KR100859341B1 - 사면부의 거동량 측정방법 - Google Patents

사면부의 거동량 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로, 철도 및 터널 등의 구조물을 설치하기 위하여 지반을 절토하거나 성토하여 형성된 사면부의 거동량을 측정하기 위하여 사면부에 레이저수신표적을 일정한 간격을 두고 다수개 설치한 다음 일정한 거리를 두고 설치된 레이저빔발생기 거치대에 설치된 수평 및 수직레이저빔 발생기에서 레이저빔을 상기 각각의 레이저수신표적에 발사하여 상기 표적에 연결된 광통신케이블을 이용하여 상기 표적에서 발생되는 수직 및 수평 좌표를 인식할 수 있도록 하는 레이저빔을 상기 광신호처리부에 입력시켜 처리한 다음 프로세서에 상기 각각 표적의 수직 및 수평좌표를 입력시킨 후에 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부에 설치된 동일한 각각의 표적에 상기의 방법으로 레이저를 다시 발사하여 상기 표적의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서에 의하여 입력된 최초 레이저수신 표적의 수직 및 수평좌표와 현재레이저수신표적의 수직 및 수평좌표를 수치해석을 통하여 비교분석하여 상기 사면부의 거동량 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인하여 상기 사면부의 붕괴등을 사전에 예방할 수 있도록 하기 위한 사면부관리시스템인 것이다.
사면, 거동, 측정, 시스템

Description

사면부의 거동량 측정방법{Method for measuring movement extent of the slope}
도 1은 본 발명의 사면부 거동량을 측정하는 방법을 실현하는데 이용되는 시스템을 전체적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 사면거동 측정방법에 이용되는 레이저빔 발생기 거치대를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 이용되는 레이저빔 발생기 거치대의 수평 레이저빔 발생기를 이용하여 수평거리를 측정하기 위한 작동방법을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 레이저빔 발생기 거치대의 수직 레이저빔 발생기를 이용하여 수직거리를 측정하기 위한 작동방법을 보여주는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 사면거동 측정시스템의 수평 및 수직 레이점빔 발생기와 레이저 수신표적을 이용하여 사면의 변위량을 측정하는 방법을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 사면거동 측정시스템을 이용하여 사면거동량을 측정하는 계통도를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 사면거동 측정시스템을 이용한 사면거동량 측정방법에 있 어서, 이동수직거리(ㅿy)를 구하는 메커니즘을 도형적으로 보완 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 사면거동 측정시스템을 이용한 사면거동량 측정방법에 있어서, 이동수평거리(ㅿx)를 구하는 메커니즘을 도형적으로 보완 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
L : 레이저빔 발생기 수평길이 t : 간격
h : 높이 y : 최초수직거리
y': 현재수직거리 ㅿy : 이동수직거리
x : 최초수평거리 x' : 현재수평거리
ㅿx : 이동수평거리
10 : 사면거동 측정시스템 11 : 레이저 수신표적(T1,T2.....TN)
12 : 사면부 13 : 광통신 케이블
14 : 광신호 처리부 15 : 프로세서
20 : 레이저빔 발생기 거치대 21 : 수평 레이저빔 발생기
22 : 수직 레이저빔 발생기 23 : 수직대
24 : 수평거치대 28 : 좌우선회
29 : 상하이동 30 : 수평기준선
본 발명은 도로, 철도 및 터널 등의 구조물을 설치하기 위하여 지반을 절토하거나 성토하여 형성된 사면부가 거동하여 사면의 토사가 흘러내려 붕괴 등이 되는 것을 사전에 예방하기 위하여 사면부에 레이저 수신표적을 설치하고 상기 표적에 레이저빔 발생기에서 레이저빔을 발생하는 작업을 주기적으로 하여 사면부의 거동을 컴퓨터를 활용하여 분석한 다음 이에 대한 예방 방법을 강구하도록 하는 사면부관리를 위한 사면부의 거동량 측정방법에 관한 것이다.
상기 사면부 거동 측정시스템을 이용하여 사면부의 거동을 측정하는 방법은 사면부에 레이저 수신표적을 일정한 간격을 두고 다수개 설치한 다음 일정한 거리를 두고 설치된 레이저빔 발생기 거치대에 설치된 수평 및 수직 레이저빔 발생기에서 레이저빔을 상기 각각의 레이저 수신표적에 발사하여 상기 표적에 연결된 광통신 케이블을 이용하여 상기 표적에서 발생되는 수직 및 수평 좌표를 인식할 수 있도록 하는 레이저빔을 상기 광신호 처리부에 입력시켜 처리한 다음 프로세서에 상기 각각 표적의 수직 및 수평좌표를 입력시킨 후에 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부에 설치된 동일한 각각의 표적에 상기의 방법으로 레이저빔을 다시 발사하여 상기 표적의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서에 의하여 입력된 최초 레이저 수신표적의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저 수신표적의 수직 및 수평좌표를 수치해석을 통하여 비교분석하여 상기 사면부의 거동량, 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인하여 사면부의 거동량을 사전에 측정하는 사면부 관리 시스템인 것이다.
본 발명의 목적은 사면부에 레이저빔을 수신하는 표적을 다수개 설치한 다음 상기 표적에 레이저빔을 주기적으로 발사하여 상기 각각의 표적에 연결된 광통신 케이블을 컴퓨터에 연결하여 상기 각각의 표적의 거동량 및 거동궤적을 컴퓨터를 이용하여 상기 사면부의 거동을 추적하는 사면부 거동 측정시스템을 설치함으로써, 오차가 적은 정확한 사면부의 거동을 측정할 수 있으며 설치비용이 저렴한 상기 시스템을 이용하여 사면부의 붕괴 등을 사전에 예방하여 사면의 붕괴로 인한 재산 및 인명피해를 방지하는 경제적이면서도 효율적인 사면부 거동 측정시스템을 이용한 사면부의 거동을 측정하는 방법을 제공하는데 있다.
종래에는 사면부에 표적을 설치하고 상기 표적에 레이저빔을 발사한 후에 상기 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저빔의 시간 및 위치를 측정하여 표적의 위치이동 등을 계산하여 사면부의 거동을 추적하도록 한 것으로서, 장치의 설치가 복잡하며 이로 인하여 설치비가 고가이며, 반사되어 되돌아온 레이저빔을 이용하여 사면부의 거동을 추적하여야 하므로 정확도가 비교적 저하되는 문제점이 있으며, 또 다른 기술로서는 빛을 이용하여 사면부에 설치된 표적에 발사하여 되돌아오는 빛의 파장 길이 등을 컴퓨터로 계산하여 사면부의 거동을 추적하도록 한 것으로서, 정확도는 높은 반면에 장비가 고가이며, 유지관리에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 상존하여 왔다.
따라서, 상기의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 기술로서, 본 발명은 사면 부에 레이저빔을 수신하는 표적을 다수개 설치한 다음 상기 표적에 레이저빔을 주기적으로 발사하여 상기 각각의 표적에 연결된 광통신 케이블을 컴퓨터에 연결하여 상기 각각의 표적의 거동량 및 거동궤적을 컴퓨터를 이용하여 상기 사면부의 거동을 추적하는 사면부 거동 측정시스템을 설치함으로써, 레이저빔을 수신하는 표적만 있으면 되고, 상기 레이저빔을 발사하는 발사기도 오차를 줄이기 위하여 수평으로 발사되는 발생기는 복수개로 설치하고 수직으로 발사되는 발생기를 상기 수평 레이저빔 발생기의 중심부에 설치하여 사면부에 설치된 표적에 이중으로 발사되어 결정되는 수평좌표에 수직으로 발사되는 레이저빔을 교차시켜 수직좌표를 결정하도록 하며 이러한 수평 및 수직좌표를 광통신으로 처리기에 전송하여 광통신의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 이를 콘트롤러인 프로세서에 전송하여 상기 입력된 수평 및 수직좌표를 전기적으로 변환하여 이를 컴퓨터 데이터화하여 이를 기억하도록 하여 추후에 동일한 표적의 수직 및 수평좌표와 비교하여 사면부의 거동량 및 거동궤적을 추적하도록 하여 사면부의 변형을 사전에 파악하여 대처하도록 함으로써, 사면부의 붕괴 등에 따른 재산 및 인명피해를 방지하고, 정확성이 높으면서도 설치비가 저렴하고 유지관리가 용이한 경제적이면서도 효율적인 사면부 거동 측정시스템을 이용한 사면부의 거동을 측정하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 도로, 철도 및 터널 등의 구조물을 설치하기 위하여 지반을 절토하거나 성토하여 형성된 사면부(12)의 거동량을 측정하 기 위하여 사면부에 레이저 수신표적(11)을 일정한 간격을 두고 다수개(T1,T2...TN) 설치한 다음, 일정한 거리를 두고 설치된 레이저빔 발생기 거치대(20)에 설치된 수평 및 수직 레이저빔 발생기(21,22)에서 레이저빔(38)을 상기 각각의 레이저 수신표적(11)에 발사하여 상기 표적에 연결된 광통신 케이블(13)을 이용하여 상기 표적에서 발생되는 수직 및 수평 좌표를 인식할 수 있도록 하는 레이저빔(38)을 상기 광신호 처리부(14)에 입력시켜 전기적 신호로 처리한 다음 프로세서(15)에 상기 각각 표적의 수직 및 수평좌표를 입력시킨 후에 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부(12)에 설치된 동일한 각각의 표적에 상기의 방법으로 레이저빔을 다시 발사하여 상기 표적의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서(15)에 의하여 입력된 최초 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표를 수치해석을 통하여 비교분석하여 상기 사면부의 거동량 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인하여 상기 사면부의 붕괴 등을 사전에 예방할 수 있도록 하기 위한 사면부 거동 측정시스템(10)을 이용한 사면부 거동 측정방법인 것에 특징이 있다.
상기 사면부 거동 측정시스템(10)을 이용하여 사면부 거동량을 측정하는 방법은 다음과 같다.
사면부(12)에 일정한 간격을 두고 레이저 수신표적(11)을 설치하는 단계;
상기 레이저 수신표적(11)이 설치된 사면부(12)에서 일정한 거리 떨어진 지점에 레이저빔 발생기 거치대(20)를 설치하면서 상기 거치대(20)의 수평거치대(24) (도 2 참조)에 일정한 간격을 두고 복수개의 수평 레이저빔 발생기(21)와 상기 복 수개의 수평레이저빔 발생기(21)의 사이에 수직 레이저빔 발생기(22)를 설치하는 단계;
상기 수평 및 수직레이저빔 발생기(21,22)에 각각 좌우 및 상하제어 모터(미도시)와 각도 측정기(미도시)를 설치하는 단계;
상기 레이저 수신표적(11)에 광통신 케이블(13)을 연결하면서 상기 레이저수신표적(11)에 수신되는 레이저빔(38)을 이용하여 상기 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표를 인식할 수 있도록 하는 광신호 처리부(14)와 상호 연결하면서 상기 광신호 처리부(14)에 입력된 상기 표적의 수평 및 수직좌표의 위치를 전기적 신호로 처리여 콘트롤러인 프로세서(15)에 입력하기 위하여 상기 광통신 케이블(13)을 상기 광신호 처리부(14)와 상호 연결하도록 하고, 단말기(39)에도 연결되도록 하며, 또한 상기 프로세서(15)와 수평 및 수직 레이저빔 발생기(21,22)와 상호 연결되도록 하여 전체적으로 하나의 시스템으로 이루어지도록 하는 단계;
상기 사면부(12)에 설치된 레이저 수신표적(11)이 수평 및 수직레이저빔 발생기(21,22)에서 발사된 레이저빔(38)을 수신하여 수신된 레이저빔을 상기 광신호처리부(14)에 보내 처리한 후에 상기 표적의 수직 및 수평좌표의 전기적 신호를 프로세서(15)에 입력시켜 수평 및 수직좌표를 입력시키는 단계;
일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부에 설치된 동일한 각각의 표적(11)에 상기의 방법으로 레이저빔(38)을 다시 발사하여 상기 표적(11)의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서(15)에 의하여 입력된 최초 레이저수신표적(11)의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표 를 비교분석하여 상기 사면부(12)의 거동량 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인하는 단계; 및
상기 프로세서(15)에 단말기(39)를 연결하여 장소를 불문하고 사면부의 거동량을 확인할 수 있도록 하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 사면거동 측정시스템을 전체적으로 보여주는 도면으로서, 사면부에 레이저 수신표적(11)을 일정한 간격을 두고 다수개 설치한 다음, 일정한 거리를 두고 설치된 일정한 규격의 레이저빔 발생기 거치대(20)에 설치된 복수개의 수평 레이저빔 발생기(21)와 상기 복수개의 수평레이저빔 발생기(21)의 사이에 설치된 수직 레이저빔 발생기(22)에서 레이저빔(38)을 상기 각각의 레이저 수신표적(11)에 발사하여 상기 각각의 표적(11)에 연결된 광통신 케이블(13)을 이용하여 상기 표적(11)에서 발생되는 수직 및 수평 좌표를 인식할 수 있도록 하는 레이저빔(38)을 상기 광신호 처리부(14)에 입력시켜 전기적 신호로 처리한 다음, 콘트롤러인 프로세서(15)에 상기 각각 표적(11)의 수직 및 수평좌표의 전기적 신호를 입력시켜 수평 및 수직좌표를 입력시킨 후에 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부(12)에 설치된 동일한 각각의 표적(11)에 상기의 방법으로 레이저빔을 다시 발사하여 상기 표적(11)의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서(15)에 의하여 입력된 최초 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저 수신표적(11)의 수직 및 수평좌표를 수치해석을 통하여 비교분석하여 상기 사면 부의 거동량 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인하도록 하는 사면부 거동측정시스템(10)을 이용한 사면부 거동 측정방법인 것이다.
상기 사면부(12)와 상기 레이저빔발생기 거치대(20)와의 거리는 50 ~ 200m이며, 통상적으로 50m의 거리를 두고 거동량을 탐색하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 사면거동 측정시스템 중 레이저빔 발생기 거치대를 보여주는 도면으로서, 상기 사면부(12)에 설치된 레이저 수신표적(11)에 레이저빔(38)을 발사하기 위하여 레이저빔 발생기(21,22)가 거치된 일정한 거리에 설치된 레이저빔 발생기 거치대(20)이다.
상기 거치대(20)는 일정한 높이의 수직대(23)를 설치하고 그 위에 수평으로 일정한 길이를 갖는 수평거치대(24)를 설치하고 상기 수평 거치대(24)의 양측에 레이저빔 발생기 수평길이(L)인 일정한 간격을 두고 각각 설치된 수평 레이저빔 발생기(21)와 상기 일정한 간격을 두고 한 쌍으로 설치된 상기 수평 레이저빔 발생기(21)의 사이의 중앙에 일정한 간격을 두고 수직 레이저빔 발생기(22)를 설치한 것이다.
상기 수평 레이저빔 발생기(21)는 일정한 간격을 두고 한 쌍으로 설치하여 사용하고 있으나 이는 오차를 줄이기 위한 것으로, 한 대의 수평 레이저빔 발생기(21)를 사용할 수도 있으며 그 이상의 대수를 이용할 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는 한 쌍의 수평 레이저빔 발생기(21)와 한 대의 수직 레이저빔 발생기(22)를 이용하여 수직 및 수평좌표를 탐색하는 것에 대하여 설명하고자 한다.
상기 한 쌍으로 일정한 간격을 두고 수평 레이저빔 발생기(21)를 설치하는 것에 있어서, 일정한 간격은 2m정도가 적당하며 일반적으로 1 ~ 4m정도의 범위내에서 사용한다.
상기 거치대(20)의 높이는 제한이 없으나 일반적으로 관리가 용이하게 1 ~ 1.5m정도의 높이로 사용하는 것이 좋다.
도 3은 본 발명의 레이저빔 발생기 거치대의 수평 레이저빔 발생기를 이용하여 수평거리를 측정하기 위한 작동방법을 보여주는 도면으로서, 사면부(12)에 설치된 다수개의 레이저 수신표적(11)의 최초 및 현재의 수평좌표를 탐색하기 위하여 상기 레이저빔 발생기 거치대(20)에 한 쌍으로 설치된 수평 레이저빔 발생기(21)에 연결되어 상기 수평 레이저빔 발생기(21)를 좌우로 180도 수평 회전할 수 있도록 좌우 제어모터(미도시)가 설치되면서 상기 좌우 제어모터에 수평 레이저빔 발생기(21)의 좌우회전에 따른 각도를 측정할 수 있는 각도측정기(미도시)를 동시에 설치하여 상기 레이저 수신표적(11)에 상기 수평 레이저빔 발생기(21)에서 발사된 레이저빔(38)이 수신될 때의 수평 레이저빔 발생기(21)와 수직기준선(36)과의 각도를 측정하여 상기 레이저 수신표적(11)의 수평 이동거리를 환산할 수 있도록 하며, 상기 좌우제어모터 및 각도측정기를 프로세서(15)에 연결하여 상기 레이저 수신표적(11)의 수평좌표를 인식하도록 하여 사면부(12)의 수평거동량을 측정할 수 있도록 하는 것이다.
도 4는 본 발명의 레이저빔 발생기 거치대의 수직 레이저빔 발생기를 작동하는 수직거리를 측정하기 위한 작동방법을 보여주는 도면으로서, 사면부(12)에 설치된 다수개의 레이저 수신표적(11)의 최초 및 현재의 수직좌표를 탐색하기 위하여 상기 레이저빔 발생기 거치대(20)에 한쌍으로 설치된 수평레이저빔 발생기(21)의 중앙에 설치된 수직 레이저빔 발생기(22)를 상하로 180도 회전할 수 있도록 상하제어모터(미도시)가 설치되면서 상기 상하제어모터에 수직 레이저빔 발생기(22)의 상하회전에 따른 각도를 측정할 수 있는 각도측정기(미도시)를 동시에 설치하여 상기 레이저 수신표적(11)에 상기 수직 레이저빔 발생기(22)에서 발사된 레이저빔(38)이 수신될 때의 수직 레이저빔 발생기(22)와 수평기준선(30)과의 각도를 측정하여 상기 레이저 수신표적(11)의 수직 이동거리를 환산할 수 있도록 하며 상기 상하제어모터 및 각도측정기를 프로세서(15)에 연결하여 상기 레이저 수신표적(11)의 수직좌표를 인식하도록 하여 사면의 수직 거동량을 측정할 수 있도록 하는 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 사면거동 측정시스템의 수평 및 수직 레이저빔 발생기와 레이저 수신표적을 이용하여 사면부의 변위량을 측정하는 방법을 보여주는 도면으로서, 상기 도 3과 도 4에서 설명한 바와 같이, 도 5a는 사면부(12)에 설치된 레이저 수신표적(11)의 상하 즉 수직이동량을 산출하기 위한 것으로서, 레이저빔 발생기 거치대(20)에 한 쌍으로 설치된 수평 레이저빔 발생기(21)의 중앙에 설치된 수직레이저빔 발생기(22)를 상하로 180도 회전하면서 사면부(12)에 설치된 각각의 레이저 수신표적(11)에 레이저빔을 순차적으로 발사하여 상기 레이저 수신표적(11)에 레이저빔이 수신됨과 동시에 수평기준선(30)을 기준으로 상기 수직 레이저빔 발생기(22)가 상기 레이저 수신표적(11)을 향할 때의 각도를 도 4에서 언급한 각도측정기(미도시)를 이용하여 각도를 측정하여 상기 레이저 수신표적(11)에 연결되어 있는 광통신 케이블(13)을 통하여 광신호처리부(14)에 전달하여 이를 전기적 신호로 바꿔 프로세서(15)에 입력시켜 입력된 각도데이터를 이용하여 최초의 레이저 수신표적의 최초수직거리(y)인 수직좌표를 산출하여 인식하도록 한 다음 주기적으로 상기 측정된 레이저 수신표적(11)에 또 다시 수직 레이저빔 발생기(22)에서 레이저빔을 상기 레이저 수신표적(11)에 발사하여 이때 형성된 수평기준선(30)과의 각도를 입력하여 상기 입력된 각도를 이용하여 현재 수직거리(y')를 산출하여 입력한 다음 상기 프로세서에서 최초에 입력한 상기 레이저 수신표적(11)의 최초수직거리(y)의 수직좌표와 나중에 주기적으로 탐색한 동일한 레이저 수신표적(11)의 현재수직거리(y')인 수직좌표를 비교분석하여 이동수직거리(ㅿy)인 거동량을 산출하도록 하는 것이다. 여기서, 이와 같은 이동수직거리(ㅿy)를 수식관계를 이용하여 산출해 보면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수직 레이저빔 발생기(22), 최초 레이저 수신표적 및 현재 레이저 수신표적의 3개의 점을 꼭지점으로 하는 직각 삼각형을 가정할 때, 최초 레이저 수신표적과 현재 레이저 수신표적 간의 거리를 이동수직거리(ㅿy)로 볼 수 있다. 따라서, 이때의 이동수직거리(ㅿy)는 다음과 같은 수식관계로 나타낼 수 있다.
Figure 112004041393389-pat00001
여기서, Z는 최초 레이저 수신표적(11)과 수직 레이저빔 발생기(22) 간의 거리로서, 레이저 수신표적(11)에 레이저를 발생하여 되돌아오는 레이점빔의 수신시까지의 시간을 측정함으로써 간단히 구해질 수 있는 값이다. 또한, 최초 레이저 수신표적점과 현재 레이저 수신표적점 사이의 각도(θ1)도 수직 레이저빔 발생기의 제어모터의 회전변위를 측정함으로써 간단히 구해질 수 있는 값이다.
또한, 도 5b는 도 3에서 설명한 바와 같이, 레이저빔 발생기 거치대에 한 쌍으로 설치된 수평 레이저빔 발생기(21)를 수평으로 180도 회전하면서 레이저 수신표적(11)에 상기 수평 레이저빔 발생기(21)에서 발사된 레이저빔(38)이 수신될 때의 수평 레이저빔 발생기(21)와 레이저 수신표적(11)과의 연장선과 수직기준선(36)과의 각도를 도 3에서 언급한 각도측정기(미도시)를 이용하여 측정하여 사면부(12)에 설치된 레이저 수신표적(11)의 수평이동량을 산출하기 위한 것으로서, 레이저빔 발생기 거치대(20)에 일정한 간격을 두고 한 쌍으로 설치된 수평 레이저빔 발생기(21)를 수평으로 180도 회전하면서 사면부(12)에 설치된 각각의 레이저 수신표적(11)에 레이저빔을 순차적으로 발사하여 상기 레이저 수신표적(11)에 레이저빔이 수신됨과 동시에 수직기준선(36)을 기준으로 상기 수평 레이저빔 발생기(21)가 상기 레이저 수신표적(11)을 향할 때의 연장선과의 사이에 형성된 각도를 도 3에서 언급한 각도측정기(미도시)를 이용하여 각도를 측정하여 상기 레이저 수신표적(11)에 연결되어 있는 광통신 케이블(13)을 통하여 광신호 처리부(14)에 전달하여 이를 전기적 신호로 바꿔 프로세서(15)에 입력시켜 입력된 각도 데이터를 이용하여 최초 의 레이저 수신표적(11)의 최초수평거리(x)인 수평좌표를 산출하여 인식하도록 한 다음 주기적으로 상기 측정된 레이저 수신표적(11)에 또 다시 수평 레이저빔 발생기(21)에서 레이저빔(38)을 상기 레이저 수신표적(11)에 발사하여 이때 형성된 수직기준선(36)과의 각도를 입력하여 상기 입력된 각도를 이용하여 현재 수평거리(x')를 산출하여 입력한 다음 상기 프로세서(15)에서 최초에 입력한 상기 레이저 수신표적(11)의 최초수평거리(x)의 수평좌표와 나중에 주기적으로 탐색한 동일한 레이저 수신표적(11)의 현재수평거리(x')인 수평좌표를 비교분석하여 이동수평거리(ㅿx)인 거동량을 산출하도록 하는 것이다. 여기서, 이와 같은 이동수평거리(ㅿx) 를 수식관계를 이용하여 산출해 보면 다음과 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 양측 수평 레이저빔 발생기(21)와 레이저 수신표적의 3개의 점을 꼭지점으로 하는 임의의 삼각형을 가정하고, 양측 수평 레이저빔 발생기(21)의 거리를 이등분하는 점과 레이저 수신표적점 간의 거리를 x라 할 때, 다음과 같은 수식관계가 성립될 수 있다.
Figure 112004041393389-pat00002
이렇게 하여 x가 구해지면, 도 5b에서 동일한 방식에 의해 x'를 구하여, x와 x', 그리고 그 사이의 각도 θ에 의해 이동수평거리(ㅿx)를 구하게 된다. 이를 수식관계로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112004041393389-pat00003
한편, 상기 수평좌표를 탐색할 때에는 두 대의 수평 레이저빔 발생기(21)를 이용하므로 우선 한 쪽의 수평레이저빔 발생기(21)를 이용하여 레이저 수신표적을 향하여 레이저빔을 발사하면서 회전하여 상기 레이저 수신표적(11)에서 레이저빔(38)을 수신하면, 그 다음으로 다른쪽의 수평레이저빔발생기(21)를 회전하면서 레이저빔을 발생하여 상기의 동일한 레이저 수신표적(11)에 레이저빔이 수신되면 이때 사면부에 설치된 각각의 레이저 수신표적(11)의 수평좌표가 입력되도록 하는 것이다.
상기에서는 수직 및 수평 이동거리 산출 방법을 각각 나누어 설명하였으나, 사면부에 설치된 레이저 수신표적(11)의 수평 및 수직좌표를 탐색할 때에는 거의 동시에 이루어지며, 우선 2대의 수평 레이저빔 발생기(21)를 이용하여 수평좌표를 탐색한 다음 동일한 표적(11)에 상하로 회전하는 수직 레이저빔 발생기(22)에서 발사되는 레이저빔(38)을 상기 동일한 레이저 수신표적(11)에서 수신할 때, 그때의 위치를 수직좌표로 인식하도록 하며, 이와 반대로 수직좌표를 먼저 탐색하고 다음에 수평좌표를 탐색하도록 하는 것도 가능한 방법임을 밝혀 둔다.
도 6은 본 발명의 사면 거동 측정시스템을 이용하여 사면거동량을 측정하는 계통도를 보여주는 도면으로서, 사면부(12)에 레이저 수신표적(11)을 일정한 간격을 두고 다수개 설치한 다음, 일정한 거리를 두고 설치된 일정한 규격의 레이저빔발생기 거치대(20)에 설치된 복수개의 수평 레이저빔 발생기(21)와 상기 복수개의 수평 레이저빔 발생기(21)의 사이에 설치된 수직 레이저빔 발생기(22)에서 레이저빔(38)을 상기 각각의 레이저 수신표적(11)에 발사하여 상기 각각의 표적(11)에 연결된 광통신 케이블(13)을 이용하여 상기 표적에서 발생되는 수직 및 수평 좌표를 인식할 수 있도록 하는 레이저빔을 상기 광신호 처리부(14)에 입력시켜 전기적 신호로 처리한 다음, 콘트롤러인 프로세서(15)에 상기 각각의 표적(11)의 수직 및 수평좌표의 전기적 신호를 입력시켜 수평 및 수직좌표를 입력시킨 후에 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부(12)에 설치된 동일한 각각의 표적에 상기의 방법으로 레이저를 다시 발사하여 상기 표적(11)의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서에 의하여 입력된 최초 레이저수신 표적의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저 수신표적의 수직 및 수평좌표를 수치해석을 통하여 비교분석하여 상기 사면부의 거동량 즉 수평 및 수직이동거리를 주기적으로 확인할 수 있도록 한 것으로서, 이때 상기 프로세서(15)에 컴퓨터 단말기(39)를 연결함으로써 현장 또는 현장과 떨어진 장소에서도 실시간으로 사면의 거동을 확인할 수 있다.
본 발명은 사면부의 거동량을 주기적으로 확인하여 사면의 붕괴 등을 사전에 방지하여 재산 및 인명피해를 최소화하기 위한 것으로서, 사면부에 레이저빔을 수신하는 표적을 다수개 설치한 다음 상기 표적에 레이저빔을 주기적으로 발사하여 상기 각각의 표적에 연결된 광통신 케이블을 컴퓨터에 연결하여 상기 각각의 표적의 거동량 및 거동궤적을 컴퓨터를 이용하여 상기 사면부의 거동을 추적하는 사면부 거동 측정시스템을 설치함으로써, 레이저빔을 수신하는 표적만 있으면 되고, 상기 레이저빔을 발사하는 발사기도 오차를 줄이기 위하여 수평으로 발사되는 발생기는 복수개로 설치하고 수직으로 발사되는 발생기를 상기 수평 레이저빔 발생기의 중심부에 설치하여 사면부에 설치된 표적에 이중으로 발사되어 결정되는 수평좌표에 수직으로 발사되는 레이저빔을 교차시켜 수직좌표를 결정하도록 하며, 이러한 수평 및 수직좌표를 광통신으로 처리기에 전송하여 광통신의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 이를 콘트롤러인 프로세서에 전송하여 상기 입력된 수평 및 수직좌표를 전기적으로 변환하여 이를 컴퓨터 데이터화하여 기억하도록 하여 추후에 동일한 표적의 수직 및 수평좌표와 비교하여 사면부의 거동량 및 거동궤적을 추적하도록 하여 사면부의 변형을 사전에 파악하여 대처하도록 함으로써 사면부의 붕괴 등에 따른 재산 및 인명피해를 방지하고, 정확성이 높으면서도 설치비가 저렴하고 유지관리가 용이한 경제적이면서도 효율적인 사면부 거동 측정시스템을 이용한 사면부의 거동을 측정하는 방법인 것이다.

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  6. 사면부에 설치된 레이저 수신표적에 레이저빔을 발사하여 사면부 거동량을 측정하는 방법에 있어서:
    (i) 사면부에 일정한 간격을 두고 레이저수신표적을 설치하는 단계;
    (ii) 상기 레이저수신표적이 설치된 사면부에서 일정한 거리 떨어진 지점에 레이저빔 발생기 거치대를 설치하면서 상기 거치대의 수평거치대에 일정한 간격을 두고 복수개의 수평레이저빔 발생기와 상기 복수개의 수평레이저빔 발생기와의 사이에 수직레이저빔 발생기를 설치하는 단계;
    (iii) 상기 수평 및 수직레이저빔 발생기에 각각 좌우 및 상하제어 모터와 각도측정기를 설치하는 단계;
    (iv) 상기 레이저수신표적에 광통신케이블을 연결하면서 상기 레이저 수신표적에 수신되는 레이저빔을 이용하여 상기 레이저 수신표적의 수직 및 수평좌표를 인식할 수 있도록 하는 광신호처리부와 상호 연결하면서 상기 광신호처리부에 입력된 상기 표적의 수평 및 수직좌표의 위치를 전기적 신호로 처리하여 콘트롤러인 프로세서에 입력하기 위하여 상기 광통신 케이블을 상기 광신호처리부와 상호 연결하도록 하고, 단말기에도 연결되도록 하며, 상기 프로세서와 수평 및 수직레이저빔 발생기와 상호 연결되도록 하여 전체적으로 하나의 시스템으로 이루어지도록 하는 단계;
    (v) 상기 사면부에 설치된 레이저 수신표적이 수평 및 수직레이저빔 발생기에서 발사된 레이저빔을 수신하여 수신된 레이저빔을 상기 광신호처리부에 보내 처리한 후에 상기 표적의 수직 및 수평좌표의 전기적 신호를 프로세서에 입력시켜 최초 레이저수신 표적의 수평 및 수직좌표를 입력시키는 단계;
    (vi) 일정한 시간이 경과된 다음 다시 상기 사면부에 설치된 동일한 각각의 표적에 상기의 방법으로 레이저를 다시 발사하여 상기 표적의 현재좌표인 수직 및 수평거리를 입력하여 상기 프로세서에 의하여 입력된 최초 레이저수신 표적의 수직 및 수평좌표와 현재 레이저수신표적의 수직 및 수평좌표를 비교분석하여 수평 및 수직이동거리를 포함한 상기 사면부의 거동량을 주기적으로 확인하는 단계; 및
    (vii) 상기 프로세서에 단말기를 연결하여 장소를 불문하고 사면부의 거동량을 확인할 수 있도록 하는 단계로 이루어지고,
    단계 (v) 및 단계 (vi)에서의 상기 수직 좌표를 얻는 단계는 상기 수직레이저빔 발생기를 상하로 180도 회전하면서 상기 레이저수신표적에 레이저빔을 순차적으로 발사하여 상기 레이저 수신표적에 레이저빔이 수신됨과 동시에 수평기준선을 기준으로 상기 수직레이저빔발생기가 상기 레이저수신표적을 향할 때의 각도인 상기 수직 레이저빔 발생기와 상기 수평기준선의 각도를 상기 각도측정기를 이용하여 측정하여 상기 레이저수신표적에 연결되어 있는 광통신케이블을 통하여 광신호처리부에 전달하여 이를 전기적신호로 바꿔 프로세서에 입력시키는 단계; 및 상기 입력된 상기 수직 레이저빔 발생기와 상기 수평기준선의 각도를 이용하여 레이저수신표적의 수직좌표인 이동 수직거리를 산출하는 단계를 포함하고,
    단계 (v) 및 단계 (vi)에서의 상기 수평좌표를 얻는 단계는 상기 수평 레이저빔 발생기를 수평으로 180도 회전하면서 상기 사면부에 설치된 각각의 레이저수신표적에 레이저빔을 순차적으로 발사하여 상기 레이저수신표적에 레이저빔이 수신됨과 동시에 수직기준선을 기준으로 상기 수직 레이저빔 발생기가 상기 레이저수신표적을 향할 때의 연장선과의 사이에 형성된 각도인 상기 수평 레이저빔 발생기와 상기 수직기준선의 각도를 상기 각도측정기를 이용하여 측정하여 상기 레이저 수신표적에 연결되어 있는 광통신케이블을 통하여 광신호처리부에 전달하여 이를 전기적 신호로 바꿔 프로세서에 입력시키는 단계; 및 상기 입력된 상기 수평 레이저빔 발생기와 상기 수직기준선의 각도를 이용하여 상기 표적의 수평좌표인 이동 수평거리를 산출하는 단계를 포함하는 것에 특징이 있는 사면부의 거동량을 측정하기 위한 사면 거동 측정시스템을 이용한 사면 거동량 측정방법.
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