KR101633069B1 - 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법 - Google Patents
아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600); 아스팔트 도로포장의 시공정보가 수집되도록, 시공장비(600)의 외측에 부착된 시공정보 수집장비(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법을 제시함으로써, 아스팔트 포장 시공 시, 온도관리의 효율성을 향상시키고, 품질관리를 통해 아스팔트의 내구수명을 증진시키며, 아스팔트 포장의 사후평가를 통한 유지관리 예산을 절감하고, 도로포장의 성능을 향상시켜 공용성을 극대화하도록 한다.
Description
본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법에 관한 것이다.
도로포장을 하는 시공현장에서의 품질관리는 현장 적용성 확보와 더불어, 아스팔트 포장의 장기적인 공용성에 큰 영향을 미치는 요소이다.
특히, 아스팔트의 온도 및 다짐횟수는 아스팔트 포장 내구성의 주요인자라 할 수 있다.
또한, 시공현장에서 아스팔트의 다짐온도 및 다짐롤러의 다짐에너지에 따라, 아스팔트의 다짐효과가 크게 좌우된다.
여기서, 다짐이란 다짐장비 등에 의해 외부압력을 작용시켜 가열 아스팔트 혼합물에 있는 공기의 양을 축소시키는 공정을 의미한다.
다짐작업을 통해 다져진 아스팔트 혼합물은 온도변화에 의해 아스팔트가 팽창 또는 수축함에 따라 프러싱(flushing)이 발생하지 않도록, 충분한 공극이 확보되어야 한다.
밀입도 혼합물인 경우, 공극을 충분히 확보하여 공용개시 후 몇년 간 차량 하중에 의해 치밀한 상태가 될지라도, 최종적으로 공극률이 3~4% 이하로 떨어지는 일이 없어야 하며, 공극률이 3% 이하로 되면 심각한 소성변형이 초래된다.
도 1에 도시된 그래프와 같이, 밀입도 아스팔트 혼합물인 경우는 공극률이 7% 이상되는 조건에서 공극률이 1% 증가될 때마다 포장수명은 약 10%씩 감소한다.
도 2는 아스팔트 포장의 내구성에 미치는 공극량의 영향을 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공극률이 높으면 아스팔트 포장은 골재가 떨어져 나가는 현상인 라벨링(ravelling)과 분리현상이 발생할 수 있고, 공극률이 너무 낮으면 아스팔트 포장이 프러싱(flushing)으로 불안정하게 될 위험이 있다.
그런데, 대부분의 다짐작업은 교통량이 적은 야간에 이루어지므로, 현장 관리자 또는 감독자가 전반적인 관리를 하는 것이 어려운 실정이다.
또한, 종래에는 아스팔트 도로포장의 시공현장에서 아스팔트의 온도, 다짐횟수등을 측정하여 품질을 정밀하고 지속적으로 관리할 수 있는 장치가 없다.
따라서, 종래의 아스팔트 도로포장 시공방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 아스팔트 시공 시, 아스팔트의 온도 및 다짐횟수의 전수 관리가 어려우므로, 아스팔트의 다짐온도 관리미흡 및 다짐정도가 부족하거나 과다짐의 문제가 발생하고, 품질관리가 저하되는 문제점이 있다.
둘째, 아스팔트 시공 시, 초기 품질관리 부족으로 인하여 도로포장의 하자가 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 하자 발생 시, 시공정보의 부족으로 원인 분석이 어렵다는 문제점이 있다.
셋째, 아스팔트의 공용수명 단축으로 유지보수 예산이 증간하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 아스팔트 포장 시공 시, 온도관리의 효율성을 향상시키고, 품질관리를 통해 아스팔트의 내구수명을 증진시키며, 아스팔트 포장의 사후평가를 통한 유지관리 예산을 절감하고, 도로포장의 성능을 향상시켜 공용성을 극대화하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600); 아스팔트 도로포장의 시공정보가 수집되도록, 상기 시공장비(600)의 외측에 부착된 시공정보 수집장비(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치을 제시한다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 아스팔트의 도로포장의 시공 시, 아스팔트의 포설온도, 다짐횟수 및 상기 시공정보 수집장비(500)의 가동시간, 이동거리, 위치정보 중 어느 하나 또는 2 이상의 정보가 수집되는 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 전,후면에 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100); 상기 본체(100)의 전면을 폐쇄하도록, 상기 본체(100)의 전면에 형성된 상기 트임부에 결합하는 전면 덮개(200); 상기 본체(100)의 후면을 폐쇄하도록, 상기 본체(100)의 후면에 형성된 상기 트임부에 결합하는 후면 덮개(300);를 포함하며, 상기 전면 덮개(200)에는 상기 본체(100)에 설치된 카메라(10)의 촬영이 이루어지도록, 카메라 촬영부(210);가 형성된 것이 바람직하다.
상기 카메라(10)는 광학센서(11)가 구비된 것이 바람직하다.
상기 카메라(10)는 움직임이 인식될 경우에 녹화가 이루어지는 모션 감지기능이 구비된 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 아스팔트 시공 시, 아스팔트의 포설온도를 측정하도록 상기 전면 덮개(200)의 전면에 설치된 온도센서(30);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 온도센서(30)는 아스팔트가 방출하는 적외선(IR)을 통해 아스팔트의 포설온도를 측정하는 비접촉 IR 온도센서(31);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카메라(10) 및 온도센서(30)는 상기 카메라(10)를 통해 촬영된 영상 및 상기 온도센서(30)를 통해 측정된 온도정보를 처리, 압축 및 저장하도록 형성된 영상처리모듈;과 연결되며, 상기 영상처리모듈은 영상 및 온도정보의 저장매체로 사용되도록 구비된 SD카드(20);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 상기 SD카드(20)가 삽입되도록, 상기 본체(100)의 측면에 형성된 SD 카드 삽입부(110);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(100)와 상기 전면 덮개(200), 후면 덮개(300), 카메라 촬영부(210), SD 카드 삽입부(110) 사이에는 방수가 되도록 패킹(400);이 끼워져 설치된 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 상기 시공정보 수집장비(500)의 작동상태를 실시간으로 확인할 수 있도록, 상기 전면 덮개(200)의 전면에 설치된 작동상태 표시용 LED부(40);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 상기 시공장비(600)의 외면에 거치되도록, 상기 후면 덮개(300)에 부착된 거치용 자석(50);이 구비된 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집장비(500)는 거치대를 통하여 상기 시공장비(600)에 거치되도록, 상기 본체(100)의 하면에 형성된 거치용 마운트 홀(140);을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전면 덮개(200) 및 후면 덮개(300)의 가장자리에는 결합공(201,301)이 형성되고, 상기 본체(100)의 전,후면 가장자리에는 결합홈(101)이 형성되며, 상기 전면 덮개(200), 후면 덮개(300) 및 본체(100)는 상기 결합공(201,301) 및 결합홈(101)에 공통으로 끼워지는 결합부재(60)에 의하여 각각 상호결합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치를 이용한 아스팔트 도로포장의 시공방법으로서, 상기 시공장비(600)를 이용하여 도로의 상부에 아스팔트를 포설 및 다짐하는 아스팔트 도로포장 시공단계; 및 상기 시공정보 수집장비(500)를 이용하여 아스팔트 포설온도 및 다짐횟수를 수집하는 시공정보 수집단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장 시공방법을 함께 제시한다.
상기 시공정보 수집단계 이후에, 상기 시공정보 수집장비(500)를 통해 수집된 시공정보를 분석함과 아울러, 아스팔트 도로포장의 품질을 예측하는 분석 및 예측단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시공정보 수집단계는 상기 시공정보 수집장비(500)의 가동시간, 이동거리 및 위치정보를 수집하는 것이 바람직하다.
본 발명은 아스팔트 포장 시공 시, 온도관리의 효율성을 향상시키고, 품질관리를 통해 아스팔트의 내구수명을 증진시키며, 아스팔트 포장의 사후평가를 통한 유지관리 예산을 절감하고, 도로포장의 성능을 향상시켜 공용성을 극대화하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법을 제시한다.
도 1 내지 도 2는 아스팔트 도로포장의 종래 기술을 도시한 것으로서,
도 1은 현장 다짐관리의 중요성을 나타내기 위한 그래프.
도 2는 아스팔트 포장의 내구성과 공극률과의 관계를 나타낸 그래프.
도 3 내지 도 15는 본 발명에 의한 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 시공장비의 종류를 나타낸 이미지.
도 4는 시공정보 수집장비의 정면 사시도.
도 5는 시공정보 수집장비의 후면 사시도.
도 6은 시공정보 수집장비의 분해도.
도 7은 시공정보 수집장비의 이미지.
도 8은 비접촉 IR 온도센서의 이미지.
도 9는 비접촉 IR 온도센서의 모듈을 도시한 도면.
도 10은 비접촉 IR 온도센서의 Typical Diagram을 도시한 도면.
도 11은 비접촉 IR 온도센서의 Field of View를 도시한 도면.
도 12는 영상처리 모듈의 Lay out을 도시한 도면.
도 13은 카메라 및 광학센서의 설치상태의 이미지.
도 14는 저장된 영상의 재생상태를 도시한 제 1이미지.
도 15는 저장된 영상의 재생상태를 도시한 제 2이미지.
도 16 내지 도 24는 본 발명의 아스팔트 도로포장 시공방법의 실시예를 도시한 것으로서,
도 16은 성능시험용 아스팔트 포장의 단면도.
도 17은 아스팔트 도로포장 시공단계를 나타낸 이미지.
도 18은 시공정보 수집장비를 부착한 아스팔트 페이버의 이미지.
도 19는 시공정보 수집장비를 부착한 머케덤롤러의 이미지.
도 20은 시공정보 수집장비를 부착한 텐덤롤러의 이미지.
도 21은 시공정보 수집장비를 부착한 타이러롤러의 이미지.
도 22는 아스팔트 피니셔의 시공정보를 나타낸 이미지.
도 23은 머케덤 롤러의 다짐작업 시 시공정보를 나타낸 이미지.
도 24는 본 발명의 아스팔트 도로포장 시공방법에 따른 개념도.
도 25는 아스팔트 피니셔 시공 후 혼합물 온도 측정 결과를 나타낸 이미지.
도 26은 머케덤 롤러 시공 시 혼합물 온도 측정 결과를 나타낸 이미지.
도 1은 현장 다짐관리의 중요성을 나타내기 위한 그래프.
도 2는 아스팔트 포장의 내구성과 공극률과의 관계를 나타낸 그래프.
도 3 내지 도 15는 본 발명에 의한 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 시공장비의 종류를 나타낸 이미지.
도 4는 시공정보 수집장비의 정면 사시도.
도 5는 시공정보 수집장비의 후면 사시도.
도 6은 시공정보 수집장비의 분해도.
도 7은 시공정보 수집장비의 이미지.
도 8은 비접촉 IR 온도센서의 이미지.
도 9는 비접촉 IR 온도센서의 모듈을 도시한 도면.
도 10은 비접촉 IR 온도센서의 Typical Diagram을 도시한 도면.
도 11은 비접촉 IR 온도센서의 Field of View를 도시한 도면.
도 12는 영상처리 모듈의 Lay out을 도시한 도면.
도 13은 카메라 및 광학센서의 설치상태의 이미지.
도 14는 저장된 영상의 재생상태를 도시한 제 1이미지.
도 15는 저장된 영상의 재생상태를 도시한 제 2이미지.
도 16 내지 도 24는 본 발명의 아스팔트 도로포장 시공방법의 실시예를 도시한 것으로서,
도 16은 성능시험용 아스팔트 포장의 단면도.
도 17은 아스팔트 도로포장 시공단계를 나타낸 이미지.
도 18은 시공정보 수집장비를 부착한 아스팔트 페이버의 이미지.
도 19는 시공정보 수집장비를 부착한 머케덤롤러의 이미지.
도 20은 시공정보 수집장비를 부착한 텐덤롤러의 이미지.
도 21은 시공정보 수집장비를 부착한 타이러롤러의 이미지.
도 22는 아스팔트 피니셔의 시공정보를 나타낸 이미지.
도 23은 머케덤 롤러의 다짐작업 시 시공정보를 나타낸 이미지.
도 24는 본 발명의 아스팔트 도로포장 시공방법에 따른 개념도.
도 25는 아스팔트 피니셔 시공 후 혼합물 온도 측정 결과를 나타낸 이미지.
도 26은 머케덤 롤러 시공 시 혼합물 온도 측정 결과를 나타낸 이미지.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치는 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600); 아스팔트 도로포장의 시공정보가 수집되도록, 시공장비(600)의 외측에 부착된 시공정보 수집장비(500);를 포함하여 구성된다.
여기서, 시공정보 수집장비(500)는 아스팔트의 도로포장의 시공 시, 아스팔트의 포설온도, 다짐횟수 및 시공정보 수집장비(500)의 가동시간, 이동거리, 위치정보 중 어느 하나 또는 2 이상의 정보가 수집될 수 있다.
즉, 본 발명의 시공장치는 아스팔트 도로포장의 시공 시, 실시간으로 아스팔트 포장 내구성에 가장 큰 영향을 미치는 아스팔트 포설온도 및 다짐횟수를 포함한 시공정보를 수집 및 저장하는 것이 특징이다(도 24).
위와 같이 수집장비(500)를 통해 수집된 시공정보에 대한 품질관리를 통하여 아스팔트의 내구수명을 증진시키고, 도로포장의 성능을 향상시켜 장기적 수명을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명의 시공장치는 수집된 시공정보를 통해 아스팔트 포장의 사후평가가 이루어짐으로써, 아스팔트 포장의 조기 파손 시 원인을 분석하고 문제점을 보완하여 아스팔트 포장의 공용성을 확보화고, 유지관리 예산을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 아스팔트 포장 시공 시, 실시간으로 아스팔트의 온도와 작업 영상을 기록함으로써, 현장에서 작업지침 준수여부를 확인할 수 있도록 자연스럽게 유도하는 효과를 통해 작업의 안전성 및 시공의 정확도를 높일 수 있다는 장점도 있다(도 23).
특히, 대부분의 아스팔트 다짐작업은 야간에 이루어짐에 따라, 아스팔트의 포설온도, 다짐온도, 다짐횟수 등의 전반적인 관리가 어려운 종래의 문제점을 본 발명의 시공장치를 통하여 해결할 수 있다.
즉, 본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 시공현장의 특성을 반영하여, 비접촉 적외선 온도센서(31)를 통해 아스팔트의 정확한 온도 데이터를 획득하여 영상에 삽입하는 알고리즘 및 저조도에서 획득된 영상을 보정하는 영상처리 알고리즘이 반영된다(도 8).
이러한 본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600)의 외측에 부착되어 아스팔트의 시공 시, 실시간으로 위의 정보들이 수집되는 자동화 장비라 할 수 있다(도 7, 도 18 내지 21).
따라서, 시공정보 수집장비(500)를 작동시키기 위한 별도의 인력이나, 번거로운 작업이 필요하지 않으며, 시공정보가 자동으로 상시 수집 및 저장되므로 품질관리의 효율성 및 시공정보의 정확성이 높다는 장점이 있다.
본 발명의 시공장치에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600)는 다짐장비로서, 마카담 롤러, 2축식 탄뎀롤러, 타이어 롤러 등을 사용한다(도 3).
롤러는 전,후진 방향전환 시 노면에 충격을 가하지 않는 자주식으로 혼합물이 바퀴에 부착되지 않도록 바퀴에 물을 공급하는 장치가 구비되어 있어야 한다.
또한, 다짐작업에 사용되는 롤러의 대수, 조합, 다짐횟수 등은 시험포장에서 결정된 내용으로 시행된다.
가열 아스팔트 혼합물 포설 후 즉시 롤러를 투입하여 다지며, 초기 다짐은 마카담 롤러로 실시한다.
현장다짐밀도는 기준밀도 96% 이상으로, 기준밀도는 실내공시체의 겉보기 밀도 값으로 기준밀도에 대한 현장코아 공시체의 밀도로 평가한다.
1차 다짐은 마타담 롤러를 사용하고, 다짐횟수는 4회(2회 왕복)이 바람직하다.
2차 다짐은 1차 다짐에 연이어서 다지고, 타이어 롤러 또는 탄뎀 롤러나 진동 롤러를 사용하며, 다짐 횟수는 충분한 다짐도가 얻어질 때까지 한다.
마무리 다짐은 요철 수정이나 롤러 자국 제거를 위해 실시하며, 타이어 롤러, 탄뎀롤러, 진동 롤러 등으로 시행하고, 다짐 횟수는 일반적으로 4회(2회 왕복) 정도가 좋다.
다음으로, 본 발명의 시공장치에 사용되는 시공정보 수집장비(500)의 구조를 설명하면 다음과 같다(도 4,5,6).
전,후면에 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100)와, 본체(100)의 전면을 폐쇄하도록, 본체(100)의 전면에 형성된 트임부에 결합하는 전면 덮개(200)와, 본체(100)의 후면을 폐쇄하도록, 본체(100)의 후면에 형성된 트임부에 결합하는 후면 덮개(300)를 포함하는 구조로 형성된다.
여기서, 전면 덮개(200)에는 본체(100)에 설치된 카메라(10)의 촬영이 이루어지도록, 카메라 촬영부(210)가 형성된다.
카메라 촬영부(210)는 영상획득을 위한 카메라(10)가 유리커버로 덮여 있는 구조가 바람직하다.
특히, 본 발명의 시공정보 수집장비(500)에 설치된 카메라(10)는 광학센서(11)가 구비된 것이 특징이다.
광학센서(11)는 빛을 받아 센서 표면에 상이 맺히게 하는 광학 부품 및 기구물로 구성된다.
카메라(10)는 렌즈에 고정 하우징을 만들고 에폭시로 결합한 다음, 고정 홀더 스크류를 돌려 포컹싱을 하고, 2개의 홀더 고정 볼트를 이용하여 인쇄회로 기판에 고정하는 구조로 형성된다(도 13).
또한, 인쇄회로 기판의 후면에는 CMOS 이미지 센서가 동작하는데 필요한 전력을 공급하고, 타이밍을 생성하도록 클럭을 공급하는 제너레이터와 다중 전원 안정화 회로 및 영상 신호 후처리 회로가 추가된 구조로 형성된다.
본 발명의 수집장비(500)에 사용되는 카메라(10)는 소음 발생이 큰 현장환경에 적합하도록, 카메라(10)의 영상이 잡음에 의해 열화가 발생하는 현상을 방지하고, 화질 개선을 위한 잡음제거 기술이 적용된 카메라(10)를 사용하는 것이 바람직하다.
카메라(10)의 영상에 열화를 발생시키는 잡음은 발생 원인과 형태에 따라 다양한 종류가 있으나, 대표적인 잡음에는 AWGN(additive white gaussian noise)이 있다.
AWGN을 제거하기 위하여 많은 기법들이 있고, 공간 영역에서는 위너 필터(SDWF:spatial domain wiener filter)와 평균 필터 등이 있다.
임계값에 기초한 잡음제거방법에서 가장 많이 사용하는 방법은 VisuShrink가 있다.
그러나 이러한 기존의 웨이브렛 영역에서의 기법들은 영상을 스무딩시켜서 블러링 현상을 야기한다.
따라서 본 발명의 시공장치에서는 효과적인 영상 잡음제거를 위해, 워너 필터 및 변형된 웨이브렛 기반의 적응 임계값과 thresholding 함수를 이용한 하이브리드 필터 알고리즘을 사용한다.
공간영역에서의 위너 필터는 고주파 특성이 우수하고, 에지 성분을 보존할 수 있는 등의 우수한 성능을 가지고 있다.
또한, AWGN을 효과적으로 제거하기 위하여 사용되는 하이브리드 필터 알고리즘은 고주파 특성이 우수하여 AWGN 제거에 효과적인 SDWF와 고주파 특성이 우수한 웨이브렛 기반의 알고리즘을 병렬 연결함으로써 결과값을 얻는 구조이다.
더불어, 본 발명의 수집장비(500)에 사용되는 카메라(10)는 대부분 야간에 작업이 이루어지는 아스팔트 도로포장의 시공환경에 적합하도록 저조도 영상 보정이 이루어지는 점이 특징이다.
저조도 영상(low light level image)이란, 밤 시간대 광원(illuminant)의 영향이 미약한 환경에서 획득된 영상을 의미한다.
영상 형성 식(image formation equation)의 관점에서 보면, 카메라(10)와 같은 영상획득 장치에서 계산되는 픽셀 값은 광원의 강도(intensity)에 따라 결정되기 때문에 저조도 영상의 픽셀들은 전체적으로 작은 RGB 값을 가진다.
이로 인하여 발생되는 저조도 영상의 낮은 대비는 물체의 구별을 어렵게 만들뿐만 아니라 잡음 발생 시 일반 영상보다 저조도 영상은 더 큰 영향을 받는 문제점을 내포한다.
또한, 저조도 영상에서는 광원 및 조명(illumination)이 충분하지 않기 때문에 물체가 가지는 원래 색 정보를 알기 어렵다.
즉, 본 발명의 시공장치에서는 영상의 색이 중요한 정보로 사용될 수도 있지만, 저조도 영상이 가지는 취약점 및 왜곡된 색 정보는 시공정보 수집장비(500)의 성능을 저하시키는 주요한 원인이 되기 때문에 저조도 영상의 개선이 필요한 것이다.
본 발명에서는 카메라(10)에 tone mapping 기법을 적용하여 영상의 밝기를 보정한다.
tone mapping은 입력 밝기와 출력 밝기의 관계를 정의한 선형적, 혹은 비선형적 함수를 기반으로 영상의 밝기를 변환하는 기법으로, 영상의 대비를 개선하거나 HDR(high dynamic range) 영상 관련 연구에서 사용한다.
일반적으로, 영상의 모든 픽셀에서 밝기 값이 [0, 255] 사이의 특정 구간에 편중되는 대비 영상은 tone mapping의 적용을 통해 픽셀들이 가지는 밝기의 범위가 늘어나게 되고, 이에 따른 대비 개선이 가능하다.
하지만 저조도 영상은 어두운 영역뿐만 아니라 광원의 직접적인 영향을 받은 밝은 영역이 동시에 존재하기 때문에 밝기의 모든 범위에 걸쳐 데이터가 존재하는 특성을 갖는다.
이로 인해 선형 함수를 이용해 어두운 영역의 대비개선과 밝은 영역의 디테일 보존을 둘 다 달성하기는 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 현상을 보완하기 위하여 비선형 변환을 통해 저조도 영상의 어두운 영역의 대비를 개선하고, 선형 변환을 통해 밝은 영역의 디테일을 보존할 수 있는 tone mapping을 적용한다.
또한, 눈에 보이는 전체적인 대비는 낮아진 것처럼 보이고, 영상 전체에 안개 효과가 적용된 것과 같은 현상이 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 tone mapping을 수행한 저조도 영상을 대상으로 물체의 원래 색을 복원하기 위한 방안으로 색 항등성 기법을 적용하여 위의 현상을 완화시킬 수 있다.
색 항등성이란 때때로 조명과 광원에 관계없이 물체가 가지는 원래의 색을 인지할 수 있는 인간 시각 시스템의 능력을 의미한다.
영상 처리 및 컴퓨터 비전 분야에서는 임의의 영상에서 조명의 색을 추정하고 이를 이용하여 물체의 원래 색 즉, 반사계수를 계산하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 시공정보 수집장비(500)에 사용되는 카메라(10)는 움직임이 인식될 경우에 녹화가 이루어지는 모션 감지기능이 구비된 것이 특징이다.
이를 통해, 불필요한 녹화를 하지 않고 움직임이 있을 때만 녹화하여 일반 녹화보다 장시간 녹화할 수 있어서 실용적, 경제적이라는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 아스팔트 시공 시, 아스팔트의 포설온도를 측정하도록 상기 전면 덮개(200)의 전면에 설치된 온도센서(30)가 구비된다(도 4).
이를 통하여, 아스팔트 시공 시, 아스팔트의 포설온도 및 다짐온도를 상시 측정할 수 있고, 온도센서(30)와 연결된 영상처리 모듈을 통하여 측정된 온도정보를 장시간 저장할 수 있다.
따라서, 현장에서 정확한 온도기준에 따라 아스팔트의 포장시공이 이루어질 수 있도록 유도하는 효과와 아울러, 이를 통해 아스팔트 포장의 내구성을 향상시켜 도로포장의 장기 공용성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
온도센서(30)는 아스팔트가 방출하는 적외선(IR)을 통해 아스팔트의 포설온도를 측정하는 비접촉 IR 온도센서(31)를 사용하여 위의 효과를 보다 극대화할 수 있다(도 8,9,10).
비접촉 IR 온도센서(31)는 정밀한 대기압 보정을 거친 MEMS Thermopile Detector가 사용된 것으로서, 물체의 온도 뿐 아니라 공기 중의 온도까지 정밀하게 측정이 가능한 초소형 센서라 할 수 있다.
또한, 비접촉 IR 온도센서(31)는 디지털 출력형 온도센서로서, 전원을 공급하면 온도 데이터와 시간이 동시에 출력되고, 온도를 측정하기 위해 별도의 명령어를 입력할 필요가 없다는 장점이 있다.
그리고 비접촉 IR 온도센서(31)는 Distance : Spot의 비율과 측정온도범위를 선택할 수 있다.
이는, 1:1부터 시작하여 1:10, 1:20 비율 등을 가지고 있는데, 1:20처럼 비율이 높아질수록 먼 거리에서 좁은 범위의 온도를 측정할 수 있다.
도 11은 10인치 거리의 반경 10인치의 온도를 측정하는 예를 도시한 것이다.
이와 같이, 비접촉 IR 온도센서(31)는 아스팔트 온도 측정용으로 사용하기에 매우 적합하다고 볼 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 카메라(10) 및 온도센서(30)는 카메라(10)를 통해 촬영된 영상 및 온도센서(30)를 통해 측정된 온도정보를 처리, 압축 및 저장하도록 형성된 영상처리모듈(미도시)과 연결된다(도 12).
본 발명에서는 영상처리, 압축, 저장의 모든 기능을 하면서도 전력 소비가 낮은 모바일형 프로세서를 사용한다.
영상처리모듈은 영상 및 온도정보의 저장매체로 사용되도록 구비된 SD카드(20)를 포함하며, 카메라(10) 및 온도센서(30)를 통해 측정된 시공정보가 이 SD 카드(20)에 기록된다.
SD 카드(20)의 용량에 따라 장시간 녹화가 가능하며, 녹화된 영상은 암호화되어 전용 PC의 전용 플레이어를 통해 저장 및 다시보기를 할 수 있다.
또한, 하자가 우려되는 구간만 AVI 파일로 변화하여 하자근거로 제시하거나, 일반 플레이어에서 재생할 수도 잇다.
이 SD카드(20)가 삽입되도록, 본체(100)의 측면에는 SD 카드 삽입부(110)가 형성된 것이 바람직하다(도 5).
본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 방수가 이루어지도록, 본체(100)와 전면 덮개(200), 후면 덮개(300), 카메라 촬영부(210), SD 카드 삽입부(110) 사이에는 패킹(400)이 끼워져 설치된 것이 바람직하다(도 6).
또한, 시공정보 수집장비(500)는 전면 덮개(200)의 전면에 작동상태 표시용 LED부(40)가 설치된다.
이를 통하여, 시공정보 수집장비(500)의 작동상태를 실시간으로 확인할 수 있으므로, 작업의 정확도 및 효율성을 향상시키는 장점이 있다.
본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 후면 덮개(300)에 부착된 거치용 자석(50)이 구비되어 시공장비(600)의 외면에 간단하게 거치될 수 있다.
또한, 거치대를 이용하여 시공정보 수집장비(500)가 시공장비(600)에 거치될 수도 있으므로, 본체(100)의 하면에 거치용 마운트 홀(140)이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 시공정보 수집장비(500)는 본체(100)와 전면 덮개(200), 후면 덮개(300)가 조립식 구조로 형성되어 제작 및 해체가 간편하다는 장점이 있다.
이를 위하여, 전면 덮개(200) 및 후면 덮개(300)의 가장자리에는 결합공(201,301)이 형성되고, 본체(100)의 전,후면 가장자리에는 결합홈(101)이 형성되며, 전면 덮개(200), 후면 덮개(300) 및 본체(100)는 결합공(201,301) 및 결합홈(101)에 공통으로 끼워지는 결합부재(60)에 의하여 각각 상호결합한다.
다음으로, 본 발명의 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치를 이용한 아스팔트 도로포장의 시공방법에 대하여 설명한다.
아스팔트 도로포장을 시공하기 위한 시공장비(600)를 이용하여 도로의 상부에 아스팔트를 포설 및 다짐한다(도 17 내지 21).
이와 동시에, 시공정보 수집장비(500)를 이용하여 아스팔트 포설온도 및 다짐횟수를 수집한다(도 22,23).
아울러, 이 단계에서 시공정보 수집장비(500)의 가동시간, 이동거리 및 위치정보까지 수집하는 것이 특징이다.
시공정보 수집단계 이후에는, 시공정보 수집장비(500)를 통해 수집된 시공정보를 분석함과 아울러, 아스팔트 도로포장의 품질을 분석 및 예측한다.
즉, 본 발명은 아스팔트 도로포장 시공단계와 시공정보 수집단계가 동시에 이루어짐에 따라, 아스팔트 포설온도, 다짐온도 및 다짐횟수 등 현장에서 시공기준을 준수할 수 있도록 자연스럽게 유도함과 아울러, 아스팔트 포장의 공용성능과 아스팔트 혼합물의 품질상태를 일정부분 예측할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다(도 24).
이를 통해, 아스팔트 포장의 품질을 확보하고, 장기적인 공용성을 극대화할 수 있다.
아스팔트 도로포장의 품질을 분석 및 예측하는 단계는, 카메라(10) 및 온도센서(30)와 연결된 영상처리모듈(미도시)을 통해 영상을 재생하여 이루어진다.
도 14,15는 위의 영상 재생을 위한 뷰어 전용 프로그램을 설치하고 사용하는 방법에 대해 도시한 것이다.
먼저, 전용 PC에 뷰어 전용 프로그램을 설치한 후, 프로그램이 실행되면 좌측 하단에 SD CARD 아이콘을 클릭하면 영상이 재생이 된다.
4개의 일반영상 파일이 있는 경우는 16GB 메모리인 경우이고, 8GB인 경우는 2개, 32GB인 경우는 8개의 일반영상 파일이 생성이 된다.
녹화된 영상이 재생되면, 우측상단에 PLAY LIST 부분의 파일 부분을 클릭해서 재생하고자 하는 시간대를 찾아서 더블클릭하면 다음과 같이 그 시간대 영상이 재생이 된다.
이하, 본 발명의 시공장치의 성능을 검증하기 위한 실험결과에 대하여 설명한다.
도로교통연구원 포장가속시험동에 있는 시험체에서 아스팔트 포장 시공에 사용되는 시공장비(600)와 다짐장비에 부착하여 시공정보 수집장비(600)의 성능 검증을 수행하였다.
시험체의 제원은 가로 3.6m, 길이 24m, 깊이 2m로서 현장에서 시공되는 동일 재료와 동일 포장단면으로 설계, 시공되었다.
도 16은 시험체 설계도의 포장 단면을 도시한 것이다.
아스팔트 포장 단면은 2개 단면으로 설계되었고, 노상 및 보조기층은 도로공사 전문시방서의 기준에 따라 설치되었다.
아스팔트 기층은 8cm와 5cm이고 5cm 중간층의 여부에 따라 기본 단면과 비교단면으로 나뉜다.
마지막으로 표층은 5cm로 시공하였다.
도 17은 포장가속시험체에서 아스팔트 피니셔로 아스팔트 포장을 시공하는 전경을 도시한 것이다.
시공정보 수집장비(500)는 시공장비(600)와 3종류의 다짐장비에 부착 후 장비 위치 및 이동거리, 횟수 등을 모니터링 하였고, 아스팔트 혼합물의 온도를 실시간으로 저장하였으며, 아스팔트 시공 및 다짐 장비 별로 부착위치를 달리하며 평가하였다.
도 18은 아스팔트 시공장비의 후면에 시공정보 수집장비를 부착한 모습을 도시한 것이고, 도 19는 머케덤 롤러의 엔진부 상단에 부착하여 장비의 이동시 하향으로 아스팔트온도를 측정하는 모습을 도시한 것이다.
포장가속 시험체에 아스팔트 포장 시공 시 시공정보 수집장비(500)를 아스팔트 피니셔와 머케덤 롤러, 텐덤 롤러, 타이어 롤러에 부착하여 시공정보를 수집하였다.
도 22는 아스파트 피니셔의 후면에 시공정보 수집장비를 부착하여 얻은 아스팔트 시공정보를 도시한 것이다.
시공정보 수집장비(500)의 전용 프로그램에는 영상정보와 위치정보, 혼합물 온도정보가 표시된다.
우측하단은 아스팔트 혼합물의 온도인 149.86℃와 주변온도인 13.54℃를 확인할 수 있다.
우측 중앙에 위치한 위치정보는 포장가속 시험동 실내에서 평가하였으므로 측정 불가하였다.
우측 상단은 시공날짜와 시간으로 시공정보파일이 형성되고 영상정보의 좌측하단은 시공날짜와 시간이 표시된다.
도 25는 실제 아스팔트 혼합물 온도를 측정한 것으로, 아스팔트 혼합물 온도를 측정한 결과, 시공정보 수집장비(500)에서 측정된 혼합물온도와 1.3℃의 오차를 보이고 있지만 이는 혼합물의 측정위치별 온도오차 범위 이내인 것을 확인하였다.
도 23, 26에 도시된 바와 같이 머케덤 롤러로 시공 시, 온도 차도 0.4℃로 일치함을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 시공정보 수집장비(500)를 통해 영상정보에 따라 온도정보와 위치정보를 수집하여 아스팔트 시공장비(600)의 가동 시간과 혼합물의 온도, 다짐횟수와 이동거리가 확인가능하며, 아스팔트 포장 및 아스팔트 혼합물의 품질상태가 예측 가능하므로, 아스팔트 품질관리가 효과적으로 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 카메라 11 : 광학센서
20 : SD카드 30 : 온도센서
31 : 비접촉 IR 온도센서 40 : 작동상태 표시용 LED부
50 : 거치용 자석 60 : 결합부재
100 : 본체 101 : 결합홈
110 : SD 카드 삽입부 120 : 마이크 전선 결합부
130 : 전원 케이블 결합부 140 : 거치용 마운트 홀
200 : 전면 덮개 201,301 : 결합공
210 : 카메라 촬영부 300 : 후면 덮개
400 : 패킹 500 : 시공정보 수집장비
600 : 시공장비
20 : SD카드 30 : 온도센서
31 : 비접촉 IR 온도센서 40 : 작동상태 표시용 LED부
50 : 거치용 자석 60 : 결합부재
100 : 본체 101 : 결합홈
110 : SD 카드 삽입부 120 : 마이크 전선 결합부
130 : 전원 케이블 결합부 140 : 거치용 마운트 홀
200 : 전면 덮개 201,301 : 결합공
210 : 카메라 촬영부 300 : 후면 덮개
400 : 패킹 500 : 시공정보 수집장비
600 : 시공장비
Claims (17)
- 아스팔트 도로포장의 시공을 위한 시공장비(600);
아스팔트 도로포장의 시공정보가 수집되도록, 상기 시공장비(600)의 외측에 부착되어 아스팔트도로의 시공시, 아스팔트의 포설온도, 다짐횟수 및 시공정보 수집장비의 가동시간, 이동거리, 위치정보 중 어느 하나 또는 2 이상의 정보가 수집되는 시공정보 수집장비(500);를 포함하되
시공정보 수집장비는
전,후면에 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100);
상기 본체(100)의 전면을 폐쇄하도록, 상기 본체(100)의 전면에 형성된 상기 트임부에 결합하는 전면 덮개(200);
상기 본체(100)의 후면을 폐쇄하도록, 상기 본체(100)의 후면에 형성된 상기 트임부에 결합하는 후면 덮개(300);를 포함하며,
상기 전면 덮개(200)에는
상기 본체(100)에 설치된 광학센서(11)를 구비하고, 움직임이 인식될 경우에 녹화가 이루어지는 모션 감지기능을 구비한 카메라(10)의 촬영이 이루어지도록, 카메라 촬영부(210);가 형성되고,
상기 전면 덮개(200)의 전면에는 아스팔트 시공 시, 아스팔트의 포설온도를 아스팔트가 방출하는 적외선(IR)을 통해 측정하는 비접촉 IR 온도센서(31);가 설치되고,
상기 카메라(10) 및 온도센서(30)는
상기 카메라(10)를 통해 촬영된 영상 및 상기 온도센서(30)를 통해 측정된 온도정보를 처리, 압축 및 저장하도록 형성된 영상처리모듈;과 연결되며,
상기 영상처리모듈은 영상 및 온도정보의 저장매체로 사용되도록 구비된 SD카드(20);를 포함하며,
상기 본체(100)와 상기 전면 덮개(200), 후면 덮개(300), 카메라 촬영부(210), SD 카드 삽입부(110) 사이에는 방수가 되도록 패킹(400);이 끼워져 설치되며,
시공정보 수집장비는
상기 시공장비(600)의 외면에 거치되도록, 상기 후면 덮개(300)에 부착된 거치용 자석(50);이 구비된 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 잇어서,
상기 시공정보 수집장비(500)는
상기 SD카드(20)가 삽입되도록, 상기 본체(100)의 측면에 형성된 상기 SD 카드 삽입부(110);를
포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 시공정보 수집장비(500)는
상기 시공정보 수집장비(500)의 작동상태를 실시간으로 확인할 수 있도록, 상기 전면 덮개(200)의 전면에 설치된 작동상태 표시용 LED부(40);를
포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 시공정보 수집장비(500)는
거치대를 통하여 상기 시공장비(600)에 거치되도록, 상기 본체(100)의 하면에 형성된 거치용 마운트 홀(140);을
포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 전면 덮개(200) 및 후면 덮개(300)의 가장자리에는 결합공(201,301)이 형성되고,
상기 본체(100)의 전,후면 가장자리에는 결합홈(101)이 형성되며,
상기 전면 덮개(200), 후면 덮개(300) 및 본체(100)는 상기 결합공(201,301) 및 결합홈(101)에 공통으로 끼워지는 결합부재(60)에 의하여 각각 상호결합하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치.
- 제 1항, 제 9항, 제 11항, 제 13항, 제 14항 중 어느 한 항의 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치를 이용한 아스팔트 도로포장의 시공방법으로서,
상기 시공장비(600)를 이용하여 도로의 상부에 아스팔트를 포설 및 다짐하는 아스팔트 도로포장 시공단계; 및
상기 시공정보 수집장비(500)를 이용하여 아스팔트 포설온도 및 다짐횟수를 수집하는 시공정보 수집단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장 시공방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 시공정보 수집단계 이후에,
상기 시공정보 수집장비(500)를 통해 수집된 시공정보를 분석함과 아울러, 아스팔트 도로포장의 품질을 예측하는 분석 및 예측단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장 시공방법. - 제 15항에 있어서,
상기 시공정보 수집단계는
상기 시공정보 수집장비(500)의 가동시간, 이동거리 및 위치정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 도로포장 시공방법.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140127077A KR101633069B1 (ko) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | 아스팔트 도로포장의 정보수집이 가능한 시공장치 및 이를 이용한 아스팔트 도로포장 시공방법 |
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|---|---|
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2014
- 2014-09-23 KR KR1020140127077A patent/KR101633069B1/ko active IP Right Grant
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