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디지털 영상 보정 기법을 이용한 이중 링 구조물의 열변형 측정
김태렬(Tailie Jin),구남서(Nam Seo Goo) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.9
본 연구에서는 디지털 영상 보정 기법을 이용하여 이중 링 구조물의 열변형을 측정하였다. 이중 링 구조물은 열변형률이 상대적으로 큰 알루미늄 내부링과 열변형률이 상대적으로 작은 티타늄 외부링으로 이루어져 있다. 고온 챔버에서 링구조물을 50 ℃부터 200 ℃까지 가열하는 동시에 두 대의 카메라로 이중 구조물 표면의 영상을 촬영하였다. 시편의 내부링과 외부링에는 21 μm의 초기 간극이 있다. 이 초기 간극은 약 80 ℃에서 접촉 하게 되며 이후 같이 팽창하였다. 실험 결과를 해석과 비교하기 위하여 ANSYS를 이용한 유한요소 해석을 수행하였다. 디지털 영상 보정 기법을 사용하여 계측한 이중 링 구조물의 온도에 따른 변위 분포는 유한요소해석의 결과와 잘 일치하였다. In this paper, thermal deformation of a double ring structure using digital image correlation technique (DIC) was measured. The double ring structure consisted of two parts; the inner ring was aluminium which had a large thermal expansion coefficient and the outer ring was titanium which had a small thermal expansion coefficient. We heated the double ring structure from 50 ℃ to 200 ℃ in a chamber and at the same time, two cameras captured surface images of the double ring structure. Initially, there was a 21 μm gap between the inner ring and outer ring. The gap was closed at around 80 ℃ and after that, two rings expanded together. In order to compare the experimental results with analysis results, a finite element analysis was performed using ANSYS. The results of DIC measurement and ANSYS analysis were compared and agreed well.
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현철봉(Zhefeng Xuan),김태렬(Tailie Jin),구남서(Nam Seo Goo),배병운(Byung-Woon Bae),김태흔(Tae-Heun Kim),고한서(Han Seo Ko),윤기원(Ki-Won Yoon) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.1
집적형 하이브리드 구동장치는 적층형 압전재료(압전스택)를 이용한 마이크로 펌프에서 토출되는 유체로 피스톤을 구동시키는데 크기는 작으면서도 큰 구동력과 높은 속도를 동시에 출력할 수 있는 새로운 개념의 통합 구동장치로서 현재 소형화 및 고출력을 요구하는 항공 우주, 유도무기 등 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 하이브리드 구동장치의 구동원리 및 성능 시험에 대해 소개하였다. 우선 구동장치의 주 동력인 압전 스택의 성능 시험을 수행함으로써 압전 스택의 구동전력과 구동시간에 따른 성능 변화를 관찰하였고 다음 구동장치의 성능 시험을 통해 구동장치의 최대 이송속도와 최대 구동력을 측정하였다. 구동장치의 최대 이송속도는 53.3 ㎜/s로, 최대 구동력은 240.7 N으로, 최대 일률은 3.2 W로 측정되었다. The piezoelectric-based hydraulic actuator is a hybrid device consisting of a hydraulic pump driven by piezoelectric stacks that is coupled to a conventional hydraulic cylinder via a set of fast-acting valves. Nowadays, such hybrid actuators are being researched and developed actively in many developed countries by requirement of high performance and compact flight system. In this research, operation principle and performance testing of the hybrid actuator were introduced. Output velocities have been measured in both loaded case and not loaded case and the blocking force also has been measured in external loaded case. The maximum velocity of the actuator is 53.3 ㎜/s, blocking force is 240.7 N and corresponding power output is 3.2 W.
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구남서(Nam Seo Goo),김태렬(TAILIE JIN) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
Thermal output is a big source of errors on measuring the thermal deformation of specimen when a strain gage is used. Although several methods have been developed and used to solve this problem, in the range of measuring temperature is limited. In this work, we introduce digital image correlation (DIC) technique to measure a full-field the thermal deformation of a aluminum plate. We compared the deformation results of DIC and strain gage to judge the capability of the DIC. Additionally, we measured the thermal deformation of a ring structure using DIC and the result was quite matched with theoretical solutions.
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고속 디지털 카메라를 이용한 알루미늄 하니콤 샌드위치 보의 고유 진동수 계측
구남서(Nam Seo Goo),방호앙미(Hoang My Vang),레빈퉁(Vinh Tung Le),김태렬(Tailie Jin) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.1
본 연구에서는 디지털 영상 상관 기법을 이용하여 알루미늄 하니콤 샌드위치 보의 고유진동수를 계측하였다. 고속 디지털 카메라를 이용하여 보의 진동 영상을 획득하고 디지털 영상 상관 기법을 이용하여 변위를 계산하였다. 시간 영역에서의 변위 데이터를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 응답으로 변환하였다. 랜덤 가진에 따른 주파수 영역에서의 잡음을 줄이기 위하여 스펙트럼 평균화 기법과 Savitsky-Golay 디지털 필터를 사용하였다. 가속도계를 이용한 기존의 방법 및 유한요소 해석 결과와의 비교를 통하여 방법의 정확성을 확인하였다. 결론적으로 고속 디지털 카메라와 디지털 영상 상관 기법을 이용하는 새로운 방법은 구조물의 진동을 잘 측정할 수 있음을 보였고, 센서를 부착하기 어려운 바이오 구조 등의 진동 계측에 적용할 수 있을 것이다. In this study, we measured the natural frequencies of aluminum honeycomb sandwich beams using digital image correlation technique. The vibration images were captured using two high speed digital cameras and the images were converted to displacements by the digital image correlation technique. Displacement data in time domain were tranformed to frequency domain data by fast Fourier transform software. To reduce noise invoked by random exitation, a spectrum averaging technique and Savitsky-Golay digital filter were adopted. A conventional vibration measurement using an accelerometer and a finite element analysis were performed to compare the results by high speed digital camera measurement method. In conclusion, new method using high speed digital cameras and digital image correlation technique can measure the vibration of beam structures and can be applied to bio-structures where sensors cannot be attached.
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대면적 대상물 변위계측을 위한 스테레오 카메라 3차원 DIC 시스템 기초설계 및 검증에 관한 연구
고영훈 ( Younghun Ko ),서승환 ( Seunghwan Seo ),임현성 ( Hyunsung Lim ),김태렬 ( Tailie Jin ),정문경 ( Moonkyung Chung ) 대한화약발파공학회 2020 화약발파 Vol.38 No.2
이미지 영상 상관법(DIC)은 대상물의 변위, 변형을 측정하기 위해 잘 확립된 방법이라 할 수 있다. 스테레오 카메라를 이용한 3차원 DIC 시스템은 기계산업 분야에서 재료의 변형 등을 측정하기 위해서 개발된 방법이다. 3차원 DIC 시스템을 지반 및 구조물의 변위측정 등을 위해 적용하는 부분에서의 문제는 대상물의 면적이 매우 크다는 것이 중요한 해결사항이다. DIC 알고리즘에는 대상 영역(FOV)에 대한 스케일링 기능이 있지만, 단일 카메라 시스템으로는 높은 정밀도의 시스템을 구현할 수 없다. 본 연구에서는 설정 대상물 면적(30m×20m)에서 0.5mm의 z변위 정밀도로 측정 할 수 있는 3차원 DIC 시스템의 스테레오 비전 조건을 실험을 통하여 제시하였다. Digital Image Correlation is a well-established method for displacements, strains and shape measurements of engineering objects. Stereo-camera 3D Digital Image Correlation (3D-DIC) systems have been developed to match the specific requirements for measurements posed by material and mechanical industries. Although DIC method provides the capabilities of scaling a field-of-view(FOV), dimensions of Geotechnical structure objects in many cases are too big to be measured with DIC based on a single camera pair. It can be the most important issue with applying 3D DIC to the measurement of Geotechnical structures. In this paper, We were present stereo vision conditions in a 3D DIC system that can be measured for large FOV(30X20m) and high precisions(z-displacement 0.5mm) of the ground objects with Stereo-camera DIC systems.
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디지털 영상 보정 기법을 이용한 장수풍뎅이 모방 날개의 모달특성 계측
구남서(Nam Seo Goo),하넉산(Ngoc San Ha),김태렬(Tailie Jin) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11
In this study, the dynamic characteristic of an artificial wing mimicking an Allomyrina Dichotoma beetle’s hind wing was investigated using a non-contact measurement method. The natural frequency, mode shape, and damping ratio of first two basic vibration modes in the operating frequency range were determined using a Bruel & Kjaer (B&K) fast Fourier transform analyzer along with a laser sensor. To confirm the results, a three-dimensional digital image correlation (3D-DIC) method along with high speed digital cameras was employed to construct the mode shapes of the wing when it was vibrated at pre-determined natural frequency. The mode shapes by DIC method showed a good agreement with those by laser displacement sensor. These results provide a method to investigate the modal analysis of a light weight structure like insect wing as well as construct the mode shape using DIC.
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