KR101027767B1 - 배관의 위치 이동용 좌표측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관의 위치 이동용 좌표측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하에 매설되어 있는 배관의 위치를 이동시킬 때 이동되는 배관의 좌표를 단순한 장치로 쉽게 확인할 수 있도록 한 배관의 위치 이동용 좌표측정장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 단순한 구성으로 제작이 가능함과 아울러 제작 비용을 절감할 수 있고 작업자가 작동법을 익히기 쉬우며, 작동에 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있는 배관의 위치 이동용 좌표측정장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 지면 또는 작업면에 고정될 수 있도록 소정 중량으로 형성되어 있을 뿐만 아니라 정사각형으로 형성되어 있는 고정판(1)과, 상기한 고정판(1)의 꼭지점중 3개에 배치되어 삼각형상을 이루도록 하는 3개의 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)의 측정와이어(W)를 하나로 묶어 하나의 점을 이루도록 하여 포텐쇼미터의 와이어(W)가 삼각뿔형태가 되도록 함과 아울러 측정대상물에 연결되도록 구성된 연결부(5)와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)에서 전송된 변위량으로 수직방향인 Z방향 좌표와 고정판(1)을 기준으로 평면상 X, Y 좌표를 연산할 수 있는 제어부(6)로 구성함을 특징으로 한다.

배관위치이동, 배관침하, 매설심도, 배관 이설, 좌표추출, 변위계, 포텐쇼미터

Description

배관의 위치 이동용 좌표측정장치{COORDINATE MEASUREMENT DEVICE OF PIPELINE MOVEMENT}

본 발명은 배관의 위치 이동용 좌표측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하에 매설되어 있는 배관의 위치를 이동시킬 때 이동되는 배관의 좌표를 단순한 장치로 쉽게 확인할 수 있도록 한 배관의 위치 이동용 좌표측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하에는 가스관, 상하수도관, 송유관, 통신 및 전력 케이블(cable)관, 각종 덕트(duct) 및 저장 탱크 등과 같은 수많은 지하구조물들이 존재하게 된다. 상기한 여러 종류의 배관들은 경제 발전 및 인구 증가에 따라 계속하여 증가하게 될 것이고, 따라서 이러한 지하시설물들에 대한 세심한 관리와 유지가 시급한 실정이다.

상기한 배관의 안전성에 위해를 주는 요소는 여러 가지를 들 수 있으나, 그 중에서도, 다른 공사(굴삭기, 천공기)에 의한 배관 파손, 지반침하 혹은 유동에 따른 배관 변형, 지하철 혹은 타 지하시설물로부터의 미주전류에 의한 전기부식을 3대 위해요소로 꼽을 수 있다.

상기한 바와 같이 지하에 매설된 배관을 다른 공사 또는 지하구조물과의 간섭, 접촉등을 피하기 위하여 배관을 수직 또는 수평 방향으로 이동시켜 설치하기 위해서는, 배관을 노출시킨 상태에서 크레인으로 배관을 들어 올려서 수평, 수직 방향으로 이동시키게 된다.

여기서, 상기한 이동되는 배관의 위치를 확인하기 위해서는 GPS 장치 또는 레이저측정장치등을 사용하게 되는 바, 상기한 측정장치로 배관이 현재 이동되는 좌표를 확인하면서 배관의 이동 위치를 정확하게 측정하게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 배관의 이동 작업 시 배관의 이동 위치를 고가인 GPS 장치 또는 레이저측정장치를 사용하게 되면, 배관의 이동에 따른 추적기능이 없어 복잡한 현장에서 사용하기가 매우 불편할 뿐만 아니라 고가인 장비의 파손이 발생될 위험이 매우 크게 된다.

또한, GPS 장치 및 레이저측정장치는 고가일 뿐만 아니라 작동법이 매우 복잡하여 작업자가 숙련되기 어렵고 복잡한 작동에 따른 좌표 측정 시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단순한 구성으로 제작이 가능함과 아울러 제작 비용을 절감할 수 있고 작업자가 작동법을 익히기 쉬우며, 작동에 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있는 배관의 위치 이동용 좌표측정장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 지면 또는 작업면에 고정될 수 있도록 소정 중량으로 형성되어 있을 뿐만 아니라 정사각형으로 형성되어 있는 고정판과, 상기한 고정판의 꼭지점중 3개에 배치되어 삼각형상을 이루도록 하는 3개의 제1, 2, 3포텐쇼미터와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터의 측정와이어를 하나로 묶어 하나의 점을 이루도록 하여 포텐쇼미터의 와이어가 삼각뿔형태가 되도록 함과 아울러 측정대상물에 연결되도록 구성된 연결부와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터에 서 전송된 변위량으로 수직방향인 Z방향 좌표와 고정판을 기준으로 평면상 X, Y 좌표를 연산할 수 있는 제어부로 구성함을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 고정판에 직각삼각형을 이루도록 설치된 3개의 포텐쇼미터의 와이어를 연결부로 연결하여 하나로 묶고 이를 배관에 연결하여 배관 이동 시 수직 방향과 좌우방향 좌표를 제어부에서 즉시 실시간으로 연산할 수 있도록 함으로써, 배관 좌표 측정에 소요되는 경비를 절감함과 아울러 실시간으로 이루어지는 배관 좌표 측정 작업을 용이하게 할 수 있는 이점이 있는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 배관의 위치 이동용 좌표측정장치를 도시한 사시도로서, 지면 또는 작업면에 고정될 수 있도록 소정 중량으로 형성되어 있을 뿐만 아니라 정사각형으로 형성되어 있는 고정판(1)과, 상기한 고정판(1)의 꼭지점중 3개에 배치되어 삼각형상을 이루도록 하는 3개의 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)의 측정와이어(W)를 하나로 묶어 하나의 점을 이루도록 하여 포텐쇼미터의 와이어(W)가 삼각뿔형태가 되도록 함과 아울러 측정대상물(배관)에 연결되도록 구성된 연결부(5)와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)에서 전송된 변위량으로 수직방향(Z) 이동량과 고정판(1)을 기준으로 평면상의 X, Y 방향의 이동량을 연산할 수 있는 제어부(6)로 이루어져 있다.

상기한 제어부(6)에서의 연산은 하기한 수학식1과 수학식2 및 수학식3, 4에 따라 연산되는 값들에서 구하게 되는 바, 도2에 따라 이를 설명한다.

수학식1은 Cosine 제2법칙으로서,

ℓ1, ℓ2, ℓ3 : 제1, 2, 3포텐쇼미터 각각에서 연결부까지의 거리

ℓ4 : 제1, 2포텐쇼미터의 사이의 거리

ℓ5 : 제2, 3포텐쇼미터의 사이의 거리

ℓ6 : 제3, 1포텐쇼미터의 사이의 거리

V: 포텐쇼미터 와이어와 3개 포텐쇼미터가 형성하는 직각삼각형이 밑면을 이루는 삼각뿔의 부피

A: 3개 포텐쇼미터를 꼭지점으로 하는 직각삼각형의 면적

h: 수직(Z) 방향 좌표=상기 직각삼각형에서 연결부까지의 거리

여기서, 수학식2와 수학식3을 등식으로 하면, 공간상의 좌표 h(Z방향 좌표)를 구할 수 있고,

을 이용하여 X, Y 방향 좌표를 구할 수 있게 되는 것이다.
(α : 연결부를 기준으로 한 제1,2포텐쇼미터 사이의 각도
β : 연결부를 기준으로 한 제2,3포텐쇼미터 사이의 각도
γ : 연결부를 기준으로 한 제1,3포텐쇼미터 사이의 각도
δ : 제1포텐쇼미터를 기준으로 한 연결부와 제2포텐쇼미터 사이의 각도
ε : 제2포텐쇼미터를 기준으로 한 연결부와 제3포텐쇼미터 사이의 각도)

즉, 상기한 연결부(5)를 측정대상물인 배관에 연결하게 되면 상기한 연결부(5)가 상부의 점을 이루고 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4) 와이어와 3개 포텐쇼미터가 형성하는 직각삼각형이 밑면을 이루는 삼각뿔형태가 되도록 하는 것이다.

상기한 포텐쇼미터는 변위를 측정하는 일반적인 장비로서, 측정와이어가 당 겨지면 여기에 연결된 가변저항이 변하게 됨으로써 이에 따른 미소 전압을 휘트스톤 브릿지를 통해 증폭시켜 변위를 나타내도록 하는 것이다.

특히, 상기한 고정판(1)은 각종 장비를 수납한 상태에서 고정할 수 있도록 박스 형태로 제작하면 측정이 보다 용이하게 된다.

즉, 정사각형으로 형성된 박스형태의 고정판(1)에서 각 모서리에 포텐쇼미터를 고정하면 위치가 보다 정확하게 정렬될 수 있고, 측정시에 현장에서 모래, 흙 등에 의해 장비들이 오염되는 것을 방지할 수도 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 지하에 매설된 배관을 이동시켜야 할 필요가 있으면, 포크레인 등으로 배관을 덮고 있는 흙을 제거하는 터파기 작업을 하여 배관이 노출되도록 한다.

이 상태에서 배관을 비금속의 와이어로 감아서 들어 올리면서 배관을 다른 위치로 이동시키게 되는 바, 이때 상기한 배관이 현재 위치에서 어느 정도의 위치로 이동하였는지를 실시간으로 확인하면서 작업을 진행해야 한다.

즉, 연결부(5)를 배관에 연결하여 고정하고 고정판(1)은 지면에 밀착된 상태에서 배관의 이동 작업을 진행하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 고정판(1)을 지면에 안착시킬 때에는 3개의 포텐쇼미터 중 하나인 제1포텐쇼미터(2)를 현재 배관의 측정위치에 위치시키고 이를 원점으로 설정하도록 하며, 제1포텐쇼미터(2)와 제2포텐쇼미터(3)를 연결하는 선과 배관의 길이 방향이 평행이 되도록 고정판(1)을 안착시킨다.

연결부(5)가 연결되어 있는 상태에서 배관이 이동하게 되면, 연결부(5)에 의 해 한점을 이루는 3개의 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)의 와이어(W)가 이동 방향에 따라 각각 상이하게 당겨지게 된다.

포텐쇼미터 와이어(W)가 당겨지게 되면, 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)에서 각각의 변위량이 출력되면서 제어부(6)로 전송된다.

제어부(6)로 제1, 2, 3포텐쇼미터(2, 3, 4)에서의 측정 변위량이 전송되면 상기한 수학식1, 2, 3에 의해 수직방향 좌표인 h와 고정판을 기준으로 평면상의 X, Y좌표를 구하게 되는 바, 작업자는 예를 들면 모니터(미 도시)에 출력되는 상기한 각 좌표값을 실시간으로 확인하면서 배관 이동 작업을 할 수 있게 되는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 배관의 위치 이동용 좌표측정장치를 도시한 개략 사시도,

도2는 도1에서 좌표측정장치를 기하학적으로 설명한 개략 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 고정판 2: 제1포텐쇼미터

3: 제2포텐쇼미터 4: 제3포텐쇼미터

5: 연결부 6: 제어부

W: 포텐쇼미터 와이어

Claims (3)

1. 지면 또는 작업면에 고정될 수 있도록 소정 중량으로 형성되어 있을 뿐만 아니라 정사각형으로 형성되어 있는 고정판과, 상기한 고정판의 꼭지점중 3개에 배치되어 삼각형상을 이루도록 하는 3개의 제1, 2, 3포텐쇼미터와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터의 측정와이어를 하나로 묶어 하나의 점을 이루도록 하여 포텐쇼미터의 와이어가 삼각뿔형태가 되도록 함과 아울러 측정대상물에 연결되도록 구성된 연결부와, 상기한 제1, 2, 3포텐쇼미터에서 전송된 변위량으로 수직방향인 Z방향 좌표와 고정판을 기준으로 평면상의 X, Y좌표를 연산할 수 있는 제어부를 포함하고,

   상기한 제어부는 하기한 식에 따라 상기 수직방향 Z좌표(h값)를 연산하고,

   

   

   (V: 포텐쇼미터 와이어와 3개 포텐쇼미터가 형성하는 직각삼각형이 밑면을 이루는 삼각뿔의 부피

   A: 3개 포텐쇼미터를 꼭지점으로 하는 직각삼각형의 면적

   h: 수직(Z) 방향 좌표=상기 직각삼각형에서 연결부까지의 거리

   ℓ1, ℓ2, ℓ3 : 제1, 2, 3포텐쇼미터 각각에서 연결부까지의 거리

   α : 연결부를 기준으로 한 제1,2포텐쇼미터 사이의 각도

   β : 연결부를 기준으로 한 제2,3포텐쇼미터 사이의 각도

   γ : 연결부를 기준으로 한 제1,3포텐쇼미터 사이의 각도)

   상기한 제어부는 하기한 식에 따라 고정판을 기준으로 평면상의 X, Y좌표를 연산함을 특징으로 하는 배관의 위치 이동용 좌표측정장치.

   

   (ℓ1, ℓ2 : 제1, 2포텐쇼미터 각각에서 연결부까지의 거리

   δ : 제1포텐쇼미터를 기준으로 한 연결부와 제2포텐쇼미터 사이의 각도

   ε : 제2포텐쇼미터를 기준으로 한 연결부와 제3포텐쇼미터 사이의 각도)
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