KR101013493B1 - 교량점검용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량점검용 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점검자가 교량 아래로 직접 내려가지 않고도 정확하게 교량 하부의 상태를 점검할 수 있도록 구조가 개선된 교량점검용 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 교량점검용 장치는 교량의 하부를 점검하기 위한 것으로서, 교량의 상측에 배치되며 교량에 대해 고정되는 고정프레임과, 고정프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전부재와, 회전부재에 회전 가능하게 결합되는 제1링크와, 제1링크에 회전 가능하게 결합되며, 교량의 하측에 배치되는 제2링크와, 제2링크를 회전시키는 액츄에이터와, 제2링크에 결합되며, 교량의 하부를 촬영하는 영상촬영기와, 제2링크의 가속도를 기초로 하여 제2링크의 진동이 감소되도록 액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함한다.

교량점검, PID 제어기, 교량, 가속도 센서

Description

교량점검용 장치{Apparatus for inspecting bridge}

본 발명은 교량점검용 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량의 하부를 점검하기 위한 교량점검용 장치에 관한 것이다.

교량의 안전성을 확보하기 위하여 교량의 하부를 정기적으로 점검할 필요성이 있다. 도 1에는 종래에 교량 하부를 점검하는데 사용되는 교량점검용 장치가 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래 교량점검용 장치는 고정프레임(1)과, 제1링크(2)와, 제2링크(3)와, 제3링크(4)를 포함한다.

고정프레임(1)은 일반적으로 대형 차량(B)에 고정되며, 대형 차량에 의해 운반된다. 제1링크(2)는 고정부재(1)에 회전가능하게 결합된다. 제2링크(3)는 제1링크(2)의 단부에 회전 가능하게 결합된다. 제3링크(4)는 제2링크(3)의 단부에 회전 가능하게 결합된다. 제3링크(4)는 그 위로 사람이 지나다닐 수 있을 정도의 넓은 폭과 강도를 가지도록 제조된다. 유압 액츄에이터(미도시)는 3개 구비된다. 3개의 유압 액츄에이터는 각각 고정프레임(1)과 제1링크(2), 제1링크(2)와 제2링크(3) 및 제2링크(3)와 제3링크(4)에 결합된다. 각 유압 액츄에이터는 제1링 크(2), 제2링크(3) 및 제3링크(4)를 회전시킨다.

상술한 바와 같이 구성된 교량점검용 장치(9)에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1링크(2), 제2링크(3) 및 제3링크(4)를 회전시켜 'ㄷ'자 모양으로 배치한 뒤, 점검자가 제3링크(4)의 위를 걸어다니면서 교량(B)의 하부를 육안으로 직접 점검하였다.

하지만, 종래 교량점검용 장치(9)의 경우 점검자가 제3링크(4) 위를 지나다니면서 교량(B) 하부를 점검하여야 하므로, 점검자가 아래로 추락할 수 있는 문제점이 있었다. 게다가, 이러한 문제점은 교량(B) 자체의 진동이 제3링크(4)로 전달되거나 또는 바람의 영향에 의해 제3링크(4)가 진동하게 됨으로 인해 더욱더 심각해 지게 된다.

또한, 종래 교량점검용 장치(9)의 경우 그 위로 사람이 지나다닐 수 있을 만큼 크고 튼튼하게 제작되어야 하며, 또한 이 장치를 운반하기 위한 차량 역시 대형 차량이어야 한다. 따라서, 장치의 제작비용 및 운반비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 점검자가 교량 아래로 직접 내려가지 않고도 정확하게 교량 하부의 상태를 점검할 수 있도록 구조가 개선된 교량점검용 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 교량점검용 장치는 교량의 하부를 점검하기 위한 것으로서, 상기 교량의 상측에 배치되며 상기 교량에 대해 고정되는 고정프레임과, 상기 고정프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전부재와, 상기 회전부재에 회전 가능하게 결합되는 제1링크와, 상기 제1링크에 회전 가능하게 결합되며, 상기 교량의 하측에 배치되는 제2링크와, 상기 제2링크를 회전시키는 액츄에이터와, 상기 제2링크에 결합되며, 상기 교량의 하부를 촬영하는 영상촬영기와, 상기 제2링크의 가속도를 기초로 하여 상기 제2링크의 진동이 감소되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 점검자가 교량 하부에 직접 내려가지 않고도 교량 하부의 상태를 점검할 수 있다. 따라서, 점검자가 교량 아래로 떨어지게 되는 위험을 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 교량점검용 장치를 종래에 비하여 작은 크기 및 낮은 강도로 제작할 수 있으므로, 장치의 제작비용 및 운반비용을 절감할 수 있다.

또한, 교량 하부를 촬영하는 과정 중, 영상촬영기가 흔들리게 되는 현상이 방지되므로, 교량 하부를 정확하게 촬영할 수 있으며, 그 결과 교량 하부의 상태를 정확하게 점검할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량점검용 장치의 도면이며, 도 3은 제어기의 제어 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면 본 실시예에 따른 교량점검용 장치(100)는 고정프레임(10)과, 회전부재(20)와, 제1링크(30)와, 제2링크(40)와, 액츄에이터(미도시)와, 영상촬영기(60)와, 가속도 센서(70)와, 제어기(80)를 포함한다.

고정프레임(10)은 교량점검용 장치를 이송하기 위한 차량(C)에 고정되며, 교량의 상측에 배치된다.

회전부재(20)는 일방향으로 길게 형성되며, 제1회전축(51)을 중심으로 고정프레임(10)에 회전 가능하게 결합된다.

제1링크(30)는 실린더부재(31)와 피스톤부재(32)를 포함한다. 실린더부재(31)는 중공형으로 일방향으로 길게 형성되며, 제2회전축(52)을 중심으로 회전부재(20)에 회전 가능하게 결합된다. 피스톤부재(32)는 실린더부재(31)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 피스톤부재(32)는 실린더부재(31)에 삽입된다. 피스톤부재(32)은 실린더부재(31) 내에 가해지는 유압에 의해, 그 길이 방향을 따라 직선이동된다.

제2링크(40)는 실린더부재(41)와 피스톤부재(42)를 포함한다. 실린더부 재(41)는 중공형으로 일방향으로 길게 형성되며, 제3회전축(53)을 중심으로 제1링크(30)에 회전 가능하게 결합된다. 피스톤부재(42)는 실린더부재(41)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 피스톤부재(42)는 실린더부재(41)에 삽입된다. 피스톤부재(42)은 실린더부재(41) 내에 가해지는 유압에 의해, 그 길이 방향을 따라 직선이동된다.

액츄에이터(미도시)는 제1링크(30) 및 제2링크(40)를 회전시키기 위한 것으로, 특히 본 실시예의 경우 유압에 의해 구동되는 유압 액츄에이터가 채용된다. 유압 액츄에이터는 3개 구비된다. 각 유압 액츄에이터는 고정프레임(10)과 회전부재(20), 회전부재(20)와 제1링크(30) 및 제1링크(30)와 제2링크(40)에 각각 결합된다. 각 유압 액츄에이터는 그 구동시, 제1회전축(51)을 중심으로 회전부재(20)를 고정프레임(10)에 대하여 회전시키고, 제2회전축(52)을 중심으로 제1링크(30)를 회전부재(20)에 대하여 회전시키며, 제3회전축(53)을 제2링크(40)를 제1링크(30)에 대하여 회전시킨다.

영상촬영기(60)는 제2링크 피스톤부재(42)의 단부에 결합되며, 피스톤부재(42)와 함께 직선이동된다. 영상촬영기(60)는 교량(B)의 하부를 촬영한다. 영상촬영기(60)는 촬영된 영상을 저장하거나 또는 촬영된 영상을 모니터(미도시)로 실시간으로 전송한다.

가속도 센서(70)는 영상촬영기(60)와 인접한 위치, 즉 제2링크 피스톤부재(42)의 단부에 고정된다. 가속도 센서(70)는 제2링크(40)의 가속도, 특히 수직 방향으로의 가속도를 측정하고 이에 대응되는 출력신호를 출력한다.

제어기(80)는 가속도 센서(70)에서 출력된 출력신호를 전송받고, 이를 기초로 제2링크(40)의 진동이 감소되도록 유압 액츄에이터를 제어하기 위한 것이다. 특히, 본 실시예의 경우, PID(Proportional-Integral-Differential) 제어기가 사용되며, 이 PID 제어기는 제1링크(30) 및 제2링크(40)에 결합되어 제2링크(40)를 회전시키는 유압 액츄에이터를 제어한다. 도 3에 도시된 바와 같이, PID 제어기(80)는 목표치와 출력신호와의 차이(e)를 입력받는다. 본 실시예의 경우에는, 제2링크(40)가 진동하지 않고 고정된 상태로 유지되는 것이 목표이므로, PID 제어기(80)는 제2링크(40)의 가속도를 입력받는다. PID 제어기(80)는 입력된 가속도를 기초로 하여, 제2링크(40)의 가속도가 0이 되도록, 즉 제2링크의 진동이 멈추도록 하는 제어신호를 유압 액츄에이터로 출력한다. 제어신호를 인가받은 유압 액츄에이터는 제2링크(40)의 진동과 상반되는 제어력을 제2링크(40)에 가하며, 이에 따라 제2링크(40)의 진동이 감소 또는 멈추게 된다.

상기한 구성의 교량점검용 장치(100)에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 회전부재(20), 제1링크(30) 및 제2링크(40)를 회전시켜 제2링크(40)를 교량(B)의 하측에 수평하게 배치한 후, 가상선으로 도시된 바와 같이 제2링크의 피스톤부재(42)를 신장시키면서 교량(B)의 하측을 촬영하고, 이 영상을 기초로 교량의 하부 상태를 점검할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 점검자가 교량 아래로 내려가지 않고도 교량 하부의 상태를 점검할 수 있다. 따라서, 점검자가 교량 아래로 떨어지게 되는 위험요소가 방지된다. 그리고, 교량점검용 장치가 점검자의 무게를 지지할 수 있을 정도의 큰 크기 및 강도를 필요로 하지 않으므로, 교량점검용 장치의 크기 및 제작비용이 감소하게 되며, 교량점검용 장치의 운반비용도 감소하게 된다.

또한, 교량의 하부를 촬영하는 과정 중 유압 액츄에이터가 PID 제어기에 의해 제어되므로, 제2링크(40)가 교량 자체의 진동이나 바람 등의 외부 조건에 의해 진동되는 것이 방지되며, 그 결과 영상촬영기가 흔들리지 않은 상태에서 교량 하부의 영상을 정확하게 촬영할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성된 교량점검용 장치의 진동감소 효과를 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 실험에 이용된 모형은 회전부재, 제1링크 및 제2링크 길이의 합이 1.2m가 되도록 제작되었으며, 제2링크의 단부에 가속도 센서를 설치하였다.

본 실험에서는 PID 제어기를 설치하지 않은 상태 및 설치한 상태에서, 제2링크의 말단에 7cm의 초기변위를 가한 뒤 시간에 따른 제2링크 말단의 가속도를 측정하였다. 도 4a는 시간에 따른 가속도의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 4b는 도 4a의 그래프에서 0~3초 구간을 확대한 그래프이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, PID 제어기를 설치한 경우 설치하지 않은 경우에 비하여 짧은 시간(도 4b에 의하면, 약 2초) 안에 가속도의 변화가 거의 0에 가까워 짐을 확인할 수 있으며, 이를 통해 제2링크의 진동을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래 교량점검용 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량점검용 장치의 도면이다.

도 3은 제어기의 제어 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 4a는 시간에 따른 가속도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4b는 도 4a의 그래프에서 0~3초 구간을 확대한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...교량점검용 장치 10...고정프레임

20...회전부재 30...제1링크

40...제2링크 51,52,53...회전축

60...영상촬영기 70...가속도 센서

80...PID 제어기

Claims (2)

1. 교량의 하부를 점검하기 위한 것으로서,

   상기 교량의 상측에 배치되며 상기 교량에 대해 고정되는 고정프레임;

   상기 고정프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전부재;

   상기 회전부재에 회전 가능하게 결합되는 제1링크;

   상기 제1링크에 회전 가능하게 결합되며, 상기 교량의 하측에 배치되는 제2링크;

   상기 제2링크를 회전시키는 액츄에이터;

   상기 제2링크에 결합되며, 상기 교량의 하부를 촬영하는 영상촬영기;

   상기 제2링크에 결합되며, 상기 제2링크의 가속도를 측정하는 가속도 센서; 및

   상기 측정된 가속도를 기초로 하여 상기 제2링크의 진동이 감소되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 PID(Proportional-Integral-Differential) 제어기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 교량점검용 장치.
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