KR100827790B1 - 와이어로프 결함탐지시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어로프의 결함을 탐지하는 시스템 및 탐지 방법에 관한 것으로, 와이어로프와 접촉되는 하부안착홈이 형성된 하부고정대, 와이어로프와 접촉되는 상부안착홈이 형성된 상부고정대, 상기 하부고정대와 상부고정대의 일측면에 결합되어 와이어로프를 지지하는 제 1롤러와 제 2롤러, 상기 하부고정대와 상부고정대의 내부 양단에 장착되어 와이어로프를 자화시키는 제 1자석과 제 2자석, 상기 하부안착홈의 중앙 하부와 상부안착홈의 중앙 상부에 설치되어 상기 자기포화 된 와이어로프에서 발생되는 자기적 변형을 측정하는 센서부, 상기 상부고정대의 내부 상측에 설치되어 상기 센서부에서 측정된 신호에 따라 와이어로프의 결함 유무를 판단하는 신호처리부를 포함한다.

본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템 및 그 방법에 의하면, 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 다양한 굵기를 가지는 와이어로프의 결함을 탐지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

와이어로프, 결함, 탐지, 엘리베이터

Description

와이어로프 결함탐지시스템 및 그 방법{Wire Rope Defect Detection System and Method Thereof}

도 1은 종래의 와이어로프 결함감지장치를 나타낸 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 체결상태를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 신호처리과정을 나타낸 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 동작과정을 나타낸 플로어차트.

도 8은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 이용하여 결함부위의 누설자속을 나타내는 단면도.

도 9는 와이어로프의 결함이 감지된 신호를 실시간 디스플레이하는 예시도.

도 10은 와이어로프의 결함이 감지된 신호에서 잡음을 제거하는 예를 나타낸 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 하부고정대 112: 상부고정대

115: 경첩 117: 잠금장치

121: 제 1롤러 123: 제 2롤러

131: 제 1자석 133: 제 2자석

150: 센서부 160: 신호처리부

170: 무선통신부 210: 통신연결부

본 발명은 와이어로프의 결함을 탐지하는 시스템 및 탐지 방법에 관한 것으로, 특히 원격지에서 와이어로프의 결함을 탐지할 수 있는 와이어로프 결함 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

각종 산업구조물, 설비 및 기기의 와이어로프가 장기간 사용되어 노화되거나 대기오염 등 공해에 의해 부식되므로 이들에 대한 지속적인 안전진단의 중요성이 대두되고 있다.

즉 엘리베이터, 리프트, 하역장비 등은 물론, 산업설비에 시설되어 있는 것들과 전력선 등 수많은 시설 재료들을 신뢰성과 효율성이 있도록 운용하기 위해서는 이들에 대한 정기검사 및 보수가 필수적으로 요구되고 있는 현실이다.

특히, 엘리베이터용과 같은 와이어로프는 계속적인 기계적 운동에 의하여 시브(sheave)와 로프 사이의 마찰로 금속 단면적이 감소되거나 또는 피로, 경화 등에 의한 국부결함(local flaw)이 문제시되고 있다.

또한 대부분의 로프는 예방차원에서 교체되기 때문에 너무 이른 시기에 철거되어 비경제적이며, 또한 사용 중인 일부의 로프는 단선이나 내부가 심각하게 열화(deterioration)되어 위험스런 상태로 방치되고 있다.

현재 대부분 와이어로프의 상태는 육안으로 검사하거나 버니어 켈리퍼스로 측정이 되어져 시간과 경비가 많이 들고 검사자에 위험성이 따르며 특히, 측정결과의 객관성이 떨어진다는 단점이 있다.

또한 와이어 로프의 인장에 가장 취약한 국부결함이나 내부 부식(internal corrosion)을 검사할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 직접 접촉검사인 육안검사 대신에 사용되는 것이 시료를 비 파괴적으로 측정하는 자기식 탐상기(electromagnetic detector)로 구조가 간단하여 휴대하기 간편하며, 측정하기 편리한 로프 탐상기를 설계, 제작하여 상기의 문제점을 해결할 수 있다.

국외 선진국의경우 전자기(電磁氣)에 의한 와이어로프의 비파괴 탐상법은 과거 오랫 동안 연구되어 왔다.

와이어 로프를 비파괴 탐상법으로 검사하는 방법은 매우 낮은 주파수를 사용하여 마모나 부식을 추정하는 AC형태의 계기와, 상대적으로 강한 직류자계를 걸어 탐상하는 DC형태의 계기가 개발되었다.

이러한 방식의 탐상법을 이용하여 1970년대 말 캐나다에서 개발된 Magnograph는 누설자속을 홀(Hall)소자로 측정하였고, 1980년대 초에 캐나다의 Rotescograph는 홀 소자 대신 자속 게이트 센서를 이용하였다.

현재 대부분의 선진국에서는 와이어로프 결함 탐지장치를 자국의 기술로 개발한 상태이다.

그러나, 국내의 와이어로프의 결함을 탐지하는 장치 개발은 전무하며, 단지 와이어로프에 대한 안전기준만 제정되어 있다.

국내 엘리베이터의 안전기준은 일본의 안전기준과 같이 단선 소선 수와 마모나 심한 부식 정도에 대한 제한사항만 규정되어 있다.

물론, 산업안전법에서 정한 와이어로프의 안전기준은 리프트, 크레인 등에 대하여 유사하며 현장 안전 관리자에 의하여 정비, 보수되고 있는 실정이다.

산업용 와이어로프는 물론 엘리베이터용 와이어로프의 보수규정에서는 보통 육안검사로 단선을 검사하거나 버니어 켈리퍼스로 직경을 측정하여 와이어로프를 교체 또는 정비하고 있다.

즉, 현재 국내의 경우 엘리베이터 제조 회사는 와이어로프의 완전 단선 시 엘리베이터 추락 사고에 대한 안전장치만 갖추어져 있을 뿐 사고 예방을 위한 차원에서 와이어로프 결함 탐지 시스템 개발은 되어 있지 않다.

현재 크레인의 와이어로프 및 엘리베이터(Elevator)를 비롯하여 건설업계 및 스키장의 리프트(Lift)등에 각종 와이어로프가 수없이 많이 설치되어 있으며 설치 후 이미 오랜 시간 경과로 결함 발생 위험에 노출되어 있다.

따라서, 직접 접촉검사인 육안검사 대신에 사용되는 것이 시료를 비 파괴적으로 측정하는 자기식 탐상기(Electromagnetic Detector)로 구조가 간단하고 휴대하기 간편하며, 측정하기 편리한 로프 탐상기를 설계, 제작하여 상기의 문제점을 해결하고 있다.

이러한, 자기식 탐상기의 일예가 대한민국 등록특허공보 제10-0456638(2004년 11월 2일에 등록) 호에 개시되어 있다.

즉, 상기 제10-0456638호 기술에는 도 1에 나타낸 바와 같이 반원형상으로서 한 쌍의 힌지(26)에 의해 결합 되고, 상부가 개방된 원통형으로 구성되고 있는 케이싱(10)이 하부에 하판을 가지고 있으며, 상기 힌지(26)의 반대 측에는 서로 고정시키기 위해 잠금장치(28)를 가지고 있는 구조에 대해 개시되어있다.

그리고, 상기 케이싱(10)의 중앙에는 중앙이 분리된 한 쌍으로서 소직경의 원통형을 구성하는 삽입관(20)이 끼워져 있다.

또, 상기 케이싱(10)과 삽입관(20) 사이에는 상부와 하부에서 소정의 자석(14)들이 방사상 형태로 조립되어 있고, 상부와 하부의 자석들은 수직방향으로 서로 대응하는 극성으로 조립된다.

즉, 삽입관(20)을 중심으로 상부에는 'S'극이 삽입관(20)과 접촉되도록 고정하게 될 때, 하부에는 'N'극이 삽입관(20)과 접촉될 수 있도록 조립된다.

그리고, 각 자석(14)들은 상/하로 자기력을 발생시킬 수 있는 적당한 간격을 두고 있으며, 그 중앙의 삽입관(20) 외측으로는 센서가 부착된다.

그리고, 상기 케이싱(10)의 외측으로 부착된 센서의 신호를 컴퓨터로 전송하는 블루투스(Bluetooth)가 구비되어 있다.

상기 케이싱(10)의 상부에는 캡(12)이 부착되어 하부의 하판과 함께 케이싱(10)의 내부를 밀폐시키고, 상기 캡(12)과 케이싱(10)의 하판 중앙에는 각각 내부로 와이어로프가 끼워질 수 있는 구멍을 두고 있으며, 여기에는 소정의 롤러 케이스에 의해 롤러(18)가 조립되어 있다.

그러나, 상기 제10-0456638호 기술은 롤러(18)로 사용되는 베어링이 케이싱(10) 내부에 장착되어 있어서, 이물질이 베어링 사이에 퇴적되면 결함 탐지 장치가 오작동을 일으키는 문제점이 있다.

그리고, 베어링 방식이므로 측정 가능한 와이어로프의 굵기가 제한적이라는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 엘리베이터의 와이어로프 결함 탐지에만 국한되는 것이 아니라 스키장의 리프트, 크레인의 와이어로프, 송유관 파이프의 결함 탐지, 강판의 결함 탐지 등 다양한 분야에서 와이어로프의 결함을 용이하게 탐지할 수 있는 와이어로프 결함 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 와이어로프와 접촉되는 하부안착홈이 형성된 하부고정대, 와이어로프와 접촉되는 상부안착홈이 형성된 상부고정대, 상기 하부고정대와 상부고정대의 일측면에 결합되어 와이어로프를 지지하는 제 1롤러와 제 2롤러, 상기 하부고정대와 상부고정대의 내부 양단에 장착되어 와이어로프를 자화시키는 제 1자석과 제 2자석, 상기 하부안착홈의 중앙 하부와 상부안착홈의 중앙 상부에 설치되어 상기 자기포화 된 와이어로프에서 발생되는 자기적 변형을 측정하는 센서부, 상기 상부고정대의 내부 상측에 설치되어 상기 센서부에서 측정된 신호에 따라 와이어로프의 결함 유무를 판단하는 신호처리부를 포함하고, 상기 하부고정대와 상부고정대를 연결하여 회동시키는 경첩이 마련되고, 상기 경첩의 반대편에 구비되며, 경첩으로 연결된 상기 하부고정대와 상부고정대에 각각 형성된 상기 하부안착홈과 상부안착홈이 마주보도록 하여 와이어로프가 장착되는 중공부가 형성되도록 상기 하부고정대와 상부고정대를 결합시키는 잠금장치가 포함되며, 상기 하부고정대와 제 1롤러의 결합 및 상기 상부고정대와 제 2롤러의 결합은 각각 밴딩용수철을 이용하여 결합되는 것을 특징으로 하는 와이어로프 결함탐지시스템을 제공한다.

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상기 신호처리부는 다수의 입력신호를 합하는 가산기, 상기 가산기를 통해서 입력되는 신호를 증폭하는 제 1증폭기, 상기 제 1증폭기의 출력신호에서 불필요한 레벨을 감소시키는 오프셋회로, 상기 오프셋회로를 통하여 불필요한 레벨이 감소된 신호를 증폭시키는 제 2증폭기, 상기 제 2증폭기를 통하여 증폭된 아날로그 신호데이터를 디지털 신호데이터로 변환시키는 A/D컨버터 및 상기 A/D컨버터를 통한 와이어로프의 결함을 판단하는 마이크로컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호처리부에는 측정한 와이어로프에 관한 데이터 및 미리 설정된 정상의 와이어로프에 관한 데이터를 저장하는 저장부가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 상부고정대의 후면에는 상기 신호처리부의 출력신호를 무선으로 전송시키는 무선통신부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 상부고정대의 일측면에는 상기 신호처리부의 출력신호를 유선으로 전송시키기 위하여 리드선이 삽입되는 잭이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 상부고정대의 상면에는 상기 센서부의 측정 감도를 조절하는 감도조절부가 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 상부고정대의 일측면에는 전기를 충전하는 충전부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 상부고정대의 일측면에는 결함탐지시스템의 상태가 표시되는 디스플레이가 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, (a) 와이어로프를 하부고정대와 상부고정대 사이에 내장하여 자화시키는 단계, (b) 상기 (a)단계에서 자기포화 된 와이어로프의 자기적 변형을 센서를 이용하여 측정하는 결함측정단계, (c) 상기 (b)단계에서 측정된 와이어로프에서 결함이 존재하는 위치를 측정하는 위치측 정단계, (d) 상기 (b), (c)단계에서 측정된 신호데이터를 무선통신부를 통하여 전송하는 전송단계, (e) 상기 (d)단계에서 전송된 결함데이터와 상기 결함위치데이터를 단말기에 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어로프 결함탐지방법을 제공한다.

상기 전송단계에는 리드선을 통하여 유선데이터가 전송되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

<실시예>

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.

엘리베이터와 같은 이동형 설비에 사용되는 와이어로프는 경강선재인 강 소선으로 구성된다. 로프의 결함을 탐상하는 방법은 자기적인 원리를 주로 이용하고 그 중에서도 직류여자 방식에 의한 누설 자속을 검출하는 방식을 이용한다.

본 발명에서는 대상 와이어로프를 희토류 자석으로 자화시키는 직류 자화법을 이용하였다. 이 경우에 희토류 자석은 크기가 작지만 강한 보자력이 있으므로, 탐상기의 크기를 감소시키고 외부 자계에 의한 측정오차도 감소시키게 된다.

자석의 배치에 의한 결함부의 누설자속 분포를 해석하고 탐상 효과에 대하여 규명하였다.

누설자속의 검출은 홀 소자를 이용한 방법과 와전류 방식 그리고 유도 센서 를 이용한 방법이 있는데 이중 검출 능력이 뛰어난 유도 센서를 직접 설계적용하여 결함의 정도를 판단한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 체결상태를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 나타낸 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 신호처리과정을 나타낸 블록도, 도 6은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도, 도 7은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템의 동작과정을 나타낸 플로어차트, 도 8은 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템을 이용하여 결함부위의 누설자속을 나타내는 단면도, 도 9는 와이어로프의 결함이 감지된 신호를 실시간 디스플레이하는 예시도, 도 10은 와이어로프의 결함이 감지된 신호에서 잡음을 제거하는 예를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 와이어로프 결함탐지시스템(200)은 도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 엘리베이터와 같은 이동형 설비에 사용되는 경강선재인 강소선으로 구성되는 와이어로프(300)와 접촉되는 하부안착홈(111)이 형성된 하부고정대(110)와 와이어로프(300)와 접촉되는 상부안착홈(113)이 형성된 상부고정대(112)가 경첩(115)과 잠금장치(117)로 결합 되어 구성된다.

경첩(115)은 하부고정대(110)와 상부고정대(112)가 회동되게 하여 와이어로 프(300)가 하부안착홈(111) 및 상부안착홈(113)으로 형성된 중공부에 장착될 수 있도록 하기 위한 것이다.

잠금장치(117)는 경첩의 반대편에 구비되며, 와이어로프(300)가 하부안착홈(111) 및 상부안착홈(113)으로 형성된 중공부에 삽입되면 하부고정대(110)와 상부고정대(112)가 서로 접하도록 고정을 시켜 와이어로프(300)가 결함탐지시스템(200)에서 이탈되지 않도록 한다.

하부고정대(110)의 일측면에 와이어로프(300)를 지지하는 제 1롤러(121)가 장착되고, 상부고정대(112)의 일측면에 와이어로프(300)를 지지하는 제 2롤러(123)가 장착된다.

제 1, 2롤러(121, 123)가 외부에 장착되어 있으므로 이물질 등의 퇴적이 발생하지 않으며, 이물질이 퇴적되더라도 결함탐지시스템(200)의 동작에 아무런 영향을 미치지 않는다.

제 1롤러(121)와 제 2롤러(123)는 각각 반대 방향으로 장착되어 상/하 방향에서 와이어로프(300)를 지지하므로, 와이어로프(300)가 결함탐지시스템(200)을 관통하여 지나갈 때 흔들림을 적게 하여 안정적인 측정이 가능하다.

그리고, 하부고정대(110)와 제 1롤러(121)가 결합되는 부분 및 상부고정대(112)와 제 2롤러(123)가 결합되는 부분은 밴딩용수철(미도시)을 이용하여 제 1, 2롤러(121, 123)가 더욱 안정적으로 와이어로프(300)에 밀착되게 한다.

하부고정대(110) 내부의 양단에는 와이어로프(300)를 자화시키는 제 1자석(131)이 구비되고, 상부고정대(112) 내부의 양단에는 와이어로프(300)를 자화시 키는 제 2자석(133)이 구비된다.

제 1, 2자석(131, 133)은 희토류 자석으로서, 크기는 작지만 강한 보자력이 있으므로 결함탐지시스템(200)의 크기를 감소시키며, 외부 자계에 의한 측정오차도 감소시킨다.

하부고정대(110)의 중앙 상부와 상부고정대(112)의 중앙 하부에는 와이어로프(300)의 결함을 탐지하는 센서부(150)가 설치된다.

센서부(150)는 자기센서인 홀(Hall)센서를 이용하며, 홀 센서에 의해 검출되는 자계의 세기 즉, 자속을 측정하고 자속에 비례되는 홀 전압을 분석하여 와이어로프(300)의 결함을 검출한다.

홀 소자는 자속에 비례하여 선형적인 출력을 나타내고 검출속도에 영향을 받지 않는 등 와이어로프(300)의 단선이나 단면적 감소 등을 측정하는데 유용하다.

한편, 1개의 센서만으로는 와이어로프(300)의 결함을 측정하는데 충분하지 않다.

따라서, 와이어로프(300)의 결함의 크기, 결함 발생 위치 등을 측정하기 위해 센서를 와이어로프(300)의 둘레를 둘러 쌓는 구조로 하여 적어도 2개 이상의 다수의 센서를 사용한다.

그리고, 센서부(150)를 통해 입력된 아날로그 신호데이터를 디지털 신호데이터로 변환하여 출력하는 신호처리부(160)가 상부고정대(112)의 내부 상측에 구비된다.

신호처리부(160)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 측정신호를 합하는 가산 기(310), 가산기(310)를 통해서 입력되는 미세한 신호를 증폭하는 제 1증폭기(320), 제 1증폭기(320)의 출력신호에서 불필요한 레벨을 감소시키는 오프셋회로(330), 오프셋회로(330)를 통하여 불필요한 레벨이 감소된 신호를 증폭시키는 제 2증폭기(340) 및 아날로그 신호데이터를 디지털 신호데이터로 변환시키는 A/D컨버터(A/D Converter; 350)로 구성된다.

A/D컨버터(350)는 +12V ~ -12V의 입력전압을 변환할 수 있고, 자동으로 입력 전압의 극성을 제어할 수 있으며, 상용의 TC500 칩을 사용하여 회로를 설계하였다.

그리고, A/D컨버터(350)를 통해 와이어로프(300)의 결함을 판단하는 마이크로컨트롤러(360)가 더 구비되는데, 본 발명에 사용되는 마이크로컨트롤러(360)는 AT89C2051 칩을 사용하였다.

즉, 이 마이크로컨트롤러(360)는 미리 설정된 정상의 와이어로프 측정값과 센서부(150)에서 감지된 와이어 로프(300)의 결함부분의 감지값을 비교하여 와이어로프의 결함유무를 판단한다.

또한, 신호처리부(160)에는 측정한 데이터 및 미리 설정된 정상의 와이어로프의 측정 데이터를 저장하는 저장부(미도시)가 더 포함된다.

상부고정대(112)의 제 2롤러(123)가 장착된 측면의 반대측에는 신호처리부(160)를 통해서 출력되는 전기적 신호데이터를 무선으로 전송하기 위한 무선통신부(170)가 구비된다.

그리고, 상부고정대(112)의 일측면에는 신호처리부(160)를 통해서 출력되는 전기적 신호데이터를 유선으로 전송하기 위해 리드선을 연결하는 잭(172)이 구비된 다.

그리고, 도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 결함탐지시스템에는 와이어로프(300)가 연결된 시보(Sheave; 510), 시보(510)를 구동시키는 모터(520), 와이어로프(300)의 결함위치를 측정하기 위한 인코더(Encoder; 530)가 구비되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 결함탐지시스템에는 무선통신부(170)를 통해 전송되는 신호데이터와 모터(530)이 회전 및 인코더(530)를 통한 결함위치데이터가 입력되어 결함탐지데이터로 출력되는 제어부(540), 제어부(540)의 출력이 입력되는 통신연결부(210), 통신연결부(210)를 통해 신호데이터와 결함위치데이터를 입력받아 실시간으로 와이어로프(300)의 결함탐지데이터를 디스플레이하는 단말기(220)가 구비된다.

통신연결부(210)는 RS-232C 통신프로토콜용 칩인 MAX232 칩을 통해 신호데이터를 단말기(220)로 전송시킨다.

상부고정대(112)의 상면에는 와이어로프(300)의 결함을 탐지하기 위하여 용이하게 결함탐지시스템(200)을 이동시킬 수 있는 손잡이(181)가 구비된다.

본 발명에 의하면 손잡이(181)가 구비되어 있어서 결함탐지시스템(200)을 이동이나 작동시 취급이 편리하고 안전하다.

또한, 상부고정대(112)의 상면에는 센서부(150)의 측정감도를 0 ~ 999까지의 1000단계로 조절이 가능한 감도조절부(183)와 결함탐지시스템(200)의 전원을 ON/OFF시키는 전원스위치(184)가 구비된다.

상부고정대(110)의 측면에는 전기를 충전하는 충전부(190)가 구비되며, 충전되는 전압의 범위는 8볼트 ~ 12볼트, 전류의 범위는 580밀리암페어 ~ 870밀리암페어이지만, 바람직하게는 정격전압이 10볼트이고, 정격전류는 700밀리암페어이다.

본 발명에 따르면, 충전부(190)를 통해 1회 완전충전을 하면, 결함탐지시스템(200)을 하루에 8시간 사용한다고 가정할 때 5일 이상 사용이 가능하다.

그리고, 상부고정대(112)의 제 2롤러(123) 상측에는 4개의 LED를 이용하여 결함탐지시스템(200)의 상태가 표시되는 디스플레이(193)가 구비된다.

이 디스플레이(193)는 LED를 이용하여 4가지 상태가 마이크로 컨트롤러(360)의 판단에 따라 표시되는데, 예를 들어 제 1상태는 배터리가 얼마 없으니 배터리를 충전할 것을 표시(적색 LED 발광), 제 2상태는 와이어로프(300)에 결함이 없음을 표시(녹색 LED 발광), 제 3상태는 와이어로프(300)의 결함이 있는 지점임을 표시(황색 LED 발광) 및 제 4상태는 와이어로프(300)에 결함이 있으므로 교체할 것을 표시(적색 LED 발광)하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 와이어로프 결함탐지시스템은, 결함탐지시스템(200)의 내부 혹은 외측으로 구동수단을 별도로 구비하여, 시보(510)에 연결된 와이어로프(300)를 따라 스스로 이동하게 할 수 있으며 또한, 작업자가 결함탐지시스템(200)에 구비된 손잡이(181)를 잡고 와이어로프(300)를 따라 이동시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 와이어로프 결함탐지시스템을 도 5 내지 도 10에 따라 설명한다.

먼저, 결함탐지시스템(200)에 형성된 중공부에 와이어로프(300)를 끼우고 구 동수단 또는 수동에 의해서 결함탐지시스템(200)을 와이어로프(300)를 따라 이동시킨다.

이때, 결함탐지시스템(200)의 내부의 제 1, 2자석(131, 133)에는 자력이 발생하게 되며, 이와 동시에 와이어로프(300)는 자기포화 상태가 된다(S110).

와이어로프(300)에 결함이 존재하면(S120), 도 8에 나타낸 바와 같이, 와이어로프(300)의 결함 부위에서 누설자속이 발생된다(S130).

결함으로 인해 발생된 누설자속에 의해서 와이어로프(300)의 자기임피던스 값이 변화되고, 이에 따라 변화된 자기임피던스 값이 센서부(150)를 통해 전기적 신호로 측정된다(S140).

즉, 자기적신호를 전기적신호로 변환해서 와이어로프(300)의 결함을 검출한다.

센서부(150)에서 출력되는 전기적신호는 신호처리부(160)로 입력된다(S150).

신호처리부(160)에서는 센서부(150)에서 출력되는 측정신호를 가산기(310)를 통하여 합치고, 가산기(310)를 통해서 출력되는 신호를 제 1증폭기(320)를 통해 증폭시킨다.

그리고, 제 1증폭기(320)의 출력신호는 오프셋회로(330)를 통하여 불필요한 레벨을 감소시킨 후 제 2증폭기(340)를 한단 더 거쳐 디지털 신호데이터로 변환시키기 위해 A/D 컨버터(350)로 입력된다.

A/D컨버터(350)를 통해 출력되는 결함신호데이터는 무선통신부(170)를 통하여 제어부(540)로 전송되고(S160), 동시에 이 결함신호데이터에 따라 인코더(530) 를 통한 결함위치데이터도 제어부(540)로 입력되어(S135) 제어부(540)에서 결함탐지데이터로 출력된다.

제어부(540)를 통한 결함탐지데이터는 통신연결부(210)로 입력되고, 단말기(220)를 통해 와이어로프(300)의 결함을 탐지한 측정 데이터가 실시간 디스플레이된다(S170).

도 9에 나타낸 바와 같이, 두드러지게 높은 전압치를 가진 Y축 부분이 존재하는데, 이것은 와이어로프(300)의 결함으로 인한 누설자속의 영향으로 측정된 것이고, 각 전압치의 X축은 와이어로프(300)에서 결함이 존재하는 위치를 나타낸다.

그러나, 실시간 디스플레이되는 화면에서 하드웨어에 존재하는 여러 가지 잡음(고주파 성분)으로 인하여 미세한 결함신호를 구분할 수 없는 경우가 있다(S180).

본 발명에서는 하드웨어와 무선통신상에 존재하는 여러 가지 잡음 때문에 작은 결함이 잡음에 가려 보이지 않는 것을 나타내기 위해 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 분야의 공지된 기술인 '웨이브렛 변환(Wavelet De-Noising)'이라는 기법을 이용한 신호처리를 하여 미세한 결함 신호를 볼 수 있게 하였다(S190).

한편, 와이어로프(300)의 결함 주위에 강자성 물질이 존재할 경우, 누설자속신호가 왜곡될 수 있으므로 센서부(150) 및 결함탐지시스템(200)의 전체 구성을 비자성물질인 알루미늄이나 자기차폐재인 뮤메탈을 이용하여 누설자속신호의 왜곡을 방지하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 본 발명을 설명함에 있어서는 엘리베이터를 수송하기 위한 와이어로프(300)를 실시예로 설명을 하고 있으나, 컨테이너를 수송하기 위한 크레인을 비롯하여 각종 건설업계 및 스키장의 리프트 등 각종 와이어로프에 모두 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 와이어로프 결함탐지시스템 및 그 방법에 의하면, 와이어로프를 지지하는 롤러를 외부에 설치하여 이물질로 인한 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 다른 분야의 와이어로프 경우 그 직경이 각각 다를 뿐 탐지 방법이나 신호처리는 동일하기 때문에 하드웨어상의 탐지 직경만 변화를 준다면 다양한 굵기를 가지는 와이어로프의 결함을 탐지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. (a) 와이어로프를 하부고정대와 상부고정대 사이에 내장하여 자화시키는 단계;

    (b) 상기 (a)단계에서 자기포화 된 와이어로프의 자기적 변형을 센서를 이용하여 측정하는 결함측정단계;

    (c) 상기 (b)단계에서 측정된 와이어로프에서 결함이 존재하는 위치를 측정하는 위치측정단계;

    (d) 상기 (b), (c)단계에서 측정된 신호데이터를 무선통신부를 통하여 전송하는 전송단계;

    (e) 상기 (d)단계에서 전송된 결함데이터와 상기 결함위치데이터를 단말기에 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어로프 결함탐지방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 전송단계에는,

    리드선을 통하여 유선데이터가 전송되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 와이어로프 결함탐지방법.

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