Health monitoring system with machine learning of offshore wind turbines in Scotland (UK) based on non-contact remote laser ablation vibration testing

緩んでも緩まなくても困る，矛盾している機械要素がねじ締結体である．軸力の管理は，打音試験法，トルクレンチ法，超音波法などにより行われている．どれも検査員の重労働に依存しており，遠隔かつ自動による軸力検出が期待されている．過去に，多くの軸力検出手法が検討されてきた．研究代表者も同様である．しかし，これらの研究では，極めて理想的な状態において軸力検出を検討してきた．洋上風力発電機をはじめ，多くのインフラ構造物のねじに施されている表面処理（メッキ等）を無視している．表面処理は，締結時の摩擦特性など，軸力管理に大きな影響を及ぼす．学術的「問い」は，過酷な環境で用いるための表面処理（数百マイクロメートル程度）が施されたねじ締結体の軸力検出を，過去に検討されてきた方法で実現できるのか，これを遠隔で行い，機械学習により自動化できるのか，である．本研究では，イギリス，Edinburgh大学のGiorgio-Serchi先生，Garcia Cava先生らの研究チームの機械学習と，細矢らのレーザー加振による非接触遠隔計測を融合する．そして，実構造物に用いられる表面処理が施されたねじ締結体を有する実機モデルに対して，軸力検出を試みる．令和4年度は，軸力を考慮したねじ締結体の解析モデルを構築し，その有効性を検証した．また，3本のボルトを有するねじ締結体に対して振動実験を実施し，軸力を変化させた際のねじ締結体の固有振動数を計測した．これにより，軸力とねじ締結体の固有振動数との関係があることを示した．

緩んでも緩まなくても困る，矛盾している機械要素がねじ締結体である．軸力の管理は，打音試験法，トルクレンチ法，超音波法などにより行われている．どれも検査員の重労働に依存しており，遠隔かつ自動による軸力検出が期待されている．過去に，多くの軸力検出手法が検討されてきた．研究代表者も同様である．しかし，これらの研究では，極めて理想的な状態において軸力検出を検討してきた．洋上風力発電機をはじめ，多くのインフラ構造物のねじに施されている表面処理（メッキ等）を無視している．表面処理は，締結時の摩擦特性など，軸力管理に大きな影響を及ぼす．学術的「問い」は，過酷な環境で用いるための表面処理（数百マイクロメートル程度）が施されたねじ締結体の軸力検出を，過去に検討されてきた方法で実現できるのか，これを遠隔で行い，機械学習により自動化できるのか，である．本研究では，イギリス，Edinburgh大学のGiorgio-Serchi先生，Garcia Cava先生らの研究チームの機械学習と，細矢らのレーザー加振による非接触遠隔計測を融合する．そして，実構造物に用いられる表面処理が施されたねじ締結体を有する実機モデルに対して，軸力検出を試みる．令和4年度は，軸力を考慮したねじ締結体の解析モデルを構築し，その有効性を検証した．また，3本のボルトを有するねじ締結体に対して振動実験を実施し，軸力を変化させた際のねじ締結体の固有振動数を計測した．これにより，軸力とねじ締結体の固有振動数との関係があることを示した．