توسعه روش اندازه‌گیری ویدویی برای تعیین مشخصات دینامیکی پانل‌های ساندویچی سه بعدی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی عمران سازه، دانشکده عمران دانشگاه سمنان، سمنان

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

آنالیز مودال عملیاتی در حالت معمول نیاز به اتصال فیزیکی حس‌گر برای اندازه‌گیری ارتعاش سازه دارد. این حسگرها معمولاً به تعداد محدود در نقاط مختلف به صورت گسسته نسبت به هم روی سطح سازه جایابی می‌شوند که باعث کاهش قدرت تفکیک‌پذیری برای مکان‌یابی خرابی و هم‌بستگی و به‌هنگام‌سازی مدل در مقیاس‌های بزرگ خواهد شد. به‌عنوان ‌یک روش غیر تماسی، دوربین‌های دیجیتال نسبتاً کم‌هزینه، سریع بوده و دارای قابلیت ارائه تفکیک‌پذیری مکانی بالا، اندازه‌گیری و شبیه‌سازی هم‌زمان نیز هستند. هدف این پژوهش شناسایی خواص دینامیکی سازه‌ها (فرکانس و نسبت‌های میرایی) با استفاده از اندازه‌گیری ویدیویی و پردازش تصویر (فقط بر‌ اساس خروجی) مبتنی بر فاز تصویر است که بدین منظور در این ایده جدید تماماً از گوشی هوشمند همراه برای شناسایی خواص مودال مورد استفاده قرار گرفته است. از حس‌گر شتاب‌سنج موجود در 3 گوشی هوشمند برای برداشت اطلاعات ارتعاشی استفاده ‌شده-است. ضبط ویدیو توسط گوشی همراه دیگر هم‌زمان با تحریک به‌منظور اندازه‌گیری ویدیویی جهت شناسایی خواص مودال انجام شده-است. برای اندازه‌گیری ویدیویی فیلتر هرمی قابل هدایت بر روی قاب‌های تصویر ویدیویی حاصل از ارتعاش سازه اعمال می‌شود تا فازهای محلی پیکسل‌های کدگذاری شده در تصویر استخراج شوند. سپس با اعمال تکنیک جداساز کور منابع روی فاز تصاویر و با استفاده از روش‌های تجزیه مقادیر منفرد و تبدیل فوریه و کاهش لگاریتمی، فرکانس‌های مودال و نسبت‌های میرایی استخراج شده‌است. بدین ترتیب برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی از 2 نمونه ساندویج پانل دیواری شامل یک نمونه بتنی و یک نمونه کاه‌گلی که از قبل تحت بارگذاری قرارگرفته بودند و سختی آن‌ها به‌طور میانگین 90% کاهش‌یافته، استفاده‌شده‌است. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی توانسته است فرکانس‌ها و نسبت‌های میرایی پانل‌ها را در ارتعاش آزاد با خطای کمتر از 2% برای هر دو نمونه استخراج نماید. با بهینه-سازی روش اندازه‌گیری ویدیویی می‌توان از این روش برای تعیین مشخصات دینامیکی در سازه‌ها استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Video Measurement Method Development To Modal Identification Of 3D Sandwich Panels

نویسندگان [English]

  • pourya talebsafa 1
  • Omid Rezayfar 2
  • Hosein Naderpour 2
1 Department of civil engineering, Semnan University,Semnan
2 Associate Proffessor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Operational modal analysis typically requires the physical attachment of a sensor to measure the structure vibration. As a non-contact method, digital cameras are relatively inexpensive, fast, and providing high spatial resolution results. The aim of this study is to identify the dynamic parameters of structures (frequency and damping ratio) by using video measurement (output only) based on the phase. For this purpose, it was only used mobile smartphones to identify modal parameters. The accelerometer sensor in the 3 attached smartphones was used to extract vibrational information. Video recorded by another mobile smartphone simultaneously identifies the dynamic parameters. In video measurement, the steerable pyramid transform is applied to frames that were extracted from the video to identify the local phases encoded in the image. After that, blind source separation (complexity pursuit) and single value decomposition techniques were applied to the image phase. Frequencies and damping ratios are extracted by the Fourier transform and logarithmic reduction technique. Thus, to validate the proposed method, two samples of 3D wall sandwiches panel, including a concrete sample and a straw sample that were already loaded and their stiffness was reduced by an average of 90%, were used. The results showed that the proposed method was able to extract the frequencies and damping ratios of the panels with an error of less than 2%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modal analysis
  • 3D sandwich panel
  • Blind source separation
  • Image processing
  • Video measurement