KR101462467B1 - 이동 단말기를 이용한 콘크리트 균열 측정장치 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 단말기를 이용하여 콘크리트 균열 폭을 측정하는 장치 및 그 제어방법에 대한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 콘크리트 균열 폭을 측정하는 장치는 하중에 의해 콘크리트에 발생하는 균열을 측정하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하는 카메라, 상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득하는 로드셀 및 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 이동 단말기를 포함하되, 상기 이동 단말기는 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 통신부, 상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 제어부 및 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 표시하는 디스플레이부, 상기 시간에 따른 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 카메라의 촬영과 상기 로드셀의 하중 값 획득은 동시에 수행될 수 있다.
Description
본 발명은 이동 단말기를 이용하여 콘크리트 균열 폭을 측정하는 장치 및 그 제어방법에 대한 것이다.
개인용 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등과 같은 단말기는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러한 다양한 기능들의 예로 데이터 및 음성 통신 기능, 카메라를 통해 사진이나 동영상을 촬영하는 기능, 음성 저장 기능, 스피커 시스템을 통한 음악 파일의 재생 기능, 이미지나 비디오의 디스플레이 기능 등이 있다. 일부 단말기는 게임을 실행할 수 있는 추가적 기능을 포함하고, 다른 일부 단말기는 멀티미디어 기기로서 구현되기도 한다. 더욱이 최근의 단말기는 방송이나 멀티캐스트(multicast) 신호를 수신하여 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청할 수 있다.
일반적으로 단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
한편, 건물, 터널, 교량 등에서 흔하게 사용되는 콘크리트 구조물은 시간에 따라 손상되고 노후화된다. 이와 같이 손상되고 노후화되는 콘크리트 구조물의 기능을 유지시켜 수명을 연장시키기 위해서는 콘크리트 구조물의 지속적인 관리, 점검이 필요하다.
콘크리트 구조물의 점검에서 가장 기본적인 조사는 외관 조사이고, 외관 조사에서 콘크리트 구조물 표면의 균열에 대한 조사는 콘크리트 구조물의 정밀 안전 진단의 수행 여부를 판단함에 있어 매우 중요한 요소이다.
콘크리트는 시멘트, 굵은 골재, 잔골재, 혼합재(mineral admixtures for concrete), 혼화제(chemical admixtures for concrete) 등을 사용하는 복합재료로써 높은 압축강도(compressive strength)를 가진다.
또한, 콘크리트는 상대적으로 인장강도(tensile strength, 일반적으로 압축강도의 1/10 수준)가 낮은 특성을 가지고 있다.
일반적으로 콘크리트 구조체에 작용하는 인장응력(tensile stress)이 인장강도를 넘어서면 균열이 발생하는 점을 고려한다면, 콘크리트는 상대적으로 인장응력에 취약한 재료로 취급될 수 있다.
또한, 콘크리트의 경화에 있어서 가장 중추적인 역할을 하는 시멘트가 경화하는 과정에서 절대체적의 약 1%에 해당하는 수축이 발생하기 때문에, 수축이 발생하지 않는 골재와 수축하는 시멘트 페이스트(cement paste) 계면에서 인장력이 발생할 수 있다.
또한, 콘크리트의 응결이 시작된 후 거푸집이 변형하거나 변동이 생기면 구조체에 균열을 발생시킨다. 이러한 균열은 가끔 부재의 내부에 생겨 표면검사로는 보이지 않을 경우도 있으며, 콘크리트의 내부에 물집을 형성하여 겨울에 동해의 원인이 되기도 하고 철근을 부식시키기도 한다.
거푸집의 변형 중 하중과 관련하여 균열이 발생하는 경우 초기 균열 발생시점, 균열이 발생할 때의 하중 및 균열폭을 검측해야 한다.
종래에는 검측을 위해 콘크리트에 하중을 가한 뒤 육안으로 확인하여 검사하고, 다시 하중을 가한 뒤 다시 검사를 하는 방식으로 검측하였다. 하지만 이러한 방식은 위험하고 측정자의 개인차에 따라 측정값이 상이하고, 측정자의 주관이 개입되어 객관적이면서 정확한 균열폭의 측정이 어려우므로 신뢰성이 떨어지는 단점이 있었다.
따라서 최근에는 첨단 영상장비를 이용한 영상 기법을 통해 콘크리트 구조물 표면에 대한 균열을 측정하는 방법이 실시되고 있다.
그러나 하중과 균열폭을 별도로 측정하여야 했고 처리보드도 별도로 필요하였으며, 종래의 장비는 고가이면서 차량에 탑재되거나 자체 이동 운반 수단을 수반하는 단점뿐 아니라, 숙련공이 아닌 이상 장비를 다루는 데에 어려움이 있으며, 현장에 있는 사용자가 실시간으로 현장 상황에 따라 콘크리트 구조물 표면의 균열을 측정하는 것이 곤란하다는 단점이 있어, 해결방안이 요구되는 실정이다.
본 발명의 목적은 이동성이 보장되는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭 및 콘크리트에 가해지는 하중을 측정함으로써, 시간, 장소에 구애 받지 않고 실시간으로 콘크리트 균열 폭에 대한 정보를 사용자에게 제공하는데 있다.
또한, 콘크리트에 가해지는 하중 및 콘크리트의 균열 폭을 실시간을 측정함으로써, 콘크리트의 초기 균열 발생시점을 파악하고 콘크리트의 응력에 대한 정보를 사용자에게 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이동성이 보장되는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭을 측정하고, 측정된 자료를 이용하여 정량적 측정 정보, 연산된 추출 정보, 프로파일 히스토그램 정보, 화상, 저장 정보 등을 종합적으로 사용자에게 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 고가 장비를 대체하고 성능에 있어서 뒤쳐지지 않는 저가의 장비를 제공하여 경제적으로 효율적인 장치를 사용자에게 제공하는데 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 콘크리트 균열 측정 장치는 상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하는 카메라, 상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득하는 로드셀 및 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 이동 단말기를 포함하되, 상기 이동 단말기는 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 통신부, 상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 제어부 및 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 표시하는 디스플레이부, 상기 시간에 따른 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 카메라의 촬영과 상기 로드셀의 하중 값 획득은 동시에 수행될 수 있다.
또한, 상기 영상을 촬영하기 위해 상기 콘크리트에 빛을 공급하는 조명등 및 상기 콘크리트에 비춰지는 빛의 밝기를 감지하는 조도센서를 더 포함하고 상기 조도센서가 감지한 빛의 밝기에 대응하여 상기 조명등이 공급하는 빛의 세기가 결정될 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기, 카메라 및 로드셀은 근거리 통신 또는 무선 통신을 이용하고 상기 근거리 통신은 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용하며 상기 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
또한, 상기 카메라와 상기 콘크리트 사이의 거리를 측정하는 레이저 거리측정기를 더 포함하고 상기 제어부는 상기 레이저 거리측정기를 통해 측정한 거리를 이용하여 상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 상기 영상에서 균열의 폭이 차지하는 픽셀의 개수를 산출하여 상기 균열의 폭에 대한 값을 계산할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부가 상기 영상을 출력하는 경우 상기 제어부는 상기 디스플레이부가 상기 산출한 균열의 폭에 대한 값에 따라 상기 균열의 정도를 나타내는 색을 달리하여 출력하도록 제어할 수 있다.
한편, 하중에 의해 콘크리트에 발생하는 균열을 측정하는 방법에 있어서 카메라가 상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하고, 로드셀이 상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득하는 제 1 단계, 이동 단말기가 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 제 2 단계, 상기 이동 단말기가 상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 제 3 단계, 상기 이동 단말기가 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 표시하는 제 4 단계 및 상기 이동 단말기가 시간에 따른 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 저장하는 제 5 단계를 포함하되, 상기 제 1 단계에서 상기 카메라의 촬영과 상기 로드셀의 하중 값 획득은 동시에 수행될 수 있다.
또한, 상기 제 1 단계는 상기 영상을 촬영하기 위해 상기 콘크리트에 빛을 공급하는 단계, 조도센서를 이용하여 상기 콘크리트에 비춰지는 빛의 밝기를 감지하는 단계, 상기 조도센서가 감지한 빛의 밝기에 대응하여 상기 공급하는 빛의 세기가 결정되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기, 카메라 및 로드셀은 근거리 통신 또는 무선 통신을 이용하고 상기 근거리 통신은 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용하며 상기 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 3 단계는 상기 카메라와 상기 콘크리트 사이의 거리를 측정하는 단계, 상기 레이저 거리측정기를 통해 측정한 거리를 이용하여 상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 상기 영상에서 균열의 폭이 차지하는 픽셀의 개수를 산출하는 단계 및 상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 픽셀의 개수를 이용하여 상기 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 4 단계는, 상기 산출한 균열의 폭에 대한 값에 따라 상기 균열의 정도를 나타내는 색을 달리하여 출력할 수 있다.
본 발명의 목적은 이동성이 보장되는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭 및 콘크리트에 가해지는 하중을 측정함으로써, 시간, 장소에 구애 받지 않고 실시간으로 콘크리트 균열 폭에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 콘크리트에 가해지는 하중 및 콘크리트의 균열 폭을 실시간을 측정함으로써, 콘크리트의 초기 균열 발생시점을 파악하고 콘크리트의 응력에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이동성이 보장되는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭을 측정하고, 측정된 자료를 이용하여 정량적 측정 정보, 연산된 추출 정보, 프로파일 히스토그램 정보, 화상, 저장 정보 등을 종합적으로 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 고가 장비를 대체하고 성능에 있어서 뒤쳐지지 않는 저가의 장비를 제공하여 경제적으로 효율적인 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 휴대 단말기를 나타낸 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명과 관련된 균열 측정 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예와 관련된 콘크리트 촬영 영상을 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 균열폭의 차이가 용이하게 인지되도록 균열 폭에 따라 색을 달리하여 표시하도록 처리된 영상을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 콘크리트 균열 측정방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 콘크리트의 균열을 측정을 하는 사진을 나타낸다.
도 2는 본 발명과 관련된 균열 측정 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예와 관련된 콘크리트 촬영 영상을 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 균열폭의 차이가 용이하게 인지되도록 균열 폭에 따라 색을 달리하여 표시하도록 처리된 영상을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 콘크리트 균열 측정방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 콘크리트의 균열을 측정을 하는 사진을 나타낸다.
건물, 터널, 교량 등에서 흔하게 사용되는 콘크리트 구조물은 시간에 따라 손상되고 노후화된다. 이와 같이 손상되고 노후화되는 콘크리트 구조물의 기능을 유지시켜 수명을 연장시키기 위해서는 콘크리트 구조물의 지속적인 관리, 점검이 필요하다.
콘크리트 구조물의 점검에서 가장 기본적인 조사는 외관 조사이고, 외관 조사에서 콘크리트 구조물 표면의 균열에 대한 조사는 콘크리트 구조물의 정밀 안전 진단의 수행 여부를 판단함에 있어 매우 중요한 요소이다.
콘크리트는 시멘트, 굵은 골재, 잔골재, 혼합재(mineral admixtures for concrete), 혼화제(chemical admixtures for concrete) 등을 사용하는 복합재료로써 높은 압축강도(compressive strength)를 가진다.
또한, 콘크리트는 상대적으로 인장강도(tensile strength, 일반적으로 압축강도의 1/10 수준)가 낮은 특성을 가지고 있다.
일반적으로 콘크리트 구조체에 작용하는 인장응력(tensile stress)이 인장강도를 넘어서면 균열이 발생하는 점을 고려한다면, 콘크리트는 상대적으로 인장응력에 취약한 재료로 취급될 수 있다.
또한, 콘크리트의 경화에 있어서 가장 중추적인 역할을 하는 시멘트가 경화하는 과정에서 절대체적의 약 1%에 해당하는 수축이 발생하기 때문에, 수축이 발생하지 않는 골재와 수축하는 시멘트 페이스트(cement paste) 계면에서 인장력이 발생할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 선결적으로 콘크리트의 균열의 발생원인에 대해 설명한다.
균열의 원인을 세분화하면 콘크리트의 재료적인 성질에 관한 사항, 시공에 관계된 사항, 외적요인에 관계되는 사항, 구조, 외력 등 하중에 관계된 사항 등으로 분류할 수 있다.
콘크리트의 재료적 성질에 관계된 사항은 시멘트의 이상응결, 콘크리트 침하 및 블리딩 (Bleeding), 시멘트의 수화열, 시멘트의 이상팽창, 골재에 함유되어 있는 이분, 반응성 골재 또는 풍화암의 사용 및 콘크리트의 경화가 있다.
또한, 시공에 관계된 사항으로는 혼화제 불균일 분산, 장시간의 비비기, 펌프 압송시의 시멘트량·수량 증가, 타설순서의 실수, 급속한 타설 속도, 불충분한 다짐, 배근의 이동, 철근의 피복두께 감소, 이음처리의 부정확, 거푸집의 변형, 누수(거푸집,지반), 거푸집 지지틀의 침하, 거푸집의 조기 제거, 경화전 진동 및 재하, 초기 양생중의 급격한 건조 및 초기 동해가 있다.
또한, 외적요인에 관계된 사항으로는 환경온도, 습도의 변화, 부재양면의 온· 습도차, 동결, 융해의 반복, 동상, 내부 철근의 녹, 화재, 표면가열 및 산·염류의 화학작용이 있다.
또한, 하중에 관계된 사항으로는 설계하중을 초과하는 하중, 단면 및 철근량 부족, 구조물의 부동침하가 있다.
또한, 진동 및 충격에 의한 균열은 응결상태에 있는 콘크리트가 진동이나 충격을 받아 발생한다. 이러한 충격은 보행자, 차량, 말뚝박기, 발파, 다짐, 시동장비의 부주의한 사용 등에 기인한다.
또한, 소성수축에 따른 균열(plastic shrinkage & crack)이 있다.
소성수축에 따른 균열과 관련하여, 시멘트 페이스트가 경화할 때 나타나는 절대체적의 감소(약 1%)로 인하여, 시멘트 재료(페이스트, 몰탈, 콘크리트)는 응결(setting) 혹은 경화(hardening)가 진행되기 전 단계에서 가소성을 가지고 있는 상태에서 수축 현상을 나타낼 수 있다. 이를 소성수축이라고 하며, 소성수축으로 인하여 발생하는 균열을 소성균열이라고 한다.
소성수축의 발생원인은 콘크리트 표면에서의 수분증발이 촉진되거나, 거푸집 틈 사이로의 수분손실이 발생할 때 나타나는 표면의 수축현상에 있다.
콘크리트의 표면의 수축은 소성(굳지 않은) 상태에 있는 내부의 콘크리트를 구속하게 되기 때문에 콘크리트 표면에 인장응력이 발생하게 되어 표면균열로 이어지게 된다.
일반적으로 소성수축은 표면에서의 수분증발량이 블리딩(bleeding)량 보다 크거나, 수분 증발량이 1.0킬로그램/제곱미터/시간 이상이면 발생하게 되며, 콘크리트 주위의 대기온도, 상대습도, 풍속에 큰 영향을 받는다.
특히, 실리카흄(silica fume)을 사용한 콘크리트와 같이 블리딩이 전혀 없거나, 매우 적은 콘크리트에서는 표면에서의 수분증발량이 적더라도 소성수축 및 소성균열이 쉽게 발생할 수 있다.
다음으로, 소성침하 균열이 발생될 수 있다.
소성침하 균열과 관련하여, 콘크리트의 타설, 마감작업이 종료된 후에도, 콘크리트는 자체 하중에 의하여 계속하여 밀착되면서 침하하는 경향이 발생한다.
이러한 콘크리트의 침하가 거푸집, 철근 및 매설물에 의하여 제한되는 경우, 콘크리트 표면부분으로 전단응력 혹은 인장응력이 발생하게 된다.
또한, 응력은 침강이 제한 받게 된 부분의 콘크리트 표면을 따라 비교적 넓은 폭의 균열을 발생시키게 되는데 이를 침하균열 혹은 침강균열이라고 한다.
소성침하 균열은 사용된 철근의 직경이 클수록, 잔골재량이 적고 단위수량이 클수록, 슬럼프가 증가할수록 많이 발생하게 된다.
또한 한번에 많은 양의 콘크리트를 타설하거나, 다짐이 부족한 경우, 거푸집의 설치 및 품질이 불량인 경우에도 발생하기 쉽다.
또한, 건조수축 및 균열(dry shrinkage & crack)이 발생될 수 있다.
시멘트의 구성광물(3CaO?SiO2, 2CaO?SiO2, 3CaO?Al2O3, 4CaO?Al2O3?Fe2O3)의 수화반응을 하는데 필요한 수량을 이론적으로 계산하면 약 20% 정도인 것으로 알려져 있다.
그러나 일반적으로 콘크리트는, 제조공정, 이송공정 및 타설공정에서 필요한 작업성(workability, 슬럼프 혹은 슬럼프 플로우) 확보를 위하여 과량의 물을 사용한다. 통상적으로 사용되는 콘크리트의 물/시멘트 비는 45% 내지 55%로 상당히 높기 때문에, 콘크리트에 사용된 잉여수가 건조하는 과정에서 수축이 발생하게 된다.
시멘트 중의 칼슘실리케이트상(C3S, C2S)는 물과 반응하여 다량의 수산화칼슘(calcium hydroxide) 결정과 겔(gel)상태의 칼슘실리케이트(calcium silicate hydrate)상을 형성한다. 이때 생성된 겔은 상당량의 수분을 포함하고 있는데, 건조가 지속되는 경우 겔에 함유되어 있는 수분이 손실되면서 수축이 발생하게 된다.
또한, 칼슘알루미네이트(C3A)와 칼슘페라이트(C4AF)상의 수화과정에서 생성되는 모노설페이트(monosulfate, 3CaO?Al2O3?CaSO4?12H2O), 3CaO?Al2O3?Ca(OH)2?12H2O의 탈수에 의해서도 수축이 발생하게 된다.
이와 같은 탈수에 의한 체적의 감소를 건조수축이라고 하며 시멘트가 완전히 수화했다고 가정하면, 습도 30% 이하에서 발생하는 건조수축의 40%는 CSH겔, 40%는 모노설페이트, 20%는 3CaO?Al2O3?Ca(OH)2?12H2O의 탈수에 의한 것으로 볼 수 있다.
C3A와 황산염(SO3)와의 반응을 통하여 생성되는 에트링자이트(ettringite, 3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O) 역시 결정수 32몰(mole) 중 10몰이 탈수 되지만, 탈수되는 물은 제올라이트(zeolite)수 이기 때문에 수축에는 거의 영향을 주지 않는 것으로 알려져 있다.
콘크리트에 있어서의 건조추축은 기본적으로 단위수량과 가장 큰 상관관계를 가지며, 단위수량이 같으면 물/시멘트비, 단위 시멘트량에 관계없이 수축량은 거의 비슷하다.
또한, 수화열에 의한 균열이 발생될 수 있다.
시멘트는 물과 반응하여(hydration reaction) 경화하는 과정에서 구성광물의 종류 및 함량에 따라 다소 차이를 보이기는 하지만, 발열반응(exothermic reaction)을 일으키며 다량의 열을 방출하게 된다. 또한 콘크리트는 열전도율(thermal conductivity)이 낮기 때문에 경화하면서 발생하는 수화열이 노출부위로 발산되는데 많은 시간을 필요로 한다.
따라서 콘크리트의 단면적이 큰 매스콘크리트(mass concrete)의 경우 중심부에서는 시멘트 수화반응에 의해 발생한 다량의 수화열이 지속적으로 축척된다. 이와는 반대로 외부로 노출된 콘크리트에서는 발생된 수화열이, 내부와 비교하여 상대적으로 쉽게 발산되기 때문에 부분적으로 상당한 온도차이를 보이게 된다.
일반적으로 동일구조물에서 수화열에 의해 발생한 콘크리트의 온도차가 25～30℃ 정도에 도달하면 열응력(thermal stress)에 의한 온도균열(thermal crack)이 발생한다. 이때 발생하는 온도 균열은, 최대온도점 까지 도달하는 과정에서 팽창이 구속되어 생성되는 균열과, 최대온도점에 도달한 후 온도가 하강함에 따라 발생하는 수축이 구속되어 발생하는 균열로 구분되어질 수 있다. 전자는 주로 표면부에 균열을 발생시키며, 후자의 경우 주로 구속면에 수직인 방향으로 형성되며 관통 균열을 발생시키는 경우가 많다.
본 발명에서는 다른 원인에 의한 균열뿐만 아니라 하중에 관계된 균열을 측정할 때의 종래 문제점을 해결하고자 한다.
하중과 관련하여 균열이 발생하는 경우 초기 균열 발생시점, 균열이 발생할 때의 하중 및 균열폭을 검측해야 한다.
종래에는 검측을 위해 콘크리트에 하중을 가한 뒤 육안으로 확인하여 검사하고, 다시 하중을 가한 뒤 다시 검사를 하는 방식으로 검측하였다. 하지만 이러한 방식은 위험하고 측정자의 개인차에 따라 측정값이 상이하며, 측정자의 주관이 개입되어 객관적이면서 정확한 균열폭의 측정이 어려우므로 신뢰성이 떨어지는 단점이 있었다.
따라서 최근에는 첨단 영상장비를 이용한 영상 기법을 통해 콘크리트 구조물 표면에 대한 균열을 측정하는 방법이 실시되고 있다.
그러나 하중과 균열폭을 별도로 측정하여야 했고 처리보드도 별도로 필요하였으며, 종래의 장비는 고가이면서 차량에 탑재되거나 자체 이동 운반 수단을 수반하는 단점뿐 아니라, 숙련공이 아닌 이상 장비를 다루는 데에 어려움이 있고, 현장에 있는 사용자가 현장 상황에 따라 콘크리트 구조물 표면의 균열을 측정하는 것이 곤란하다는 단점이 있었다.
따라서 본 발명에서는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭 및 콘크리트에 가해지는 하중을 측정함으로써, 시간, 장소에 구애 받지 않고 실시간으로 콘크리트 균열 폭에 대한 정보를 사용자에게 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 이동성이 보장되는 이동 단말기를 이용하여 콘크리트의 균열 폭을 측정하고, 측정된 자료를 이용하여 정량적 측정 정보, 연산된 추출 정보, 프로파일 히스토그램 정보, 화상, 저장 정보 등을 종합적으로 사용자에게 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 고가 장비를 대체하고 성능에 있어서 뒤쳐지지 않는 저가의 장비를 제공하여 경제적으로 효율적인 장치를 사용자에게 제공하고자 한다.
본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용될 수 있는 이동 단말기에 대해 먼저 구체적으로 설명한다. 이동 단말기는 휴대 단말기로 혼용하여 호칭될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 휴대 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 휴대 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 휴대 단말기의 블록 구성도(block diagram)이다.
상기 휴대 단말기(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 로드셀(150), 출력부(160), 메모리(170), 인터페이스부(180), 제어부(190)(190), 배터리(200) 및 레이저거리측정기(210) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 휴대 단말기가 구현될 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
무선 통신부(110)는 휴대 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 휴대 단말기(100)와 휴대 단말기(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.
상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.
상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.
상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), DVB-CBMS, OMA-BCAST, ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.
방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(170)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 휴대 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치 정보 모듈(115)은 휴대 단말기(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈(115)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(161)에 표시될 수 있다.
카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(170)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다.
이때, 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
일 예로, 상기 카메라(121)는 휴대 단말기(100)의 디스플레이부(161)가 구비된 반대면에 3D 영상 촬영을 위한 제1 및 제2 카메라(121a, 121b)가 구비될 수 있고, 상기 휴대 단말기(100)의 디스플레이부(161)가 구비된 면의 일부 영역에 사용자의 셀프 촬영을 위한 제3 카메라(121c)가 구비될 수 있다.
이때, 제1 카메라(121a)는 3D 영상의 소스 영상인 좌안 영상 촬영을 위한 것이고, 제2 카메라(121b)는 우안 영상 촬영을 위한 것이 될 수 있다.
마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.
사용자 입력부(130)는 본 발명에 따라 표시되는 컨텐트들 중 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호를 사용자로부터 수신할 수 있다. 그리고, 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호는, 터치입력을 통하여 수신되거나, 하드키 및 소프트 키입력을 통하여 수신될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 상기 하나 또는 둘 이상의 컨텐트들을 선택하는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다. 또한, 사용자로부터 휴대 단말기(100)가 수행할 수 있는 기능과 관련된 아이콘을 생성하는 입력을 수신할 수 있다.
상기와 같은, 사용자 입력부(130)는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
센싱부(140)는 휴대 단말기(100)의 개폐 상태, 휴대 단말기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무, 휴대 단말기의 방위, 휴대 단말기의 가속/감속 등과 같이 휴대 단말기(100)의 현 상태를 감지하여 휴대 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 예를 들어 휴대 단말기(100)가 슬라이드 폰 형태인 경우 슬라이드 폰의 개폐 여부를 센싱할 수 있다. 또한, 배터리(200)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(180)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. 한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(141) 및 조도 센서(142)를 포함할 수 있다. 상기 근접 센서(141)에 대해서는 나중에 터치스크린과 관련되어 후술된다.
조도 센서(142)는 조도(빛의 밝기)를 감지하는 것으로 이동 단말기에 비춰지는 빛의 밝기를 감지한다.
로드셀(150)은 하중계나 하중센서 또는 힘센서라고도 불린다. 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서, 출력을 전기적으로 꺼낼 수 있는 것을 말한다. 측정 대상으로서 하중(힘)을 전기신호로 변환하기 쉬운 양, 예컨대 변위나 변형으로 변환하는 1차 변환요소와, 1차 변환출력(변위/변형)을 전기신호로서 출력 가능한 양, 예컨대 인덕턴스 변화, 용량변화, 저항변화 등으로 변환하는 2차 변환요소로 구성된다. 표는 로드 셀의 변환방식의 조합과 그 특징을 나타낸 것이다. 변위형은 큰 변위를 취할 수 있기 때문에 일반적으로 낮은 하중(1kg 이하)을 정밀하게 검출할 수 있다. 변형형은 1차 변환요소와 2차 변환요소가 일체적으로 되어 소형화하기가 쉽다.
출력부(160)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(161), 음향 출력 모듈(162), 알람부(163), 햅틱 모듈(164) 및 프로젝터 모듈(165) 등이 포함될 수 있다.
디스플레이부(161)는 휴대 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 휴대 단말기가 통화 모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 휴대 단말기(100)가 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.
한편, 상기와 같은 디스플레이부(161)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(161)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 디스플레이부(161)가 차지하는 영역을 통해 단말기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.
휴대 단말기(100)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(161)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 휴대 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(161)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(161)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.
터치 센서는 디스플레이부(161)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(161)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기(미도시)로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(190)로 전송한다. 이로써, 제어부(190)는 디스플레이부(161)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.
상기 근접 센서(141)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 휴대 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.
상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.
상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.
음향 출력 모듈(162)은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(162)은 휴대 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(162)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
알람부(163)는 휴대 단말기(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 휴대 단말기에서 발생 되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다. 알람부(163)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(161)나 음성 출력 모듈(162)을 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(161) 및 음성출력모듈(162)은 알람부(163)의 일종으로 분류될 수도 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(164)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(164)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(164)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(164)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(164)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(164)은 휴대 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
프로젝터 모듈(165)은, 휴대 단말기(100)를 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(190)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(161)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.
구체적으로, 프로젝터 모듈(165)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(165)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
프로젝터 모듈(165)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(161)의 소형화에 유리할 수 있다.
바람직하게, 프로젝터 모듈(165)은, 휴대 단말기(100)의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(165)은, 필요에 따라 휴대 단말기(100)의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.
메모리(170)는 제어부(190)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 전화번호부, 메시지, 오디오, 정지영상, 전자도서, 동영상, 송수신 메시지 히스토리 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(170)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도(예를 들면, 각 전화번호, 각 메시지, 각 멀티미디어에 대한 사용빈도)도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리(170)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 본 발명에 따라, 3D 또는 2D 웹페이지를 표시하는 웹브라우저가 저장된다.
상기와 같은 메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 휴대 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
인터페이스부(180)는 휴대 단말기(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(180)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 휴대 단말기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 휴대 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(180)에 포함될 수 있다.
식별 모듈은 휴대 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부는 휴대 단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 휴대 단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 휴대 단말기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 휴대 단말기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.
제어부(controller)(190)는 통상적으로 휴대 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다. 제어부(190)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 모듈(191)을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 모듈(191)은 제어부(190) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(190)와 별도로 구현될 수도 있다.
상기 제어부(190)는 상기 터치스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다.
한편, 제어부(190)는 상기 디스플레이부(161)가 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 또는 TOLED(Transparant OLED)로 구비될 경우, 본 발명에 따라, 카메라(121)를 통해 입력된 프리뷰 영상이 상기 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 또는 TOLED(Transparant OLED)의 화면 상에 풀업 표시된 상태에서, 사용자에 조작에 따라 상기 프리뷰 영상의 크기가 조절되면, 상기 화면 상에서 상기 크기가 조절된 프리뷰 영상이 표시된 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역 내의 화소들의 구동을 오프시킴으로써, 전원 공급부(200)에서 상기 디스플레이부(161)로 공급되는 전원의 소모량을 줄일 수 있다.
전원 공급부(200)는 제어부(190)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
레이저 거리측정기(210)는 콘크리트를 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 장비이다.
레이저거리측정기(210)는 레이저를 발생하는 장치(Transmitter)와 대상에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기(detector), 그리고 시간계산을 위한 계수기(counter) 등으로 구성된다. 거리측정은 측정기의 조준선과 레이저 광축을 일치시키고 지향성이 우수한 레이저를 발사한 뒤, 이 레이저가 대상으로부터 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식으로 진행된다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(190) 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(170)에 저장되고, 제어부(190)에 의해 실행될 수 있다.
이하에서는 전술한 구성들을 기초로 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시례에 대해 구체적으로 설명한다.
또한, 이하에 설명하는 일실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
도 2는 본 발명과 관련된 균열 측정 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
개시된 휴대 단말기(100)는 노트북 컴퓨터이다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 휴대 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등 다양한 구조에 적용이 가능하다.
휴대 단말기에는 디스플레이부(161), 음향출력부(162), 제 3카메라(121c), 사용자 입력부(130), 인터페이스(180) 등이 포함될 수 있다. 또한, 휴대 단말기에는 2개 이상의 카메라(121a, 121b), 로드셀(150) 및 레이저 거리측정기(210)가 연결될 수 있다. 이 때, 카메라(121a, 121b), 로드셀(150) 및 레이저 거리측정기(300)는 휴대 단말기에 USB 등을 이용하여 연결되어 정보를 통신할 수 있다.
카메라(121a, 121b), 로드셀(150) 및 레이저 거리측정기(210)는 무선통신부(110)를 더 포함하여, USB 뿐만 아니라 무선 또는 근거리 통신을 통해 휴대 단말기와 정보를 통신할 수 있다.
여기서 이용될 수 있는 상기 무선 통신 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.
또한, 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 휴대 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받기 위해 조작되는 것으로서, 키보드 및 마우스 등이 사용될 수 있다. 키보드 및 마우스는 카메라(121)가 촬영한 영상을 분석할 때 사용된다.
로드셀(150)은 하중계나 하중센서 또는 힘센서라고도 불린다. 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서, 출력을 전기적으로 꺼낼 수 있는 것을 말한다.
본 발명에서 로드셀(150)은 콘크리트에 가해지는 하중을 측정하며, 측정한 데이터 값을 실시간으로 휴대단말기로 전송한다.
1개 또는 2개 이상의 카메라(121)가 휴대 단말기에 연결될 수 있고 카메라는 콘크리트를 실시간으로 촬영하여 영상 데이터를 휴대 단말기로 전송한다.
카메라는 고해상도의 방송용 카메라가 사용될 수 있지만, 저가의 웹카메라가 사용되어도 무방하다. 또한, 휴대 단말기 자체에 장착되어있는 카메라를 사용해서 콘크리트를 촬영할 수 있다.
또한, 카메라는 조도센서(142)를 포함할 수 있다. 조도 센서(142)는 센서로 들어오는 빛의 밝기를 감지하는 센서으로서, 본 발명에서는 조도에 따라 조명의 세기를 자동으로 조절하여 콘크리트를 촬영하기 위해 사용된다.
한편, 균열 측정 장치는 조명등(300)을 포함할 수 있다.
조명등(300)은 콘크리트를 촬영하는 장소가 어두울 때를 대비하여 사용될 수 있다. 조명등(300)은 카메라에 포함될 수 있는 조도센서와 연동되어 조도가 낮을때 조명이 강하게 되고 조도가 높을 때에는 조명이 약하게 되도록 제어될 수 있다. 이로 인해, 빛의 밝기에 관계없이 실시간으로 콘크리트의 균열을 측정할 수 있다.
레이저 거리측정기(210)는 콘크리트를 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 장비이다.
레이저거리측정기(210)는 레이저를 발생하는 장치(Transmitter)와 대상에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기(detector), 그리고 시간계산을 위한 계수기(counter) 등으로 구성된다. 거리측정은 측정기의 조준선과 레이저 광축을 일치시키고 지향성이 우수한 레이저를 발사한 뒤, 이 레이저가 대상으로부터 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식으로 진행된다.
레이저거리측정기(210)는 제어부(190)가 수신한 영상데이터를 이용하여 균열폭을 계산할 때 필요한 카메라와 콘크리트 사이의 거리를 측정한다.
제어부(190)는 카메라가 촬영한 영상 데이터를 이용하여 균열이 언제 발생하였는지, 균열의 폭은 얼마나 되는지 실시간으로 분석할 수 있다.
제어부(190)가 균열의 폭을 계산하는 방법은 여러 가지가 있으나 2가지 방법을 설명한다.
첫 번째 방법은 콘크리트에 실제 길이를 아는 기준자를 부착하여 기준자에 대한 비율로써 균열의 폭을 계산하는 것이다.
두 번째 방법은 레이저거리측정기(210)를 이용하여 카메라와 콘크리트 사이의 거리를 측정하고 측정한 거리와 픽셀당 실제길이의 비율을 이용하여 카메라가 촬영한 영상의 픽셀당 실제길이를 산출하여 균열의 폭을 계산하는 것이다. 영상 내에서 균열 폭이 차지하는 픽셀로써 균열의 실제폭을 계산할 수 있다.
다만, 균열의 폭을 계산하는 방법은 이상에서 언급한 방법들로 제한되지 않는다.
또한, 제어부(190)는 로드셀과도 연결되어 있기 때문에 하중과 균열폭을 연계하여 콘크리트에 가해지는 하중에 따른 콘크리트 균열폭이 얼만큼인지 분석할 수 있다.
즉, 제어부(190)는 수신한 영상의 데이터를 이용하여 상기 콘크리트에서 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하고, 상기 하중 데이터와 상기 균열의 폭에 대한 값을 이용하여 시간과 하중에 따른 균열폭을 출력할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 디스플레이부를 통해 콘크리트의 상태를 출력할 때 균열의 폭을 쉽게 인지할 수 있도록 영상처리를 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예와 관련된 콘크리트 촬영 영상을 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 균열폭의 차이가 용이하게 인지되도록 균열 폭에 따라 색을 달리하여 표시하도록 처리된 영상을 나타내는 도면이다.
도 3b와 같이 균열폭에 따라 색을 달리하여 표시하면 어떤 지점에 균열이 더 많이 발생하였는지 육안으로 식별하기 용이하다.
이때, 검출되는 균열 폭의 값은 0.1mm 내지 3.0mm 의 범위로 측정되어 0.1 mm 단위로 표시될 수 있다. 단, 이는 본 발명의 단순한 일례에 불과하고, 다른 범위 및 다른 단위로 표시될 수도 있다.
한편, 메모리(170)에는 카메라가 촬영한 영상, 로드셀이 측정한 하중 값 및 제어부(190)가 계산한 균열의 폭에 대한 정보가 저장될 수 있다. 메모리(170)에 상기와 같은 정보를 저장함으로써 어떤 종류의 콘크리트에 어느 정도의 하중이 가해졌을 때 균열이 발생하는지 관리할 수 있다. 또한, 하중의 크기에 따른 균열의 폭에 대한 정보를 관리함으로써 콘크리트의 유지 보수시점을 미리 예측할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 이동 단말기를 이용하여 콘크리트 균열을 측정하는 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 콘크리트 균열 측정방법을 나타내는 순서도이다.
카메라가 상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하고, 동시에 로드셀이 상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득한다.(S100)
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 콘크리트의 균열을 측정을 하는 사진을 나타낸다.
도 5와 같이 카메라는 콘크리트를 촬영하기 위해 촬영대상인 콘크리트 아래쪽에 배치될 수 있고, 로드셀은 콘크리트에 가해지는 하중을 측정하기 위해 콘크리트의 아래쪽에 배치된다. 또한, 이동 단말기는 촬영대상으로부터 떨어져서 배치될 수 있다. 이동 단말기는 고가이므로 이동 단말기를 보호하기 위함이다.
상기 측정한 하중 값 및 상기 촬영한 영상을 이동 단말기가 수신한다.(S200)
상기 이동 단말기가 상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산한다.(S300)
그 방법으로는 측정대상인 콘크리트에 기준자를 부착하여 균열과 기준자와의 비율을 이용하여 균열의 실제폭을 계산할 수 있다.
또한, 카메라와 동일한 위치에 레이져 거리측정기를 배치하여 콘크리트와 카메라의 거리를 측정하면 제어부(190)는 이미지 또는 동영상의 한 픽셀당 실제 길이를 계산할 수 있다. 영상 내에서 균열 폭이 차지하는 픽셀로써 균열의 실제폭을 계산할 수 있다.
상기 이동 단말기가 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 정보 및 영상을 표시한다.(S400)
획득된 콘크리트 균열 폭에 대한 정보는 정량적 정보, 다양한 추출 정보, 프로파일 히스토그램 정보, 저장 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 균열 폭에 대한 정량적 정보를 표시할 때에는 도 3b와 같이 균열폭에 따라 색을 달리하여 표시하여 균열폭에 대한 정보를 용이하게 식별할 수 있도록 할 수 있다.
상기 이동 단말기가 시간에 따른 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 저장한다.(S500)
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 설명된 이동 단말기를 이용한 콘크리트 균열 측정장치 및 그 측정방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
Claims (9)
- 하중에 의해 콘크리트에 발생하는 균열을 측정하는 장치에 있어서,
상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하는 복수의 카메라;
상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득하는 로드셀; 및
상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 이동 단말기;를 포함하되,
상기 이동 단말기는,
상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 통신부;
상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 제어부;
상기 하중 값, 상기 균열의 폭에 대한 값 및 상기 영상을 표시하는 디스플레이부; 및
시간에 따른 상기 하중 값, 상기 카메라와 상기 콘크리트 사이의 거리, 상기 균열의 폭에 대한 값 및 상기 영상을 저장하는 메모리;를 포함하고,
상기 복수의 카메라는 상기 콘크리트 전체에 대한 영상을 촬영하며,
상기 영상의 촬영, 상기 로드셀의 하중 값 획득 및 상기 제어부에 의한 상기 균열의 폭에 대한 값의 계산은 실시간으로 수행되고,
상기 제어부는 상기 디스플레이부가 상기 균열의 폭에 대한 값에 따라 상기 균열의 정도를 나타내는 색을 달리하여 상기 영상 내의 균열을 표시하도록 제어하며,
상기 영상을 촬영하기 위해 상기 콘크리트에 빛을 공급하는 조명등; 및
상기 콘크리트에 비춰지는 빛의 밝기를 감지하는 조도센서;를 더 포함하고,
상기 조도센서가 감지한 빛의 밝기에 대응하여 상기 조명등이 공급하는 빛의 세기가 결정되며,
상기 카메라와 상기 콘크리트 사이의 거리를 측정하는 레이저 거리측정기;를 더 포함하여 실시간으로 상기 거리를 측정하고,
상기 제어부는 상기 레이저 거리측정기를 통해 측정한 상기 거리를 이용하여 상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 상기 영상에서 균열의 폭이 차지하는 픽셀의 개수를 산출하여 상기 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열 측정장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 이동 단말기, 카메라 및 로드셀은 근거리 통신 또는 무선 통신을 이용하고,
상기 근거리 통신은 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용하며,
상기 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열 측정장치. - 삭제
- 삭제
- 하중에 의해 콘크리트에 발생하는 균열을 측정하는 방법에 있어서,
복수의 카메라가 상기 콘크리트에 대한 영상을 촬영하고, 로드셀이 상기 콘크리트에 가해지는 하중 값을 획득하는 제 1 단계;
이동 단말기가 상기 영상 및 상기 하중 값을 수신하는 제 2 단계;
상기 이동 단말기가 상기 영상을 이용하여 상기 콘크리트에 발생한 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 제 3 단계;
상기 이동 단말기가 상기 하중 값, 상기 균열의 폭에 대한 값 및 상기 영상을 표시하는 제 4 단계; 및
상기 이동 단말기가 시간에 따른 상기 하중 값, 균열의 폭에 대한 값 및 영상을 저장하는 제 5 단계;를 포함하되,
상기 제 1단계에서 상기 복수의 카메라는 상기 콘크리트 전체에 대한 영상을 촬영하며,
상기 제 1 단계 내지 상기 제 5단계는 실시간으로 수행되고,
상기 제 4 단계는 상기 균열의 폭에 대한 값에 따라 상기 균열의 정도를 나타내는 색을 달리하여 상기 영상 내의 균열을 표시하며,
상기 제 1 단계는,
상기 영상을 촬영하기 위해 상기 콘크리트에 빛을 공급하는 단계;
조도센서를 이용하여 상기 콘크리트에 비춰지는 빛의 밝기를 감지하는 단계; 및
상기 조도센서가 감지한 빛의 밝기에 대응하여 상기 공급하는 빛의 세기가 결정되는 단계;를 포함하고,
상기 제 3 단계는,
레이저 거리측정기를 통해 상기 카메라와 상기 콘크리트 사이의 거리를 측정하는 단계;
상기 레이저 거리측정기를 통해 측정한 상기 거리를 이용하여 상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 상기 영상에서 균열의 폭이 차지하는 픽셀의 개수를 산출하는 단계; 및
상기 영상의 픽셀당 실제 길이 및 픽셀의 개수를 이용하여 상기 균열의 폭에 대한 값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열 측정방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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