Projekti / Programi
Polno zaznavanje prostorskih vibracij s hitro kamero z aplikacijami v digitalnih dvojčkih in oddaljenem zaznavanju
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.04 |
Tehnika |
Mehanika |
Konstrukcijska mehanika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
eksperimentalna modalna analiza, hitra kamera, več pogledov, šivanje
Raziskovalci (16)
Organizacije (2)
Povzetek
Digitalni modeli (t.j. digitalni dvojčki) iz področja strojništva potrebujejo tudi eksperimentalne meritve oz. validacijo. Trodimenzionalni dinamični odziv z visoko prostorsko gostoto se težko pomeri in zahteva sočasni večkanalni zajem ter dolgotrajne in drage priprave. Tudi sočasna uporaba stotih pospeškomerov pri meritvah še vedno vrne relativno nizko prostorsko gostoto eksperimentalnih podatkov.
Trenutno ne obstaja nedotični merilni pristop, ki bi omogočal visoko prostorsko gostoto podatkov ter zelo natančne in hitre meritve trodimenzionalnega dinamičnega odziva.
Glavni izziv te raziskave je razviti novo metodo za hitre meritve trodimenzionalnega dinamičnega odziva, ki bo hkrati nedotična, zelo natančna ter bo omogočala zajem podatkov z visoko prostorsko gostoto.
Ta raziskava bo glavni izziv rešili preko treh raziskovalnih ciljev (RC):
RC1: Teoretični razvoj hibridne metode triangulacije v frekvenčni domeni.
Ta RC bo dosežen z razvojem večpoglednega dodatka k hibridni metodi modalne identifikacije, ki bo vsebovala tudi triangulacijo v frekvenčni domeni (kamera se bo kalibrirala glede na digitalni 3D model, katerega se bo pozneje uporabilo za modalno posodabljanje).
RC2: Implementacija avtomatične zameglitve premikajočih se objektov na posnetku hitre kamere.
Moteče podatke v ozadju posnetka hitre kamere se bo na podlagi identifikacije harmonskih nihanj avtomatično zameglilo kar bo mogočilo identifikacija 3D deformacijskih oblik v realnih okoljih in situacijah.
RC3: Razvoj zelo natančne metode modalnega posodabljanja z visoko gostoto zajetih podatkov, ki omogoča hiter razvoj prototipov.
Zaradi visoke natančnosti bodo gosto zajete deformacijske oblike povezane z občutljivostjo in Bayesovimi metodami modalnega posodabljanje. Izboljšanje natančnosti pričakujemo zaradi redundance prostorskih podatkov, kar bo vodilo v zmanjšanje negotovosti modelnega posodabljanja.
Ta predlog raziskave naslavlja najnovejšo ERTRACov strateški razvojni načrt za obdobje od 2020 do 2030; in sicer še posebej za raziskovalni tematiki: izboljšani učinkovitosti zaradi zmanjšanja teže in razvoju »digitalnih-dvojčkov«, kar omogoča hitro optimizacijo naslednje generacije vozil. Naprej se ta raziskava dotika tudi izzivov vibracijskega nadzora mostov, ki je eden izmed glavnih izzivov v EU in ZDA zaradi katastrofalnih zrušitev mostov v novejši zgodovini.
Načrtovani direktni vpliv tega projekta je: izšolanje dveh doktorskih študentov, trije laboratorijski in dva industrijska eksperimenta, trije znanstveni članki v znanstvenih revijah prvega kvartila. Projekt bo imel tudi direkten aplikativni vpliv na hitro prototipiranje pri industrijskih partnerjih in njihovih raziskovalnih institucijah.
Nova 3D eksperimentalna metoda identifikacije vibracij bo imela (zaradi visoke prostorske gostote, visoke resolucije in hitre 3D identifikacije) tudi pomemben znanstveni vpliv na razvoj področja hitrih kamer in njihove uporabe v eksperimentalni modalni analizi in metodah modalne posodobitve. Prav tako bo metoda omogočala natančno, hitro in prostorsko gosto spremljanje vibracij na daljavo in bo odprla nove možnosti za 3D monitoringu civilnih zgradb v realnem času (npr. mostovi in vetrne elektrarne).
Pomen za razvoj znanosti
Ta predlog raziskav naslavlja najnovejši ERTRACov (European Road Transport Research Advisory Council) strateški razvojni projekt[1], in sicer v devetem programu EU (Marec 2018), kjer je fokus na petih raziskovalnih tematikah za obdobje od 2020 do 2030. Ta raziskovalni projekt se nanaša na dve predlagani raziskovalni tematiki: izboljšani učinkovitosti zaradi zmanjšanja teže in razvoju »digitalnih-dvojčkov«, kar omogoča hitro optimizacijo naslednje generacije vozil. Naprej se ta raziskava dotika tudi izzivov vibracijskega nadzora mostov, ki je eden izmed glavnih izzivov v EU in ZDA zaradi katastrofalnih zrušitev mostov v novejši zgodovini[2].
Načrtovani direktni vpliv tega projekta je: izšolanje dveh doktorskih študentov, trije laboratorijski in dva industrijska eksperimenta, vsaj trije znanstveni članki v znanstvenih revijah prvega kvartila. Projekt bo imel tudi direkten aplikativni vpliv na hitro prototipiranje pri industrijskih partnerjih in njihovih raziskovalnih institucijah.
Nova 3D eksperimentalna metoda identifikacije vibracij bo imela (zaradi visoke prostorske gostote, visoke resolucije in hitre 3D identifikacije) tudi pomemben znanstveni vpliv na razvoj področja hitrih kamer in njihove uporabe v eksperimentalni modalni analizi in metodah modalne posodobitve. Prav tako bo metoda omogočala natančno, hitro in prostorsko gosto spremljanje vibracij na daljavo in bo odprla nove možnosti za 3D monitoringu civilnih zgradb v realnem času (npr. mostovi in vetrne elektrarne).
[1] http://www.ertrac.org/uploads/documentsearch/id52/ERTRAC-Strategic-Research-Agenda-SRA-2018.pdf
[2] 2018: Genoa Bridge Collapse (43 dead),Pedestrian bridge in Miami (6 dead).
Pomen za razvoj Slovenije
This research proposal addresses the latest ERTRAC (European Road Transport Research Advisory Council) Strategic research agenda[1], Input to 9th EU Framework Program (Mar 2018) where 5 research topics are in focus for the period in 2020-30. This research proposal is related to two of the proposed research topics: the improved efficiency due to weight reduction and the development of “digital-twins” to enable rapid optimization of next generation vehicles. Furthermore, this research challenge addresses also the challenges in vibration monitoring of bridges which is, with regards to the recent catastrophic collapses of bridges[2], one of the mayor safety issues in EU and US.
The planned direct impact of this project: two PhD students will be trained, three laboratory and two industrial real-life experiments, at least three submissions to first class scientific journals (with open-access option). Further, the research will have a direct applied impact in rapid-prototyping effort of the industrial based partnering research institution.
The new 3D experimental vibration identification method presents a disruptive technology and has the potential to partially or fully replace 3D scanning lasers. The reasons are in the high spatial density, high resolution and the fast and simultaneous 3D identification. The project results will have a significant scientific impact on the development of the scientific field of high-speed camera based experimental modal analysis and model updating. Further, as the new method will enable accurate, fast, dense and remote vibration monitoring it will open new possibilities for real-time remote 3D vibration monitoring of civil structures (e.g. bridges and wind turbines).
[1] http://www.ertrac.org/uploads/documentsearch/id52/ERTRAC-Strategic-Research-Agenda-SRA-2018.pdf
[2] 2018: Genoa Bridge Collapse (43 dead),Pedestrian bridge in Miami (6 dead).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
