KR101230601B1

KR101230601B1 - 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템

Info

Publication number: KR101230601B1
Application number: KR1020100100822A
Authority: KR
Inventors: 이민기; 박근우; 김태성; 장인성
Original assignee: 한국해양연구원; 창원대학교 산학협력단
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2013-02-06
Also published as: KR20120039234A

Abstract

본 발명은 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설계 사석면의 기준높이를 측정하여 발신하는 통신부와, 고도 및 장비형상을 측정할 수 있는 센서가 장착되며, 수중의 사석면을 이동하며 사석을 고르는 작동부와, 상기 작동부와 케이블로 연결되고, 상기 통신부에서 송신되는 신호와, 상기 작동부에서 제공되는 신호를 취합하여 상기 작동부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지되, 상기 작동부는, 몸체의 양측에 결합되며, 내부에 유압실린더가 장착되어 상하로 작동되는 복수 개의 아웃트리거와, 상기 아웃트리거의 각각에 핀 조인트로 회동가능하게 결합되는 주행궤도와, 상기 몸체에 장착되는 사석고르기 툴과, 상기 몸체의 전방에 결합되어, 수중의 모습을 촬영하는 수중카메라와, 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 고도와 장비형상을 측정하여 상기 제어부로 발신하는 센서를 포함하여 이루어지는 것을 기술적 요지로 하는 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템에 관한 것이다.

Description

수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템{A mechanized system for underwater rubble leveling work}

본 발명은 수중 사석 고르기 작업을 무인 기계화 시스템을 이용하여 진행할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 수중 사석 고르기 작업은 수중 구조물(케이슨, 블록 등)이 설치된 장소에 사석을 투하하고, 투하된 사석을 설계기준 높이에 맞도록 평평하게 하는 작업이다.

종래에는 사석을 잠수부가 직접 사석 고르기 작업을 수행하였는데, 도 1은 종래의 수중 사석 고르기 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 잠수부(90)가 수중측량을 통해 설계 기준높이와 작업영역에 맞는 말뚝을 박고, 고정 비개 파이프(50)로 말뚝(70)을 연결하여 기준틀을 설치한 후 잠수부는 이동 비개 파이프(60)와 투하된 사석의 높낮이를 비교하여 수작업으로 사석을 채우거나 빼내는 방식으로 사석면을 사석기준면에 맞추게 된다.

그리고, 도 2는 종래의 수중 오물을 제거하는 시스템을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 무한궤도(81) 방식으로 수중 저면을 이동하며, 수중카메라(82)가 장착되어 수중의 오물을 확인할 수 있으며, 일측에 수중의 저면에 형성된 오물을 빨아당겨 제거할 수 있는 오물제거 수단(83)이 구비된 수중장비(10)와, 상기 수중장비(10)와 케이블(85)로 연결되어 수상에서 원격 조정을 할 수 있도록 하는 제어장치(20)로 구성되는 것으로, 대한민국 특허청에서 공개된 공개번호 10-2003-0030423가 있다.

그러나, 도 1에서와 같이, 잠수부가 직접 수중의 사석을 고르는 작업을 하므로, 잠수병 등의 산재에 항상 노출되어 있고, 작업공정은 해상의 날씨와 파랑 및 조석 등에 지대한 영향을 받고 있어, 작업공정이 지연되는 문제점이 있어 왔으며, 도 2에서의 수중장비는 단순히 오물제거를 위한 용도로 사용되어져 기준면을 정밀하게 맞추어야하는 사석 고르기 작업에는 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기계화 시스템을 이용하여 무인 사석 고르기 작업을 진행할 수 있도록 하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 설계 사석면의 기준높이를 측정하여 발신하는 통신부와, 고도 및 장비형상을 측정할 수 있는 센서가 장착되며, 수중의 사석면을 이동하며 사석을 고르는 작동부와, 상기 작동부와 케이블로 연결되고, 상기 통신부에서 송신되는 신호와, 상기 작동부에서 제공되는 신호를 취합하여 상기 작동부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지되, 상기 작동부는, 몸체의 양측에 결합되며, 내부에 유압실린더가 장착되어 상하로 작동되는 복수 개의 아웃트리거와, 상기 아웃트리거의 각각에 핀 조인트로 회동가능하게 결합되는 주행궤도와, 상기 몸체에 장착되는 사석고르기 툴과, 상기 몸체의 전방에 결합되어, 수중의 모습을 촬영하는 수중카메라와, 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 고도와 장비형상을 측정하여 상기 제어부로 발신하는 센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통신부는, 상기 사석면의 일측에 형성되어 설계 사석면의 기준높이를 측정하는 기준수심센서와, 상기 기준수심센서와 케이블로 연결되며, 수상에 형성되어 상기 설계 사석면의 기준높이의 신호를 상기 제어부로 발신하는 무선통신 모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 작동부는, 몸체의 양측에 결합되어 상하로 작동되는 복수 개의 아웃트리거와, 상기 아웃트리거의 각각에 핀 조인트로 회동가능하게 결합되는 주행궤도와, 상기 몸체에 장착되는 사석고르기 툴와, 상기 몸체의 전방에 결합되어, 수중의 모습을 촬영하는 수중카메라 및 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 고도와 현재의 상태를 측정하여 상기 제어부로 발신하는 상대 수심센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서는, 상기 작동부의 고도를 제공하는 상대 수심센서와, 상기 몸체의 기울어짐을 측정하여 제공하는 각도센서와, 상기 유압실린더의 길이를 측정하여 제공하는 길이측정센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는,상기 센서와 상기 수중카메라가 케이블을 통하여 연결되어 수신된 데이터를 그래픽화 하여 모니터에 실시간 출력함으로 운전자가 상기 작동부를 조종할 수 있도록 하는 운영제어수단과, 상기 운영제어수단에서 명령되는 신호를 제공받아 상기 작동부를 제어하는 구동용제어기를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

먼저, 기계화 시스템을 이용한 사석 고르기 작업을 진행하므로써, 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 잠수부의 투입 없이 원격조종을 통해 작업을 진행하므로 산재를 예방할 수 있게 된다.

나아가, 자동화를 통한 작업의 능률을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 수중 사석 고르기 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 수중 오물 제거장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 실시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 작동부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 작동부 몸체에 사석 고르기 툴을 장착한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 제어부를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 실시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 통신부(100), 작동부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 통신부(100)는, 설계 사석면(110)의 기준높이를 측정하여 발신을 하게 된다.

그리고, 상기 작동부(200)는, 고도 및 장비형상을 측정할 수 있는 센서가 장착되며, 사석면을 이동하며 사석을 고르게 하여 평탄화 작업을 진행하게 된다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상

기 작동부(200)와 케이블(30a)로 연결되고, 상기 통신부(100)에서 송신되는 신호와, 상기 작동부(200)에서 제공되는 신호를 취합하여 상기 작동부(200)를 제어하여 상기 설계 사석면(110)의 고도로 사석면을 고를 수 있도록 할 수 있게 된다.

상기와 같이 제어부(300)는 상기 통신부(100)에서 제공되는 설계 사석면(110)의 신호와, 상기 작동부(200)의 고도 신호를 수신받아 상기 제어부(300)에서의 조작에 의해 상기 작동부(200)를 조종하여 설계 사석면(110)의 고도로 사석면을 고를 수 있도록 한다.

여기서, 상기 통신부(100)는, 기준수심센서(120)와 무선통신 모듈(130)로 구성된다.

상기 기준수심센서(120)는 수중의 사석면의 일측에 형성되어 설계 사석면(110)의 기준높이를 측정하며, 상기 무선통신 모듈(130)은 상기 기준수심센서(120)와 케이블(30b)로 연결되며, 수상에 형성되어 상기 설계 사석면(110)의 기준높이를 측정한 신호를 상기 제어부(300)로 발신을 하게 되는데, 상기 무선통신 모듈(130)은 수상에 떠있을 수 있는 것은 어떤 것에라도 장착 가능하며, 본 발명에서는 부표에 상기 무선통신 모듈(130)이 장착되어 진다.

도 4는 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 작동부를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 작동부 몸체에 장착한 사석 고르기 툴을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템의 제어부를 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 작동부(200)는, 아웃트리거(210), 주행궤도(220), 사석고르기 툴(tool)(230), 수중카메라(240), 센서(250)를 포함하여 구성된다.

상기 아웃트리거(210)는, 복수 개가 몸체(212)의 양측에 결합되며, 내부에 유압 실린더(211)가 장착되어 상하로 작동되는데, 상기 유압 실린더(211)가 아닌 다른 수단을 사용하여 상하로 이동되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 주행궤도(220)는 상기 아웃트리거(210)의 각각에 핀 조인트(221)로 회동가능하게 결합되어 경사면에서도 상기 주행궤도(220)가 사석의 경사면의 각도에 대응되도록 회동되어져 상기 주행궤도(220)와 사석의 경사면의 접지력을 향상시켜 주행력을 높일 수 있다.

그리고, 상기 사석고르기 툴(230)은 사석을 고를 수만 있다면 어떠한 수단을 사용하는 것도 가능하나, 본 발명의 실시 예에서는 쟁기(231)와 버켓(232)이 몸체의 전방에 결합되어, 상기 버켓(232)으로 사석을 담아서 사석 경계면(110)을 메울 수 있고, 상기 작동부(200)가 전진을 하며 상기 쟁기(231)로 돌출된 사석을 밀어주어 평탄화 작업을 할 수 있게 되며, 또한, 상기 몸체(212)의 전방에 워터젯(260)이 구비되어 사석이 뭉쳐진 언덕을 분산시켜 작업의 능률을 향상시킬 수 있게 한다.

상기 수중카메라(240)는 상기 몸체(212) 또는 사석고르기 툴(230)의 전방에 결합되어, 수중의 모습을 촬영하게 된다.

그리고, 상기 센서(250)는, 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 고도와 장비형상을 측정하여 상기 제어부로 발신을 하게 된다.

여기서, 상기 센서(250)는, 상대 수심센서(251), 각도센서(252), 길이측정센서(253)로 구성된다.

상기 상대 수심센서(251) 및 상기 각도센서(252)는 상기 몸체(212)의 일측에 장착되어 상기 몸체(212)의 고도 및 자세각도를 측정하며, 상기 길이측정 센서는 각각의 유압실린더(211)에 장착되어 길이를 측정하여 상기 제어부(300)로 발신을 하게 된다.

이때, 상기 작동부(200)가 경사면의 주행일 경우 상기 각도센서(252)가 상기 몸체(212)의 기울어짐을 측정하고, 제어부(300)에서 상기 각도센서(252)의 값이 수평이 될 수 있도록 상기 아웃트리거(210)의 길이를 제어함으로서 상기 몸체(212)가 수평상태를 유지할 수 있게 되며, 상기 몸체(212)가 항상 수평상태로 유지될 때 사석 평탄화 작업의 효율성을 높일 수 있게 된다.

여기서, 상기 제어부(300)는, 운영제어수단(310)과 구동용제어기(320)를 포함하여 구성된다.

상기 운영제어수단(310)은, 상기 통신부(100)의 신호를 수신하고, 상기 작동부(200)와 상기 수중카메라(240)가 케이블을 통하여 연결되며, 상기 작동부(200)와 상기 수중카메라(240)에서 수신된 데이터를 그래픽화 하여 모니터(311)에 실시간 출력함으로 작업자는 작동부(200)의 형상, 작업되고 있는 사석면의 높이정보, 수중작업 영상들을 직감적으로 확인하여 상기 작동부(200)의 주행 및 상기 사석고르기 툴(230)을 조종할 수 있게 된다.

그리고, 상기 구동용제어기(320)는 상기 운영제어수단(310)에서 명령되는 신호를 제공받아 상기 작동부(200)를 제어할 수 있도록 하는 것으로, 이미 공지된 기술로 이에 대해서는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 제어부(300)의 일측에는 케이블 릴(330)이 형성되어 상기 작동부(200)와 제어부(300)를 연결하는 케이블(30a)의 길이를 조절할 수 있게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명의 작동과정을 도 3 내지 도 6을 참조로 설명하기로 한다.

먼저, 기준 수심센서(120)를 설계 사석면(110)의 기준 높이에 설치를 하고, 작동부(200)를 수중의 사석면에 투입을 한다.

상기 기준 수심센서(120)는 수면상에 떠있을 수 있는 부표 등에 형성된 무선통신 모듈(130)과 케이블(30b)로 연결되어, 실시간으로 상기 기준 수심센서(120)의 값을 상기 제어부(300)로 전송하게 된다.

그리고, 상기 제어부(300)와 통신선, 전력선, 유압호스를 포함하여 구성된 케이블(30a)로 연결된 작동부(200)를 기중기로 사석면에 위치시켜, 상기 작동부(200)에 장착된 상기 상대 수심센서(251)를 통해 제공되는 상기 작동부(200)의 고도와, 상기 기준 수심센서(120)에서 제공되는 설계 사석면(110)의 고도를 상기 제어부(300)에서 인지하여 상기 작동부(200)를 작동시켜 작업이 수행되는데, 상기 기준 수심센서(120)와 상대 수심센서(251)를 통해 제공되는 신호, 상기 각도센서(252)의 신호, 상기 길이측정 센서(253)의 신호와 상기 수중카메라(240)를 통해 제공되는 신호에 의하여 상기 작동부(200)의 고도 및 현재 장비의 형상을 실시간으로 모니터(311)에 출력을 하여 작업자가 인지하여 모니터(311)를 보면서 상기 작동부(200)를 조종하여 사석면을 고를 수 있게 되며, 공정상황을 확인할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 수중의 사석을 고르는 작업을 함에 있어서, 통신부, 작동부 및 제어부를 이용한 기계화 시스템을 이용하여 수중의 사석을 고를 수 있도록 하는 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

30a,b : 케이블 100 : 통신부
110 : 설계 사석면 120 : 기준 수심센서
130 : 무선통신 모듈 200 : 작동부
210 : 아웃트리거 211 : 유압 실린더
220 : 주행궤도 221 : 핀 조인트
230 : 사석고르기 툴 240 : 수중카메라
250 : 센서 251 : 상대 수심센서
252 : 각도센서 253 : 길이측정센서
260 : 워터젯 300 : 제어부
310 : 운영제어수단 311 : 모니터
320 : 구동용제어기 330 : 케이블 릴

Claims

설계 사석면(110)의 기준높이를 측정하여 발신하는 통신부(100);
고도 및 장비형상을 측정할 수 있는 센서가 장착되며, 수중의 사석면을 이동하며 사석을 고르는 작동부(200);
상기 작동부와 케이블(30a)로 연결되고, 상기 통신부에서 송신되는 신호와, 상기 작동부에서 제공되는 신호를 취합하여 상기 작동부를 제어하는 제어부(300);를 포함하여 이루어지되,
상기 작동부(200)는,
몸체(212)의 양측에 결합되며, 내부에 유압실린더(211)가 장착되어 상하로 작동되는 복수 개의 아웃트리거(210)와;
상기 아웃트리거의 각각에 핀 조인트(221)로 회동가능하게 결합되는 주행궤도(220);
상기 몸체에 장착되는 사석고르기 툴(230);
상기 몸체의 전방에 결합되어, 수중의 모습을 촬영하는 수중카메라(240);
상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 고도와 장비형상을 측정하여 상기 제어부로 발신하는 센서(250);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 통신부(100)는,
상기 사석면의 일측에 형성되어 설계 사석면의 기준높이를 측정하는 기준수심센서(120);와,
상기 기준수심센서와 케이블(30b)로 연결되며, 수상에 형성되어 상기 설계 사석면의 기준높이의 신호를 상기 제어부로 발신하는 무선통신 모듈(130);로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 센서(250)는, 상기 작동부의 고도를 제공하는 상대 수심센서(251)와, 상기 몸체의 기울어짐을 측정하여 제공하는 각도센서(252)와, 상기 유압실린더의 길이를 측정하여 제공하는 길이측정센서(253)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수장 사석 고르기 작업용 기계화 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부(300)는,
상기 작동부와 상기 수중카메라가 케이블(30a)을 통하여 연결되며, 상기 센서와 상기 수중카메라에서 수신된 데이터를 그래픽화 하여 모니터(311)에 실시간 출력함으로 운전자가 상기 작동부를 조종할 수 있도록 하는 운영제어수단(310);
상기 운영제어수단에서 명령되는 신호를 제공받아 상기 작동부를 제어하는 구동용제어기(320);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 사석 고르기 작업용 기계화 시스템.