케이블 교량에서 케이블은 가장 중요한 구조부재의 하나이며, 케이블의 내부 장력을 모니터링하는 것은 케이블 교량 유지 관리에서 필수적이다. 본 연구에서는 케이블 장력을 효율적으로 모니터링하기 위한 무선센서 기반의 장력추정 자동화 시스템을 개발하였다. 무선센서에 포함된 가속도계를 통해 케이블의 진동을 계측하고, 진동기반 장력추정법을 통해 케이블의 장력을 추정하였다. 장력추정 절차를 자동화하기 위해 가장 널리 사용되고 있는 기계학습법의 하나인 합성곱 신경망을 도입하였다. 개발된 자동화 기법은 싱글보드 컴퓨터의 하나인 라즈베리파이3 모델B+에 구현하였으며, 실험실에서 모형 케이블을 이용하여 성능을 검증하였다. 케이블의 장력이 바뀌는 경우에도 개발된 시스템은 자동으로 변화된 장력의 크기를 잘 계측할 수 있는 것을 확인하였다.

철도교의 장기변위 정보는 시공 및 유지관리에 있어 매우 유용하지만, 실구조물의 장기간에 걸쳐 발생하는 변위를 정확하게 계측하기 위해서는 많은 실질적인 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 철도교량의 효과적인 장기변위 계측을 위해, 컴퓨터 비전 기반의 비접촉식 기법을 제안한다. 컴퓨터 비전 기반 기법은 비용적인 측면에서 우수하며 사용이 간편하여 최근 교량변위 계측을 위해 기술개발이 활발하게 되고 있으나, 카메라의 미소변위에 의해 큰 오차가 발생하므로, 장기변위의 계측에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 두 개의 카메라를 이용하여 카메라 변위에 따른 오차를 보정하는 방식으로 장기변위 계측을 가능하게 하였다. 개발된 기법을 시공 중인 철도교량에 적용하여 성능을 검증하였다.

This research presents a uniaxial static stress estimation method for concrete structures by using digital image correlation (DIC) and finite element method. DIC is employed to measure the displacement field, which is induced by drilling a small hole on the concrete surface. The initial static stress level can be estimated by comparing the measured displacement field to that from the corresponding finite element model. A series of experiments in the laboratory environment is conducted to validate the proposed method.

The camera movement can cause considerable error in the computer vision-based displacement measurement because the camera is generally placed far from the region of interest. The camera movement, which is difficult to avoid particularly in the long-term measurement, hinders real-world applications of the computer vision-based displacement method. This research proposes a practical means of long-term displacement measurement by using a novel camera system. In addition to the conventional camera-based measurement, an auxiliary camera is used to compensate the camera motion-induced error. Experimental validation is conducted in the laboratory environment.

Computer vision-based displacement measurement is regarded as an excellent alternative to conventional displacement measurement devices due to its convenient installation process with high accuracy. Based on the strong potential, this study proposes a computer vision approach for displacement measurement with enhanced field applicability. Main features of the proposed method are (1) robustness against adverse light conditions and (2) convenient camera installation that allows the camera to be arbitrarily placed. An adaptive image processing procedure is developed to overcome false identification of target markers that can be induced by strong lights. Location information of the identified markers are used to obtain displacement using the homography transformation, which allows the camera to be installed in any place as long as the target markers are in the line of sight. With these features, the computer vision approach is experimentally proven to be practical in field testing for measuring structural displacement.

본 연구에서는 카메라의 위치에 상관없이 정확하게 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상 기반 변위 계측 시스템을 제안하였다. 기존의 영상 기반 변위 계측 시스템은 카메라의 각도에 따라 오차를 유발하며, 그에 따라 대형 구조물에서 적용성에 제한되는 단점이 존재하였다.본 시스템은 네 개의 점이 그려진 측정판을 변위를 측정하고자 하는 구조물의 위치에 부착하여 카메라로 촬영한 뒤 영상을 해석하여 변위를 얻는다. 측정판과 카메라의 각도에 무관하게 구조물의 변위를 얻기 위하여, 이미지 좌표계와 세계 좌표계 상의 두 평면간의 대응관계를 표현하는 평면 호모그래피 기법을 활용하였다. 성능 검증을 위하여 소형 구조물을 이용한 실내실험을 수행하였으며, 어떠한 각도에서 촬영하더라도 실제 변위를 정확하게 측정할 수 있음을 보였다.

SHM에서 변위는 구조물의 동적 특성을 파악하는 핵심정보다. 이를 구조물과 직접 접촉하여 자기장 변화를 전기적신호(LVDT), 직접적으로 측정하는 방안으로 LVDT, GPS, LDV Displacement is one of the most fundamental responses, containing useful information regarding dynamic behavior of a structure. Traditional displacement measurement devices such as LVDT have disadvantages in its high-cost and few options on installation place. For the sake of economic reason, vision-based displacement measurement systems using low-cost cameras have been developed, yet these approaches still have difficulties in finding appropriate camera positions; camera should be placed perpendicular to targets. This study presents a new vision-based displacement measurement system using the planar homography method that gives accurate displacement, allowing the camera to have an arbitrary angle toward target. The vision-based system is experimentally verified using a low-cost camera and a target with four circles.

Displacement is one of the most fundamental responses, containing useful information regarding dynamic behavior of a structure. Traditional displacement measurement devices such as LVDT have disadvantages in their high cost and few options on installation locations. For the sake of economic reason, vision-based displacement measurement systems using low cost cameras have been developed, yet these systems still have difficulties in finding appropriate camera positions; camera should be placed perpendicular to targets. This study presents a new vision-based displacement measurement system using the planar homography method that results in accurate displacement measurement, allowing the camera to face targets with an arbitrary angles. The proposed vision-based system was experimentally validated from a laboratory test.

Displacement is one of the most fundamental responses, containing useful information regarding dynamic behavior of a structure. Traditional displacement measurement devices such as LVDT have difficulties in using for full-scale civil structures mainly due to the installation inconvenience. The use of laser-based measurements is rapidly increasing; however, the high equipment cost prevents its wider adoption. This study uses a vision-based displacement measurement system as a cost-effective and practical solution for field testing. The vision-based system is used to measure vertical deflections of a railway bridge for high-speed trains to validate its applicability for the bridge deflection measurement.