacement display device was fixed on a vibrator and a vibration was applied. The vibration of the vibrator was a one-dimensional vibration with an amplitude of 1 mm or less and a frequency of 3 Hz. Further, under the same conditions, the vibration frequency was 5 Hz.

微小変位表示デバイスから約400mm離れたところから、カメラで撮影し、撮影した画像からモアレ縞の変位量を計測した。この変位量をモアレ縞の拡大率(本微小変位表示デバイスでは約335倍)で割り、振動子の変位量を算出した後、振動子の加速度、即ち加振器の加速度を求めた。   The image was taken with a camera from a position approximately 400 mm away from the minute displacement display device, and the amount of displacement of moire fringes was measured from the taken image. This displacement amount was divided by the enlargement ratio of moire fringes (about 335 times in this micro displacement display device), and the displacement amount of the vibrator was calculated. Then, the acceleration of the vibrator, that is, the acceleration of the vibrator was obtained.

なお、モアレ縞の変位の撮影には、高速カメラを用い、2000fpsにて撮影した。   The displacement of the moire fringes was photographed at 2000 fps using a high speed camera.

また、微小変位表示デバイスで計測したデータとの照合を得るため、加振器の変位をレーザ変位計により計測した。また、高速カメラとレーザ変位計の同期をとるために、LEDを用いた。   In addition, the displacement of the vibrator was measured with a laser displacement meter in order to obtain a comparison with the data measured by the minute displacement display device. In addition, an LED was used to synchronize the high-speed camera and the laser displacement meter.

得られた振動子の加速度を図20に示す。加振器の振動数と同じ、3Hz及び5Hzの加速度が計測されていることがわかる。なお、50Hzの振動が同時に検出されているが、この振動数は本微小変位表示デバイスの固有振動数と一致しており、固有振動数の影響が出ていると考えられる。   The acceleration of the obtained vibrator is shown in FIG. It can be seen that accelerations of 3 Hz and 5 Hz, which are the same as the vibration frequency of the vibrator, are measured. In addition, although the vibration of 50 Hz is detected simultaneously, this frequency corresponds with the natural frequency of this micro displacement display device, and it is thought that the influence of the natural frequency has come out.

図21は、図13に示した加速度を積分して求めた時間と加振器の変位との関係を示している。なお、実線が加速度から求めた加振器の変位であり、破線がレーザ変位計により計測した加振器の変位である。3Hz及び5Hzいずれにおいても、微小変位表示デバイスを用いて求めた加振器の変位は、レーザ変位計を用いて計測した加振器の変位とほぼ一致していることが確認できる。   FIG. 21 shows the relationship between the time obtained by integrating the acceleration shown in FIG. 13 and the displacement of the vibrator. The solid line is the displacement of the vibrator obtained from the acceleration, and the broken line is the displacement of the vibrator measured by a laser displacement meter. It can be confirmed that, at both 3 Hz and 5 Hz, the displacement of the vibrator obtained by using the minute displacement display device substantially coincides with the displacement of the vibrator measured by using the laser displacement meter.

これらの実験結果から、微小変位表示デバイスでは、被測定対象の微小振動に基づく振動子の微小な変位をモアレ縞にて拡大して表示することができ、モアレ縞を撮影して画像処理を行うことで、モアレ縞の加速度や振動子の加速度を演算することができる。これにより、微小変位表示デバイスを用いて、建造物の異常振動を監視できることがわかる。   From these experimental results, in the micro displacement display device, the micro displacement of the vibrator based on the micro vibration of the measurement target can be enlarged and displayed with moire fringes, and the moire fringes are photographed and image processing is performed. Thus, the acceleration of moire fringes and the acceleration of the vibrator can be calculated. Thereby, it turns out that the abnormal vibration of a building can be monitored using a minute displacement display device.

微小変位表示デバイスでは、橋等の建造物の微小な振動に基づく振動子の変位をモアレ縞によって拡大して表示することができる。これは、視認できない建造物の微小な振動を視覚的に認識することにつながる。そして、このモアレ縞の変位に基づく建造物の振動データを演算し、正常時における建造物の基準振動データと照合を行うことにより、建造物に異常振動が発生しているか否かの判断が可能となる。したがって、橋梁、工場、ビル、等などの建造物の状態監視、保守管理を行う際に利用可能である。   In the minute displacement display device, the displacement of the vibrator based on minute vibrations of a building such as a bridge can be enlarged and displayed by moire fringes. This leads to visually recognizing minute vibrations of the building that cannot be visually recognized. It is possible to determine whether abnormal vibration is occurring in the building by calculating the vibration data of the building based on the displacement of the moire fringes and comparing it with the reference vibration data of the building under normal conditions. It becomes. Therefore, it can be used when monitoring the state of buildings such as bridges, factories, buildings, etc. and performing maintenance management.

1 微小変位表示デバイス
2 微小変位表示デバイス
3 微小変位表示デバイス
4 微小変位表示デバイス
11 固定側モアレスリット板
12 移動側モアレスリット板
13 ベース
14 振動伝達部材
14a 振動伝達部材
14b 振動伝達部材
15 振動子
21 固定側モアレ格子板
22 移動側モアレ格子板
31 撮影装置
32 処理装置
41 橋
42 橋桁
43 橋脚
M モアレ縞
M1 モアレ縞
M2 モアレ縞
M3 モアレ縞
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Minute displacement display device 2 Minute displacement display device 3 Minute displacement display device 4 Minute displacement display device 11 Fixed side moire slit plate 12 Moving side moire slit plate 13 Base 14 Vibration transmission member 14a Vibration transmission member 14b Vibration transmission member 15 Vibrator 21 Fixed side moire lattice plate 22 Moving side moire lattice plate 31 Imaging device 32 Processing device 41 Bridge 42 Bridge girder 43 Bridge pier M Moire stripe M1 Moire stripe M2 Moire stripe M3 Moire stripe

Claims (6)

被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、複数の平行線が施された固定側モアレスリット板と、
前記被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられる振動伝達部材と、
前記振動伝達部材に固定される振動子と、
前記振動子に固定され、複数の平行線が施された移動側モアレスリット板と、を備え、
それぞれの前記平行線の角度が異なるように前記固定側モアレスリット板と前記移動側モアレスリット板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動による前記振動子の変位により前記移動側モアレスリット板をスライドさせ、
前記モアレ縞の変位量を前記振動子の変位量よりも大きくして表示する、
ことを特徴とする微小変位表示デバイス。
A fixed-side moire slit plate attached directly or indirectly to the object to be measured and provided with a plurality of parallel lines;
A vibration transmission member attached directly or indirectly to the object to be measured;
A vibrator fixed to the vibration transmitting member;
A moving-side moire slit plate fixed to the vibrator and provided with a plurality of parallel lines,
The fixed side moire slit plate and the moving side moire slit plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the parallel lines are different, and express moire fringes,
Sliding the moiré slit plate on the moving side by displacement of the vibrator due to vibration of the measurement target via the vibration transmitting member;
Displaying the displacement amount of the moire fringes larger than the displacement amount of the vibrator;
A micro-displacement display device characterized by that.
被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、格子が施された固定側モアレ格子板と、
前記被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられる振動伝達部材と、
前記振動伝達部材に固定される振動子と、
前記振動子に固定され、格子が施された移動側モアレ格子板と、を備え、
それぞれの前記格子の角度が異なるように前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動による前記振動子の変位により前記移動側モアレ格子板をスライドさせ、
前記モアレ縞の変位量を前記振動子の変位量よりも大きくして表示する、
ことを特徴とする微小変位表示デバイス。
A fixed-side moire lattice plate that is directly or indirectly attached to the object to be measured and is provided with a lattice;
A vibration transmission member attached directly or indirectly to the object to be measured;
A vibrator fixed to the vibration transmitting member;
A moving-side moire lattice plate fixed to the vibrator and provided with a lattice,
The fixed-side moire lattice plate and the moving-side moire lattice plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the lattices are different, and express moire fringes,
Sliding the moire lattice plate on the moving side by displacement of the vibrator due to vibration of the object to be measured via the vibration transmitting member;
Displaying the displacement amount of the moire fringes larger than the displacement amount of the vibrator;
A micro-displacement display device characterized by that.
被測定対象に直接的或いは間接的に取り付けられ、格子が施された固定側モアレ格子板と、
格子が施された移動側モアレ格子板と、
前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とを接続する振動伝達部材と、を備え、
それぞれの前記格子の角度が異なるように前記固定側モアレ格子板と前記移動側モアレ格子板とが重ねて配置されてモアレ縞を発現させ、
前記振動伝達部材を経由する前記被測定対象の振動で前記移動側モアレ格子板を前記固定側モアレ格子板の所定地点を中心に回転させ、前記モアレ縞の幅を変化させて表示する、
ことを特徴とする微小変位表示デバイス。
A fixed-side moire lattice plate that is directly or indirectly attached to the object to be measured and is provided with a lattice;
A moving-side moire lattice plate with a lattice;
A vibration transmitting member that connects the fixed side moire lattice plate and the moving side moire lattice plate;
The fixed-side moire lattice plate and the moving-side moire lattice plate are arranged so as to overlap each other so that the angles of the lattices are different, and express moire fringes,
Rotating the moving-side moire grating plate around a predetermined point of the fixed-side moire grating plate with the vibration of the object to be measured via the vibration transmitting member, and changing the width of the moire fringes for display.
A micro-displacement display device characterized by that.
前記固定側モアレ格子板の所定地点を中心にして同心円上に前記振動伝達部材が複数配置されていることを特徴とする請求項3に記載の微小変位表示デバイス。   The micro displacement display device according to claim 3, wherein a plurality of the vibration transmitting members are arranged concentrically around a predetermined point of the fixed-side moire lattice plate. 建造物に設置される請求項1乃至4のいずれかの微小変位表示デバイスと、
前記微小変位表示デバイスに発現したモアレ縞を連続して撮影する撮影装置と、
連続して撮影した前記モアレ縞の画像処理を行い、前記モアレ縞の変位に基づく振動データを演算する演算装置と、
予め演算しておいた基準振動データと演算した前記振動データとを照合する照合装置と、
を備えることを特徴とする建造物の異常振動監視システム。
The minute displacement display device according to any one of claims 1 to 4, which is installed in a building;
An imaging device that continuously captures moire fringes expressed in the minute displacement display device;
An arithmetic device that performs image processing of the moiré fringes captured continuously and calculates vibration data based on the displacement of the moiré fringes;
A collation device for collating the reference vibration data calculated in advance with the calculated vibration data;
An abnormal vibration monitoring system for a building, comprising:
前記演算装置は、前記モアレ縞の変位量から加速度を算出して前記振動データを演算することを特徴とする請求項5に記載の建造物の異常振動監視システム。   6. The abnormal vibration monitoring system for a building according to claim 5, wherein the calculation device calculates acceleration from a displacement amount of the moire fringes and calculates the vibration data. 7.
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