KR101010266B1

KR101010266B1 - Robot system

Info

Publication number: KR101010266B1
Application number: KR1020080083021A
Authority: KR
Inventors: 양경택
Original assignee: 주식회사 이제이텍; 대림대학 산학협력단
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-01-21
Also published as: KR20100024252A

Abstract

본 발명은 교량을 점검하기 위한 로봇시스템에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 교량의 상태를 점검하기 위해 원하는 위치로 이동하여 해당 지점의 결함상태를 영상획득하여 전송하는 로봇장치; 및 상기 로봇장치와 무선통신가능하도록 연결되며, 상기 로봇장치의 위치를 제어하여 상기 로봇장치로부터 수신된 영상을 분석하여 모니터링하기 위한 모니터링장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 장치는 교량의 상판 하부외관을 조사함에 있어 자유자재로 위치조절이 가능한 로봇을 무선 제어하여 원하는 위치의 결함에 대한 영상을 실시간으로 획득할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a robotic system for inspecting a bridge. The apparatus of the present invention includes a robot device for moving to a desired position to check the state of the bridge and acquiring and transmitting a defect state of a corresponding point; And a monitoring device connected to the robot device to enable wireless communication, and controlling the position of the robot device to analyze and monitor the image received from the robot device. Therefore, the apparatus of the present invention provides an effect of real-time acquisition of an image of a defect in a desired position by wirelessly controlling a robot that can be freely adjusted in the upper surface of the upper deck of the bridge.

Description

Robot system for bridge inspection {Robot system}

본 발명은 교량 점검용 로봇시스템에 관한 것으로, 카메라가 장착된 로봇장 치를 교량하부에 설치된 레일을 따라 원하는 위치로 이동시켜 교량의 상태를 점검하기 위한 교량 점검용 로봇시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a robot inspection system for bridges, and more particularly to a bridge inspection robot system for checking a state of a bridge by moving a robot device equipped with a camera to a desired position along a rail installed under the bridge.

최근, 교량과 같은 대형구조물의 노후도 진단을 위하여 검사를 수행할 때, 주기적 육안검사가 어려운 교량의 하부구조의 외관검사를 경제적이면서도 효율적으로 수행할 수 있게 하는 방법이 요구되고 있다.Recently, when performing a test for diagnosing the deterioration of a large structure such as a bridge, a method for economically and efficiently performing the external inspection of the substructure of the bridge, which is difficult for periodic visual inspection, is required.

교량과 같은 산업기간시설물들은 안전성확보를 위하여 주기적으로 안전점검 및 진단을 실시하고 있으며 1차적으로 외관검사에 의존하여 구조물의 균열 및 부식여부를 검사하고 있다. Industrial infrastructures, such as bridges, are regularly inspected and diagnosed to ensure safety, and primarily inspect the structure for cracks and corrosion depending on appearance inspection.

기존의 시험방법은 도 1과 같이 물이 흐르는 교량의 하부에 비계(3)와 같은 작업대나 이동통로 및 발판을 설치하고 이위에 작업자(2)가 교량의 부식 및 균열 상태를 조사하는 것으로 교량하부의 수면상에 비계와 같은 작업대를 설치하는 데는 많은 경비가 들고 바람이 많이 부는 경우에는 교량 하부의 작업대가 흔들려 작업자의 안전성이 확보되지 못하는 단점이 있다. The existing test method is to install a work platform such as scaffold (3) or a moving passage and scaffolding in the lower portion of the bridge through which water flows, as shown in FIG. When installing a work platform such as a scaffold on the surface of the water costs a lot of wind when the work platform under the bridge has a disadvantage that the safety of the worker is not secured.

또한 최근에 도입된 굴절 사다리차(4)를 이용하여 작업자를 사다리에 태우고 교량상판 하부를 검사하는 방법이 있으나 현수교나 사장교의 경우에는 도 2와 같이 케이블사이로 사다리를 매번 이동시키어야 하는 어려움과 작업자의 안전성확보가 문제시 되고 있다.In addition, there is a method of putting the worker on the ladder and inspecting the bottom of the bridge deck by using the recently introduced articulated ladder truck (4), but in the case of the suspension bridge or the cable-stayed bridge, as shown in FIG. Securing safety is a problem.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 카메라가 장착된 로봇장치를 교량하부에 설치된 레일을 따라 원하는 위치로 이동시켜 교량의 상태를 점검하여 실시간 모니터링이 가능한 교량 점검용 로봇시스템을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a bridge inspection robot system capable of real-time monitoring by moving the robot device equipped with a camera to a desired position along the rail installed under the bridge so as to solve the above problems. Is in.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량을 점검하기 위한 로봇시스템에 있어서, 카메라를 탑재하고 상기 카메라로부터의 영상신호를 입력받기 위한 영상신호입력부와, 전방과 후방으로 이동시키기 위해 바퀴에 연결된 모터와 상기 모터를 구동시키기 위한 모터구동부와, 상기 각 모터구동부를 제어하기 위한 모터제어부와 상기 카메라로 획득한 영상신호를 송신하기 위한 영상신호송신부와 상기 제어데이터를 송수신하기 위한 제어데이터송수신부; 및 상기 각 구성을 제어하여 위치이동가능하며 해당 위치에 영상을 획득하여 전송하도록 하는 제어부를 포함하여 교량의 상태를 점검하기 위해 원하는 위치로 이동하여 해당 지점의 결함상태를 영상획득하여 전송하는 로봇장치와, 상기 로봇장치와 무선통신가능하도록 연결되며, 상기 로봇장치의 위치를 제어하여 상기 로봇장치로부터 수신된 영상을 분석하여 모니터링하기 위한 모니터링장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the robot system for inspecting the bridge according to the present invention for achieving the above object, a video signal input unit for mounting the camera and receiving the video signal from the camera, and connected to the wheel to move forward and backward A motor driver for driving a motor and the motor, a motor controller for controlling each motor driver, an image signal transmitter for transmitting an image signal acquired by the camera, and a control data transmitter for transmitting and receiving the control data; And a control unit which is capable of moving the location by controlling each of the components, and includes a control unit for acquiring and transmitting an image to a corresponding location. The robot apparatus moves to a desired location to check a state of the bridge and acquires and transmits a defect state of a corresponding point. And a monitoring device connected to the robot device for wireless communication and controlling the position of the robot device to analyze and monitor the image received from the robot device.

또한, 모니터링장치는 상기 로봇장치로부터 수신되는 영상신호를 수신하기 위한 영상신호수신부와 상기 로봇장치와의 제어데이터를 송수신하기 위한 제어데이터송수신부와 상기 수신된 영상을 저장하는 영상저장부와 상기 수신된 영상을 분석하는 영상분석부와 상기 로봇장치를 제어하기 위한 송신가능한 규격으로 제어데이터를 생성하는 제어데이터생성부와 상기 로봇장치를 제어하기 위한 제어키를 입력하는 제어키입력부 및 상기 영상분석결과를 출력하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The monitoring apparatus may further include an image signal receiver for receiving an image signal received from the robot apparatus, a control data transmitter and receiver for transmitting and receiving control data with the robot apparatus, and an image storage unit for storing the received image and the reception. An image analysis unit for analyzing the captured image, a control data generation unit for generating control data in a transmittable standard for controlling the robot device, a control key input unit for inputting a control key for controlling the robot device, and the image analysis result Characterized in that it comprises a display unit for outputting.

또한 로봇장치는 원하는 위치를 원점을 설정하고 설정된 원점으로 이동하는 원점이동모듈과, 로봇의 이동속도와 가속도를 입력하고 입력된 속도와 가속도의 크기에 따라 로봇의 이동속도를 결정하는 속도변환입력모듈과, 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도와 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도를 적용하여 카메라 자세를 제어하는 카메라자세 제어모듈과, 카메라의 초점 제어모터의 회전각도와 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도를 적용하여 카메라를 제어하는 카메라 제어모듈과, 카메라를 통해 획득된 영상에서 결함이 포함된 측정할 부위를 결정하고, 결함부위를 폭과 길이에 맞추어 마우스로 클릭하여 결함의 길이와 폭을 측정하는 결함측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot device has a home position moving module that sets a desired position and moves to the set home position, and a speed conversion input module that inputs the moving speed and acceleration of the robot and determines the moving speed of the robot according to the input speed and the magnitude of the acceleration. And a camera posture control module for controlling the camera posture by applying an inclination angle formed by the central axis of the camera to the ground and rotation angles formed by the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground, and a focus control motor of the camera. The camera control module controls the camera by applying the rotation angle and the rotation angle of the zoom in / zoon out control motor of the camera, and determines a part including a defect in the image acquired through the camera. It includes a defect measuring module that measures the length and width of the defect by clicking the defect area with the mouse according to the width and length. It shall be.

또한 로봇장치는 설정된 원점의 위치를 저장하고 원점복귀명령에 따라 저장된 원점위치로 이동하는 원점복귀모듈과, 이동 궤적을 저장하면서 이동 중에 원하는 위치가 설정되면, 그 설정된 위치를 저장하고 설정위치로 이동명령에 따라 설정된 위치로 이동하는 퀵이동모듈과, 카메라를 통해 연속적인 영상을 획득할 시, 영 상획득에 필요한 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도와, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도와, 카메라의 초점 제어모터의 회전각도와, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도의 궤적을 연속적으로 저장하면서 상기 다시보고 싶은 영상이 설정되면, 그 설정된 영상을 획득하기 위한 변수인 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도값과, 중심축이 지면에 프로젝션 되었을때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도값과, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도값을 저장하고, 상기 설정된 영상 획득명령에 따라 상기 저장된 값들이 적용하여 설정된 영상을 획득하는 퀵영상획득모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot device stores the set home position and moves to the stored home position according to the home position return command, and if the desired position is set during the movement while storing the movement trajectory, the robot stores the set position and moves to the setting position. The quick moving module moves to the set position according to the command, the angle of inclination of the camera's central axis necessary for image acquisition when the continuous image is acquired through the camera, and the projection when the central axis is projected onto the ground. The image to be viewed again is stored while continuously storing the rotation angle formed by the axis and the reference axis, the rotation angle of the focus control motor of the camera, and the trajectory of the rotation angle of the camera's zoom in / zoom out control motor. When set, the tilt angle value of the camera's central axis, which is a variable for acquiring the set image, and the ground, and the central axis When projected, the rotation angle value formed by the projection axis and the reference axis and the rotation angle value of the zoom in / zoom out control motor of the camera are stored, and the stored values are applied according to the set image acquisition command. It characterized in that it comprises a quick image acquisition module for acquiring the set image.

또한 상기 원점복귀모듈은 원점 설정시에 바퀴에 연결된 엔코더의 값을 저장하고 상기 저장된 엔코더 값을 활용하여 원점으로 이동하고, 상기 카메라 자세제어모듈은 카메라의 중심축과 지면의 각도를 조절하는 모터에 연결된 엔코더값과, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축의 각도를 조절하는 모터에 연결된 엔코더값을 활용하여 카메라의 자세를 제어하며, 상기 카메라 제어모듈은 카메라의 초점 제어모터에 연결된 엔코더값과, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터에 연결된 엔코더값을 활용하여 카메라를 제어하고, 상기 퀵이동모듈은 이동 궤적에 따라 바퀴에 연결된 엔코더의 값을 저장하면서 이동 중에 원하는 위치가 설정되면, 상기 설정된 위치의 엔코더값을 저장하며, 설정위치로 이동명령에 따라 상기 저장된 설정된 위치의 엔코더 값을 이용하여 설정된 위치로 이동하며, 상기 퀵영상획득모듈은 카메라의 중심축과 지면이 이루는 각도를 조절하는 모터와 연결된 엔코더의 값과 카메라 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축이 이루는 각도를 조절하는 모터와 연결된 엔코더값을 활용하여 퀵영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.In addition, the home position return module stores the value of the encoder connected to the wheel when the home position is set, and moves to the origin using the stored encoder value, and the camera attitude control module is configured to control the angle of the camera's central axis and the ground. The position of the camera is controlled by using a connected encoder value and an encoder value connected to a motor that adjusts an angle between the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground, and the camera control module is connected to the focus control motor of the camera. The camera is controlled by using an encoder value and an encoder value connected to a zoom in / zoom out control motor of the camera, and the quick moving module stores the value of the encoder connected to the wheel according to the movement trajectory while moving. When the desired position is set, the encoder value of the set position is stored, and according to the command to move to the set position The quick image acquisition module is projected when the value of the encoder connected to the motor and the camera center axis are projected onto the ground using the encoder value of the stored set position. It is characterized in that to obtain a quick image by using the encoder value connected to the motor to adjust the angle between the axis and the reference axis.

따라서, 본 발명의 장치는 교량의 상판 하부외관을 조사함에 있어 자유자재로 위치조절이 가능한 로봇을 무선 제어하여 원하는 위치의 결함에 대한 영상을 실시간으로 획득할 수 있는 효과를 제공한다.Therefore, the apparatus of the present invention provides an effect of real-time acquisition of an image of a defect in a desired position by wirelessly controlling a robot that can be freely adjusted in the upper surface of the upper deck of the bridge.

이하, 첨부한 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 3 to 6 will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 실시상태를 설명하기 위한 개략도이다. 3 is a schematic view for explaining an embodiment of the bridge inspection robot system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 로봇시스템은 로봇장치(20)와 모니터링장치(60)로 구성되며, 로봇장치(20)와 모니터링장치(60)는 무선통신가능하도록 연결된다. 이때, 블루투스를 이용하여 무선통신가능하다. 교각(10)의 사이에 레일(50)을 설치하고 레일(50)을 따라 이동하는 로봇장치(20)와 로봇장치(20)를 무선으로 제어하고 로봇장치(20)로부터의 입력되는 영상신호로부터 교각(10)의 상태를 모니터링하기 위한 모니터링장치(60)를 포함한다. 로봇장치(20)는 교각(10)의 하부의 상태를 점검하기 위해 레일(50)을 따라 상하좌우 및 회전하는 모터를 구비한다. Referring to FIG. 3, the robot system includes a robot device 20 and a monitoring device 60, and the robot device 20 and the monitoring device 60 are connected to enable wireless communication. At this time, wireless communication is possible using Bluetooth. A rail 50 is installed between the piers 10 and the robot apparatus 20 and the robot apparatus 20 which move along the rail 50 are wirelessly controlled, and from the image signal input from the robot apparatus 20. And a monitoring device 60 for monitoring the state of the piers 10. The robot apparatus 20 includes a motor that rotates up, down, left, and right along the rail 50 to check the state of the lower portion of the piers 10.

따라서, 모니터링장치(60)의 제어신호에 의해 원하는 위치로 이동하여 자신의 카메라를 이용하여 해당 위치의 영상을 획득한다. 그리고 획득된 영상을 모니터링장치(60)로 전송한다. 모니터링장치(60)는 로봇장치(20)와 무선으로 연결되어 로봇장치(20)를 제어하기 위한 제어신호를 출력하고 로봇장치(20)로부터 획득된 영상으로부터 교각(10)의 상태를 점검하고 모니터링 할 수 있다. Therefore, by moving to a desired position by the control signal of the monitoring device 60 to obtain an image of the corresponding position using its camera. The acquired image is transmitted to the monitoring device 60. The monitoring device 60 is wirelessly connected to the robot device 20 to output a control signal for controlling the robot device 20, and to check and monitor the state of the piers 10 from the image obtained from the robot device 20. can do.

로봇장치(20)의 카메라는 포커스와 줌인을 조정하여 임의의 피사거리의 구조물의 균열 및 폭을 산정하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 로봇장치(20)의 카메라는 고배율 줌렌즈를 채용하여 좌우 360도 상하 90도회전이 가능해 교량 하부에서 모든 방향으로의 검사가 가능하다. 로봇장치(20)의 카메라는 획득된 영상을 모니터링장치(60)로 전송하고 전송된 화상은 모니터링장치(60)에 의해 영상처리를 거쳐 균열폭 및 길이를 산정하는 등의 영상분석이 수행되어 저장된다. 이러한 영상분석자료는 추후 검사결과와 비교분석하기 위해 모니터링장치(60)에 저장된다. The camera of the robot device 20 may perform a function of calculating a crack and a width of a structure having an arbitrary range by adjusting focus and zoom in. In addition, the camera of the robot device 20 can be rotated 360 degrees vertically and 90 degrees by adopting a high magnification zoom lens, it is possible to inspect in all directions from the lower bridge. The camera of the robot device 20 transmits the acquired image to the monitoring device 60, and the image is processed by the monitoring device 60 to perform image analysis such as calculating a crack width and length, and storing the image. . Such image analysis data is stored in the monitoring device 60 for later analysis and comparison with the test results.

도 4는 본 발명에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 로봇장치의 상세블록도이다. Figure 4 is a detailed block diagram of the robot apparatus of the bridge inspection robot system according to the present invention.

도 4를 참고하면, 로봇장치(20)는 조명(22)과 일체로 형성된 카메라(21)와 카메라(21)로부터의 영상신호를 입력받기 위한 영상신호입력부(23)와 X축, Y축, 회전축으로 각각 이동시키기 위해 바퀴에 연결된 X축모터(24), Y축모터(25), 및 회전축모터(26)와 각 모터를 구동하기 위한 X축모터구동부(27), Y축모터구동부(28), 및 회전축모터구동부(29)를 포함한다. 또한, 로봇장치(20)는 각 모터구동부(27, 28, 29)를 제어하기 위한 모터제어부(31)와 각 구성을 제어하기 위한 제어부(30), 및 영상신호를 송신하기 위한 영상신호송신부(32), 및 제어데이터를 송수신하기 위한 제어데이터송수신부(33)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the robot device 20 includes an image signal input unit 23, an X-axis, a Y-axis, for receiving a video signal from the camera 21 and the camera 21 integrally formed with the lighting 22. X-axis motor 24, Y-axis motor 25, and rotary shaft motor 26 and X-axis motor driver 27, Y-axis motor driver 28 for driving each motor connected to the wheel to move to the rotary shaft, respectively ), And a rotating shaft motor drive unit (29). In addition, the robot apparatus 20 includes a motor controller 31 for controlling each motor driver 27, 28, and 29, a controller 30 for controlling each component, and an image signal transmitter for transmitting an image signal ( 32) and a control data transmission / reception unit 33 for transmitting and receiving control data.

도 5는 본 발명에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 모니터링장치의 상세블록도이다. 5 is a detailed block diagram of a monitoring apparatus for a bridge inspection robot system according to the present invention.

도 5를 참고하면, 모니터링장치(60)는 로봇장치(20)로부터 수신되는 영상신호를 수신하기 위한 영상신호수신부(61)와 로봇장치(20)와의 제어데이터를 송수신하기 위한 제어데이터송수신부(62)와 수신된 영상을 저장하는 영상저장부(64)와 수신된 영상을 분석하는 영상분석부(68)와 로봇장치(20)를 제어하기 위한 송신가능한 규격으로 제어데이터를 생성하는 제어데이터생성부(66)와 로봇장치(20)를 제어하기 위한 제어키를 입력하는 제어키입력부(65), 및 영상분석결과를 출력하는 디스플레이부(67)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the monitoring device 60 includes a control data transmission / reception unit for transmitting / receiving control data between an image signal receiver 61 for receiving an image signal received from the robot apparatus 20 and the robot apparatus 20 ( 62) and an image storage unit 64 for storing the received image, an image analysis unit 68 for analyzing the received image, and control data generation for generating control data in a transmittable standard for controlling the robot apparatus 20. And a control key input unit 65 for inputting a control key for controlling the unit 66 and the robot apparatus 20, and a display unit 67 for outputting an image analysis result.

이렇게 구성된 도 4의 로봇장치(20)와 도 5의 모니터링장치(60)를 이용해 본 발명의 교량 점검용 로봇시스템의 상세한 동작을 설명한다. The detailed operation of the bridge inspection robot system according to the present invention will be described using the robot device 20 of FIG. 4 and the monitoring device 60 of FIG. 5 configured as described above.

도 4의 로봇장치(20)는 교량의 하부에 레일위에 설치된 상태이고, 도 5의 모니터링장치(60)는 로봇장치(20)를 제어하기 위해 무선신호 송수신가능한 위치에 설치한다. The robot apparatus 20 of FIG. 4 is installed on a rail under the bridge, and the monitoring apparatus 60 of FIG. 5 is installed at a position capable of transmitting and receiving radio signals to control the robot apparatus 20.

도 5를 참고하면, 작업자는 모니터링장치(60)의 제어키입력부(65)를 통해 로봇장치(20)를 제어하기 위한 제어키를 입력한다. 제어부(63)는 제어키입력부(65)의 제어키입력에 따라 로봇장치(20)를 원하는 위치로 이동시켜 결함장소의 영상을 획득하도록 하는 제어신호를 제어데이터생성부(66)로 출력한다. 제어데이터생성부(66)는 제어부(63)의 제어데이터를 무선신호로 전송할 수 있도록 통신규격에 맞도록 신호변환하여 제어부(63)로 출력한다. 여기서 통신규격으로 사용되는 무선신호는 블루투스를 예로 할 수 있다. 제어부(63)는 블루투스 전송규격으로 변환된 제어신호를 제어데이터송수신부(62)로 출력한다. 그러면 제어데이터송수신부(62)는 제어데이터를 로봇장치(20)로 전송한다. Referring to FIG. 5, the operator inputs a control key for controlling the robot device 20 through the control key input unit 65 of the monitoring device 60. The control unit 63 outputs a control signal to the control data generation unit 66 to move the robot device 20 to a desired position according to the control key input of the control key input unit 65 to obtain an image of a defective place. The control data generation unit 66 converts the signal to conform to the communication standard so as to transmit the control data of the control unit 63 as a wireless signal and outputs it to the control unit 63. Herein, the wireless signal used as the communication standard may be Bluetooth. The control unit 63 outputs the control signal converted into the Bluetooth transmission standard to the control data transmission and reception unit 62. The control data transmission / reception unit 62 then transmits the control data to the robot apparatus 20.

한편 도 4를 참고하면, 제어데이터송수신부(33)는 모니터링장치(60)로부터의 제어데이터를 입력받아 제어부(30)로 출력한다. 제어부(30)는 입력되는 제어데이터가 위치이동을 위한 모터제어신호이면 모터제어부(31)로 출력한다. 모터제어부(31)는 제어데이터에 따라 원하는 위치로 로봇장치(20)를 이동시키기 위해 각 모터(24, 25, 26)를 구동시키는 모터구동부(27, 28, 29)를 제어한다. 그러면 로봇장치(20)는 작업자에 의해 원하는 위치로 이동하고, 이때, 제어데이터에 카메라(21)나 조명(22)을 제어하기 위한 제어데이터인 경우 제어부(30)는 카메라(21)와 조명(22)을 제어한다. 따라서, 카메라(21)를 이동시켜 원하는 조명(22)으로 영상을 획득할 수 있다. 카메라(21)는 획득된 영상을 영상신호입력부(23)로 출력한다. 영상신호입력부(23)는 획득된 결함을 포함하는 영상을 제어부(30)로 출력하고, 제어부(30)는 이를 영상신호송신부(32)로 출력한다. 영상신호송신부(32)는 입력되는 영상신호를 모니터링장치(60)로 전송한다. Meanwhile, referring to FIG. 4, the control data transmission / reception unit 33 receives control data from the monitoring device 60 and outputs the control data to the control unit 30. The controller 30 outputs the motor control unit 31 if the input control data is a motor control signal for position movement. The motor control unit 31 controls the motor driving units 27, 28, 29 for driving the respective motors 24, 25, 26 to move the robot apparatus 20 to a desired position according to the control data. Then, the robot apparatus 20 moves to a desired position by the operator. At this time, when the control data is control data for controlling the camera 21 or the lighting 22 in the control data, the controller 30 controls the camera 21 and the lighting ( 22). Therefore, the camera 21 may be moved to acquire an image with the desired illumination 22. The camera 21 outputs the obtained image to the image signal input unit 23. The image signal input unit 23 outputs an image including the obtained defect to the controller 30, and the controller 30 outputs the image to the image signal transmitter 32. The video signal transmitter 32 transmits the input video signal to the monitoring device 60.

이어 도 5의 영상신호수신부(61)는 입력되는 영상신호를 수신하여 제어부(63)로 출력한다. 제어부(63)는 입력되는 영상신호를 영상저장부(64)에 저장하 고 영상분석부(68)로 출력한다. 영상분석부(68)는 입력되는 영상신호를 분석하여 결함의 상태를 분석하여 제어부(63)로 출력한다. 제어부(63)는 분석결과 영상을 영상저장부(64)에 저장함은 물론, 디스플레이부(67)를 통해 작업자에게 알려주어 실시간 모니터링이 가능하도록 한다. Subsequently, the image signal receiver 61 of FIG. 5 receives an input image signal and outputs it to the controller 63. The controller 63 stores the input video signal in the image storage unit 64 and outputs the image signal to the image analyzer 68. The image analyzer 68 analyzes the input image signal to analyze the state of the defect and output the analyzed signal to the controller 63. The control unit 63 not only stores the analysis result image in the image storage unit 64 but also informs the operator through the display unit 67 to enable real-time monitoring.

이때 모니터를 통해 출력되는 결함검출화면은 도 6에 도시된 바와 같다. At this time, the defect detection screen output through the monitor is as shown in FIG.

도 6은 도 5의 모니터링 장치의 화면상태도이다.6 is a screen state diagram of the monitoring apparatus of FIG. 5.

도 6을 참고하면, 측정된 화상에 균열이 간 모습을 영상으로 확인할 수 있으며, 시스템을 제어하기 위한 시스템제어버튼을 구비하며, 측정시의 위치정보도 포함한다. 또한, 측정시에 로봇장치(20)의 이동정보와 균역폭 및 길이측정값도 수치화하여 보여준다. 작업자는 이러한 화면상태도를 보고 또 다시 로봇장치(20)를 이동시키도록 하는 제어키입력을 통해 다른 위치의 다른 지점의 결함 영상도 획득하며 지속적인 모니터링이 가능하다. Referring to FIG. 6, it is possible to check a state in which a crack is in a measured image as an image, and includes a system control button for controlling a system, and includes position information at the time of measurement. In addition, the movement information of the robot device 20 and the uniform width and length measurement values are also numerically shown. The operator views the screen state diagram, and also obtains a defect image of another point at another position through the control key input to move the robot device 20 again, and continuously monitors it.

본 로봇장치는 바퀴를 구동하는 모터와 카메라의 자세를 제어하는데 필요한 모터와, 카메라의 초점과 줌인/줌아웃(Zoom In/Zoom Out)에 필요한 모터등이 포함되며 모든 모터에는 위치를 파악하기 위한 엔코더가 부착된다. The robotic device includes a motor for driving wheels, a motor for controlling the attitude of the camera, a motor for focusing and zooming in and out of the camera, and all motors have encoders for locating a position. Is attached.

상기의 엔코더 값은 원하는 위치를 원점을 설정하고 설정된 원점으로 이동하는 원점이동모듈과, 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도와 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도를 적용하여 카메라 자세를 제어하는 카메라자세 제어모듈과, 카메라의 초점 제어모터의 회전각도와 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도를 적용하여 카메 라를 제어하는 카메라 제어모듈에서 저장되고 활용된다.The encoder value is a homing module for setting the origin and moving to the set origin, the inclination angle formed by the camera's central axis with the ground, and the rotation angle between the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground. Camera posture control module to control the camera posture by applying the camera control camera control by applying the rotation angle of the camera's focus control motor and the camera's zoom in / zoom out control motor rotation angle Stored and utilized in modules

원하는 위치를 원점을 설정하고 설정된 원점으로 이동하는 원점이동모듈은 로봇을 원점위치로 이동할 때 별다른 작동없이 원점버튼의 조작만으로 실행되므로 간편하게 원점으로 이동시킬 수 있다. The origin moving module that sets the desired position of origin and moves to the set origin can be easily moved to the origin because it is executed only by operation of origin button without any operation when moving the robot to the origin position.

도7은 속도와 가속도를 숫자로 입력하고 원점을 지정하는 화면을 도시한 것이다7 illustrates a screen for inputting speed and acceleration numerically and specifying an origin point.

도 7을 참고하면, 속도와 가속도는 숫자로 입력하며, 원하는 위치에서 원점을 지정할 수 있는 버튼이 구비되어 있다. Referring to FIG. 7, speed and acceleration are input by numbers, and buttons are provided to designate an origin point at a desired position.

본 발명에서 원점이란, 현장상황에 따라 사용자가 결정하기 때문에 다양한 부위의 결함을 파악하고 원위치로 복귀하는데 매우 유리하다.In the present invention, since the origin is determined by the user according to the site situation, it is very advantageous to grasp defects of various parts and return to the original position.

로봇의 이동속도와 가속도를 입력하고 입력된 속도와 가속도의 크기에 따라 로봇의 이동속도를 결정하는 속도변환입력모듈을 갖는다.It has a speed conversion input module that inputs the moving speed and acceleration of the robot and determines the moving speed of the robot according to the input speed and the magnitude of the acceleration.

여기서 이동속도와 가속도 값은 디지털값으로 입력되며, 본 발명에서 속도는 1-500 사이의 값을 갖고 가속도는 1-3까지 사이의 값으로 결정된다. 속도의 단위는 m/min, 또는 m/sec 가 될 수 있으며 환경에 따라 적절한 속도로 결정된다. 가속도의 경우도 환경에 따라 사용자가 적절히 결정한다. Here, the moving speed and the acceleration value are input as digital values. In the present invention, the speed has a value between 1 and 500 and the acceleration is determined with a value between 1-3. The unit of speed may be m / min, or m / sec, which is determined at an appropriate speed according to the environment. Acceleration is also appropriately determined by the user according to the environment.

또한 본 발명은 원하는 위치로 이동이 가능하다. 즉 원하는 위치로의 이동단계는 로봇의 현위치를 “원점지정” 버튼을 눌러 원점으로 지정하고 스텝(Step )간격란에 원하는 거리를 입력한다. 본 발명에서 Step 간격의 단위는 mm 이다. 그 다 음 “Step+”버튼을 누르면 Step 간격란에 지정한 거리만큼 앞으로 전진하고, "Step-" 버튼을 눌려 후진한다. 다음으로 이동 중에 “스톱(Stop)” 버튼을 누르면 정지하고, “런(RUN)” 을 누르면 그전 동작을 계속 수행한다. 만약 처음에 지정했던 원점으로 이동하려면 "GoZero"버튼을 누르면 원점으로 복귀한다.In addition, the present invention can be moved to the desired position. That is the mobile phase of the desired position is the current position of the robot by pressing the "Set Home" button is designated as the origin, type the desired distance in the step (Step) interval is. In the present invention, the unit of the step interval is mm. Then press the “Step +” button to step Advance forward by the distance specified in the interval column, and push backward by pressing "Step-" button. If you press the “Stop” button during the next move, it stops. If you press the “RUN” button, the previous operation continues. If you want to move to the origin you specified, press the "GoZero" button to return to the origin.

본 발명은 이동 궤적을 저장하면서 이동 중에 원하는 위치가 설정되면, 그 설정된 위치를 저장하고 설정위치로 이동명령에 따라 설정된 위치로 이동하는 퀵이동모듈을 포함한다. The present invention includes a quick moving module for storing a moving trajectory, when a desired position is set while moving, storing the set position and moving to a set position according to a moving command.

퀵이동모듈은 사용자가 필요에 따라 이동중에 원하는 위치로 이동하고자 할 때 그위치를 설정하면 간단한 조작만으로 그 위치로 신속히 이동할 수 있는 모듈이다. The quick move module is a module that can be moved quickly to the position with simple operation by setting the position when the user wants to move to the desired position during the movement as needed.

도 8은 카메라 자세와 관련된 그림을 도시한 것이다.8 shows a picture associated with a camera pose.

도 8을 참고하면, 카메라의 자세는 반구형의 어느 위치에도 위치할 수 있도록 구성된다. 이때 카메라의 길이방향축(카메라의 촬상면의 중심을 관하는 축)을 중심축으로 하고, 상기 카메라의 중심축과 지면이 이루는 각도(θ)를 하나의 변수로 하고, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축이 이루는 각도(φ)를 또 하나의 변수로 하면 상기 2개의 변수를 통해 카메라의 촬상면은 반구형의 어느 위치에 위치시킬 수 있어 어느 위치에 있는 영상도 획득할 수 있다. Referring to FIG. 8, the pose of the camera is configured to be positioned at any position of the hemispherical shape. At this time, the longitudinal axis of the camera (an axis for the center of the imaging surface of the camera) is used as the central axis, and the angle θ formed between the center axis of the camera and the ground is one variable, and the central axis is projected onto the ground. In this case, if the angle φ formed between the projection axis and the reference axis is another variable, the image pickup surface of the camera can be positioned at any position of the hemispherical shape through the two variables, so that an image at any position can be obtained.

여기서 기준축이란 지면에 그려진 원(반구형과 지면이 만났을 때 그려지는 원)의 중심에서 반경방향으로 그려진 원점을 지나는 축을 의미한다.Here, the reference axis means an axis passing through the origin drawn in the radial direction from the center of the circle drawn on the ground (the circle drawn when the hemisphere and the ground meet).

또한 본 발명은 카메라를 통해 연속적인 영상을 획득할 시, 영상획득에 필요한 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도와, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도와, 카메라의 초점 제어모터의 회전각도와, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도의 궤적을 연속적으로 저장하면서 상기 다시보고 싶은 영상이 설정되면, 그 설정된 영상을 획득하기 위한 변수인 카메라의 중심축이 지면과 이루는 경사각도값과, 중심축이 지면에 프로젝션 되었을때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도값과, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도값을 저장하고, 상기 설정된 영상 획득명령에 따라 상기 저장된 값들이 적용하여 카메라의 위치와 상태를 조정함으로서 설정된 영상을 획득하는 퀵영상획득모듈을 갖는다. In addition, the present invention, when obtaining a continuous image through the camera, the inclination angle of the center axis of the camera required for image acquisition with the ground, the rotation angle formed by the projection axis and the reference axis when the center axis is projected on the ground, When the image to be viewed is set while continuously storing the rotation angle of the focus control motor of the camera and the trajectory of the rotation angle of the zoom in / zoon out control motor of the camera, the image to be viewed again is obtained. The angle of inclination that the center axis of the camera, which is a variable, forms the ground, the angle of rotation formed by the projection axis and the reference axis when the center axis is projected on the ground, and the zoom in / zoon out control of the camera Save the rotation angle value and apply the stored values according to the set image acquisition command to adjust the position and state of the camera. It has a quick image acquisition module for benefit.

여기서 카메라의 위치는 중심축이 지면과 이루는 경사각도 값과, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축이 이루는 회전각도값으로 결정되고, 카메라의 상태는 카메라의 초점 제어모터의 회전각도값과, 카메라의 줌인/줌아웃(Zoon In/Zoon Out) 제어모터의 회전각도값에 의해 결정된다. The position of the camera is determined by the value of the inclination angle formed by the central axis with the ground and the rotation angle value formed by the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground, and the state of the camera is the rotation of the focus control motor of the camera. It is determined by the angle value and the rotation angle value of the camera's Zoom In / Zoon Out control motor.

나아가 본 발명은 원점복귀모듈과, 카메라 자세제어모듈을 갖는다. 여기서 원점복귀모듈은 원점 설정시에 바퀴에 연결된 엔코더의 값을 저장하고 상기 저장된 엔코더 값을 활용하여 원점으로 이동하며, 카메라 자세제어모듈은 카메라의 중심축과 지면의 각도를 조절하는 모터에 연결된 엔코더값과, 상기 중심축이 지면에 프로젝션 되었을 때 프로젝션축과 기준축의 각도를 조절하는 모터에 연결된 엔코더값을 활용하여 카메라의 자세를 제어한다. Furthermore, the present invention has an origin return module and a camera attitude control module. Here, the homing module stores the value of the encoder connected to the wheel when setting the origin and moves to the origin using the stored encoder value, and the camera attitude control module is the encoder connected to the motor that adjusts the angle of the center axis of the camera and the ground. Value and an encoder value connected to a motor that adjusts an angle between the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground to control the attitude of the camera.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 교량점검방법을 설명하기 위한 참고도, 1 is a reference diagram for explaining a bridge inspection method according to a conventional embodiment;

도 2는 종래의 일실시예에 따른 교량점검방법을 설명하기 위한 참고도, 2 is a reference diagram for explaining a bridge inspection method according to a conventional embodiment;

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 실시상태를 설명하기 위한 개략도,3 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a bridge inspection robot system according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 로봇장치의 상세블록도, 4 is a detailed block diagram of the robot apparatus of the robot inspection system for bridges according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 교량 점검용 로봇시스템의 모니터링장치의 상세블록도, 5 is a detailed block diagram of a monitoring device for a robot system for bridge inspection according to the present invention;

도 6은 도 5의 모니터링 장치의 화면상태도.6 is a screen state diagram of the monitoring device of FIG.

도 7은 속도 및 가속도를 입력할 수 있는 화면 상태도7 is a screen state diagram in which speed and acceleration can be input.

도 8은 카메라 자세와 관련된 형태를 도시한 참고도 8 is a reference diagram showing a form associated with a camera pose

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10 : 교각 20 : 로봇장치10: pier 20: robotic device

50 : 레일 60 : 모니터링장치50: rail 60: monitoring device

Claims

A video signal input unit for mounting a camera and receiving an image signal from the camera, a motor connected to a wheel to move forward and backward, a motor driver for driving the motor, and a motor for controlling each motor driver A video signal transmitter for transmitting a video signal acquired by the controller and the camera; and

A control data transmitter / receiver for transmitting / receiving control data for controlling the image signal input unit, motor driver, motor controller, and image signal transmitter; And

A robot device for moving the location by controlling each of the components, including a control unit for acquiring and transmitting an image to a corresponding location, moving to a desired location to check the state of the bridge, and acquiring and transmitting an image of a defect state of a corresponding point; And a monitoring device connected to the robot device so as to communicate wirelessly, and controlling the position of the robot device to analyze and monitor an image received from the robot device.

The robot device,

The origin moving module to set the origin and move to the set origin

A speed conversion input module that inputs the moving speed and acceleration of the robot and determines the moving speed of the robot according to the input speed and the magnitude of the acceleration;

A camera posture control module for controlling a camera posture by applying an inclination angle formed by the central axis of the camera to the ground and a rotation angle formed by the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground;

A camera control module for controlling the camera by applying a rotation angle of the focus control motor of the camera and a rotation angle of the zoom in / zoom out control motor of the camera;

It includes a defect measuring module for determining the area to be measured including the defect in the image obtained through the camera, and measuring the length and width of the defect by clicking with the mouse according to the width and length of the defect,

The robot device,

A homing module for saving the set home position and moving to the stored home position according to the home return command;

If the desired position is set during the movement while saving the movement trajectory, the quick movement module for storing the set position and moving to the set position according to the move command to the set position,

While acquiring the continuous image through the camera, the trajectory of the tilt angle formed by the center axis of the camera necessary for image acquisition with the ground, the trajectory of the rotation angle formed by the projection axis and the reference axis when the center axis is projected onto the ground, When the image to be viewed again is stored while storing the trajectory of the rotation angle of the camera's focus control motor and the trajectory of the rotation angle of the camera's zoom in / zoom out control motor, the image to be viewed again is acquired. The angle of inclination of the camera's central axis to the ground, the angle of rotation formed by the projection axis and the reference axis when the central axis is projected to the ground, and the camera's zoom in / zoon out control motor Save the rotation angle of. And a quick image acquisition module for acquiring a set image by adjusting the position and state of the camera by applying the stored values according to the set image acquisition command.

The method of claim 1,

The monitoring device

An image signal receiver for receiving an image signal received from the robot apparatus; and

Control data transmission and reception unit for transmitting and receiving control data with the robot device; And

An image storage unit for storing the received image; and

An image analyzer for analyzing the received image; and

A control data generation unit for generating control data in a transmittable standard for controlling the robot apparatus; and

A control key input unit for inputting a control key for controlling the robot device; And

And a display unit for outputting an image analysis result analyzed by the image analysis unit.

delete

The method of claim 1,

The home position return module stores the value of the encoder connected to the wheel when the home position is set, and moves to the home position using the stored encoder value.

The camera position control module utilizes an encoder value connected to a motor for adjusting the angle of the camera's central axis and the ground, and an encoder value connected to a motor for adjusting the angle of the projection axis and the reference axis when the central axis is projected onto the ground. Controls the pose of the camera,

The camera control module controls the camera by using an encoder value connected to a focus control motor of the camera and an encoder value connected to a zoom in / zoom out control motor of the camera,

The quick movement module stores the encoder value of the wheel connected to the wheel according to the movement trajectory, and if the desired position is set during the movement, the quick movement module stores the encoder value of the set position and the encoder value of the stored set position according to the movement command to the setting position. Move to the set position using,

The quick image acquisition module includes an encoder value connected to a motor that controls an angle formed by the camera's central axis and the ground, and an encoder value connected to a motor that controls an angle formed by the projection axis and the reference axis when the camera central axis is projected onto the ground. Robot inspection system for bridges, characterized in that to obtain a quick video by using the.