• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Nytt lågkostnadssätt upptäcker byggnadsdeformationer med extrem precision i realtid

    Forskarna tillämpade sin nya kamerabaserade metod för att mäta byggnadsdeformationer för att övervaka mycket små rörelser av en adaptiv byggnadsprototypram 9 meter hög. Upphovsman:Flavio Guerra, University of Stuttgart

    En ny kamerabaserad metod för att mäta byggnadsdeformationer kan upptäcka små förskjutningar från 10 meters avstånd. Metoden kan vara användbar för att kontinuerligt upptäcka snabba deformationer i höghus, broar och andra stora strukturer i syfte att anpassa dessa strukturer till yttre krafter.

    "Vår nya metod för att upptäcka byggnadsdeformationer kan användas för att kontinuerligt övervaka rörelser. För broar, de uppmätta deformationerna kan användas för att motverka yttre laster som en lastbil som passerar bron, vilket ökar broens livslängd, "sa Flavio Guerra från universitetet i Stuttgart, medlem i forskargruppen. "Eftersom det fungerar i realtid, den kan användas för att aktivera en varning när nya deformationer - som kan leda till sprickor - upptäcktes. "

    Forskare under ledning av Tobias Haist beskriver den nya tekniken i tidskriften The Optical Society (OSA) Tillämpad optik . Forskningen genomfördes som en del av ett projekt som syftar till att utveckla den teknik som är nödvändig för att skapa byggnader som anpassar sig till miljöförhållanden som solljus, lufttemperatur, vind och jordbävningar.

    "En dag kan vi ha lättviktiga byggnader som ändrar form som svar på komplexa vindkrafter och kan vara stilla under en jordbävning, "sa Guerra." Denna typ av anpassning kräver extremt exakt byggnadsdeformationsmätning så att byggnadens nuvarande tillstånd uppskattas och i vilken riktning den sannolikt kommer att röra sig kan förutses. "

    En visionbaserad metod

    Den nya metoden innebär att man fixerar en kamera på ett stativ ett litet avstånd från byggnadens framsida och fäster små ljusstrålar på byggnaden. Kameran upptäcker sedan om ljuskällorna rör sig i förhållande till varandra. Ett datorgenerat hologram används för att skapa flera kopior av varje ljuskällbild på bildsensorn. Medelvärdet av rörelsen för flera kopior av laserpunkten hjälper till att minska mätfel, som buller, vilket ger mätosäkerheter under en hundradels pixel. Att använda flera kameror skulle förbättra denna noggrannhet ännu mer och göra det möjligt att använda tekniken på mycket stora strukturer.

    Även om fiberoptiska sensorer kan användas för strukturell hälsoövervakning, de måste installeras när byggnaden byggs. Det nya kamerabaserade systemet kan anslutas efter konstruktion och använder hårdvara som är billigare än fiberoptiska system.

    "Den flerpunktsmätningsmetod vi använde är baserad på en relativt enkel metod utvecklad för kontroll av koordinatmätningsmaskiner, "sa Guerra." Men vi tillämpade flerpunktsmetoden för första gången på stora föremål utomhus under förändrade miljöförhållanden i realtid. "

    Forskarna påpekar att de flesta kamerainspektionssystem belyser objektet - en byggnad i det här fallet - och bildar det sedan med en kamera. De tog ett annat tillvägagångssätt genom att fästa ljusstrålar på byggnaden och rikta ljuset direkt mot kameran. Denna inställning möjliggör snabbare och mer exakta mätningar eftersom kameran tar emot mer ljus.

    Övervaka en adaptiv struktur prototyp

    Forskarna använde sin nya metod för att övervaka mycket små rörelser av en adaptiv byggnadsprototypram 9 meter hög. Deras mätningar stämde väl överens med vibrometer- och töjningsmätarsensordata som erhållits för prototypen.

    Nästa, forskarna planerar att använda systemet för att mäta rörelse i verkliga byggnader. De planerar också att göra programvaran mer robust och redundant så att den är tillförlitlig för kontinuerlig mätning 24 timmar om dygnet.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com