KR100623416B1 - 연성관의 변형량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성관의 변형량을 측정하기 위한 측정장치로서, 회전되는 제1회전체의 전방에 좌/우측방향으로 회전 가능하게 결합된 제2회전체에 장착된 CCD 카메라 및 보조 조명과 상기 제1회전체의 후방에 개별적인 회전이 가능하도록 결합된 제3회전체에 장착된 측정센서 및 상기 제3회전체측 후방의 주몸체 측부에 장착되어 관로 내에 메인 조명광원을 발산하는 주조명으로 구성되는 변형량 측정부와, 상기 변형량 측정부측 결합되며 이동거리의 자동측정을 위한 거리측정기 및 관로의 경사도를 측정하는 경사도센서를 구비한 이송부로 구성되는 측정부 및; 상기 측정부로부터 송출된 자료를 수치 해석하여 텍스트 및 그래픽화 하여주는 수치해석프로그램을 내장하고 각종 측정자료의 실시간 저장기능을 가지며 상기 변형량 측정부 및 이송부를 개별적으로 조정할 수 있는 메인 컨트롤러부와, 상기 메인컨트롤러부를 통해 수치 해석된 텍스트 및 그래픽을 상기 CCD 카메라의 촬상화면과 동시에 디스플레이하여주는 모니터부로 구성되는 주조정부로 이루어지는 것을 특징으로 하므로 전체 관로에 대한 변형정도를 정확하게 파악할 수 있어 신뢰성을 제공하며 최소비용으로 관로를 검사할 수 있고 매설 후에도 용이하게 관로 내 변형 성상을 측정할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Description

연성관의 변형량 측정장치{DEVICE FOR MEASURING VARIATION OF FLEXIBLE PIPE}

도 1은 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치를 나타낸 블록 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치에 있어 측정부의 구성을 보인 도면.

도 3은 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치에 있어 주조정부의 구성을 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 측정부에 있어 이송부의 구성을 보인 상세도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 변형량 측정부에 있어 측정센서의 원리를 설명하기 위한 원리도.

도 6은 본 발명에 따른 측정부에 있어 측정센서의 측정방식을 설명하기 위해 나타낸 원리도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 측정부 111: 변형량 측정부

111a: CCD 카메라 111b: 측정센서

111c: 주조명 111d: 보조조명

111-1: 주몸체 111-2: 제1회전체

111-3: 제2회전체 111-4: 제3회전체

112: 이송부 112a: 구동모터

112b: 구동기어 112c: 감속기

112d: 거리측정기 112e: 경사도센서

120: 주조정부 121: 메인컨트롤러부

122: 모니터부

본 발명은 연성관로의 내부를 주행하면서 CCTV 촬영조사를 수행함과 동시에 연성관의 변형량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CCTV를 통한 관로 내부촬영과 동시에 관로의 변형정도를 측정하여 수치적으로 환산 기록되게 함으로써 연성관로의 변형정도를 정확하게 파악할 수 있도록 하되 최소비용으로 관로(管路)를 검사할 수 있도록 한 연성관의 변형량 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 연성관은 이중벽관의 형태를 취하고 있으며 지하 매설용 배관으로 하수나 오수 또는 폐수 등의 유체를 소통(疏通)시키는데 널리 사용되고 있다.

이러한 연성관은 연성작용을 통해 어느 정도의 지반 거동이 발생하더라도 깨지거나 훼손되는 것을 방지하는 이점을 지니나, 지하에 매설 후 토사를 뒤채움하게 되므로 그 상부토압의 하중에 의해 관이 어느 정도의 압력을 받게 되고 또한 장기간의 매설에 따른 주변의 지반 거동에 의해 연성관에 변형이 발생하게 된다.

따라서, 연성관로의 이상유무를 확인하여 교체나 보수 등 변형정도에 따른 대체작업을 수행하기 위한 연성관의 변형을 측정하게 되는데, 기존에는 관로 내부에 변위계를 설치하거나 CCTV 촬영장비로 관로 내부를 촬영하거나 또는 기계식 변형량 측정장비를 사용하여 연성관의 변형량을 측정하였다.

그런데, 종래기술에 따른 변위계의 방식은 기계적 변위를 전기적인 신호로 바꿔주는 변위측정자기센서(LVDT; Linear Variable Differential Transformer)를 관로 내부에 설치한 후 관로를 지하에 매설하여 접촉한 관로 면의 변위에 따른 전기출력의 발생을 연성관의 변형 측정에 이용하는 것으로, 고가의 설치비용이 발생되는 단점이 있고 변위계의 설치 후 제거작업이 필요하며 계측작업에 따른 비용 또한 과다하게 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 변위계 설치장소에 대한 변위량만 측정하므로 전체 관로에 대한 변형 정도 및 변형 형상을 제대로 파악하기 힘들어 측정치에 대한 신뢰성이 떨어지며 특히 기 매설된 관로에 대해서는 변형량 측정이 불가능한 문제점이 있었다.

CCTV 촬영방식은 CCTV 촬영결과를 출력한 후 모눈종이나 격자형태에 대입하는 것으로, 그 형상에 대한 파악은 가능하나 촬영된 사진의 오차 발생분을 제대로 커버할 수 없어 그 측정에 대한 정확도가 떨어짐은 물론 연성관로의 허용변형률 기준치인 내경의 5%(하수도시설기준)정도 초과여부를 측정할 수 없는 문제점이 있었으며, 특히 CCTV 촬영 과정중에 변형량을 측정/확인할 수 없는 시간 소요적인 문제점이 있었다.

기계식 변형량 측정장비의 방식은 관경별로 그에 맞는 각각의 측정장치가 필요한 불편함이 뒤따르고 기기작동이 어려울뿐더러 CCTV 화면을 통해 부착된 자의 눈금을 읽는 형태로 변형률을 측정하므로 이 또한 측정의 신뢰성이 떨어지며 측정 개소당 30분 정도의 소요시간이 필요하여 측정의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 CCTV 촬영과 동시에 연성관의 변형 정도를 수치 해석을 통해 바로 측정할 수 있고 확인할 수 있으며 최소의 비용으로 연성관로의 전체에 대한 변형 정도를 정확하게 파악할 수 있도록 한 연성관의 변형량 측정장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 비접촉 센싱방식이고, 연성관의 매설 후에도 관로의 변형 성상에 대한 측정을 가능하게 하며 연성관 변형량 측정의 신뢰성 및 효율성을 제고할 수 있도록 한 연성관의 변형량 측정장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전되는 제1회전체의 전방에 좌/우측방향으로 회전 가능하게 결합된 제2회전체에 장착된 CCD 카메라 및 보조 조명과 상기 제1회전체의 후방에 개별적인 회전이 가능하도록 결합된 제3회전체에 장착된 측정센서 및 상기 제3회전체측 후방의 주몸체 측부에 장착되어 관로 내에 메인 조명광원을 발산하는 주조명으로 구성되는 변형량 측정부와, 상기 변형량 측정부측 결합되며 이동거리의 자동측정을 위한 거리측정기 및 관로의 경사도를 측정하는 경사도센서를 구비한 이송부로 구성되는 측정부 및; 상기 측정부로부터 송출된 자료를 수치 해석하여 텍스트 및 그래픽화 하여주는 수치해석프로그램을 내장하고 각종 측정자료의 실시간 저장기능을 가지며 상기 변형량 측정부 및 이송부를 개별적으로 조정할 수 있는 메인 컨트롤러부와, 상기 메인컨트롤러부를 통해 수치 해석 된 텍스트 및 그래픽을 상기 CCD 카메라의 촬상화면과 동시에 디스플레이하여주는 모니터부로 구성되는 주조정부로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

나아가, 상기 측정센서는 비접촉 프로브인 센서헤드를 포함하는 초음파센서 또는 레이저다이오드나 LED의 레이저광원과 위치검출용 PSD소자를 수광부로 하는 레이저센서로 구성되게 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치에 있어 측정부의 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치에 있어 주조정부의 구성을 보인 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 이송부의 구성을 보인 상세도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 변형량 측정부에 있어 측정센서의 원리를 보인 원리도이고, 도 6은 본 발명에 따른 측정부에 있어 측정센서의 측정방식을 설명하기 위해 나타낸 원리도이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치(100)는 연성관로 내에 배치되며 관로 내를 이동하면서 관로 내부를 CCTV 촬영함과 동시에 거리감지를 통해 연성관의 변형량을 측정하는 측정부(110)와, 상기 측정부(110)와 유선 또는 무선 연계되어 상기 측정부(110)를 조정함과 동시에 측정부로(110)부터 송출된 자료를 바로 수치 해석하여 모니터 상에 처리하는 주조정부 (120)로 크게 이루어진다 할 수 있다.

상기 측정부(110)는 회전되는 제1회전체(111-2)의 전방에 좌/우측방향으로 회전 가능하게 결합된 제2회전체(111-3)에 장착된 CCD 카메라(111a) 및 보조 조명(111d)과, 상기 제1회전체(111-2)의 후방에 개별적인 회전이 가능하도록 결합된 제3회전체(111-4)에 장착된 측정센서(111b) 및, 상기 제3회전체(111-4)측 후방의 주몸체(111-1) 측부에 장착되어 관로 내에 메인 조명광원을 발산하는 주조명(111c)으로 구성되는 변형량 측정부(111)와; 상기 변형량 측정부(111)의 이동 및 높낮이 조절이 가능하도록 결합되며 이동거리의 자동측정을 위한 거리측정기(112d) 및 관로의 경사도(傾斜度)를 측정하는 경사도센서(112e)를 구비한 이송부(112)로 구성된다.

상기 변형량 측정부(111)의 측정센서(111b)는 고정형이 아닌 동심원으로 360도 회전하면서 그에 따른 관로 내의 각각의 거리감지를 통해 아날로그 값을 취하여 거리를 측정하는 센서로서, 초음파센서 또는 레이저센서로 구성되게 할 수 있다.

여기서, 도 5a에 나타낸 바와 같이 초음파센서는 비접촉 프로브(probe)인 센서헤드를 갖는 것으로, 송신파가 대상물체를 맞고 되돌아오는, 즉 연성관로의 내면에 접촉된 후 돌아오는 수신파의 시간을 계산하여 거리를 측정함으로써 연성관의 변형량을 측정할 수 있게 한 것이다.

또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이 레이저센서는 레이저다이오드나 LED의 레이저광원과 위치검출용 PSD(Position Sensitive Detector)소자를 수광부로 포함하는 구성으로 이는 발광부인 레이저광원의 스폿(spot)이 대상물의 거리에 따라 수광부 인 PSD소자 위에 맺히는 상(phase)을 이용하되 이 위치에 비례한 전류변화를 아날로그 값으로 취하여 거리를 측정함으로써 연성관의 변형량을 측정할 수 있게 한 것이다. 이때, 상기 레이저센서는 비접촉형일뿐더러 PSD소자가 비분할형으로서 연속적인 위치정보를 얻을 수 있는 특성을 지니게 되므로 더욱 정확한 거리측정을 가능하게 한다. 따라서, 측정센서(111b)를 레이저센서로 구성함이 더욱 바람직하다 할 수 있다.

상기 변형량 측정부(111)의 제1회전체(111-2)와 제2회전체(111-3) 및 제3회전체(111-4)는 각각 개별적으로 360도의 회전이 가능하도록 된 것으로, 제1회전체(111-2)와 제3회전체(111-4)는 수직형 상/하 회전하고 제2회전체(111-3)는 수평형 좌/우 회전하게 된다.

상기 이송부(112)는 구동모터(112a)와 구동기어(112b)의 연계 결합을 통해 이동되게 하고 상기 구동모터(112a)측 연계되는 감속기(112c)를 통해 속도 조절 및 힘의 분배를 이루게 하는 구성이며, 상기 거리측정기(112d)는 상기 구동모터(112a)측 연계를 통해 회전수에 의한 실제 이동거리를 자동적으로 측정할 수 있도록 한 것이다. 또한, 상기 이송부(112)의 경사도센서(112e)는 연성관로의 경사도를 측정하는 것으로 장치의 수평상태조절 및 위치이동에 대한 용이성을 제공되게 함으로써 연성관의 변형량을 더욱 정밀하게 측정할 수 있도록 보조하는 기능을 하게 되며 몸체의 전방을 주사할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다 할 것이다. 나아가, 이송부(112)와 변위량측정부(111)를 레버(112f)로 연결하여 레버(112f)의 기울기를 제어하여 각기 직경이 다른 연성관로의 중심에 위치되게 높낮이를 조절하도록 한다.

상기 주조정부(120)는 상기 측정부(110)로부터 송출된 자료를 수치 해석하여 텍스트 및 그래픽화 하여주는 수치해석프로그램을 내장하고 각종 측정자료의 실시 간 저장기능을 가지며 상기 변형량 측정부(111) 및 이송부(112)를 개별적으로 조정할 수 있는 메인 컨트롤러부(121)와, 상기 메인컨트롤러부(121)를 통해 수치 해석된 텍스트 및 그래픽을 상기 CCD 카메라(111a)의 촬상된 화면과 동시에 디스플레이하여주는 모니터부(122)로 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치(100)에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하나의 일체형 몸체를 이루는 변형량 측정부(111) 및 이송부(112)로 구성되는 측정부(110)를 연성관로 내부에 투입한다.

주조정부(120)에서 모니터부(122)를 통해 측정장치의 위치를 확인하면서 이송부(112)의 속도를 조절하여 관로 내를 전진되게 하며 이와 동시에 변형량 측정부(111)의 CCD 카메라(111a)의 위치 조절과 주조명(111c)/보조조명(111d)의 밝기 조절 등을 통해 관로 내의 촬상을 시도하고, 도 6에 나타낸 바와 같이 측정센서(111b)의 360도 회전에 의한 관로 내부의 내경에 대한 거리를 연속적으로 측정함으로써 관로의 변형량을 측정하게 된다. 이때, 이송부(112)의 경사도센서(112e)는 관로 내를 전진하는 동안 관로의 전방 경사도를 상시 측정하여 변형량 측정부(111)의 수평상태 및 위치제어를 가능하게 하며 이송부(112)측 위치이동에 대한 용이성을 제공하게 된다. 이에 따라 관로의 경사변화에 대응하여 장치를 이동시킬 수 있게 됨은 물론 변형량 측정부(111)의 조정에 따른 관로 내 변형량의 정밀하면서도 정확한 측정작업을 수행할 수 있게 한다.

이렇게 관로 내를 전진하면서 CCTV 촬영과 동시에 360도 동심원 회전에 의한 관로 내의 내경에 대한 거리를 센싱하여 연성관의 변형량을 측정한 데이터는 주조정부(120)로 송출되며 메인컨트롤러부(121)의 수치해석프로그램의 구동으로 측정부(110)에서 측정된 신호를 변환 처리함과 더불어 텍스트 및 그래픽 처리하고 수집된 측정신호를 분석하여 관로의 변형량과 변형위치를 산출하게 된다. 또한, 텍스트 및 그래픽 처리가 이루어진 영상을 CCTV 촬영 화면과 동시에 모니터부(122)를 통해 디스플레이되게 한다. 이때, 경사도센서(112e)를 통해 측정된 관로의 경사 데이터 또한 주조정부(120)로 송출되며 장치의 정밀제어에 이용된다.

따라서, 본 발명은 비접촉 센싱을 통해 관로의 변형량 및 변형위치의 정확한 측정을 가능하게 하고, CCTV 촬영은 물론 CCTV 촬영과정 중에 바로 측정데이터에 의한 연성관의 변형량 측정을 실시간으로 동시 수행하게 되며, 관로 전체의 변형 정도 파악에 대한 정확성을 제공할 뿐만 아니라 관로 매설 후에도 관로 내의 변형 성상을 용이하게 측정할 수 있게 한다. 나아가, 관로의 경사도를 측정하므로 이에 대한 빠른 대처가 가능하게 되며 더욱 정확한 변형량 측정을 가능하게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 연성관의 변형량 측정장치에 의하면, CCTV 촬영과정 중에 연성관의 변형 정도를 수치 해석을 통해 바로 측정할 수 있고 확인할 수 있게 할 뿐만 아니라 최소의 비용으로 연성관로의 전체에 대한 변형 정도를 정확하게 파악할 수 있게 하는 유용함이 있다.

또한, 본 발명은 비접촉 센싱방식의 적용으로 연성관 변형량 측정에 대한 정 확한 측정이 이루어져 장치에 대한 신뢰성을 주며, 변형량 측정의 소요시간과 더불어 효율성을 부여하는 효과가 있으며, 연성관의 매설 후에도 관로의 변형 성상에 대한 측정을 가능하게 한다.

더불어, 연성관로의 허용변형률 기준치인 내경의 5%(하수도시설기준)정도 초과여부를 측정할 수 있어 정확한 시공을 가능하게 할 수 있다.

나아가, 관로 거동의 이상 징후 발견시 즉시 변형 정도의 측정이 가능하므로 향후 대책 수립에 대한 용이성 및 관로의 거동변화에 대한 자료로서 활용할 수 있는 이점을 제공한다.

Claims (2)

1. 회전되는 제1회전체(111-2)의 전방에 좌/우측방향으로 회전 가능하게 결합된 제2회전체(111-3)에 장착된 CCD 카메라(111a) 및 보조 조명(111d)과 상기 제1회전체(111-2)의 후방에 개별적인 회전이 가능하도록 결합된 제3회전체(111-4)에 장착된 측정센서(111b) 및 상기 제3회전체(111-4)측 후방의 주몸체(111-1) 측부에 장착되어 관로 내에 메인 조명광원을 발산하는 주조명(111c)으로 구성되는 변형량 측정부(111)와, 상기 변형량 측정부(111)의 이동 및 높낮이 조절이 가능하도록 결합되며 이동거리의 자동측정을 위한 거리측정기(112d) 및 관로의 경사도를 측정하는 경사도센서(112e)를 구비한 이송부(112)로 구성되는 측정부(110) 및;

   상기 측정부(110)로부터 송출된 자료를 수치 해석하여 텍스트 및 그래픽화 하여주는 수치해석프로그램을 내장하고 각종 측정자료의 실시간 저장기능을 가지며 상기 변형량 측정부(111) 및 이송부(112)를 개별적으로 조정할 수 있는 메인 컨트롤러부(121)와, 상기 메인컨트롤러부(121)를 통해 수치 해석된 텍스트 및 그래픽을 상기 CCD 카메라(111a)의 촬상화면과 동시에 디스플레이하여주는 모니터부(122)로 구성되는 주조정부(120)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연성관의 변형량 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 측정센서(111b)는 비접촉 프로브(probe)인 센서헤드를 포함하는 초음파 센서 또는 레이저다이오드나 LED의 레이저광원과 위치검출용 PSD 소자를 수광부로 하는 레이저센서로 구성한 것을 특징으로 하는 연성관의 변형량 측정장치.

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