KR101468172B1 - 모노레일 검사장치 - Google Patents

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KR101468172B1
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laser
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KR20140055224A
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홍사장
지기환
이광모
김수언
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주식회사 케이엠티엘
이광모
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Abstract

모노레일 검사장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 모노레일의 단궤조(單軌條)를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 결합되어 상기 단궤조의 표면을 검사하는 장치로서, 상기 모노레일 이동차량에 결합되며, 내측이 상기 단궤조의 외주면과 이격되도록 상기 단궤조의 외주면을 감싸는 메인바디와; 상기 단궤조의 표면을 촬영하도록 상기 메인바디의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 카메라를 포함하는 제1 촬영부와; 레이저 광이 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 위치하도록 상기 단궤조의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 포인터와; 상기 메인바디에 결합되며 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 광을 조사하는 조명부를 포함하는, 모노레일 검사장치가 제공된다.

Description

모노레일 검사장치{Apparatus for inspecting monorail}
본 발명은 모노레일 검사장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 모노레일의 단궤조를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 탑재되어 단궤조를 연속적으로 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 단궤조를 신속하고 정확하게 검사할 수 있는 모노레일 검사장치에 관한 것이다.
모노레일(monorail)은 고가(高架) 1개의 궤도거더(single track girder, 이하 '단궤조'라 한다) 위를 고무 타이어 또는 강제차륜(鋼製車輪)에 의해 주행하는 철도를 의미한다.
단궤조는 콘크리트 구조나 강재 구조로 이루어질 수 있는데, 교량, 도로, 터널 등의 콘크리트 구조물과 같이 주기적으로 안전점검 및 정밀 안전진단을 수행해야만 한다.
특히, 단궤조가 콘크리트 구조로 이루어지는 경우 균열에 취약하기 때문에 콘크리트로 이루어진 단궤조의 표면을 주기적으로 점검할 필요가 있다.
그러나, 모노레일은 연장길이가 길고, 사람이 걸어 다닐 수 없는 구조물이기 때문에 기존의 육안에 의한 외관조사 방법으로는 조사시간이 오래 걸리고 객관적인 조사가 어려우며, 막대한 비용예산이 소요되는 문제점이 있다.
종래 기술로서, 모노레일 시스템에서 운행되는 모노레일카에 전문 점검보수요원이 탑승한 상태에서 모노레일 작업차의 하부에 설치된 점검카메라를 통하여 하부에 설치된 레일, 지지대등에 대한 관찰을 함으로써, 모노레일 시스템의 이상유무를 판독하는 방법이 등록실용신안공보 20-371912(2005.01.10)에 개시되어 있지만, 이 또한 작업자가 단순히 점검카메라를 통해 육안 검사를 실시하는 것이므로, 정밀한 안전진단이 이루어질 수 없는 단점이 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-371912호(2005.01.10 공개)
본 발명은 단궤조를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 탑재되어 모노레일 이동차량의 이동에 따라 단궤조를 연속적으로 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 단궤조를 신속하고 정확하게 검사할 수 있는 모노레일 검사장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모노레일의 단궤조(單軌條)를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 결합되어 상기 단궤조의 표면을 검사하는 장치로서, 상기 모노레일 이동차량에 결합되며, 내측이 상기 단궤조의 외주면과 이격되도록 상기 단궤조의 외주면을 감싸는 메인바디와; 상기 단궤조의 표면을 촬영하도록 상기 메인바디의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 카메라를 포함하는 제1 촬영부와; 레이저 광이 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 위치하도록 상기 단궤조의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 포인터와; 상기 메인바디에 결합되며 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 광을 조사하는 조명부를 포함하는, 모노레일 검사장치가 제공된다.
상기 메인바디는, 내측이 상기 단궤조의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 메인플레이트와; 서로 대향하는 상기 한 쌍의 메인플레이트의 사이에 양단이 결합되며, 상기 메인플레이트의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제1 연결바를 포함할 수 있다.
상기 메인바디는, 상기 한 쌍의 메인플레이트에 연결되며, 복수 개로 구획된 카메라 결착구를 포함하는 카메라 브라켓을 더 포함할 수 있으며, 상기 카메라는, 복수의 상기 카메라 결착구에 선택적으로 결착될 수 있다
상기 메인바디는, 내측이 상기 단궤조의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 상기 한 쌍의 메인플레이트의 외측에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 서브플레이트와; 서로 대향하는 상기 메인플레이트와 서브플레이트 사이에 양단이 결합되며, 상기 서브플레이트의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제2 연결바를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라는, 상기 한 쌍의 메인플레이트 사이에 개재되어 결합되며, 상기 조명부는, 상기 메인플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 각각 개재되어 결합될 수 있다.
상기 메인바디는, 티타늄 합금을 포함하는 재질로 이루어지고, 상기 티타늄 합금의 표면에는 카본이 코팅될 수 있다.
상기 레이저 포인터는, 복수의 상기 카메라의 촬영영역을 가로지르는 레이저 라인을 조사하는 라인 레이저 포인터를 포함할 수 있다.
상기 레이저 포인터는, 복수의 상기 카메라의 촬영영역 각각에 레이저 스팟을 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 포인터는, 레이저 스팟을 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 스팟 레이저 포인터에서 조사되는 복수의 레이저 스팟은 선형을 이루어 복수의 상기 카메라의 촬영영역을 가로지르도록 설정될 수 있다.
상기 모노레일 이동차량과 상기 메인바디 사이에는 진동 절연을 위한 방진부재가 개재될 수 있다.
상기 카메라는, 이미지를 촬영하는 카메라 본체와; 상기 카메라 본체의 외주에 길이 방향으로 결합되는 조립용 디바이스와; 내주면에 상기 조립용 디바이스가 슬라이드 결합되는 슬라이드홀이 형성되며, 상기 조립용 디바이스가 상기 슬라이드홀에 슬라이딩 결합되면서 상기 카메라 본체가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 내부케이스와; 내주면에 진동 절연을 위한 방진 튜브가 형성되며, 상기 내부케이스가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 외부케이스를 포함할 수 있다.
상기 외부케이스의 내주면에는 길이 방향으로 복수 개의 체결홈이 형성되며, 상기 내부케이스의 외주면에는 상기 체결홈에 각각 상응하여 길이 방향으로 체결돌기가 형성되며, 상기 체결돌기가 상기 체결홈을 따라 슬라이딩 되도록 상기 내부케이스가 상기 외부케이스의 내부로 삽입되어 결합될 수 있다.
상기 조명부는, 상기 메인플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 각각 개재되어 결합되며, 상기 서브 플레이트의 길이 방향으로 따라 배치되는 복수의 절연케이싱과; 상기 절연케이싱 내부에 장착되며, 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 LED 광을 조사하는 LED 조명 모듈을 포함할 수 있다.
상기 레이저 포인터는, 상기 메인바디의 길이 방향을 따라 배치되는 튜브 형상의 복수의 절연통과; 상기 절연통에 각각 삽입되어 상기 단궤조의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기와; 상기 절연통의 후단을 마감하는 절연 캡을 포함할 수 있다.
상기 모노레일 검사장치는, 상기 메인바디에 결합되며, 상기 메인바디의 위치 정보를 측정 및 기록하는 GPS 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 단궤조는 교각의 슈(shoe)에 의해 지지되며, 이 경우, 상기 모노레일 검사장치는, 상기 슈의 외관을 촬영하는 카메라를 포함하며, 상기 메인바디에 결합되는 제2 촬영부을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 촬영부는, 상기 메인바디에서 슈을 향하여 신축 가능하게 결합되는 리니어 가이드와; 상기 카메라가 결합되며, 상기 리니어 가이드의 단부에 틸팅 가능하게 결합되는 틸팅부를 포함할 수 있다.상기 모노레일 검사장치는, 상기 제1 촬영부에서 촬영된 영상을 기반으로 상기 단궤조의 표면에 대한 검사 프로세싱이 이루어지는 프로세싱 시스템을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모노레일 검사장치는, 단궤조를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 탑재되어 모노레일 이동차량의 이동에 따라 단궤조를 연속적으로 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 단궤조를 신속하고 정확하게 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 메인바디의 일부를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도.
도 6은 도 4의 B-B선에 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 카메라의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 카메라의 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 조립용 디바이스를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 변형예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 사용상태도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치에서 획득된 이미지의 왜곡을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 모노레일 검사장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치를 간략히 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 메인바디의 일부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B선에 따른 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 카메라의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 카메라의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 조립용 디바이스를 도시한 도면이다. 그리고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 사용상태도이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치에서 획득된 이미지의 왜곡을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 11에는, 단궤조(12), 모노레일 이동차량(14), 메인바디(16), 제1 촬영부(18), 카메라(20), 조명부(22), 카메라 결착구(24), 제1 카메라 브라켓(26), 제2 카메라 브라켓(28), 링크 박스(30), GPS 장치(32), 레이저 포인터(34), 메인플레이트(36), 제1 연결바(38), 서브플레이트(40), 제2 연결바(42), 방진 부재(44), 프로세싱 시스템(46), 카메라 본체(48), 내부케이스(50), 방진튜브(52), 외부케이스(54), 내부캡(56), 외부캡(58), 조립용 디바이스(60), 슬라이드홀(62), 체결홈(64), 체결돌기(66), 슬롯(68), 절연케이싱(70), LED 조명 모듈(72), 절연통(74), 레이저 조사기(78), 캡(80), DC 단자(82), 레이저 스팟(84), 이미지(86), 교각(88), 슈(shoe)(90), 제2 촬영부(92), 제1 로드(93), 제2 로드(94), 리니어 가이드(95), 틸팅부(96)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 모노레일 검사장치는, 모노레일의 단궤조(12)(單軌條)를 따라 이동하는 모노레일 이동차량(14)에 결합되어 단궤조(12)를 검사하는 장치로서, 모노레일 이동차량(14)에 결합되며, 내측이 단궤조(12)의 외주면과 이격되도록 단궤조(12)의 외주면을 감싸는 메인바디(16)와; 단궤조(12)의 표면을 촬영하도록 메인바디(16)의 내측을 따라 결합되는 복수의 카메라(20)를 포함하는 제1 촬영부(18)와; 레이저 빔이 제1 촬영부(18)의 촬영영역에 위치하도록 단궤조(12)의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 포인터(34)와; 메인바디(16)에 결합되며 제1 촬영부(18)의 촬영영역에 광을 조사하는 조명부(22)를 포함한다.
모노레일의 단궤조(12)는 철근 콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 등 콘크리트 구조나 강재 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 콘크리트 구조로 이루어진 단궤조(12)를 중심으로 설명하기로 한다.
단궤조(12)가 강재 구조로 이루어진 경우에도 강재 구조의 표면을 검사할 필요가 있는 경우에 본 실시예에 따른 모노레일 검사장치가 사용될 수 있음은 물론이다.
모노레일 이동차량(14)은 단궤조(12)을 따라 이동하는 차량으로서 단궤조(12)의 유지관리를 위하여 운행되는 검사차량을 포함한다.
본 실시예에 따른 모노레일 검사장치는 모노레일 이동차량(14)의 전단에 결합되어 모노레일 이동차량(14)이 단궤조(12)를 따라 이동하는 동안 연속적으로 단궤조(12)의 표면을 촬영하고 획득된 이미지(86)를 처리하여 단궤조(12)의 표면을 검사하게 된다.
메인바디(16)는, 모노레일 이동차량(14)에 결합되며, 내측이 단궤조(12)의 외주면과 이격되도록 단궤조(12)의 외주면을 감싸게 된다. 메인바디(16)는 단궤조(12)의 표면을 검사하기 위한 제1 촬영부(18), 레이저 포인터(34), 조명부(22) 등을 지지한다.
단궤조(12)는 콘크리트 구조로서 I 형의 단면을 갖게 되는데, 모노레일 이동차량(14)이 이동함에 따라 단궤조(12)의 일 지점의 상면, 양측면, 하면 등의 표면을 동시에 검사하기 위하여 메인바디(16)는 단궤조(12)의 외주면을 감싼 형태로 배치될 수 있다.
모노레일은 크게 차량이 단궤조(12)의 상부에 얹히는 과좌식(跨座式)과 단궤조(12)에 매다는 현수식(懸垂式)으로 나눌 수 있는데, 과좌식의 경우 단궤조(12)의 상면과 양측면의 표면을 검사할 수 있고, 현수식의 경우 단궤조(12)의 하면과 양측면의 표면을 검사할 수 있다.
본 실시예에 따른 모노레일은 과좌식으로서 모노레일 이동차량(14)이 단궤조(12)의 상부에 얹혀 단궤조(12)를 따라 이동하게 한다. 이에 따라 본 실시예에 따른 메인바디(16)는 후술하는 복수의 카메라(20)가 메인바디(16)의 길이 방향을 따라에 결합되어 단궤조(12)의 상면 및 양측면을 동시에 촬영할 수 있도록 역 U 자형의 말굽 형태를 이루게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 메인바디(16)는, 단궤조(12)의 양측면에 이격되어 배치되는 한 쌍의 측단 프레임과, 단궤조(12)의 상면에서 이격되어 한 쌍의 측단 프레임의 단부를 연결하는 상단 프레임으로 이루어져 말굽 형태를 이루게 되며, 모노레일의 단궤조(12)가 말굽 형태의 메인바디(16)의 내부에 위치하게 된다.
제1 촬영부(18)는, 단궤조(12)의 표면을 촬영하여 이미지(86)를 획득하기 위한 장치로서, 단궤조(12)의 표면을 촬영하도록 메인바디(16)의 내측을 따라 결합되는 복수의 카메라(20)를 포함한다.
카메라(20)는 메인바디(16)의 측단 프레임과 상단 프레임에 복수로 결합되는데, 측단 프레임에 결합되어 있는 카메라(20)는 단궤조(12)의 측면을 촬영하고, 상단 프레임에 결합된 카메라(20)는 단궤조(12)의 상면을 촬영한다.
본 실시예에서는 각 측단 프레임에 2개의 카메라(20)가 설치되고, 상단 프레임에 1개의 카메라(20)가 설치된 형태를 제시한다.
단궤조(12)의 높이와 폭이 큰 경우에 한 번의 촬영으로 단궤조(12)의 표면을 촬영하기 위하여 측단 프레임과 상단 프레임에 더 많은 카메라(20)가 결합될 수 있다. 이 경우, 각 카메라(20)의 촬영영역의 일부가 서로 겹치되도록 카메라(20)가 배치될 수 있다.
카메라(20)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 이미지(86) 센서를 포함하고, 각 카메라(20)는 단궤조(12) 표면의 일정 영역(area)를 촬영하여 이미지(86)를 획득하게 된다.
레이저 포인터(34)는, 레이저 빔이 제1 촬영부(18)의 촬영영역에 위치하도록 단궤조(12)의 표면에 레이저 광을 조사한다. 촬영영역에 조사된 레이저 광은 카메라(20)의 촬영에 따라 단궤조(12)의 표면과 함께 촬영되며, 복수의 카메라(20)에서 촬영된 영상을 서로 접합하기 위한 기준위치 역할을 하게 된다.
단궤조(12)의 크기가 커서 하나의 카메라(20)로 단궤조(12)의 상면이나 측면 전체를 한번에 촬영할 수 없는 경우, 카메라(20)의 촬영영역의 일부가 중첩되도록 복수의 카메라(20)를 배치하게 되는데, 각 카메라(20)에서 촬영된 이미지(86)를 서로 접합하여 단궤조(12)의 상면이나 측면 전체를 나타낼 필요가 있다. 이때 각 카메라(20)에서 촬영된 이미지(86)를 서로 접합하기 위해서 기준점이나 기준위치가 필요하며, 레이저 포인터(34)에서 조사되어 단궤조(12)의 표면에서 반사되는 레이저 광을 단궤조(12)의 표면과 함께 촬영하여 촬영된 레이저 광을 기준위치로 하여 각 카메라(20)에서 촬영된 이미지(86)를 서로 접합할 수 있다.
조명부(22)는, 메인바디(16)에 결합되며 제1 촬영부(18)의 촬영영역에 광을 조사한다. 카메라(20)에서 단궤조(12)의 표면을 촬영하는 경우 단궤조(12) 표면의 이미지(86) 획득을 정확히 하기 위하여 조명부(22)는 제1 촬영부(18)의 촬영영역에 광을 조사한다. 이러한 조명부(22)는 단궤조(12)의 표면에 광을 조사하여 단궤조(12)의 각 촬영영역에 대한 조도가 일정하게 유지하도록 한다.
메인바디(16)의 상면에는 카메라(20)을 비롯한 제1 촬영부(18), 조명부(22) 및 레이저 포인터(34) 등에 전원을 공급하는 동시에 제어신호를 전송하고, 제1 촬영부(18)의 영상신호 등을 수신하는 링크박스(30)가 탑재될 수 있다. 링크박스(30)는 후술할 프로세싱 시스템(46)에 연결된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 각 구성에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.
본 실시예에 따른 메인바디(16)는, 내측이 단궤조(12)의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 메인플레이트(36)와, 서로 대향하는 한 쌍의 메인플레이트(36)의 사이에 양단이 결합되며, 메인플레이트(36)의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제1 연결바(38)로 구성되어 중량을 감소시킬 수 있다.
제1 연결바(38)는 복수 개로 배치되며, 복수의 제1 연결바(38)는 메인플레이트(36)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 한 쌍의 메인플레이트(36) 사이를 연결하게 된다. 제1 연결바(38)는 파이프 형태로 이루어져 중량을 줄일 수 있으며, 제1 연결바(38)을 이용하여 카메라(20), 조명부(22) 등의 장치가 메인바디(16)에 결합될 수 있다.
한편, 한 쌍의 메인플레이트(36)와 제1 연결바(38)로 이루어진 메인구조의 양측단에는 단궤조(12)의 높이 방향을 따라 복수 개로 구획된 카메라 결착구(24)를 포함하는 제1 카메라 브라켓(26)이 결합될 수 있고, 한 쌍의 메인플레이트(36)와 제1 연결바(38)로 이루어진 메인구조의 상단에는 단궤조(12)의 폭 방향을 따라 복수 개로 구획된 카메라 결착구(24)를 포함하는 제2 카메라 브라켓(28)이 결합될 수 있다.
제1 카메라 브라켓(26) 및 제2 카메라 브라켓(28)의 복수의 카메라 결착구(24)에는 카메라(20)의 렌즈가 단궤조(12)의 표면을 향하도록 선택적으로 카메라(20)가 결착될 수 있다.
본 실시예에 따른 모노레일 검사장치는 다양한 크기의 단궤조(12)에 대해 표면 검사를 수행할 수 있는데, 단궤조(12)의 크기 변화에 따라 단궤조(12)의 측면과 상면을 촬영하기 위한 카메라(20)의 개수와 배치가 달라 질 수 있기 때문에 미리 일정 개수로 구획된 카메라 결착구(24)를 구비한 카메라(20) 브라켓을 마련하여 선택적으로 카메라(20)를 설치할 수 있도록 한 것이다.
그리고, 메인바디(16)는, 내측이 단궤조(12)의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 한 쌍의 메인플레이트(36)의 외측에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 서브플레이트(40)와, 서로 대향하는 메인플레이트(36)와 서브플레이트(40) 사이에 양단이 결합되며, 서브플레이트(40)의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제2 연결바(42)를 더 포함할 수 있다.
서브플레이트(40)와 제2 연결바(42)로 이루어진 서브구조는 한 쌍의 메인플레이트(36)의 양측에 각각 결합되어 있으며, 서브구조에는 다수의 LED 조명 장치가 길이 방향을 따라 결합되어 단궤조(12)의 상면과 양측면에 LED 광을 조사하게 된다.
메인플레이트(36), 서브플레이트(40), 제1 연결바(38) 및 제2 연결바(42) 등으로 이루어진 메인바디(16)는 티타늄 합금을 포함하는 재질로 이루어질 수 있고, 티타늄 합금의 표면에는 카본이 코팅될 수 있다. 티타늄 합금은 경량이면서 강성이 좋기 때문에 메인바디(16)의 강성을 유지하면서 중량을 줄일 수 있다. 카본은 메인바디(16) 표면의 마모 방지를 위하여 티타늄 합금 표면에 코팅된다.
메인바디(16)는 모노레일 이동차량(14)의 전단에 결합되는데, 모노레일 이동차량(14)이 이동 중에 진동이 발생할 수 있다. 이러한 모노레일 이동차량(14)의 진동은 메인바디(16)에 전달되어 표면의 검사 시 오차를 발생시킬 수 있으므로, 모노레일 이동차량(14)과 메인바디(16) 사이에는 진동 절연을 위한 방진 부재(44)가 개재될 수 있다.
레이저 포인터(34)는 단궤조(12)의 표면에 레이저 광을 조사한다. 레이저 포인터(34)에서 조사된 레이저 광은 단궤조(12)의 표면과 함께 카메라(20)에 촬영되는데, 단궤조(12)의 표면과 함께 촬영된 레이저 광은 촬영된 이미지(86)의 왜곡을 보정하는데 이용될 수 있다.
촬영된 이미지(86)의 왜곡 보정을 용이하게 하기 위하여, 레이저 포인터(34)는, 복수의 카메라(20) 각각의 촬영영역을 가로지르는 레이저 라인을 조사하는 라인 레이저 포인터(34)을 이용할 수 있다.
라인 레이저 포인터(34)는 직선의 라인 형태의 레이저 라인을 조사하는 장치로서, 라인 레이저 포인터(34)에 조사된 레이저 라인은 단궤조(12)의 표면에 직선의 라인 형태로 조사되고, 레이저 라인과 단궤조(12)의 표면이 함께 촬영된다. 획득된 이미지(86)에서 촬영된 레이저 라인이 직선을 이루지 않고 변형된 경우 레이저 라인이 직선을 이루도록 촬영된 이미지(86)의 왜곡을 보정할 수 있다. 이때 레이저 라인은 서로 인접한 복수의 카메라(20)의 촬영영역을 가로지르도록 조사된다.
그리고, 레이저 포인터(34)는, 라인 레이저 포인터(34) 이외에 복수의 카메라(20)의 촬영영역 각각에 스팟 레이저를 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터(34)를 더 포함할 수 있다.
스팟 레이저 포인터(34)는 점 형태의 레이저 스팟(84)을 조사하는 장치로서, 복수의 스팟 레이저 포인터(34)에서 조사된 레이저 스팟(84)은 복수의 카메라(20)의 촬영영역 각각에 조사된다. 상술한 바와 같이 각 카메라(20)의 촬영영역 조사된 레이저 스팟(84)은 카메라(20)의 촬영에 따라 단궤조(12)의 표면과 함께 촬영되며, 복수의 카메라(20)에서 촬영된 영상을 서로 접합하기 위한 기준위치 역할을 하게 된다.
한편, 레이저 포인터(34)는, 레이저 스팟(84)을 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터(34)로 구성될 수 있는데, 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 스팟 레이저 포인터(34)에서 조사되는 복수의 레이저 스팟(84)은 선형을 이루어 복수의 카메라(20)의 촬영영역을 가로지르도록 단궤조(12)의 표면에 조사될 수 있다.
복수의 스팟 레이저 포인터(34)에서 조사된 레이저 스팟(84)은 단궤조(12)의 표면에 직선의 형태로 조사되고, 직선을 이루는 레이저 스팟(84)과 단궤조(12)의 표면을 카메라(20)로 촬영하여 획득된 이미지(86)에서 촬영된 레이저 스팟(84)들이 직선을 이루지 않고 변형된 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 레이저 스팟(84)들이 직선을 이루도록 촬영된 이미지(86)의 왜곡을 보정할 수 있다. 이때 레이저 스팟(84)들은 서로 인접한 복수의 카메라(20)의 촬영영역을 가로지르도록 조사되기 때문에 레이저 스팟(84)을 이용하여 복수의 카메라(20)에서 촬영된 영상을 서로 접합하는 것도 가능하다.
카메라(20)는, 이미지(86)를 촬영하는 카메라 본체(48)와, 카메라 본체(48)의 외주에 길이 방향으로 결합되는 조립용 디바이스(60)와, 내주면에 조립용 디바이스(60)가 슬라이드 결합되는 슬라이드홀(62)이 형성되며, 조립용 디바이스(60)가 슬라이드홀(62)에 슬라이딩 결합되면서 카메라 본체(48)가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 내부케이스(50)와, 내주면에 진동 절연을 위한 방진튜브(52)가 형성되며, 내부케이스(50)가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 외부케이스(54)를 포함할 수 있다.
조립용 디바이스(60)는 카메라 본체(48)의 외주에 길이 방향으로 결합되어 후술할 내부케이스(50)와 결합을 용이하게 하기 위한 것으로, 조립용 디바이스(60)의 길이 방향을 따라 슬롯(68)이 관통 형성되어 있으며, 스크류 등을 슬롯(68)에 통과시켜 카메라 본체(48)의 스크류홀(미도시됨)에 체결시킴으로써, 카메라(20)와 결합된다.
내부케이스(50)는 내부에 중공이 마련되어 있는 튜브 형상으로서 내주면에는 길이 방향으로 슬라이드홀(62)이 형성되어 있다. 조립용 디바이스(60)가 결합된 카메라 본체(48)를 내부케이스(50)로 밀어 넣으면, 카메라 본체(48)의 조립용 디바이스(60)가 내부케이스(50)의 슬라이드홀(62)내에 슬라이드되며 삽입 체결됨으로써, 내부케이스(50) 내에 카메라 본체(48)가 견고하게 결합된다.
외부케이스(54) 또한 내부에 중공이 마련되어 있는 튜브 형상으로서 외부케이스(54)의 내주면에는 진동 절연을 위한 방진튜브(52)가 형성되어 있다. 카메라 본체(48)가 장착된 내부케이스(50)는 외부케이스(54) 내의 방진튜브(52)에 삽입되면서 외부케이스(54)의 내부에 장착된다.
한편, 내부케이스(50)와 방진튜브(52) 등이 원주방향으로 헛도는 현상을 방지하고자, 외부케이스(54)의 내주면에는 복수 개의 체결홈(64)이 형성되고, 내부케이스(50)와 방진튜브(52)의 외주에는 체결홈(64)에 삽입 체결되는 복수 개의 체결돌기(66)가 돌출 형성되어 있다.
내부케이스(50)를 외부케이스(54)로 밀어 넣으면, 내부케이스(50)의 체결돌기(66)가 외부케이스(54)의 체결홈(64)을 따라 슬라이딩되면서 외부케이스(54)에 내부케이스(50)가 결합된다.
또한, 내부케이스(50)의 후단에는 카메라 본체(48)의 보호를 위하여 내부캡(56)이 장착되고, 또한 외부케이스(54)의 후단에도 카메라 본체(48)의 이중 보호를 위하여 외부캡(58)이 장착된다.
조명부(22)는, 메인플레이트(36)와 서브플레이트(40) 사이에 각각 개재되어 결합되며, 서브플레이트(40)의 길이 방향으로 따라 배치되는 복수의 절연케이싱(70)과, 절연케이싱(70) 내부에 장착되며, 촬영영역에 LED 광을 조사하는 LED 조명 모듈(72)을 포함한다.
조명부(22)는, 한 쌍의 메인플레이트(36)의 외측에 각각 결합되어 있는 서브플레이트(40)와 제2 연결바(42)로 이루어진 서브구조에 결합되는데, 본 실시예에서는 조명부(22)로서 복수의 LED 조명 장치를 서브구조의 길이 방향으로 따라 연속적으로 결합된 형태를 제시한다. 본 실시예에 따른 LED 조명 장치들은 절연케이싱(70)과 절연케이싱(70) 내부에 장착되는 LED 조명 모듈(72)로 구성되는데, 메인플레이트(36)와 서브플레이트(40) 사이에 서브플레이트(40)의 길이 방향으로 따라 복수의 절연케이싱(70)이 부착되어 있으며, 절연케이싱(70)의 내부에는 LED 칩이 격자 상으로 배치되어 있는 LED 조명 모듈(72)이 설치된다.
한편, 본 실시예에서는 복수의 스팟 레이저 포인터(34)를 이용하여 단궤조(12)의 표면에 선형의 레이저 스팟(84)을 형성하게 되는데, 복수의 스팟 레이저 포인터(34)는 절연케이싱(70)의 외측에 절연케이싱(70)의 설치 방향으로 따라 메인바디(16)에 설치된다.
레이저 포인터(34)는, 외부 환경으로부터의 보호를 위하여, 메인바디(16)의 길이 방향을 따라 배치되는 튜브 형상의 복수의 절연통(74)과, 절연통(74)에 각각 삽입되어 단궤조(12)의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기(78), 절연통(74)의 후단을 마감하는 절연 캡(80)을 포함할 수 있다. 절연통(74)은 수분 등이 레이저 조사기(78) 등에 유입되는 것을 방지하며, 절연통(74)의 내부에 레이저 조사기(78)가 삽입된다. 절연통(74)의 후단에는 레이저 조사기(78)를 보호하기 위한 절연 캡(80)이 결합된다.
그리고, 메인바디(16)에는 메인바디(16)의 위치 정보를 측정 및 기록하는 GPS 장치(32)가 결합될 수 있는데, GPS 장치(32)로부터 실시간으로 위치 정보를 획득하여 위치 정보와 함께 해당 위치의 표면 검사 결과를 기록할 수 있도록 한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 촬영부(18)에서 촬영된 영상을 기반으로 단궤조(12)의 표면에 대한 검사 프로세싱이 이루어지는 프로세싱 시스템(46)이 구비될 수 있다. 프로세싱 시스템(46)은 모노레일 이동차량(14)에 배치될 수 있으며, 모노레일 이동차량(14)의 이동과정에서 획득된 이미지(86)를 처리하여 실시간으로 검사 결과를 제공하게 된다.
도 10은 본 실시예에 따른 모노레일 검사장치의 변형예를 도시한 도면이다.
모노레일의 단궤조(12)는 교각(88)의 슈(shoe)(90)에 놓여지게 되는데, 모노레일 이동차량(14)의 이동에 따른 단궤조(12)의 표면 검사 과정에서 교각의 슈(90)에 대한 외관검사를 수행할 필요가 있는 경우, 본 변형예에 따른 모노레일 검사장치가 이용될 수 있다.
본 변형예는, 상기 일 실시예에 따른 모노레일 검사장치에 제2 촬영부(95)가 부가된 것으로, 제2 촬영부(95)는, 슈(90)의 외관을 촬영하는 카메라(20)를 포함하며, 메인바디(16)에 결합된다. 보다 구체적으로서, 제2 촬영부(95)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 메인바디(16)에서 슈(90)을 향하여 신축 가능하게 결합되는 리니어 가이드(95)와; 카메라(20)가 결합되며, 리니어 가이드(95)의 단부에 틸팅 가능하게 결합되는 틸팅부(96)를 포함한다.
교각(88)의 슈(90)가 메인바디(16)의 하단보다 하부에 위치하는 경우, 리니어 가이드(95)가 카메라(20)를 슈(90)를 향하여 하향 이동시켜 카메라(20)가 슈(90)의 외관을 촬영하게 된다.
리니어 가이드(95)는, 메인바디(16)에 결합되는 제1 로드(93)와, 제1 로드(93)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며, 단부에 카메라(20)가 틸팅부(96)를 매개로 결합되는 제2 로드(94)로 이루어진다.
틸팅부(96)에는 카메라(20)가 슈(90)를 향하여 결합되며, 틸팅부(96)가 카메라(20)를 제2 로드(94)의 단부에 대해 틸팅하여 카메라(20)가 슈(90)의 외관을 정확하게 촬영하도록 한다. 틸팅부(96)에는 모터가 내장되고 모터의 축에 카메라(20)가 결합되어 모터의 정역회전에 따라 카메라(20)를 틸팅하게 된다.
이하, 본 실시예에 따른 모노레일 검사장치에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 모노레일 이동차량(14)이 단궤조(12)를 따라 운행을 시작하면, 조명부(22)의 LED 조명 장치가 단궤조(12)의 상면 및 양측면의 표면에 LED 광을 조사하여 표면을 밝게 비추고, 레이저 포인터(34)에서는 각 카메라(20)의 촬영영역을 가로지도록 선형의 레이저 스팟(84)을 조사한다. 이 상태에서 복수의 카메라(20)가 동시에 단궤조(12)의 상면 및 양측면의 표면을 촬영하게 된다.
복수의 카메라(20)는 단궤조(12)의 표면을 촬영영역의 단부가 중첩되도록 영역(area)으로 나누어 연속 촬영하여 선형의 레이저 스팟(84)이 포함된 이미지(86)를 프로세싱 시스템(46)으로 전송한다. 프로세싱 시스템(46)에서는 레이저 스팟(84)을 이용하여 다수의 이미지(86)를 접합하여 하나의 접합 이미지를 생성하는 프로세싱이 이루어진다.
다음으로, 프로세싱 시스템(46)에서 위와 같이 접합 이미지를 선정된(predetermined) 균열 캘리브레이션 데이터와 비교하여, 접합 이미지로부터 단궤조(12)표면의 균열에 대한 손상정보를 생성하는 프로세싱을 진행하게 된다.
보다 상세하게는, 접합 이미지를 8비트의 그레이 스케일(gray-scale) 이미지(86)로 변환하는 단계와; 접합 이미지를 관찰하여 균열영역이 있는 경우 사용자가 균열영역을 선택하는 단계와; 선택된 균열영역의 픽셀 그레이 레벨(pixel gray-level)을 균열 캘리브레이션 데이터의 픽셀 그레이 레벨과 비교하여, 선택된 균열영역의 폭을 산출하는 단계와; 균열영역의 좌표를 균열 캘리브레이션 데이터의 해당좌표와 비교하여 균열영역의 길이를 산출하는 단계와; 산출된 균열영역의 폭 및 길이를 통해 괘도고도 표면의 균열에 대한 손상정보를 생성하는 단계를 포함하는 프로세싱 시스템(46)의 프로세싱이 진행된다.
결과적으로, 산출된 균열영역의 폭에 대응하는 색상정보가 그레이 스케일 이미지의 균열영역에 각각 디스플레이 되도록 함으로써, 측정자는 궤도고도에 대한 표면 균열 상태를 용이하게 확인할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
12: 단궤조 14: 모노레일 이동차량
16: 메인바디 18: 제1 촬영부
20: 카메라 22: 조명부
24: 카메라 결착구 26, 28: 카메라 브라켓
30: 링크 박스 32: GPS 장치
34: 레이저 포인터 36: 메인플레이트
38: 제1 연결바 40: 서브플레이트
42: 제2 연결바 44: 방진 부재
46: 프로세싱 시스템 48: 카메라 본체
50: 내부케이스 52: 방진튜브
54: 외부케이스 56: 내부캡
58: 외부캡 60: 조립용 디바이스
62: 슬라이드홀 64: 체결홈
66: 체결돌기 68: 슬롯
70: 절연케이싱 72: LED 조명 모듈
74: 절연통 78: 레이저 조사기
80: 캡 82: DC 단자
84: 레이저 스팟 86: 이미지
88: 교각 90: 슈
92: 제2 촬영부 95: 리니어 가이드
96: 틸팅부

Claims (18)

  1. 모노레일의 교각의 슈(shoe)에 의해 지지되는 단궤조(單軌條)를 따라 이동하는 모노레일 이동차량에 결합되어 상기 단궤조의 표면을 검사하는 장치로서,
    상기 모노레일 이동차량에 결합되며, 내측이 상기 단궤조의 외주면과 이격되도록 상기 단궤조의 외주면을 감싸는 메인바디와;
    상기 단궤조의 표면을 촬영하도록 상기 메인바디의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 카메라를 포함하는 제1 촬영부와;
    레이저 광이 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 위치하도록 상기 단궤조의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 포인터와;
    상기 메인바디에 결합되며 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 광을 조사하는 조명부; 및
    상기 슈의 외관을 촬영하는 카메라를 포함하며, 상기 메인바디에 결합되는 제2 촬영부를 포함하는, 모노레일 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인바디는,
    내측이 상기 단궤조의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 메인플레이트와;
    서로 대향하는 상기 한 쌍의 메인플레이트의 사이에 양단이 결합되며, 상기 메인플레이트의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제1 연결바를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인바디는,
    상기 한 쌍의 메인플레이트에 연결되며, 복수 개로 구획된 카메라 결착구를 포함하는 카메라 브라켓을 더 포함하며,
    상기 카메라는,
    복수의 상기 카메라 결착구에 선택적으로 결착되는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메인바디는,
    내측이 상기 단궤조의 상면 및 양측면을 감싸도록 말굽형태를 이루며, 상기 한 쌍의 메인플레이트의 외측에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 서브플레이트와;
    서로 대향하는 상기 메인플레이트와 서브플레이트 사이에 양단이 결합되며, 상기 서브플레이트의 길이 방향을 따라 결합되는 복수의 제2 연결바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 카메라는,
    상기 한 쌍의 메인플레이트 사이에 개재되어 결합되며,
    상기 조명부는,
    상기 메인플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 각각 개재되어 결합되는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 메인바디는,
    티타늄 합금을 포함하는 재질로 이루어지고, 상기 티타늄 합금의 표면에는 카본이 코팅되는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 포인터는,
    복수의 상기 카메라의 촬영영역을 가로지르는 레이저 라인을 조사하는 라인 레이저 포인터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 포인터는,
    복수의 상기 카메라의 촬영영역 각각에 레이저 스팟을 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 포인터는,
    레이저 스팟을 조사하는 복수의 스팟 레이저 포인터를 포함하며,
    상기 복수의 스팟 레이저 포인터에서 조사되는 복수의 레이저 스팟은 선형을 이루어 복수의 상기 카메라의 촬영영역을 가로지르는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모노레일 이동차량과 상기 메인바디 사이에는 진동 절연을 위한 방진부재가 개재되는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는,
    이미지를 촬영하는 카메라 본체와;
    상기 카메라 본체의 외주에 길이 방향으로 결합되는 조립용 디바이스와;
    내주면에 상기 조립용 디바이스가 슬라이드 결합되는 슬라이드홀이 형성되며, 상기 조립용 디바이스가 상기 슬라이드홀에 슬라이딩 결합되면서 상기 카메라 본체가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 내부케이스와;
    내주면에 진동 절연을 위한 방진 튜브가 형성되며, 상기 내부케이스가 내부에 삽입되어 결합되는 튜브 형상의 외부케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 외부케이스의 내주면에는 길이 방향으로 복수 개의 체결홈이 형성되고,
    상기 내부케이스의 외주면에는 상기 체결홈에 각각 상응하여 길이 방향으로 체결돌기가 형성되며,
    상기 체결돌기가 상기 체결홈을 따라 슬라이딩 되도록 상기 내부케이스가 상기 외부케이스의 내부로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 조명부는,
    상기 메인플레이트와 상기 서브 플레이트 사이에 각각 개재되어 결합되며, 상기 서브 플레이트의 길이 방향으로 따라 배치되는 복수의 절연케이싱과;
    상기 절연케이싱 내부에 장착되며, 상기 제1 촬영부의 촬영영역에 LED 광을 조사하는 LED 조명 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 포인터는,
    상기 메인바디의 길이 방향을 따라 배치되는 튜브 형상의 복수의 절연통과;
    상기 절연통에 각각 삽입되어 상기 단궤조의 표면에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기와;
    상기 절연통의 후단을 마감하는 절연 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 메인바디에 결합되며, 상기 메인바디의 위치 정보를 측정 및 기록하는 GPS 장치를 더 포함하는, 모노레일 검사장치.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는,
    상기 메인바디에서 슈을 향하여 신축 가능하게 결합되는 리니어 가이드와;
    상기 카메라가 결합되며, 상기 리니어 가이드의 단부에 틸팅 가능하게 결합되는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모노레일 검사장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬영부에서 촬영된 영상을 기반으로 상기 단궤조의 표면에 대한 검사 프로세싱이 이루어지는 프로세싱 시스템을 더 포함하는, 모노레일 검사장치.
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