研究論文 農 業 機 械 学 会 誌 60(6): 11～18, 1998 画 像 処 理 に よ る 土 の 変 位 の オ ン ラ イ ン計 測 に 関 す る研 究* 橋 口 公 一*1,岡 安 崇 史*1,上 野 正 実*2,鹿 内 健 志*2 要 旨 農 機 や 建 機 が もた らす 土 の 力 学 的 挙 動 を 解 明す る に は,土 中各 部 の 刻 々 の 変 位 の 定 量 的 な 把 握 が 不 可 欠 で あ る。 筆 者 ら は,先 に,土 槽 の 透 明側 壁 に配 置 した マ ー カ の動 き よ り,土 の 変 位 を計 測 す る シ ス テ ム を 開発 し た 。 この シ ス テ ム で は,マ ーカ 位 置(座 標 値)の 読 取 りを手 作 業 で 行 うた め,デ ー タ解 析 に 膨 大 な 時 間 を 要 し,解 析 可 能 な デ ー タ数 に は 自 ら限 界 が あ る。 この 欠 点 を 解 消 す るた め,本 研 究 で は, 高密度カメラと画像処理技術を用いて,土 の変位 を高精度かつ高速で自動計測す るオンラインシステム を開発 した。また,車 輪走行に伴 う土の変位の計測を行い,本 システムの適用性を検証 した。 [キーワード] 土の変位,ひずみ,オンライン計測,画像処理,土槽実験,車輪走行性 Image Processing On-line Measurement for Soil Displacement* Koichi HASHIGUCHI*1, Takashi OKAYASU*1, Masami UENO*2, Takeshi SHIKANAI*2 Abstract A measurement system for the soil displacement induced by farm machinery, construction machinery, etc. has been developed by the authors. In this system movement of markers set inside the transparent side-wall of soil bin is observed, while markers follow the displacement of soil. It takes a lot of time for data processing since positions of markers are read by manual works. On-line data processing system for measurement of soil displacement was developed by adopting the high density line-shift camera and the image processing techniques. Graphic system for demonstration of trajectories of displacement, contours of strain (increment), void ratio, etc. was also developed in this present study. It was verified by the wheel traveling performance test that the system enables us to measure the soil deformation with high efficiency and accuracy. [Keywords] soil displacement, strain, on-line measurement, image processing, soil bin test, wheel traveling performance Ⅰ 緒 言 農 機 や 建 機 に よ っ て もた ら され る土 の力 学 的 挙 動 は,機 械-土 系 の 力 学 的 相 互 作 用 に 関す る問 題 と して 捉 え る こ と が で き る。 本 問 題 を合 理 的 に解 明す る に は,機 械 の運 動 に伴 っ て 生 ず る 土 の経 時 的 な 変 位 の 計 測 が 求 め られ る 。Wong1)は カメラ の シ ャ ッタ ー を 開放 させ た状 態 で 土 の 変 位 を撮 影 す る方 法 に よ り,せ ん 断 帯 の発 生 状 況 を観 測 した が,十 分 な 精 度 で の 定 量 的 計 測 に は 至 っ て い な い 。 中 嶋,田 中2)は土槽側 面に描 いた石灰点 を マ ー カ と して 用 い て い る が,土 の 移 動 に伴 い石 灰 点 が 不 鮮 明 に な り 計 測 不 能 と な る 。Windish, Yong3),大 石4)はマ ーカ として小 鉛球 を採用 し, * 1997年4月 第56回 農業機械学会年次大会(三 重 大 学)に て 一部講演 *1 会 員,九 州 大 学 農 学 部(〒812-8581 福 岡 市 東 区 箱 崎6-10-1 〓092-642-2929) Faculty of Agriculture, Kyushu University, Fukuoka, 812-8581 Japan *2 会 員,琉 球 大 学 農 学 部(〒903-0129 沖縄県西原町千原1 〓098-895-8769) College of Agriculture, University of the Ryukyus, Nishihara, Okinawa, 903-0129 Japan