ロボットによる鉄道トンネル内面の損傷検出とその検査実行計画

利用机器人对铁路隧道内表面进行损伤检测及检测执行计划

基本信息

批准号：
13750464
负责人：
北川徹哉
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

トンネルの壁面の損傷を検出する簡易ロボットのハードウェアを実験室スケールで製作した.また,これを制御するとともに壁面の変動データを計測するためのソフトウェアを開発した.開発した小型ロボットは1自由度系のアームの先端にCDDレーザー変位センサーを有するものである.アームはパーソナルコンピュータからRS-232C経由で指令を受けてPWM制御により回転運動を行う.CCDレーザー変位センサーは壁面の変動を電圧信号としてパーソナルコンピュータに送信する.この電圧信号はパーソナルコンピュータ内部でAD変換が施されて変位に換算後,保存される.本システムはこれらの作業を同時に行い,計測を進めてゆくものである.本システムの稼動テストを行い,計測精度を検証しつつアームの回転運動の制御を最適化を図った.次に,トンネルを実験室スケールに落とした半円形のコンクリート模型を作成し,クラックや様々な変形を与え,開発したロボットを設置して計測実験を行った.計測結果は良好であり,トンネル断面の形状の把握が可能となり,微小なクラックの形状やトンネル模型表面の緩やかな変形も計測することができた.さらに,計測された壁面変動データを離散ウェーブレット変換を用いて解析した.その結果,クラックのような局所的微小変形と大きなスケールの変形を分離するとともに,クラックの発生位置を特定できた.これらの結果を実務に適用するノウハウの確立が今後の課題である.

我们为一个简单的机器人创建了硬件，该机器人可以在实验室规模上检测隧道壁的损坏情况。我们还开发了软件来控制它并测量壁波动数据。所开发的小型机器人具有一个自由度。该系统具有一个 CDD 激光位移传感器。手臂的尖端。它通过 32C 接收命令，并使用 PWM 控制执行旋转运动。CCD 激光位移传感器将壁面波动作为电压信号发送到个人计算机。该电压信号在个人计算机内部进行 AD 转换并转换为位移。该系统执行这些操作。同时执行任务并进行测量。该系统我们进行了操作测试，以验证测量精度并优化手臂旋转运动的控制。接下来，我们在实验室规模上创建了隧道的半圆形混凝土模型，并检测了裂缝和各种变形。我们安装了开发的机器人并进行了测试。测量实验。测量结果良好，能够掌握隧道断面形状，检测微小裂缝的形状。我们还能够测量隧道模型表面的逐渐变形。此外，我们使用离散小波变换分析了测量的壁面变形数据。结果，我们能够检测小的局部变形，例如裂缝和大变形。我们能够隔离裂纹并确定裂纹的位置。我们未来的挑战是建立将这些结果应用于实践的专业知识。