JP2013122428A - 光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の複雑化を防止するとともに、光学式変位計測装置の計測誤差補正することができる光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法を提供する。
【解決手段】計測誤差補正装置は、光学式変位計測装置から送信された受光位置から層間変位などの計測変位を求め、計測層間変位に対して構造解析モデルを用いた時刻歴変位載荷解析を行う。計測変位と解析結果から得られる推定局部回転角θ（ｎ−１）および推定変位δ（ｎ−１）から、次の推定変位δ（ｎ）を求める。以後、推定変位δ（ｎ−１）と推定変位δ（ｎ）とが収束条件を満たした場合に、推定変位δ（ｎ）を最終推定変位と判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法に係り、特に、地震等の外乱に対する建物変位を計測する際に用いて好適となる光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法に関する。

建物が地震等の外乱を受けた場合、外乱中の建物の挙動をモニタリングすることで外乱に対する建物の損傷を評価し、地震後にできるだけ早期にその損傷程度を把握することで建物の防災性能を上げることができる。このような建物の損傷を評価するにあたり、レーザ光とフォトトランジスタとを利用した光学式変位計測装置による検出装置および検出方法がある（たとえば特許文献１参照）。あるいは、ＬＥＤやレーザ光と位置検出装置を利用した変位計測装置および変位計測システムがある（たとえば特許文献２参照）。これらの光学変位計測装置を用いることにより、地震などの外乱に対する建物のモニタリングシステムにおける建物の変位計測を行うことができる。

一方、この種の光学式変位計測装置においては、一般に、変位計測を行う際に、受光部あるいは光源部が回転した場合、回転に伴う計測誤差が生じる可能性があった。この問題に対して、従来、補助的にジャイロセンサを用いて計測誤差を補正するものがあった（たとえば特許文献３，４参照）。また、画像解析を併用して回転量を直接計測して計測誤差を除去する方法があった（たとえば特許文献５参照）。さらには、光学式変位計測装置の基本構成に角度計測機構を追加して回転量を直接計測する方法があった（たとえば特許文献６参照）。

特開２００９−２１６４０２号公報 特開２０１０−１９７２８２号公報 特開平１０−１８５５７０号公報 特開２０１０−２７６４９３号公報 特開２００１−２１３２０号公報 特開２０１１−１３０９５号公報

しかし、ジャイロセンサを用いる方法や画像解析を併用する方法では、地震などの外乱に対する建物の変位を計測する場合、受光部や光源部の設置位置の部材局所変形量は、大地震時においても非常に小さく、たとえば、局所変形量の最大値が数ミリラジアン以下であることが多い。このため、計測装置の分解能を考慮するとさらに微小な角度の計測が必要となる。さらに、地震のような非定常性の強い外乱に対する建物応答に伴う回転量を計測するためには、実用的な範囲における回転量計測装置での計測はできなかった。したがって、ジャイロセンサや画像解析を用いる方法については、地震などの外乱に対する建物のモニタリングシステムにおける変位計測装置の誤差除去として用いることは、実用上現実的ではなかった。

また、角度計測機構を追加して回転量を直接計測する方法では、光学式変位計測装置および角度計測機構のそれぞれに対して受光部および光源部が必要となる。このため、複数の受光部および光源部が必要となることから、装置全体が複雑化するとともに、建築計画的に設置位置が限定される可能性があるという問題があった。

そこで、本発明の課題は、非定常性の強い外乱に対する計測を行うことができるとともに、装置全体の複雑化を防止しながら光学式変位計測装置の計測誤差を補正することができる光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る光学式変位計測装置の計測誤差補正装置は、照射光源から照射された光を受光装置によって受光して、外乱による基準位置に対する計測対象位置の変位を検出する光学式変位計測装置における計測誤差を補正する光学式変位計測装置の計測誤差補正装置であって、基準位置および計測対象位置が所定の構造体に設定されており、構造体の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、構造体における基準位置に対する計測対象位置の変位である構造解析変位を推定する構造解析変位推定手段と、光学式変位計測装置における計測結果および推定された構造解析変位に基づいて、光学式変位計測装置の誤差を補正する誤差補正手段と、備えることを特徴とする。

本発明に係る光学式変位計測装置の計測誤差補正装置においては、構造体の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、構造体における基準位置に対する計測対象位置の変位である構造解析変位を推定する。また、推定された構造解析変位および光学式変位計測装置における計測結果に基づいて、光学式変位計測装置の誤差を補正している。このため、ジャイロセンサなどによる計測と異なり、実用的な範囲で非定常性の強い外乱に対する建物応答に伴う構造体の変位の推定などを行うことができる。さらには、角度計測機構などによる計測と異なり、複数の受光部および光源部を必要とすることもない。よって、非定常性の強い外乱に対する計測を行うことができるとともに、装置全体の複雑化を防止しながら光学式変位計測装置の計測誤差を補正することができる。

ここで、構造解析変位推定手段は、構造解析変位として、光学式変位計測装置の計測結果から得られる計測変位を第１構造解析変位とし、照射光源と受光装置との間の相対的な回転角である第１局部回転角を第１構造解析変位から求め、第１構造解析変位および第１局部回転角を用いた構造解析を行って、第２構造解析変位を推定し、以後、第（ｎ−１）構造解析変位から求められる第（ｎ−１）局部回転角（ｎ：整数）および第１構造解析変位を用いた構造解析を行って、第ｎ構造解析変位を推定するようにすることができる。

このように、第１構造解析変位および第１構造解析変位から求められる第１局部回転角を用いた構造解析を行って、第２構造解析変位を推定し、以後、第（ｎ−１）局部回転角（ｎ：整数）および第１構造解析変位を用いた構造解析を行って、第ｎ構造解析変位を推定し、段階的に構造解析変位を推定することにより、計測誤差をより精度よく補正することができる。

また、構造解析変位推定手段は、第ｎ構造解析変位と第（ｎ−１）構造解析変位との差が所定のしきい値以下となったときに、第ｎ構造解析変位を補正後の基準位置に対する計測対象位置の変位とするようにすることができる。

このように、構造解析変位にしきい値を設定することにより、計測誤差の補正をスムーズに行うことができる。

さらに、構造解析変位を所定期間内における所定の単位時間ごとに算出し、単位時間ごとの第ｎ構造解析変位と第（ｎ−１）構造解析変位との差の平均とが所定のしきい値以下となったときに、第ｎ構造解析変位を補正後の基準位置に対する計測対象位置の変位とするようにすることができる。

このように、単位時間ごとの構造解析変位に対してしきい値を設定することにより、計測時間の全体における計測誤差が小さくなったときに計測誤差の補正を終了することができる。よって、計測時間の全体に対する計測誤差の補正をスムーズに行うことができる。

また、構造体が建物であり、外乱が地震による震動である態様とすることができる。

このように、構造体が建物であり、外乱が地震による震動であるときに、光学式変位計の計測誤差を好適に補正することができる。

他方、上記課題を解決した本発明に係る光学式変位計測装置の計測誤差補正方法は、照射光源から照射された光を受光装置によって受光して、外乱による基準位置に対する計測対象位置の変位を検出する光学式変位計測装置における計測誤差を補正する光学式変位計測装置の計測誤差補正方法であって、基準位置および計測対象位置が所定の構造体に設定されており、構造体の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、構造体における基準位置に対する計測対象位置の変位である構造解析変位を推定する構造解析変位推定ステップと、光学式変位計測装置における計測結果および推定された構造解析変位に基づいて、光学式変位計測装置の誤差を補正する計測誤差ステップと、備えることを特徴とする。

本発明に係る光学式変位計測装置の計測誤差補正装置および補正方法によれば、装置全体の複雑化を防止するとともに、光学式変位計測装置の計測誤差補正することができる。

本発明の実施形態に係る計測誤差補正装置の構成を示すブロック図である。 光学式変位計測装置が設けられた建物の概要を示す概要図である。 計測誤差補正装置の動作手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、推定変位時刻歴の例を示すグラフ、（ｂ）は、（ａ）に対応する推定局部回転角の時刻歴の例を示すグラフである。 本実施の形態の計測誤差補正装置による計測誤差の補正を行った対象建物の一例であり、（ａ）が建物の基準階平面図、（ｂ）が建物の一面の軸組図である。 層間変位時刻歴の計測値、実値、および補正値の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。

本実施形態に係る計測誤差補正装置によって計測誤差の補正が行われる光学式変位計測装置は、照射光源および受光装置を備えており、照射光源および受光装置がそれぞれ変位計測の対象となる対象物、たとえば建物に設けられる。計測誤差補正装置では、これらの照射光源または受光装置の回転に伴う計測誤差を補正する。

たとえば、地震等の外乱が発生した場合、建物について、地震等の外乱に対する建物のモニタリングシステムによって建物の変位情報に基づいた損傷評価を行う損傷評価装置がある。このとき、建物の変位を光学式変位計測装置によって計測して建物の変位情報を得るが、光学式変位計測装置では、変位計測時に、照射光源または受光部材が設置された部位に局所変形が生じ、この局所変形による回転を伴う計測誤差が生じる可能性がある。この計測誤差が生じた場合には、建物の損傷評価の精度が低くなる。本実施形態に係る計測誤差補正装置は、光学式変位計測装置における計測誤差を補正するものである。

図１は、本発明の実施形態に係る光学式変位計測装置およびその計測誤差補正装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る計測誤差補正装置１には、光学式変位計測装置２が接続されている。また、計測誤差補正装置１は、構造解析モデルデータ格納部１２、シミュレーション部１１、および計測誤差補正部１３を備えている。

光学式変位計測装置２は、図２に示すように、計測対象物である建物Ｍの各階に取り付けられた照射光源２１および受光部材２２を備えている。受光部材２２は、照射光源２１から照射された光を受光した受光位置を計測誤差補正装置１におけるシミュレーション部１１に所定時間毎、たとえば１ｍｓ毎に送信する。受光部材２２の受光位置に基づいて、建物Ｍの層間変位などの変位を検出する。

図２において、建物Ｍとしては、上梁３１、下梁３２、左柱４１および右柱４２が示されている。照射光源２１は、上梁３１に設けられており、受光部材２２は、下梁３２に設けられている。またその他の梁や柱に対して、照射光源２１や受光部材２２が適宜設けられる。なお、図２においては、建物Ｍにおける上梁３１、下梁３２、左柱４１および右柱４２については簡略化して描いている。

また、図２では、地震等の外乱が生じて建物Ｍに水平方向の力Ｆが入力した場合の建物の歪みを概略的に描いていている。建物Ｍの歪みにより、照射光源２１が設けられた上梁３１や受光部材２２が設けられた下梁３２に局部変形が生じると、照射光源２１が受光部材２２に対して相対的に回転する。この回転により、受光部材２２における照射光源２１からの光の受光位置がずれて、誤差が生じる。図２に示すように、照射光源２１と受光部材２２との間で層間変位Ｌ１と局部変形による変位成分Ｌ２とがあり、局部変形による変位成分Ｌ２が誤差となって現れる。計測誤差補正装置１では、この誤差による層間変位の誤差を補正する。

計測誤差補正装置１における構造解析モデルデータ格納部１２は、コンピュータ等のメモリ装置に設定された特定の領域に構成され、構造解析モデルを格納する装置である。構造解析モデルは、建物の構造部材（たとえば、柱、梁、壁、床）毎に各々の力学特性（たとえば、剛性、降伏特性）を表現する要素に置換した建物の構造解析モデルである。建物の構造解析モデルとしては、たとえば、参考文献（武藤清著、構造物の動的設計、丸善、１９７７）に開示されているものがある。特に、構造解析モデルデータ格納部１２には、設計時に設定された漸増変位載荷解析用の構造解析モデルが格納されている。

シミュレーション部１１は、コンピュータ等に構成される処理装置である。シミュレーション部１１では、光学式変位計測装置２から送信された受光位置から求められる建物の各層の層間変位時刻歴から得られる建物の各階変位時刻歴を計測変位時刻歴とする。このため、計測変位は時刻歴のサンプリング時間（たとえば１ｍｓ）毎の数値が求められる。また、シミュレーション部１１は、構造解析モデルデータ格納部１２に格納された構造解析モデルおよび計測変位を用いて時刻歴変位載荷解析を行い、この解析結果に基づいて、局部変形の影響を含む構造解析変位に相当する推定変位の時刻歴を推定して生成する。シミュレーション部１１は、本発明の構造解析変位推定手段を構成する。

時刻歴変位載荷解析では、サンプリング時間毎の数値として求められる計測変位を所定回数分求めるたとえば地震の継続時間に相当する所定回数求める。たとえば１サンプリング時間が１ｍｓ、継続時間が１０ｓの場合に、計測変位を１００００回求める。シミュレーション部１１は、光学式変位計測装置２から送信された受光位置に基づいて求めた計測変位の時刻歴である計測変位時刻歴および生成した推定変位の時刻歴である推定変位時刻歴を計測誤差補正部１３に出力する。

計測誤差補正部１３は、シミュレーション部１１から出力された計測変位時刻歴および推定変位時刻歴を用いて収束判定を行い、推定変位時刻歴が収束していると判定した場合には、このときの推定変位時刻歴を最終推定変位時刻歴となる収束推定変位時刻歴と判断する。

また、推定変位時刻歴が収束していないと判定した場合には、未収束信号をシミュレーション部１１に出力する。未収束信号を出力されたシミュレーション部１１では、前回の推定変位時刻歴を用いて、再び解析構造モデルを用いた時刻歴変位載荷解析を行う。シミュレーション部１１は、ここでの解析結果から推定変位の時刻歴を生成し、第２推定変位時刻歴として計測誤差補正部１３に出力する。

以後、この収束判定において収束していると判定されるまで、シミュレーション部１１において、構造解析モデルを用いた時刻歴変位載荷解析を繰り返す。そして、計測誤差補正部１３において収束判定の結果、収束していると判定されたら、たとえば、第ｎ回目に出力された推定変位時刻歴に基づく収束判定結果が収束している場合には、最後である第ｎ回目に出力された推定変位時刻歴を収束推定変位時刻歴と判定する。シミュレーション部１１および計測誤差補正部１３は、本発明の誤差補正手段を構成する。

次に、本実施形態に係る光学式変位計測装置の計測誤差補正装置における動作について説明する。図３は、本実施形態に係る計測誤差補正装置の動作手順を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態に係る計測誤差補正装置においては、まず、光学式変位計測装置２によって建物Ｍの変位を計測する（Ｓ１）。建物Ｍの変位を計測したら、シミュレーション部１１において、光学式変位計測装置２によって計測した建物Ｍの変位を用いて時刻歴変位載荷解析を行う（Ｓ２）。

シミュレーション部１１における時刻歴変位載荷解析は、次の手順で行う。時刻歴変位載荷解析においては、光学式変位計測装置２によって計測された建物Ｍの層間変位である計測建物変位δ′を、第１回の推定変位である第１推定変位δ_（１）と仮定する。ここで、建物Ｍの一点における変位の時刻歴は、たとえば図４（ａ）に示す波形となる。図４（ａ）では、縦軸に第１推定変位δ_（１）、横軸に時間ｔを設定して、第１推定変位δ_（１）の時刻歴の例を示している。

こうして第１推定変位δ_（１）の時刻歴を仮定したら、構造解析モデルデータ格納部１２に格納された構造解析モデルを読み出し、この構造解析モデルに対して、各時刻における第１推定変位δ_（１）に対する時刻歴変位載荷解析を実施する。この時刻歴変位載荷解析を行うことにより、光学式変位計測装置２の照射光源２１または受光部材２２の設置位置の回転角（以下「第１推定局部回転角」という）θ_（１）の時刻歴を得ることができる。

この第１推定局部回転角θ_（１）の時刻歴は、第１推定変位δ_（１）の時刻歴から得ることができ、たとえば、図４（ｂ）に示す波形となる。ここで、照射光源２１と受光部材２２とは、一定の角度関係を持って建物Ｍに設けられているが、その相対位置関係、たとえば設置角度の関係に誤差が生じると、光学式変位計測装置２による計測結果である第１推定変位δ_（１）に誤差が含まれることになる。この誤差は、照射光源２１と受光部材２２との間の相対的な回転角である第１推定局部回転角θ_（１）に含まれる誤差に起因するものである。そこで、誤差が含まれている推定変位の補正を行う（Ｓ３）。推定変位の補正は、計測建物変位δ′（＝第１推定変位δ_（１））に含まれる誤差を、実際の推定変位δ_（ｎ）の時刻歴を推定する過程で除去することによって行う。

推定変位の補正を行うにあたり、第１推定変位δ_（１）の時刻歴を求めたら、第２推定変位δ_（２）の時刻歴を求める。第２推定変位δ_（２）を求めるにあたっては、各時刻における光学式変位計測装置２で計測した計測建物変位δ′（＝第１推定変位δ_（１））、構造解析モデルを用いて求めた推定局部回転角θ_（１）、および計測間距離ｈを下記（１）式に代入することにより、算出することができる。ここで求めた第２推定変位δ_（２）から第２推定変位δ_（２）の時刻歴を求める。
δ_（２）＝δ′±ｈ・θ_（１） ・・・（１）

こうして第２推定変位δ_（２）の時刻歴を求めたら、第１推定局部回転角θ_（１）を求めた場合と同様にして、各時刻における第２推定変位δ_（２）に対して構造解析モデルを用いた時刻歴変位載荷解析を実施し、第２推定局部回転角θ_（２）を算出する。以後、同様にして、各時刻における第_{（ｎ−１）}推定変位δ_{（ｎ−１）}（ｎ：整数）に対して、構造解析モデルを用いた時刻歴変位載荷解析を実施して、第（ｎ−１）推定局部回転角θ_{（ｎ−１）}を求める。その後、下記（２）式を用いて、第ｎ推定変位δ_（ｎ）を算出し、第ｎ推定変位δ_（ｎ）の時刻歴を求める。
δ_（ｎ）＝δ′±ｈ・θ_{（ｎ−１）} ・・・（２）

その後、ｎ＝ｎ＋１として順次第ｎ推定変位δ_（ｎ）を求めることにより、最終的な推定変位である最終推定変位時刻歴を求める。本実施形態では、最終推定変位時刻歴を求めるにあたり、順次第ｎ推定変位δ_（ｎ）を求める過程において、第（ｎ−１）推定変位δ_{（ｎ−１）}と第ｎ推定変位δ_（ｎ）との差を求め、この差が所定条件を満たした時点で、誤差の除去が収束しており、第ｎ推定変位δ_（ｎ）を最終推定変位と判定する収束判定を行う（Ｓ４）。以下、収束判定において、第ｎ推定変位δ_（ｎ）を最終推定変位と判定するための所定条件について説明する。

ここでは、各時刻における推定変位の誤差の平均値を用いて収束判定を行う。収束判定は、下記（３）式を用いて行うことができる。下記（３）式では、時刻歴データ個数Ｎおよび収束判定しきい値εを用いる。時刻歴データ個数Ｎは、本実施形態では、時刻歴データを生成する際の個数である１００００である。また、収束判定しきい値εは、適宜の数値に設定することができ、たとえば計測装置の分解能（たとえば０．１ｍｍ）とすることができる。

こうして、推定変位の補正を行うとともに、上記（３）式に基づいて収束判定を行い、（３）式を満たす場合に、第ｎ推定変位_（ｎ）の時刻歴を最終推定変位時刻歴とする（Ｓ５）。この最終推定変位時刻歴を、補正後の基準位置に対する受光部材２２の変位の時刻歴とすることができる。その後、計測誤差判定装置における処理を終了する。一方、（３）式を満たさない場合には、第（ｎ＋１）推定変位δ_{（ｎ＋１）}を求め、上記（３）式を満たすまでステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返す。

このように、本実施形態に係る計測誤差補正装置１においては、建物Ｍの構造解析モデルを用いて時刻歴変位載荷解析を実施し、建物Ｍにおける基準位置に対する計測対象位置の変位である構造解析変位を推定し、推定変位とする。また、推定変位および光学式変位計測装置２における計測結果に基づいて、光学式変位計測装置２の誤差を補正している。このため、光学式変位計測装置２における照射光源２１または受光部材２２の回転に伴う計測誤差を高いロバスト性を有する変動載荷解析に基づいたシミュレーション解析により補正することができる。したがって、角度計測機構などによる計測と異なり、実用的な範囲で非定常性の強い外乱に対する建物応答に伴う構造体の変位の推定を行うことができる。さらには、複数の受光部および光源部を必要とすることもないので、非定常性の強い外乱に対する計測を行うことができるとともに、装置全体の複雑化を防止しながら光学式変位計測装置の計測誤差を補正することができる。

また、本実施形態に係る計測誤差補正装置１を、地震等の外乱に対する建物のモニタリングシステムによって建物の変位情報に基づいた損傷評価を行う損傷評価装置に用いることができる。この場合、光学式変位計測装置２における計測誤差を実用的な範囲で非定常性の強い外乱に対する建物応答に伴う構造体の変位の推定を行うことができるので、損傷評価装置の品質を大幅に高めることができる。

また、本実施形態における計測誤差補正装置１においては、計測変位δ′および第（ｎ−１）局部回転角θ_{（ｎ−１）}を用いた構造解析を行って、第ｎ推定変位δ_（ｎ）を推定している。このため、段階的に推定変位（構造解析変位）を推定することにより、計測誤差をより精度よく補正することができる。また、第ｎ推定変位と第（ｎ−１）推定変位との差が所定のしきい値以下となったときに、第ｎ推定変位を補正後の推定変位としている。このため、計測誤差の補正をスムーズに行うことができる。

さらに、本実施形態における計測誤差補正装置１においては、サンプリング時間毎の推定変位δ_（ｎ）を用いた上記（３）式におけるしきい値εを設定している。このしきい値εを設定することにより、計測時間の全体における計測誤差が小さくなったときに計測誤差が収束して補正を終了するようにしている。したがって、計測時間の全体に対する計測誤差の補正をスムーズに行うことができる。

また、図５および図６を参照して、本実施形態に係る計測誤差補正装置１を用いた計測誤差の補正の実施例について説明する。図５は、光学式変位計測装置２による変位の計測を行い、計測誤差補正装置１においてその計測誤差を補正した建物の一例であり、（ａ）が建物の基準階梁伏図、（ｂ）が建物の一面の軸組図である。

本実施例における建物Ｍは鉄骨造建物であり、最高高さ２９ｍ、総重量９３００ｋＮである。また、建物ＭのＹ方向の一次固有周期は０．９７ｓである。図５に示すように、建物Ｍは、柱Ｐ１〜Ｐ８および梁Ｂ１〜Ｂ９を備えている。光学式変位計測装置２は、図５（ａ）に示す中央の第２柱Ｐ２および第３柱Ｐ３の間であって、第２柱Ｐ２の端部柱芯から５２５ｍｍの位置に配置されている。

また、図５（ｂ）に示すように、第１梁Ｂ１〜第９梁Ｂ９の全てに光学式変位計測装置２が配置されている。図５（ｂ）では、図２に示す光学式変位計測装置２のうちの照射光源２１の配置位置を図示しており、受光部材２２については、その下層の梁にそれぞれ配置されている。こうして配置された光学式変位計測装置２によって、建物Ｍの層間変位を計測する。また、ここでは、解析結果を実際の層間変位と想定し、局部変形の影響を含む計測層間変位時刻歴を生成した。

解析モデルは、柱、梁、接合部パネルを各部材毎にモデル化した各階面内剛床の立体フレームモデルとし、各部材毎に降伏モーメントを折れ点とする弾塑性モデルを設定した。この弾塑性モデルでは、柱を塑性論モデル、梁を分割梁モデル、接合パネルをＢｉ−Ｌｉｎｅａｒばねとした。

建物Ｍの建物固有の減衰は、２％の各次一律減衰を仮定し、入力地震動はＥＬＥＣＥＮＴＲＯ１９４０（ＮＳ）を最大速度５０ｃｍ／ｓに基準化して用いた。このときに局部変形による計測誤差の補正結果の例として、第１層の層間変位時刻歴を図６に示す。図６に示す例では、計測値を細い実線で示し、補正値を太い破線で示し、実値を細い実線で示している。

図６に示すように、光学式変位計測装置２による計測結果は、実値とは異なる波形となった。この計測結果に対して、計測誤差補正装置１によって時刻歴変位載荷解析を数回実施して、層間変位時刻歴について補正を施した。その結果、補正値は、実値とほとんど重なる結果となった。このように、計測誤差補正装置１によって層間変位時刻歴を補正することにより、計測層間変位時刻歴を、実際の層間変位時刻歴である実値に近づけることができる結果となった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態において、最終推定変位時刻歴は、収束推定変位時刻歴としているが、それ以外のものとすることもできる。たとえば、推定変位時刻歴を算出する回数を予め定めておいて、この回数の推定変位時刻歴を求めたときの最後の推定変位時刻歴を最終推定変位時刻歴とすることができる。また、上記実施形態では、層間変位の時刻歴について補正を行っているが、時刻歴ではなく、層間変位自体の補正を行うこともできる。層間変位自体の補正を行う際にも、上記（１）式および（２）式を用いた補正を行うことができる。

また、上記実施形態では光学式変位計測装置として水平方向の変位を計測する計測装置を各階に少なくとも１個ずつ設置する構成としたが、鉛直方向の変位を計測する装置も設置してもよいし、各階に複数個設置してもよい。あるいは、全ての階ではなく、建物全体で複数個設置（建物全体としての変位状況が得られる個数であり、たとえば、１階、屋上階の２個設置、１階、屋上階、中央階の３個設置、１階飛ばしで設置、２階飛ばしで設置）してもよい。

さらに、本実施の形態では損傷の評価結果を表示する構成としたが、評価結果を紙にプリントアウト、評価結果を示すデータを他のシステムに出力（転送）する等、他の出力方法でもよい。また、本発明に係る構造解析モデルについては、設計時に設定したモデルを、建物の改築、増築あるいは実際のモニタリング結果を反映しながら逐次更新していくことも可能である。さらに、構造解析モデルにおいて、配管類等を考慮した設備系の剛性等を考慮することもできる。

１…計測誤差補正装置
２…光学式変位計測装置
１１…シミュレーション部
１２…構造解析モデルデータ格納部
１３…計測誤差補正部
２１…照射光源
２２…受光部材
３１…上梁
３２…下梁
４１…左柱
４２…右柱
Ｂ１〜Ｂ９…梁
Ｍ…建物
Ｐ１〜Ｐ８…柱
δ…推定変位
ε…しきい値
θ…推定局部回転角

Claims (6)

1. 照射光源から照射された光を受光装置によって受光して、外乱による基準位置に対する計測対象位置の変位を検出する光学式変位計測装置における計測誤差を補正する光学式変位計測装置の計測誤差補正装置であって、
   前記基準位置および前記計測対象位置が所定の構造体に設定されており、
   前記構造体の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、前記構造体における前記基準位置に対する前記計測対象位置の変位である構造解析変位を推定する構造解析変位推定手段と、
   前記光学式変位計測装置における計測結果および推定された前記構造解析変位に基づいて、前記光学式変位計測装置の誤差を補正する誤差補正手段と、
   を備えることを特徴とする光学式変位計測装置の計測誤差補正装置。
2. 前記構造解析変位推定手段は、構造解析変位として、前記光学式変位計測装置の計測結果から得られる計測変位を第１構造解析変位とし、前記照射光源と前記受光装置との間の相対的な回転角である第１局部回転角を前記第１構造解析変位から求め、前記第１構造解析変位および前記第１局部回転角を用いた構造解析を行って、第２構造解析変位を推定し、
   以後、前記第（ｎ−１）構造解析変位から求められる第（ｎ−１）局部回転角（ｎ：整数）および第１構造解析変位を用いた構造解析を行って、第ｎ構造解析変位を推定する請求項１に記載の光学式変位計測装置の計測誤差補正装置。
3. 前記構造解析変位推定手段は、
   第ｎ構造解析変位と第（ｎ−１）構造解析変位との差が所定のしきい値以下となったときに、前記第ｎ構造解析変位を補正後の基準位置に対する計測対象位置の変位とする請求項２に記載の光学式変位計測装置の計測誤差補正装置。
4. 前記構造解析変位を所定期間内における所定の単位時間ごとに算出し、
   前記単位時間ごとの第ｎ構造解析変位と第（ｎ−１）構造解析変位との差の平均とが所定のしきい値以下となったときに、前記第ｎ構造解析変位を補正後の基準位置に対する計測対象位置の変位とする請求項２に記載の光学式変位計測装置の計測誤差補正装置。
5. 前記構造体が建物であり、
   前記外乱が地震による震動である請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の光学式変位計測装置の計測誤差補正装置。
6. 照射光源から照射された光を受光装置によって受光して、外乱による基準位置に対する計測対象位置の変位を検出する光学式変位計測装置における計測誤差を補正する光学式変位計測装置の計測誤差補正方法であって、
   前記基準位置および前記計測対象位置が所定の構造体に設定されており、
   前記構造体の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、前記構造体における前記基準位置に対する前記計測対象位置の変位である構造解析変位を推定する構造解析変位推定ステップと、
   前記光学式変位計測装置における計測結果および推定された前記構造解析変位に基づいて、前記光学式変位計測装置の誤差を補正する計測誤差ステップと、
   を備えることを特徴とする光学式変位計測装置の計測誤差補正方法。

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