KR100478105B1 - 현타 말뚝 비파괴 검사장치 - Google Patents

현타 말뚝 비파괴 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타 말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽에 적용되어 발신과 수신의 1회의 과정으로 모든 방향에 대한 품질 검사를 수행할 수 있도록 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치에 관한 것으로서,
현타 말뚝에 형성된 다수의 종방향 구멍 중 어느 하나의 구멍에 삽입되고 초음파를 방사방향으로 발생시키는 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부와 서로 다른 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부; 상기 초음파 발생부 및 초음파 수신부가 각각 종방향 구멍의 내부에서 하부에서 상부로 이동할 때 동일한 깊이를 유지하면서 이동하도록 하는 측정깊이 조절부; 상기 다수의 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 저장하는 저장부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부; 및 상기 마이크로 프로세서부 및 각 구성의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 입력시키는 키입력부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

현타 말뚝 비파괴 검사장치{ULTRASONIC TEST MODULE FOR CAST-IN-PLACE CONCRETE PILE}
본 발명은 현타 말뚝 비파괴 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타 말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽에 적용되어 발신과 수신의 1회의 과정으로 모든 방향에 대한 품질 검사를 수행할 수 있도록 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치에 관한 것이다.
고도화되어 가는 산업사회에서 거대 구조물인 교량, 항만 등 기초요소들이 증가하고 있다. 그런데, 상기 교량, 항만 등에서는 지지력 만으로 그 품질을 확보하고자 하는 문제점이 있다. 상기와 같은 교량과 항만 등의 구조물을 구축한 후에는 그 구조물에 있는 콘크리트 파일이 양생과정에서 흠집이 발생된 경우에 붕괴의 우려가 있기 때문에 상기 콘크리트 파일에 대한 이상 여부를 평가할 필요성이 요구되고 있다.
종래의 평가법으로서는, 콘크리트 파일 주위를 굴착하고, 눈으로 그 손상의 유무 및 위치를 조사하는 제1 방법과, 콘크리트 파일에 해머 등으로 충격을 주어, 센서로 탄성파를 검출하여, 그 파형의 형상에 의해 이상 유무 및 위치를 조사하는 제2 방법(탄성 충격 파법)과, 콘크리트 파일을 코어 보링하여, 경사계에 의해 콘크리트 파일 및 그 주위의 변위를 계측하여서 이상 유무 및 위치를 조사하는 제3 방법 등이 있다.
하지만, 상기 제1의 방법과 같이 굴착하여 눈으로 확인하는 방법은 대규모 굴착이 필요하여 대형장비가 동원되고, 막대한 시간과 비용이 소요되는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 제2의 탄성 충격 파법은 정밀도가 나쁘기 때문에 상기 제1의 방법과 병용할 필요가 있게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 제３의 경사계에 의한 방법은 보링을 할 필요가 있기 때문에 많은 비용과 시간을 필요로 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 현타 말뚝 비파괴 검사장치가 제시되었다.
상기 첨부도면 도 1을 참조하면 종래 기술에 의한 현타 말뚝 비파괴 검사장치는, 초음파를 일방향으로 발생시키는 초음파 발생부(1)와, 상기 초음파 발생부(1)에서 발생되는 초음파를 수신하는 수신부(2)와, 상기 초음파 발생부(1)에서 초음파가 발생되도록 제어신호를 출력하고 상기 수신부(2)에서 수신되는 초음파의 정보를 입력받아 분석을 수행하여 콘크리트 파일의 내부 품질 이상을 판단하는 마이크로 프로세서부(3)와, 상기 마이크로 프로세서부(3)에서 판단된 결과를 종이 또는 화면 상에 출력하는 출력부(4)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 종래의 현타 말뚝 비파괴 검사장치는 초음파 발생부(1)를 콘크리트의 한 부분에 접촉시켜 초음파를 발생시키고, 상기 수신부(2)를 초음파 발생부(1)에 대향하도록 배치하여 초음파를 수신하도록 한다. 이때, 상기 마이크로 프로세서부(3)에서는 수신되는 초음파의 속도 및 콘크리트의 밀도를 구하여 상기 출력부(4)에서 출력되도록 한다.
사용자는 상기 출력부(4)에서 출력되는 내용을 근거로 하여 콘크리트의 품질을 확인하게 된다.
그런데, 상기의 종래 기술에 따르면 초음파 발생부(1)와 수신부(2)가 일대일로 대응하기 때문에 전체적인 품질검사를 수행하기 위하여는 다수 회의 송신 및 수신과정이 필요하고, 전적으로 검사를 하는 사용자의 수작업에 의존하기 때문에 사용자가 미숙하거나 실수를 저지르는 경우에는 품질검사의 결과에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 사용자가 초음파 발생부(1) 및 수신부(2)를 손으로 들고 있거나 부착하여야 하기 때문에 수중 또는 지중과 같이 사용자가 접근이 불가능한 부분에 대하여는 검사를 수행하는데 많은 어려움이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 현타 말뚝에 기 형성된 다수의 종방향 구멍에 초음파 발생부 및 수신부를 삽입하여 내부 및 외부로부터 접근이 불가능한 부위를 용이하게 조사할 수 있도록 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 초음파 발생부에서 초음파가 360도 방사방향으로 발생되도록 하고, 다수의 수신부를 이용하여 동시에 초음파를 수신하도록 함으로써 한 번의 과정으로 모든 부분에 대한 품질검사를 수행하여 작업시간을 단축할 수 있는 현타 말뚝 비파괴 검사장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 각 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 저장하는 저장부를 구비하고, 마이크로 프로세서부에서 각 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 조합하여 디스플레이부에 파형으로 표시하여 사용자가 용이하게 품질 이상부위를 확인할 수 있도록 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 마이크로 프로세서부에 외부기기 연결포트를 구비하여, 프린터 및 컴퓨터와 데이터를 공유할 수 있도록 함으로써 정보의 가공이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 측면에 따르면, 다수의 종방향 구멍이 형성되어 있고 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타 말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽에 적용되어 품질상태를 검사하기 위한 현타 말뚝 비파괴 검사장치에 있어서, 상기 다수의 종방향 구멍 중 어느 하나의 구멍에 삽입되고 초음파를 방사방향으로 발생시키는 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부와 서로 다른 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부; 상기 초음파 발생부 및 초음파 수신부가 각각 종방향 구멍의 내부에서 하부로부터 상부로 이동할 때 기설정된 스캐닝 깊이에 따라 동일한 깊이를 유지하면서 일정 간격으로 상승시키는 도르레를 구비한 측정깊이 조절부; 상기 다수의 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 저장하는 저장부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부; 상기 마이크로 프로세서부 및 각 구성의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 입력시키는 키입력부; 및 상기 마이크로 프로세서부에 연결되어 외부의 프린터 및 컴퓨터와 데이터를 공유할 수 있도록 하는 다수의 외부기기 연결포트;를 포함하여 구성된 현타 말뚝 비파괴 검사장치를 제공한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 마이크로 프로세서부에서는 각 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 조합하여 현타 말뚝의 각 단면에 대한 하나의 파형을 형성시킴으로써 상기 디스플레이부에 표시하여 사용자가 품질 이상부위를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의하여 초음파를 이용한 현타 말뚝 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 구성에 따라 구현된 본 발명의 외관 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 첨부도면 도 2를 참조하면, 참조번호 103은 도르레의 동작에 따라 발생되어 검사할 시점을 결정하도록 하는 도르레 트리거 신호(101)와 장비 내부적으로 발생되는 장비 트리거 신호(102)를 선택적으로 입력받아 선택된 트리거 신호를 내부의 기준클럭에 동기시키는 동기화부를 나타낸다. 이때, 상기 도르레 트리거 신호(101)는 후술하는 상태 제어부(111)에서의 설정에 따라 1.25㎝, 2.5㎝ 또는 5㎝ 등으로 스캐닝하는 깊이가 결정되게 된다. 또한, 상기 장비 트리거 신호(102)는 약 10㎒의 출력을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 참조번호 104는 상태 제어부(111)의 제어신호에 따라 실질적으로 초음파를 발생하는 초음파 발생부를 나타내고, 105는 상기 동기화부(103)에서 동기화된 트리거 신호를 이용하여 후술되는 전치분주기(prescaler)(107)의 출력을 제어하는 게이트 제어부를 나타내고, 106은 장비의 동작에 기준이 되는 8㎒의 클럭신호를 발생하는 기준클럭 발생부를 나타내고, 107은 상기 기준클럭 발생부(106)에서 출력되는 기준클럭을 분주하여 후술하는 수신부(113)의 ADC에 공급할 변환시작 신호를 발생하는 전치분주기를 나타낸다. 이때, 전치분주기(107)의 동작은 프로그램적으로 설정이 가능하다.
또한, 참조번호 108은 상기 게이트 제어부(105)의 제어신호에 의하여 전치분주기(107)의 출력을 전달 또는 금지시키는 게이트를 나타내고, 109는 1회의 초음파 출력에 대하여 수신부(113)에서 수집할 데이터의 개수를 결정하는 카운터부를 나타내고, 110은 상기 초음파 발생부(104)의 초음파 출력과 각 수신부(113)의 가동시간 사이의 불일치를 조정하는 지연(delay)부를 나타낸다. 이때, 상기 카운터부(109)에서 결정하는 수집할 데이터의 개수는 내부적으로 384개로 설정하는 것이 바람직하고, 상기 지연부(110)는 디지털 신호가 전자부품을 통과하면서 발생되는 시간적인 오차를 제거하게 된다.
또한, 참조번호 111은 장비의 현재 동작상태를 검사하고 초음파 발생부(104) 및 수신부(113)의 동작을 설정하며 도르레의 스캐닝 간격을 설정하는 상태 제어부를 나타내고, 112는 수신부(113)의 동작을 위한 상태를 설정하는 수신모듈 설정부를 나타내고, 113은 상기 초음파 발생부(104)에서 발생한 초음파를 상기 전치분주기(107)에서 설정된 시간간격으로 수신하여 데이터를 수집하는 수신부를 나타낸다.
또한, 참조번호 114는 검사 현장에서 출력용으로 사용되는 열전사 프린터의 출력에 대한 각종 제어를 담당하는 프린터 제어부를 나타내고, 115는 열전사 프린터로 연결하는 프린터 포트를 나타내며, 116은 데이터 버스의 연결을 설정하는 데이터 버퍼를 나타내고, 117은 본 발명의 장치에서 연산을 수행하고 시스템의 각 구성을 제어하는데 사용되는 메인보드를 나타낸다. 이때, 상기 메인보드(117)는 486DX-100 메인보드를 사용할 수 있다.
또한, 참조번호 118은 10.4인치 LCD 패널을 사용하는 디스플레이부를 나타내고, 119는 사용자에 의한 제어신호 입력을 수행하기 위한 키입력부를 나타내고, 120은 가동프로그램이 저장되는 동시에 수집된 데이터를 저장하기 위한 주 저장부로서 HDD를 나타내고, 121은 임시적인 프로그램을 설치하기 위한 보조 저장부로서 FDD를 나타낸다.
또한, 참조번호 122는 컴퓨터 등과 같은 외부의 기기와 연결하기 위한 커넥터로서 시리얼 포트(serial port)를 나타내고, 123은 표준 프린터 연결용 커넥터로서 프린터 포트(print port)포트를 나타내고, 124는 장비의 기동을 위해 각 구성으로 전력을 공급하는 전원공급부(power supply)를 나타낸다.
한편, 상기 첨부도면 도 3을 참조하면, 참조번호 201은 외부로부터 전원을 공급받기 위한 전원공급 커넥터를 나타내고, 202는 측정깊이 조절장치(미도시)의 도르레와 연결되어 도르레 트리거 신호(101)를 입력받는 도르레 커넥터를 나타내고, 203은 초음파 발생부(104)와 연결되어 초음파 발생동작이 개시되도록 하는 제어신호를 전송하는 송신기 커넥터를 나타내고, 204는 수신부(113)와 연결되어 상기 수신부(113)에서 수신된 초음파에 대한 속도 등의 정보를 입력받는 수신기 커넥터를 나타내고, 205는 다수의 수신부(113)가 사용되는 경우에 수신기 커넥터(204)에 연결되는 수신부(113)를 제외한 다른 수신부들을 연결하여 수신된 초음파에 대한 속도 등의 정보를 입력받는 예비수신 증설용 커넥터를 나타낸다.
또한, 206은 검사 현장에서 출력용으로 사용되는 열전사 프린터를 나타내고, 207은 사용자에 의한 제어신호 입력을 수행하기 위한 키입력부를 나타내고, 208 및 209는 컴퓨터 등의 외부기기와의 연결을 위한 병렬포트 및 직렬포트를 나타내고, 210은 액정화면과의 연결을 위한 화면연결용 커넥터를 나타내고, 211은 시스템의 동작상태를 표시하기 위한 동작상태 표시램프를 나타낸다.
또한, 참조번호 212는 사용자에 의해 입력되는 각종 제어신호 및 검사결과를 표시하는 액정화면 즉, 디스플레이부를 나타내고, 213은 상기 디스플레이부(212)와 본체를 연결하는 연결 케이블을 나타내고, 214는 외부의 컴퓨터와 연결하는데 사용되는 케이블을 보관하기 위한 케이블 저장고를 나타낸다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 적용하기 위하여, 콘크리트 현타 말뚝의 구조 시에 상기 초음파 발생부(104)와 수신부(113)를 삽입하기 위한 복수의 종방향 구멍을 미리 상기 콘크리트 파일의 전장에 걸쳐 형성하여야 한다.
사용자는 초음파 발생부(104)를 송신기 커넥터(203)에 연결하고 현타 말뚝의 종방향 구멍에 삽입한다. 또한, 다수의 수신부(113)를 수신기 커넥터(204) 및 예비수신 증설용 커넥터(205)에 연결하고 현타 말뚝의 다른 종방향 구멍에 각각 삽입한다.
상기 과정이 이루어진 후 사용자가 키입력부(119, 207)를 통해 측정동작을 위한 설정을 수행하고, 동작개시 신호를 입력시킨다. 이때, 상기 초음파 발생부(104)와 다수의 수신부(113)가 종방향 구멍 내에서 항상 동일한 깊이에 위치하도록 하는 측정깊이 조절장치(미도시)의 도르레를 상기 도르레 커넥터(202)에 연결하여 동작시 도르레 트리거 신호(101)를 입력받게 된다.
상기 초음파 발생부(104)에서 초음파가 방사방향으로 발생되면 각각의 수신부(113)에서는 현타 말뚝의 내부를 통과한 초음파를 수신하게 되는데, 상기 메인보드(117)에서는 초음파 발생부(104) 및 수신부(113)의 신호를 입력받아 초음파의 속도를 연산하게 된다. 이때, 상기 초음파가 발생 후 수신되는데 소요되는 시간은 현타 말뚝의 내부상태에 따라서 달라지게 되기 때문에 그 속도를 분석하면 내부에 이상이 있는지를 확인할 수 있게 된다.
상기와 같은 과정은 측정깊이 조절장치(미도시)에 의해 초음파 발생부(104) 및 수신부(113)가 일정 간격으로 상승하면서 계속적으로 반복되어, 데이터의 수집이 이루어진다.
상기 메인보드(117)에서는 각 수신부(113)에서 수신된 초음파의 정보를 조합하여 현타 말뚝의 각 단면에 대한 하나의 파형을 형성시킴으로써 상기 디스플레이부(118, 212)에 표시하여 사용자가 품질 이상부위를 용이하게 확인할 수 있도록 하고, 상기 프린터 제어부(114)와 열전사 프린터 포트(115)를 통해 열전사 프린터(206)로 데이터를 제공하여 문서로서 출력하여 사용자가 품질 이상부위를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
상기의 과정에 의해 연산된 데이터는 상기 주저장부(HDD)(120)에 저장되어 사용자가 원할 때 다시 디스플레이부(118, 212)에 호출하여 확인할 수 있도록 하며, 외부컴퓨터 연결용 병렬포트(208) 및 외부컴퓨터 연결용 직렬포트(209)를 통해 연결된 외부의 프린터 및 컴퓨터에 데이터를 제공하여 공유할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 현타 말뚝 비파괴 검사장치는 현타 말뚝의 종방향 구멍에 초음파 발생부 및 수신부를 삽입하여 내부 및 외부로부터 접근이 불가능한 부위를 용이하게 조사할 수 있고, 초음파 발생부에서 초음파가 360도 방사방향으로 발생되도록 하고 다수의 수신부를 이용하여 동시에 초음파를 수신하도록 함으로써 한 번의 과정으로 모든 부분에 대한 품질검사를 수행하여 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 저장하는 저장부를 구비하고, 마이크로 프로세서부에서 각 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 조합하여 디스플레이부에 파형으로 표시하여 사용자가 용이하게 품질 이상부위를 확인할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 마이크로 프로세서부에 외부기기 연결포트를 구비하여, 프린터 및 컴퓨터와 데이터를 공유할 수 있도록 함으로써 정보의 가공이 용이하게 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의하여 초음파를 이용한 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 2는 본 발명에 의하여 초음파를 이용한 현타 말뚝 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 3은 도 2의 구성에 따라 구현된 본 발명의 외관 실시예를 나타내는 도면
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 도르레 트리거 신호 102 : 장비 트리거 신호
103 : 동기화부 104 : 초음파 발생부
105 : 게이트 제어부 106 : 기준클럭 발생부
107 : 전치분주기 108 : 게이트
109 : 카운터부 110 : 지연부
111 : 상태 제어부 112 : 수신모듈 설정부
113 : 수신부 114 : 프린터 제어부
115 : 프린터 포트 116 : 데이터 버퍼
117 : 메인보드 118 : 디스플레이부
119 : 키입력부 120 : 주 저장부
121 : 보조 저장부 122 : 시리얼 포트
123 : 프린터 포트 124 : 전원공급부

Claims (3)

  1. 다수의 종방향 구멍이 형성되어 있고 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타 말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽에 적용되어 품질상태를 검사하기 위한 현타 말뚝 비파괴 검사장치에 있어서,
    상기 다수의 종방향 구멍 중 어느 하나의 구멍에 삽입되고 초음파를 방사방향으로 발생시키는 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부와 서로 다른 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부; 상기 초음파 발생부 및 초음파 수신부가 각각 종방향 구멍의 내부에서 하부로부터 상부로 이동할 때 기설정된 스캐닝 깊이에 따라 동일한 깊이를 유지하면서 일정 간격으로 상승시키는 도르레를 구비한 측정깊이 조절부; 상기 다수의 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 저장하는 저장부; 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부; 상기 마이크로 프로세서부 및 각 구성의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 입력시키는 키입력부; 및 상기 마이크로 프로세서부에 연결되어 외부의 프린터 및 컴퓨터와 데이터를 공유할 수 있도록 하는 다수의 외부기기 연결포트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 프로세서부에서는 각 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 정보를 조합하여 현타 말뚝의 각 단면에 대한 하나의 파형을 형성시킴으로써 상기 디스플레이부에 표시하여 사용자가 품질 이상부위를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 현타 말뚝 비파괴 검사장치.
  3. 삭제
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JP2001116730A (ja) * 1999-10-19 2001-04-27 Ohbayashi Corp コンクリート構造物の内部診断方法

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