KR101238220B1 - 크랙모니터링시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 확대장치로 촬영한 구조물 표면의 균열 부분에 대한 이미지를 제공받아 구조물 표면에 발생된 균열 부분을 관찰할 수 있도록 표시하고, 사용자에 의해 입력된 균열 측정 데이터로 데이터베이스를 구축하는 컴퓨터를 포함한다. 확대장치는 촬영모듈과 조명모듈 및 렌즈부를 포함하고, 렌즈부는 확대장치에 분리 또는 결합할 수 있고 균열 형태와 범위를 측정하기 위한 스케일이 형성된 확대 렌즈를 포함할 수 있다.

Description

크랙모니터링시스템{Crack Detecting Apparatus}
본 발명은 구조물 표면의 촬영 이미지를 관찰하여 구조물에 발생된 미세 균열을 검사하는 것이다.
일반적으로 건축물, 교량, 터널 등 구조물에서 미세 균열이 나타날 수 있으므로 구조물의 손상 정도와 안정성을 평가하기 위해 구조물에 대한 안전 진단을 주기적으로 시행하고 있다.
작업자가 육안으로 안전 진단을 실시할 경우 정밀 진단이 어렵고, 균열 검사 장비로서 균열 측정 게이지를 사용하더라도 측정 데이터 관리에 어려움이 상존함에 따라 촬영 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 분석할 수 있는 균열 검사 장치가 선호되고 있다.
이를 위해 기존 균열 검사 장치로 촬영한 이미지를 관찰하여 구조물의 균열 정도를 수치로 환산한 실측값을 기록하여 균열의 진행 상황을 파악하는 방법이 사용되고 있다. 이런 기존 균열 검사 장치에서는 촬영 장비로 획득하는 이미지 배율이 실제와 다른 관계로 촬영 이미지에 나타난 균열 크기가 실측값과 다를 수 있어 균열 측정에 앞서 작업자가 눈금자를 이용하여 균열 부위를 실측하고 이를 토대로 촬영 이미지의 균열 부분의 실측값을 계산하고 이를 기장하거나 입력장치로 입력하고 있다.
그러나 기존 균열 검사 장치는 작업자에 의해 실측값을 직접 측정하므로 실측값의 측정 작업에 번거로움이 있을 뿐 아니라 촬영 이미지에 나타난 균열 부분을 실측값으로 환산하는 과정에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
또한 구조물의 균열이 발생 초기부터 비교적 장시간에 걸쳐 진행되는 경우에 대비하려면 균열 검사를 지속적으로 모니터링할 필요가 있고, 이러한 균열 측정에 대한 측정 데이터를 효율적으로 관리하는 기능이 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면은 균열 부분에 대한 실측값을 간편하게 측정하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 균열 검사 장치로 균열 발생 여부 뿐 아니라 구조물에 발생된 균열의 진행 상황을 효율적으로 검사하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 실시예예 따른 균열 검사 장치는, 구조물 표면을 확대 촬영하는 확대장치; 상기 확대장치로 촬영한 이미지를 제공받아 구조물 표면에 발생된 균열 부분을 관찰할 수 있도록 표시하고, 사용자에 의해 입력된 균열 측정 데이터로 데이터베이스를 구축하는 컴퓨터를 포함하되, 상기 확대장치는 촬영모듈과 조명모듈 및 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는 상기 확대장치에 분리 또는 결합할 수 있고 균열 형태와 범위를 측정하기 위한 스케일이 형성된 확대 렌즈를 포함한다.
또한, 상기 렌즈부에 외부의 빛을 촬영 영역에 비추기 위한 투명 재질의 투광부를 설치한다.
또한, 상기 확대장치는 하우징에 일체로 설치되어 구조물의 촬영 영역을 이동할 때 조작하기 위한 손잡이를 포함한다.
또한, 상기 확대 렌즈는 균열 부분의 폭, 반지름, 지름, 각도 중 적어도 하나의 스케일에 대응한 눈금이 레이저빔을 이용한 레이저마킹에 의해 형성된다.
또한, 상기 컴퓨터는 균열 부분의 측정 전에 입력 인터페이스를 이용하여 사용자에 의해 수행하는 캘리브레이션의 설정 결과를 저장하는 캘리브레이션 설정부와, 설정된 캘리브레이션을 적용하고 입력 인터페이스를 이용하여 사용자에 의해 수행하는 균열 부분의 측정 데이터를 저장하고 데이터베이스에 구축하는 데이터 관리부를 포함하고, 상기 데이터 관리부는 측정 시기와 측정 장소에 대한 조건에 따라 측정 데이터를 추출하여 추출된 변위값에 대한 그래프, 히스토그램 및 프로파일 중 적어도 어느 하나를 이용하여 화면에 표시한다.
또한, 상기 확대장치를 상기 구조물에 고정시키는 고정 지그와, 상기 컴퓨터로부터 구축된 데이터베이스를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 제공받는 서버를 더 포함한다.
이상과 같이 본 실시예에 따른 균열 검사 장치는 확대장치에 결합 또는 분리할 수 있는 렌즈부에 캘리브레이션을 위한 스케일을 형성하여 촬영 이미지에서 균열 부분에 대한 실측값 계산을 간편하게 수행할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 균열 검사 장치는 확대 장치로 촬영한 이미지를 분석하여 얻은 측정 데이터를 원격으로 제공받아 균열 발생 초기부터 균열의 진행 상황을 모니터링함으로써 지속적으로 구조물의 균열 부분을 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 균열 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 촬영모듈과 조명모듈의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 렌즈부의 외관을 나타낸 도면이다
도 4는 도 1의 렌즈부에 설치된 확대 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 균열 검사 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 균열 측정 전 캘리브레이션을 설명하기 위한 화면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 균열 측정 및 저장을 설명하기 위한 화면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 균열 측정에 대한 변위 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 균열 검사 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 균열 검사 장치는 휴대할 수 있게 제작되어 소형 주택은 물론 대형 건축물, 교량, 터널 등 구조물에 대한 안전 진단을 위한 검사 장비에 적용할 수 있다.
도 1에 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 균열 검사 장치는 사용자에 의해 입력된 균열 측정 데이터로 데이터 베이스를 구축하는 컴퓨터(100)와, 내장 카메라로 구조물 표면을 확대 촬영하고 전송하는 확대장치(200)와, 컴퓨터(100)와 확대장치(200) 사이를 연결하여 촬영 이미지를 전송하는 전송선(101)을 포함한다. 여기서 전송선(101)은 이미지 전송 뿐 아니라 컴퓨터(100)와 확대장치(200) 사이의 제어신호를 전달하고 전원 공급하는 역할을 할 수 있다.
컴퓨터(100)는 촬영 이미지를 작업자가 관찰할 수 있도록 표시하는 표시부(102)와 작업자의 입력작업을 위한 입력 인터페이스로서 키보드(103)와 마우스(104)를 포함할 수 있다.
확대장치(200)는 원통 형상의 하우징(201)과, 하우징(201) 안에 내장된 촬영 모듈(203)과 조명 모듈(205)을 포함한다.
하우징(201)에는 작업자가 확대장치(200)를 이동할 때 사용하기 위한 손잡이(202)가 일체로 설치된다. 손잡이(202)는 약간 볼록한 원통 형상으로 제작하되, 손으로 잡고 조작할 수 있으며 그 형상과 크기는 제한받지 않고 다양하게 구현이 가능하다.
확대장치(200)는 하우징(201)에 결합 또는 분리할 수 있는 렌즈부(210)를 포함한다.
렌즈부(210)는 손잡이 하단에 결합되는 결합부(204)가 형성된 렌즈 하우징(211)과 렌즈 하우징(211) 안에 설치된 확대 렌즈(213) 및 외부의 빛을 촬영 영역에 비추기 위한 투광부(212)을 포함한다. 여기서 투광부(212)는 투명 재질로 제작되어 사용자가 촬영 영역을 볼 수 있고 투과된 빛이 촬영 영역을 비추어 일정 조도를 확보할 수 있도록 하기 위함이다.
도 2를 참고하면, 하우징(201) 안에 촬영 모듈(203)의 CCD 카메라(207)가 설치되고, 그 CCD 카메라(207)의 주위 둘레에 배치되어 촬영 영역을 조명하는 조명 모듈(205)의 복수개 LED(206)가 설치된다.
도 3에 볼 수 있는 바와 같이, 렌즈부(210)의 렌즈 하우징(211) 상부 내측에 일정 배율로 확대하는 확대 렌즈(213)가 고정 설치되고, 그 렌즈 하우징(211)의 하단은 넓게 확장되어 있으며, 확장부의 일부 영역에 투광부(212)가 일체로 마련된다.
렌즈 하우징(211)의 결합부(204)는 나사 결합으로 고정 설치하나, 그 결합 방식은 렌즈 하우징(211)에 렌즈부(210)를 결합하거나 분리할 수 있으며 어떠한 결합 구조를 적용할 수 있다. 따라서 확대 비율이 다른 복수개 렌즈부(210) 중 어느 하나를 선택적으로 하우징(201)에 결합하여 사용할 수 있다. 즉, 균열 형태와 범위에 따라 적절한 배율의 확대 렌즈(213)를 구비한 렌즈부(210)를 선택적으로 사용할 수 있다.
도 4를 참고하면, 확대 렌즈(213)에는 레이저빔을 이용한 미세 가공으로 형성된 복수개 스케일(214)(215)(216)(217)이 형성될 수 있다.
복수개 스케일(214)(215)(216)(217)은 캘리브레이션하기 위한 실측값 단위의 눈금이 렌즈상에 배열되어 있다.
폭 스케일(214)은 균열 부분의 균열 폭 측정에 적용하기 위한 일정 두께(1.0㎜ ~ 15㎜) 눈금들이 일정 간격으로 배열되고, 반지름 스케일(215)은 균열 부분의 반지름 측정에 적용하기 위한 원호 형상의 눈금들이 중심점에서 일정 간격(1.0㎜ ~ 6.0㎜) 배열되고, 각도 스케일(216)은 균열 부분의 각도 측정에 적용하기 위한 눈금들이 일정 각도(5°) 만큼 배열되고, 지름 스케일(217)은 균열 부분의 지름 측정에 적용하기 위한 일정 크기의 지름(0.05㎜, 01㎜, 02㎜, 0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜)을 갖는 원들이 배열된다.
촬영 모듈(203)의 CCD 카메라(207)가 촬영한 이미지에는 복수개 스케일(214)(215)(216)(217)이 중첩되어 나타나게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 균열 검사 장치의 블록도이다.
컴퓨터(100)의 제어부(105)는 전송선(101)를 통해 제어신호를 출력하여 확대장치(200)의 촬영 모듈(203)과 조명 모듈(205)를 제어할 수 있다.
제어부(105)는 입력 인터페이스인 키보드(103)와 마우스(104)를 통한 사용자 입력 명령에 따라 균열 측정을 전반적인 동작을 수행할 수 있다.
촬영 모듈(203)과 조명 모듈(205)을 작동시켜 구조물 표면을 촬영한 이미지가 전송선(101)을 통해 컴퓨터(100)로 전송되고, 제어부(105)에 의해 촬영 이미지를 표시부(102)를 통해 표시할 수 있다.
표시부(102)에 나타난 이미지에는 균열 부분 이외에 복수개 스케일(214)(215)(216)(217)이 중첩되어 나타나게 되며, 이러한 사용자는 입력 인터페이스를 이용하여 균열 측정에 앞서 캘리브레이션을 설정할 수 있다. 이때 캘리브레이션 설정부(106)는 설정 내용을 저장하고, 균열 측정 시 설정된 캘리브레이션을 적용한다. 이를 도 6의 화면 예시도를 참고하여 설명한다.
도 6은 균열 폭을 측정하기 위한 캘리브레이션을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 먼저 사용자가 확대장치(200)의 초점을 맞추어 촬영을 시작하여 확대 렌즈(213)에 형성된 폭 스케일(214)의 눈금 중 해당하는 눈금을 캡처한 후 우측에 설정하고자 하는 스케일 수치를 입력하고(1), 측정 버튼을 선택한다(2). 그런 다음 입력 인터페이스인 마우스(104)를 이용하여 캡처 이미지에 나타난 눈금의 폭을 잰다(3). 이때 눈금 폭의 수치가 화면에 표시될 수 있다. 이후 우측의 적용 버튼을 선택하면 해당 폭 스케일(214)에 대한 캘리브레이션 설정이 완료된다. 캘리브레이션 설정부(106)는 설정 내용을 저장한다.
캘리브레이션 설정을 마친 후 측정 모드로 전환 후 사용자는 확대장치(200)를 이용하여 균열 부분을 촬영한다. 균열 부분의 촬영 이미지가 표시부(102)에 표시된다. 이렇게 균열 측정 모드로 전환되면 도 7의 예시한 바와 같이 표시부(102)에는 좌측에 균열 부분의 이미지를 표시함과 아울러 우측에 데이터 입력창이 나타난다. 먼저 사용자는 데이터 입력창의 측정 버튼을 선택하고(1), 균열 부분의 시작점과 끝점을 입력 인터페이스인 마우스(104)를 이용하여 잰다(2). 이때 마우스(104)로 잰 균열 부분에 대한 수치가 화면에 표시됨과 동시에 데이터 입력창에 입력될 수 있다. 그런 다음 적용 버튼을 선택하면(3) 측정 결과가 데이터 관리부(107)에 의해 저장된다.
데이터 관리부(107)에 의해 저장된 측정 결과는 측정 장소와 측정 시기에 따라 데이터베이스(108)에 구축되며, 사용자는 데이터베이스(108)에 구축된 측정 결과에 대해 입력 조건에 따라 검색할 수 있다. 도 8에 예시한 바와 같이 표시부(102)에 데이터 검색화면을 표시한 후 측정 장소에 대한 조건을 설정하기 위한 현장명과 측정 시기에 대한 조건을 설정하기 위한 조회기간에 원하는 조건 항목을 입력하고, 좌측의 변위 그래프 버튼을 선택하면(1), 화면에 설정된 현장명과 측정 시기에 따른 균열 부분의 측정 데이터에 대한 변위값이 그래프로 표시될 수 있다. 실시예에서는 균열 부분의 측정 데이터에 대한 변위값을 그래프로 표시하는 경우를 예시적으로 설명하였으나, 균열 부분의 폭, 반지름, 지름 및 각도에 대한 연산을 통해 해당 측정 데이터에 대한 평균값, 최대값과 최소값 및 표준편차에 대한 연산하여 추출하고 그 추출 결과를 표시할 수 있다. 또한 측정 결과의 표시 방식도 그래프로 국한하지 않고 막대형 히스토그램이나 프로파일 형태로 표시할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예는 휴대할 수 있게 제작된 균열 검사 장치를 적용하여 균열 측정 및 관리하는 동작을 설명하였으나, 균열이 발생하기 시작하는 균열 부분에 대해 장기간에 걸쳐 모니터링할 필요가 있는 경우에는 확대 장치(200)를 균열 부분에 고정 설치하고 이로부터 촬영된 이미지를 원격으로 전송받아 지속적으로 검사하는 방식을 적용할 수 있다.
도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 균열 검사 장치는 확대장치(200)와 컴퓨터(100)를 포함하는 구성은 앞서 설명한 실시예와 기능상 동일하며, 균열 부분에 확대장치(200)를 고정하기 위한 고정지그(200)와 유선 또는 무선 네트워크(300)를 통해 측정된 이미지를 제공받아 원격으로 모니터링하는 서버(400)를 포함하여 구성할 수 있다.
컴퓨터(100)에서 캘리브레이션 설정과 측정 데이터를 데이터베이스를 구축하고, 구축된 데이터베이스를 서버(400)의 요청에 따라 제공하는 방식을 적용하거나 컴퓨터(100)에서 정기적으로 데이터베이스를 서버(400)로 전송하는 방식을 적용할 수 있다. 이에 따라 관리자는 서버(400)에 전송된 측정 데이터에 기초하여 균열 부분에 대한 균열의 진행 상황을 원격으로 검사할 수 있다.
100 : 컴퓨터 101 : 전송선 102 : 표시부
103 : 키보드 104 : 마우스 105 : 제어부
106 : 캘리브레이션 설정부 107 : 데이터 관리부
108 : 데이터베이스 200 : 확대장치 201 : 하우징
201 : 손잡이 203 : 촬영모듈 205 : 조명모듈
206 : LED 207 : CCD 카메라 210 : 렌즈부
211 : 렌즈하우징 212 : 투광부 214 : 폭 스케일
215 : 반지름 스케일 216 : 각도 스케일 217 : 지름 스케일
300 : 네트워크 400 : 서버

Claims (6)

  1. 구조물 표면을 확대 촬영하는 확대장치;
    상기 확대장치로 촬영한 이미지를 제공받아 구조물 표면에 발생된 균열 부분을 관찰할 수 있도록 표시하고, 사용자에 의해 입력된 균열 측정 데이터로 데이터베이스를 구축하는 컴퓨터를 포함하되,
    상기 확대장치는 하우징과 상기 하우징 안에 내장된 촬영모듈 및 조명모듈, 그리고 상기 하우징에 분리 또는 결합할 수 있는 렌즈부를 포함하고,
    상기 렌즈부는 균열 형태와 범위를 측정하기 위한 스케일이 형성된 확대 렌즈와 외부의 빛을 촬영 영역에 비추기 위한 투명 재질의 투광부를 포함하며,
    상기 컴퓨터는 균열 부분의 측정 전에 입력 인터페이스를 이용하여 사용자에 의해 수행하는 캘리브레이션의 설정 결과를 저장하는 캘리브레이션 설정부와, 설정된 캘리브레이션을 적용하고 입력 인터페이스를 이용하여 사용자에 의해 수행하는 균열 부분의 측정 데이터를 저장하고 데이터베이스에 구축하는 데이터 관리부를 포함하고,
    상기 데이터 관리부는 측정 시기와 측정 장소에 대한 조건에 따라 측정 데이터를 추출하여 추출된 변위값에 대한 그래프, 히스토그램 및 프로파일 중 적어도 어느 하나를 이용하여 화면에 표시하는 크랙모니터링시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 확대 렌즈는 균열 부분의 폭, 반지름, 지름, 각도 중 적어도 하나의 스케일에 대응한 눈금이 레이저빔을 이용한 레이저마킹에 의해 형성된 크랙모니터링시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
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