KR101821803B1 - 산업용 내시경 및 이를 이용한 배관 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업현장에 있는 상하수도 배관, 전원/통신 케이블용 설치배관, 공조기의 덕트 및 배관의 연결부위 상태 등 각종 배관의 손상 내지 파손 여부와 그 원인을 확인할 수 있도록 하는 산업용 내시경과 이를 이용한 배관 검사방법에 관한 것으로서, 이에 따른 산업용 내시경의 특징적인 구성은, 본체의 전단 부위에 설치하여 전방을 조명 및 촬영하는 제 1 카메라모듈과; 상기 제 1 카메라모듈로부터 후방으로 간격을 둔 상기 본체의 둘레 방향을 따라 배치하여 상기 본체의 둘레 외측 방향을 조명 및 촬영하는 복수의 제 2 카메라모듈과; 상기 본체의 내에 설치하여 상기 본체의 위상을 측정하는 위상감지센서와; 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터 중 수신한 제어신호에 대응하는 부분을 편집하여 발췌하는 영상처리모듈; 및 상기 위상감지센서의 측정값과 상기 제 1 카메라모듈의 촬영 데이터를 수신하여 출력하고, 그 출력에 따른 작업자에 의한 검사 대상 부위의 지정을 수신하며, 그 지정에 대응하는 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영에 따른 타깃 영역을 제한하는 제어신호를 형성하여 상기 영상처리모듈에 인가하며, 상기 영상처리모듈에 의해 편집 발췌된 타깃 영역의 촬영 데이터를 출력하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진다.

Description

산업용 내시경 및 이를 이용한 배관 검사방법{BORESCOPE AND PIPE INSPECTION METHOD THEREOF}

본 발명은 산업용 내시경에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 산업현장에 있는 상하수도 배관, 전원/통신 케이블용 설치배관, 공조기의 덕트 및 배관의 연결부위 상태 등 각종 배관의 손상 내지 파손 여부와 그 원인을 확인할 수 있도록 하는 산업용 내시경에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에 설치가 이루어진 상하수도 배관, 전원/통신 케이블용 설치배관, 공조기의 덕트 및 배관의 연결부위 상태 등의 각종 배관들은 부식관계를 포함한 노후화 또는 물리적인 작용 등에 의한 손상 내지 파손의 우려가 있다.

이에 따라 산업현장에서는 상술한 각종 배관들의 내부 상태를 주기적으로 점검하고, 점검을 통해 손상 내지 파손 부위의 위치 확인과 그 원인을 규명토록 하며, 또 그에 대응하는 조치는 어떻게 할 것인지 여부를 결정하여 시행하고 있다.

여기서, 상술한 각종 배관들의 손상 내지 파손 여부의 확인은, 협소한 배관 내부에 작업자를 대신하여 내부 상태를 촬영하고, 이를 외부의 작업자에게 전달하여 작업자가 확인할 수 있도록 하는 산업용 내시경이 사용되고 있다.

이렇게 사용되는 산업용 내시경에 있어서, 종래 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0111838호(이하, '선행문헌1'이라 함)와 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0099011호(이하, '선행문헌2'라 함) 등이 개시된 바 있다.

선행문헌1의 경우는 카메라 모듈과 반사경을 이용하여 진행 방향의 측부 영역을 촬영토록 하고, 광섬유 다발을 통해 조명광을 조사함과 동시에 조명광이 반사경과 카메라 모듈에 조사되지 않도록 한 것이다.

그러나, 선행문헌1은 카메라 모듈의 각도조정이 어렵기 때문에 검사하고자 하는 부위가 넓거나 측면 둘레 방향에 대한 임의의 각도에 대응하는 촬영이 어렵고, 이를 포함한 촬영 작업시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

선행문헌2의 경우는 직선구간뿐만 아니라 굴곡진 구간에서도 촬영할 수 있도록 촬영 각도의 다양한 조절이 가능하게 한 것이다.

그러나, 선행문헌2는, 각도조절을 위해서는 복잡한 구조를 갖는 기구적인 구성들을 필요로 하기 때문에 복잡하고 제작비용이 많이 소요되며, 배관에 대하여 다양한 각도로 굽어질 수 있는 공간을 필요로 하는 제약적 단점이 있다.

이상에서 살펴본 선행기술1, 2를 포함한 종래 기술들은, 각종 배관의 특성상 손상 내지 파손이 부위에 대응하여 카메라를 최대한 근접시켜 촬영할 수 있도록 함에 기인한 것이라 할 수 있다.

즉, 선행기술1, 2는 검사 대상 부위가 각종 배관들의 내부 환경에 특정되어 있지 않고, 카메라를 통해 촬영할 수 있는 영역 또한 한계가 있음에 대응하여 검사 부위에 대하여 더욱 정확하게 확인할 수 있도록 함을 목적으로 하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0111838호(2013.10.11.공개) 대한민국 공개특허공보 제2014-0099011호(2014.08.11.공개)

본 발명은, 종래 기술의 문제점 해결과 효율성을 개선하기 위해 안출한 것으로서, 다음과 같은 목적을 갖는다.

첫째, 배관 내부로 진입하는 전방을 확인하는 1차 촬영과, 후속 진행하여 1차 촬영을 통해 확인한 검사 부위에 대응하여 확인하는 2차 촬영을 함께 실시하여 검사 대상인 배관의 전방위적 정확한 검사가 이루어지도록 하는 산업용 내시경 및 이를 이용한 배관 검사방법을 제공함에 있다.

둘째, 2차 촬영 데이터 중 검사 대상 부위로 한정하여 통신토록 함으로써 그에 따른 과부하를 방지하고, 전력 및 작업시간을 절감할 수 있도록 하는 산업용 내시경 및 이를 이용한 배관 검사방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 내시경의 특징적인 구성은, 본체의 전단 부위에 설치하여 전방을 조명 및 촬영하는 제 1 카메라모듈과; 상기 제 1 카메라모듈로부터 후방으로 간격을 둔 상기 본체의 둘레 방향을 따라 배치하여 상기 본체의 둘레 외측 방향을 조명 및 촬영하는 복수의 제 2 카메라모듈과; 상기 본체의 내에 설치하여 상기 본체의 위상을 측정하는 위상감지센서와; 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터 중 수신한 제어신호에 대응하는 부분을 편집하여 발췌하는 영상처리모듈; 및 상기 위상감지센서의 측정값과 상기 제 1 카메라모듈의 촬영 데이터를 수신하여 출력하고, 그 출력에 따른 작업자에 의한 검사 대상 부위의 지정을 수신하며, 그 지정에 대응하는 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영에 따른 타깃 영역을 제한하는 제어신호를 형성하여 상기 영상처리모듈에 인가하며, 상기 영상처리모듈에 의해 편집 발췌된 타깃 영역의 촬영 데이터를 출력하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 본체 중 상기 제 2 카메라모듈들 각 사이 부위에 하나 이상 설치가 이루어져 상기 본체 외측으로부터 대향하는 물체 사이의 거리를 측정하고, 그 측정값을 상기 영상처리모듈과 컨트롤러 중 적어도 상기 영상처리모듈에 전송하는 거리측정센서를 더 구비하고, 상기 영상처리모듈은, 상기 거리측정센서의 측정값을 수신에 대응하여 상기 타깃 영역에 대하여 상호 이웃하는 두 개의 제 2 카메라모듈들이 중복하여 촬영하는 범위를 구하고, 두 개의 제 2 카메라모듈들 중 어느 하나의 중복촬영한 촬영 데이터를 배제하여 나머지 촬영 데이터들을 결합하여 상기 컨트롤러로 하여금 출력토록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 제 2 카메라모듈은 상기 본체의 둘레 방향에 대하여 세 개 이상의 개수로 구비하고, 상호 이웃하는 상기 각 제 2 카메라모듈들의 촬영각은 상기 본체의 표면 위치에서부터 겹치도록 함이 바람직하다.

더불어, 상기 컨트롤러는 상기 본체의 진행 거리를 측정하는 이동거리 측정센서를 더 구비토록 함이 바람직하다.

한편, 상기 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 산업용 내시경을 이용하는 검사방법은, 상술한 산업용 내시경을 구비하고, (A) 상기 본체의 전단부터 투입하며 상기 제 1 카메라모듈을 통한 촬영 데이터와 상기 위상감지센서의 측정값을 수신 조합하여 연속 디스플레이하는 단계와; (B) 상기 (A)단계 정보를 기초하여 검사 대상 부위를 확인하고, 그 확인 위치로부터 상기 본체의 진행 거리와 상기 위상감지센서에 기초한 검사 대상 방향을 결정하여 상기 영상처리모듈에 인가하는 단계와; (C) 상기 제 2 카메라모듈이 상기 (B)단계에서 확인한 검사 대상 부위에 대향하는 위치로 진입한 상태의 확인과 상기 복수의 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터 중 상기 (B)단계에서 결정한 검사 대상 부위에 대응하는 영역으로 한정 추출한 상기 영상처리모듈의 편집 데이터를 출력하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 (C)단계에서 상기 영상처리모듈에 의한 편집 데이터의 형성과정은, (a) 상기 (B)단계에서 결정한 검사 대상 부위를 중심으로 하여 이미 설정한 범위의 주연으로 제한하는 타깃 영역을 결정하는 단계와; (b) 상기 제 2 카메라모듈들 중 상기 타깃 영역의 촬영하는 상기 제 2 카메라모듈의 각 촬영 데이터를 수신하는 단계와; (c) 상기 (b)단계에서 수신한 상기 제 2 카메라모듈들의 각 촬영 데이터 중 상기 (a)단계에 의해 결정한 타깃 영역에 대한 촬영 데이터만을 추출하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 타깃 영역으로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 상기 제 2 카메라모듈들 중 하나의 촬영 데이터에 포함될 경우에는 추출한 촬영 데이터를 편집 데이터로 하여 상기 컨트롤러에 송신하고, 상기 (c)단계에서 타깃 영역으로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 상호 이웃하는 두 개에 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터에 중복하여 겹치는 경우에는, 둘 중 어느 하나의 타깃 데이터를 메인 타깃 데이터로 하고, 다른 하나의 타깃 데이터를 보조 타깃 데이터로 하여, 보조 타깃 데이터 중 중복하여 겹치는 촬영 데이터를 제외시키고 남은 촬영 데이터를 상기 메인 타깃 데이터에 결합하여 편집 데이터를 형성하는 것으로 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명의 구성에 따르면, 제 1 카메라모듈을 통해 배관 내부로 진입하는 전방을 확인하는 1차 촬영하면서 손상 내지 파손 부위 또는 점검이 필요한 부위에 대하여 검사 대상 부위를 결정하고, 후속 진행함에 따라 검사 대상 부위에 대향 위치한 제 2 카메라모듈을 통해 2차 촬영을 실시하여 더욱 정확한 영상을 획득하게 됨으로써, 검사 대상인 배관 중 손상 내지 파손 또는 점검이 필요한 부위를 중점적으로 하는 정확한 검사가 이루어지고, 이를 통해 검사 내역의 저장과 검사에 따른 유지보수의 계획 수립이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 구성에 의하면, 본체의 둘레 방향에 대한 2차 촬영 데이터 중 검사 대상 부위로 한정하여 확인토록 함으로써 그에 따른 과부하 방지(트래픽 오류 방지)와 구성의 간소화 및 작업시간을 줄이는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 구성에 의하면, 본체 또는 제 2 카메라 모듈을 회전시키지 않고도 본체 둘레의 360ㅀ전 방향에 대한 검사를 실시가 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 내시경을 이루는 구성들과 이들 구성들의 설치 및 그 작동관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 2a 내지 도 3c는 도 1에서 제 2 카메라모듈들의 배치와 그에 따른 촬영 각도 및 본체와 검사 대상 부위 사이의 거리차에 따른 제 2 카메라모듈들의 촬영각이 겹치는 정도를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 4는 본체와 검사 대상 부위 사이의 이격 거리에 따라 상호 이웃하는 제 2 카메라모듈의 촬영각의 겹침 및 그에 따라 이웃하는 각 촬영 데이터가 중복하여 겹치는 관계를 설명하기 위한 전개도이다.
도 5a와 도 5b는 제 1 카메라모듈의 영상을 통해 검사 대상 부위를 선정하는 관계와 이를 통해 제 2 카메라모듈들을 통한 편집 데이터를 구하는 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 6은 제 2 카메라모듈들의 개수와 관계한 변형 실시예를 개략적으로 나타낸 계통도이다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용하는 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석될 것이 아니라, '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다'는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시한 구성은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과한 것일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

그리고, 본 발명의 설명에 있어서, 전방과 전단의 표현은 배관을 기준으로 배관 내에 투입이 이루어지는 본체의 진입 방향과 그 방향에 있는 부위를 지칭하는 것으로 하고, 후방과 후단은 전방과 전단의 반대 방향과 그 방향에 있는 부위를 지칭하는 것으로 하여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 산업용 내시경과 이를 이용한 배관 검사방법의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 산업용 내시경은, 도 1에 도시한 바와 같이, 검사 대상인 배관(P) 내부로 투입 가능한 관 형상으로 통상의 내시경 케이블의 선단에 설치가 이루어지는 본체(10)와 이 본체(10)의 전단 부위에 설치가 이루어져 배관(P)에 대한 본체(10)의 진입 방향인 전방을 구비한 조명부(12a)로 조명하며 촬영하는 제 1 카메라모듈(12)을 구비한다.

또한, 본 발명의 산업용 내시경은, 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상술한 제 1 카메라모듈(12)의 설치 위치로부터 간격을 둔 후방의 본체(10) 내에 그 둘레 방향을 따라 등각 배치를 이루며, 그 배치에 따라 각각 대향하는 방향 즉, 본체(10)의 중심을 기준으로 하여 배치에 따른 방사 방향에 대하여 구비한 조명부(14a)로 조명하며 촬영하는 복수의 제 2 카메라모듈(14)들을 구비한다.

그리고, 제 2 카메라모듈(14)들은, 본체(10)의 둘레 외측방향 전부를 촬영할 수 있도록 각각의 촬영각에 따라 도 6에 도시한 바와 같이, 세 개 또는 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 네 개 또는 다섯 개 이상 중 선택한 개수로 구비할 수도 있다.

더불어, 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영각은 이웃하는 상호 간의 본체(10) 표면 내측 위치에서부터 겹치도록 설계하거나 적어도 이웃하는 사이의 본체(10) 표면 위치에서 겹치도록 함이 바람직하고, 이는 본체(10)가 검사 대상 부위(P1, P2, P3)에 근접 위치함에 대응하여 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 촬영이 검사 대상 부위(P1~Pn)를 중심으로 하여 이미 설정한 범위의 주연으로 제한한 타깃 영역(T)에 대하여 생략되는 부분이 없도록 하기 위한 것이다.

또한, 타깃 영역(T)은 제 2 카메라모듈(14)의 촬영 영역 범위 이내, 그 이상 또는 필요에 따라 작업자가 후술하는 컨트롤러(20)의 조작을 통해 그 범위를 확대 또는 축소 조절한 것으로 이루어질 수 있다.

상술한 제 1, 2 카메라모듈(12, 14)이 구비하는 조명부(12a, 14a)는, LED램프 또는 본체(10)의 후방에 연장된 케이블을 통해 외부의 광원과 연결한 광섬유 및 LED램프와 광섬유의 복합 적용한 것으로 이루어질 수 있으며, 그밖에 배관(P)의 특성에 대응하여 적용 가능한 다양한 광원으로 이루어질 수 있다.

이러한 각각의 조명부(12a, 14a)는, 제 1 카메라모듈(12)과 제 2 카메라모듈(14)들 각각의 주연을 따라 근접 설치함이 바람직하고, 이들로부터 발산한 광이 제 1, 2 카메라모듈(12, 14) 각각에 직접 조사되지 않도록 하면서 제 1, 2 카메라모듈(12, 14) 각각의 촬영 영역을 조명토록 함이 바람직하다.

이에 더하여 상술한 제 2 카메라모듈(14)들 각 사이의 본체(10)에는, 이들 사이 구간을 따라 적어도 하나 이상 개수의 거리 측정센서(22)를 더 설치토록 함이 바람직하다.

이러한 거리 측정센서(22)로는 레이저 거리측정센서, 초음파 거리측정센서 등이 사용될 수 있다.

상술한 거리 측정센서(22)는, 본체(10)의 중심에서 제 2 카메라모듈(14)들 각 사이를 거친 타깃 영역(T) 사이를 최단 거리로 잇는 방사 방향에 대하여 본체(10)의 외측 표면과 이에 대향하는 타깃 영역(T) 사이의 거리를 측정하고, 이를 후술하는 영상처리모듈(18)과 컨트롤러(20) 중 적어도 영상처리모듈(18)에 전송하기 위한 것이다.

이러한 거리 측정센서(22)는, 상호 이웃하는 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영각이 타깃 영역(T)에 대하여 상호 겹치는 관계에 있고, 본체(10)의 표면에서 멀수록 그 겹치는 비율이 더욱 확대되는 관계에 있음에 따라 후술하는 영상처리모듈(18)이 제 2 카메라모듈(14)들의 각 촬영각에 따른 영상 데이터를 축소 내지 정확도를 높이기 위한 편집 기준을 제공하기 위한 것이다.

이에 대하여 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

배관(P) 내로 본체(10)가 진입함에 따라 제 1 카메라모듈(12)에 의해 확인되는 배관(P) 상태 중 작업자에 의해 지정되는 검사 대상 부위(P1 or P2 or P3)와 이에 대한 주변을 포함한 타킷 영역(T)은, 도 2a 내지 도 2e에서 표현한 배관(P) 내의 본체(10)의 위치 상태에 따라 본체(10)에 대하여 상대적으로 가깝거나 먼 위치에 놓인다.

여기서, 도 2에서 검사 대상 부위(P1)의 경우는, 본체(10)가 배관(P) 내에서 검사 대상 부위(P1)에 근접한 상태이고, 제 2 카메라모듈(14: C1~C4)들 중 검사 대상 부위(P1)를 촬영할 수 있는 것은 "C1"과 "C4"로 표시한 제 2 카메라모듈(C1 and C4)이다.

또한, 검사 대상 부위(P1)는, 제 2 카메라모듈(C1 and C4)의 촬영각 중 상대적으로 제 2 카메라모듈(C1)에 편중(이에 대하여 후술하는 영상처리모듈(18)은, 제 2 카메라모듈(C1)을 메인으로 설정함)되어 있다.

이때, 두 개의 제 2 카메라모듈(C1, C4) 중 어느 하나인 제 2 카메라모듈(C1)의 촬영각을 기준으로 할 때에, 다른 제 2 카메라모듈(C4)의 촬영 영역이 겹치는 촬영각은, 이들 사이의 본체(10) 표면에서 검사 대상 부위(P1)가 다른 검사 대상 부위(P2, P3)보다 상대적으로 가까이 위치함에 따라 검사 대상 부위(P2, P3)를 촬영할 때보다 작다.

반면, 두 개의 제 2 카메라모듈(C1, C4)이 이웃하는 본체(10)의 표면에서 검사 대상 부위(P2, P3)가 상술한 검사 대상 부위(P1)보다 더 멀리 위치할 경우에는, 상호 이웃하는 제 2 카메라모듈(C1, C4)들의 촬영각은 제 2 카메라모듈(C1)의 촬영각에 대하여 더욱 넓은 범위로 겹치게 된다.

따라서, 상술한 거리 측정센서(22)는, 제 2 카메라모듈(14)들 중 검사 대상 부위(P1 or …Pn)에 대향하여 이웃하는 두 개의 촬영각이 겹치는 정도를 확인할 수 있도록 하는 기준을 제공하는 것이다.

또한, 거리 측정센서(22)는, 상술한 제 2 카메라모듈(14: C1~C4)들 각각의 촬영각이 이웃하는 상호 간에 접하는 배치로 이루어질 경우에, 반듯이 필요로 하는 것은 아니다.

그리고, 후술하는 영상처리모듈(18)이 제 2 카메라모듈(14: C1~C4)들 중 상호 이웃하여 겹쳐지는 촬영각을 모두 수용하여 각기 다른 각도에서 촬영한 촬영 데이터를 합성 또는 컨트롤러(20)로 하여금 그 출력시에 선택적으로 표출하는 등의 방법으로 입체적인 영상으로 처리할 경우에도 상술한 거리 측정센서(22)를 필요로 하지 않을 수 있다.

더불어, 상술한 제 1 케메라모듈(12)을 포함한 복수의 제 2 카메라모듈(14)들의 각 정보를 통신함에 있어서 트래픽 정체가 없는 경우에도 상술한 거리 측정센서(22)를 필요로 하지 않을 수 있다.

한편, 본 발명의 산업용 내시경은, 도 1에 도시한 바와 같이, 본체(10) 내에 설치가 이루어져 본체(10)의 위상을 측정하는 위상감지센서(16)를 구비한다.

즉, 위상감지센서(16)는 배관(P)의 굴곡진 내부 형상을 따라 진입이 이루어지는 본체(10)의 자세(전후 방향을 포함하여 수평 방향에 대하여 틀어진 정도, 상하로 기울어진 정도 등)를 확인토록 하기 위한 것이다.

이러한 위상감지센서(16)는 자이로스코프, 중력감지센서, 방위센서 및 이들 중 둘 이상을 복합 적용한 것 등이 이용될 수 있으며, 이중 자이로스코프를 사용함이 바람직하다고 할 것이다.

또한, 위상감지센서(16)는, 제 1 카메라모듈(12)의 촬영 데이터를 기초하여 검사 대상 부위(P1~Pn) 등을 지정한 이후에 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영을 위해 배관(P) 내부로 진입함에 있어서, 본체(10)의 위상이 변할 수 있음에 대응하기 위한 것이다.

이에 대하여 예시하자면, 작업자는 제 1 카메라모듈(12)의 촬영 데이터를 기초하여 확인하는 과정에서 출력되는 영상 데이터에 대하여 검사 대상 부위(P1~Pn)를 지정한다.

이때, 제 1 카메라모듈(12)은, 배관(P) 내부로 본체(10)의 진입 방향에 대하여 이미 설정한 각도로 촬영하고, 이때 작업자에 의해 지정되는 검사 대상 부위(P1~Pn)는 본체(10)를 기준으로 할 때에 제 1 카메라모듈(12)의 설치위치로부터 더 전방에 있으며, 검사 대상 부위(P1~Pn)에 대하여 더욱 구체적인 확인을 위한 제 2 카메라모듈(14)들은 제 1 카메라모듈(12)보다 더 뒤에 있기 때문이다.

즉, 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 촬영은 검사 대상 부위(P1~Pn)의 지정 이후에 본체(10)가 이미 설정한 거리로 더 진입한 후에 이루어지고, 이와 같이 더 진입이 이루어진 본체(10)는 제 1 카메라모듈(12)을 통한 검사 대상 부위(P1~Pn)의 지정 시점보다 위상(전후진 이동 거리는 물론 상하좌우 방향으로의 각도 변화 및 이동거리)이 바뀐 상태로 놓인다.

따라서, 위치감지센서(16)는, 작업자에 의한 검사 대상 부위(P1~Pn)의 지정시에 중력이 작용하는 방향과 수평의 동서남북 중 어느 한 방향을 기준으로 하여 본체(10)의 위치에 대한 검사 대상 부위(P1~Pn)의 방향을 지정하고, 추후 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 촬영시에 본체(10)의 이동 방향과 이동거리 및 이동 후의 자세를 반영한 본체(10)의 위상으로부터 검사 대상 부위(P1~Pn)의 방향을 연산하여 촬영이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이에 더하여 후술하는 컨트롤러(20)는, 배관(P)에 대하여 본체(10)의 진입 거리를 확인할 수 있도록 하는 이동거리 측정센서(24)를 더 구비하고, 검사 대상 부위(P1~Pn)의 지정 이후에서 검사 대상 부위(P1~Pn)의 지정위치에 대하여 제 2 카메라모듈(14)이 대향하는 위치로 이동한 상태를 확인하고, 이를 작업자가 인식할 수 있도록 하거나 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 촬영을 시작하게 하는 등의 조치를 취할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 산업용 내시경은, 상술한 위상감지센서(16)의 감지신호를 포함한 제 1 카메라모듈(12)의 촬영 데이터를 후술하는 컨트롤러(20)에 송신하여 출력(디스플레이)할 수 있도록 하고, 또 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영 데이터들 중 작업자의 조작에 따른 컨트롤러(20)의 제어신호를 수신에 대응하는 타깃 영역(T) 부분으로 편집하여 컨트롤러(20)에 전송함으로써 출력할 수 있도록 하는 영상처리모듈(18)을 구비한다.

본 발명의 산업용 내시경은, 상술한 제 2 카메라모듈(14)들의 개수가 많고, 이에 따라 제 2 카메라모듈(14)들 각각의 촬영 데이터는 불필요한 정보를 포함하고 있을 뿐 아니라 그 데이터양이 많아 데이터 통신에 따른 트래픽 과부하를 야기한다.

이에 대하여 영상처리모듈(18)은, 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영 데이터 중 필요로 하는 촬영 데이터(타깃 영역(T)에 대한 촬영 데이터)의 중복 부분을 제외토록 편집하여 발췌하고, 이를 컨트롤러(20)에 전송토록 함으로써 데이터 처리용량을 줄이고, 통신 회선을 간소화하며, 이를 통해 트래픽에 따른 통신 부하를 줄여 통신 장애를 줄임과 그에 따른 검사에 필요한 작업시간의 절약 및 촬영 데이터의 저장관리가 용이하도록 하기 위한 것이다.

이를 위한 영상처리모듈(18)은, 제 1 카메라모듈(12)의 촬영 데이터와 위상감지센서(16)의 측정값을 후술하는 컨트롤러(20)에 전송하여 컨트롤러(20)로 하여금 출력(디스플레이) 및 저장할 수 있도록 한다.

여기서, 제 1 카메라모듈(12)의 촬영 데이터와 위상감지센서(16)의 측정값을 후술하는 컨트롤러(20)에 전송하는 것은, 영상처리모듈(18)와는 별도의 통신 케이블(도시 안됨)로 이루어질 수 있으나, 영상처리모듈(18)을 통해 전송토록 함이 바람직하다.

즉, 상술한 영상처리모쥴(18)의 주된 기능은, 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영 데이터 중 필요로 하는 촬영 데이터(타깃 영역(T)에 대한 촬영 데이터) 부분만으로 편집하고 발췌하여 이를 컨트롤러(20)에 전송하기 위한 것이다.

위의 제 1 카메라모듈(12)의 출력 사항을 실시간으로 확인한 작업자는 그 출력 사항에 대하여 실시간으로 검사 대상 부위(P1~Pn)를 지정한다.

이를 수신한 컨트롤러(20)는, 검사 대상 부위(P1~Pn)를 지정에 대하여 위상감지센서(16)를 기초한 본체(10)의 위치 관계를 포함한 자세와 더불어 검사 대상 부위(P1~Pn)의 방위를 확인함과 동시에 그 검사 대상 부위(P1~Pn) 부위를 포함한 타깃 영역(T)을 결정한다.

이후, 컨트롤러(20)는, 이동거리 측정센서(24)를 통해 배관(P)에 대한 본체(10)의 계속적인 진입 거리를 확인하고, 동시에 본체(10)의 위상 변화를 감시하면서 검사 대상 부위(P1~Pn) 부위를 포함한 타깃 영역(T)에 대한 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영시기를 확인한다.

이어서 컨트롤러(20)는, 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영시기가 도래하면, 검사 대상 부위(P1~Pn) 지정 시기의 본체(10) 위치를 포함한 위상과, 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 촬영시기의 본체(10) 위치를 포함한 위상을 확인하여 제 2 카메라모듈(14)들을 통한 검사 대상 부위(P1~Pn)에 대한 방위를 연산한 후 이로부터 비롯된 제어신호를 영상처리모듈(18)에 인가한다.

한편, 컨트롤러(20)의 제어신호를 수신한 영상처리모듈(18)은, 제 2 카메라모듈(14)들 각각의 촬영 데이터 중 타깃 영역(T)에 대한 촬영 데이터만을 추출한다.

여기서, 영상처리모듈(18)이 제 2 카메라모듈(14)들 각각의 촬영 데이터 중 타깃 영역(T)에 대한 촬영 데이터만을 추출하는 과정에 대하여 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 영상처리모듈(18)은, 제 2 카메라모듈(14)들과 연결되어 각각의 촬영 데이터를 수신한다.

이에 대하여 영상처리모듈(18)은, 제 2 카메라모듈(14)들 중 컨트롤러(20)의 제어신호에 따른 검사 대상 부위(P1~Pn)를 포함한 타깃 영역(T)을 촬영할 수 있는 제 2 카메라모듈(14)을 선택하고, 타깃 영역(T)이 상호 이웃하는 두 개의 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영 영역에 걸쳐 있는 경우 거리 측정센서(22)를 기초하여 어느 하나를 메인으로 선택하고, 다른 하나를 보조로 선택하며, 상호 간의 촬영각이 겹치는 정도를 판단한다.

이로부터, 영상처리모듈(18)은, 도 4에서 확인되는 바와 같이, 메인으로 선택한 것의 촬영 데이터 중 타깃 영역(T)에 해당하는 촬영 데이터를 추출(편의상 "메인 타깃 데이터(Ta)"라 함)하고, 보조로 선택한 것의 촬영 데이터 중 타깃 영역(T)에 해당하는 촬영 데이터를 추출한다.

이어서 영상처리모듈(18)은, 보조로 선택한 것의 타깃 영역(T)에 해당하는 촬영 데이터 중 메인으로 선택한 것의 촬영 데이터와 겹치는 영역을 제외한 나머지 영역의 촬영 데이터를 추출(편의상 "보조 타깃 데이터(Tb)"라 함)한 후 타깃 영역(T)에 해당하여 추출한 양자의 메인 타깃 데이터(Ta)와 보조 타깃 데이터(Tb)를 결합하여 타깃 영역(T)의 촬영 데이터를 완성한다.

또한, 영상처리모듈(18)은, 위의 과정을 통해 완성한 타깃 영역(T)의 촬영 데이터를 컨트롤러(20)에 인가하여 컨트롤러(20)로 하여금 출력할 수 있게 함은 물론이고, 컨트롤러(20)를 통해 타깃 영역(T)의 촬영 데이터를 선택적으로 저장할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 과정에서 작업자의 지정에 따른 검사 대상 부위(P1~Pn)는, 제 1 카메라모듈(12)을 통해 촬영 데이터에 대하여 복수로 이루어질 수 있다.

이에 대하여 상술한 컨트롤러(20)는, 본체(10)의 진입에 대한 이동을 제한하면서 영상처리모듈(18)에 그 지정 수순에 따라 각각의 제어신호를 인가하고, 영상처리모듈(18)은 제어신호의 인가 수순에 따라 타깃 영역(T)의 촬영 데이터를 완성하여 컨트롤러(20)에 전송한다.

이하는, 이상에서 살펴본 산업용 내시경으로부터 배관 내부의 이상 여부를 확인하기 위한 검사과정에 대하여 살펴보기로 한다.

이에 따른 산업용 내시경을 이용한 검사방법은, 본체(10)의 전단부터 투입하며 제 1 카메라모듈(12)을 통한 촬영 데이터와 위상감지센서(16)의 측정값을 수신 조합하여 연속 디스플레이하는 (A)단계와; (A)단계 정보를 기초하여 검사 대상 부위(P1~Pn)를 확인하고, 그 확인 위치로부터 본체(10)의 진행 거리와 위상감지센서(16)에 기초한 검사 대상 방향을 결정하여 영상처리모듈(18)에 인가하는 (B)단계; 및 제 2 카메라모듈(14)이 (B)단계에서 확인한 검사 대상 부위(P1~Pn)에 대향하는 위치로 진입한 상태의 확인과 복수의 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영 데이터 중 (B)단계에서 결정한 검사 대상 방향에 대응하는 영역으로 한정 추출한 영상처리모듈(18)의 편집 데이터를 디스플레이하는 (C)단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상술한 (B)단계에서 시행하는 검사 대상 방향은, 본체(10) 둘레의 360ㅀ방향에 대하여 하나 이상의 개수로 결정할 수 있으며, 이에 대하여는 각 검사 대상 방향의 결정 수순을 정하고, 본체(10)의 동일한 진입 위치에 대하여 복수 검사 대상 방향이 있는 경우에는, 해당 위치에 대한 제 2 카메라모듈(14)들의 촬영시에 본체(10)의 진입 이동을 정지토록 함과 동시에 검사 대상 방향에 대응하는 영역으로 한정 추출한 영상처리모듈(18)의 편집 데이터 형성 작업을 각 검사 대상 방향의 결정 수순에 따라 순차적으로 진행함이 바람직하다.

또한, (C)단계에서 영상처리모듈에 의한 편집 데이터의 형성과정은, (B)단계에서 결정한 검사 대상 방향을 중심으로 하여 둘레 방향 양측의 이미 설정한 각도 이내에 있는 영역으로 검사 대상 부위를 결정하는 (a)단계; 제 2 카메라모듈들 중 검사 대상 부위를 포함하여 촬영하는 제 2 카메라모듈의 각 촬영 데이터를 수신하는 (b)단계; (b)단계에서 수신한 제 2 카메라모듈들의 각 촬영 데이터 중 (a)단계에 의해 결정한 검사 대상 부위로 한정한 촬영 데이터만을 추출하는 (c)단계; (c)단계에서 검사 대상 부위로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 제 2 카메라모듈들 중 하나의 제 2 카메라모듈의 촬영 데이터에 포함될 경우에는 추출한 촬영 데이터를 편집 데이터로 하여 컨트롤러에 송신하고, (c)단계에서 검사 대상 부위로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 제 2 카메라모듈들 중 상호 이웃하는 두 개의 제 2 카메라모듈의 촬영 데이터와 겹치는 경우에는, 둘 중 추출한 촬영 데이터를 가장 많이 포함하는 촬영 데이터에서 검사 대상 영역에 해당하는 것을 추출한 타깃 데이터를 메인으로 하고, 다른 촬영 데이터 중 메인으로 하여 추출한 타깃 데이터와 겹치는 부위를 제외한 나머지 추출한 타깃 데이터를 보조로 하여 메인 타깃 데이터와 보조 타깃 데이터를 결합한 편집 데이터를 형성하여 이를 컨트롤러에 송신하는 (d)단계를 포함하는 것으로 이루어질 수 있다.

그리고, (d)단계에서 보조 타깃 데이터는, 거리측정센서(22)를 통해 본체(10)의 중심으로부터 검사 대상 부위까지의 거리를 측정하고, 다른 촬영 데이터 중 해당 거리에 대한 메인 타깃 데이터가 이루는 각도 범위를 촬영 데이터와 검사 대상 영역 부위를 제외하는 것으로 이루어질 수 있다.

10: 본체 12: 제 1 카메라모듈
14: 제 2 카메라모듈 16: 위상감지센서
18: 영상처리모듈 20: 컨트롤러
22: 거리 측정센서 24: 이동거리 측정센서

Claims (6)

1. 본체의 전단 부위에 설치하여 전방을 조명 및 촬영하는 제 1 카메라모듈;
   상기 제 1 카메라모듈로부터 후방으로 간격을 둔 상기 본체의 둘레 방향을 따라 배치하여 상기 본체의 둘레 외측 방향을 조명 및 촬영하는 복수의 제 2 카메라모듈;
   상기 본체의 내에 설치하여 상기 본체의 위상을 측정하는 위상감지센서와;
   상기 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터 중 수신한 제어신호에 대응하는 부분을 한정 추출하고 편집하여 발췌하는 영상처리모듈;
   상기 위상감지센서의 측정값과 상기 제 1 카메라모듈의 촬영 데이터를 수신하여 출력하고, 그 출력에 따른 작업자에 의한 검사 대상 부위의 지정을 수신하며, 상기 제 2 카메라모듈이 검사 대상 부위에 대향하는 위치로 진입한 상태의 확인과 그 지정에 대응하는 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영에 따른 타깃 영역을 제한하는 제어신호를 형성하여 상기 영상처리모듈에 인가하며, 상기 영상처리모듈에 의해 한정 추출되어 편집 발췌된 타깃 영역의 촬영 데이터를 출력하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진 산업용 내시경.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체 중 상기 제 2 카메라모듈들 각 사이 부위에 하나 이상 설치가 이루어져 상기 본체 외측으로부터 대향하는 물체 사이의 거리를 측정하고, 그 측정값을 상기 영상처리모듈과 컨트롤러 중 적어도 상기 영상처리모듈에 전송하는 거리측정센서를 더 구비하고,
   상기 영상처리모듈은, 상기 거리측정센서의 측정값을 수신에 대응하여 상기 타깃 영역에 대하여 상호 이웃하는 두 개의 제 2 카메라모듈들이 중복하여 촬영하는 범위를 구하고, 두 개의 제 2 카메라모듈들 중 어느 하나의 중복촬영한 촬영 데이터를 배제하여 나머지 촬영 데이터들을 결합하여 상기 컨트롤러로 하여금 출력토록 하는 것을 특징으로 하는 산업용 내시경.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 카메라모듈은 상기 본체의 둘레 방향에 대하여 세 개 이상의 개수로 구비하고,
   상호 이웃하는 상기 각 제 2 카메라모듈들의 촬영각은 상기 본체의 표면 위치에서부터 겹치게 한 것을 특징으로 하는 산업용 내시경.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 본체의 진행 거리를 측정하는 이동거리 측정센서를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 산업용 내시경.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 산업용 내시경을 구비하고,
   (A) 상기 본체의 전단부터 투입하며 상기 제 1 카메라모듈을 통한 촬영 데이터와 상기 위상감지센서의 측정값을 수신 조합하여 연속 디스플레이하는 단계;
   (B) 상기 (A)단계 정보를 기초하여 검사 대상 부위를 확인하고, 그 확인 위치로부터 상기 본체의 진행 거리와 상기 위상감지센서에 기초한 검사 대상 방향을 결정하여 상기 영상처리모듈에 인가하는 단계;
   (C) 상기 제 2 카메라모듈이 상기 (B)단계에서 확인한 검사 대상 부위에 대향하는 위치로 진입한 상태의 확인과 상기 복수의 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터 중 상기 (B)단계에서 결정한 검사 대상 부위에 대응하는 영역으로 한정 추출한 상기 영상처리모듈의 편집 데이터를 출력하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 산업용 내시경을 이용한 검사방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 (C)단계에서 상기 영상처리모듈에 의한 편집 데이터의 형성과정은,
   (a) 상기 (B)단계에서 결정한 검사 대상 부위를 중심으로 하여 이미 설정한 범위의 주연으로 제한하는 타깃 영역을 결정하는 단계;
   (b) 상기 제 2 카메라모듈들 중 상기 타깃 영역의 촬영하는 상기 제 2 카메라모듈의 각 촬영 데이터를 수신하는 단계;
   (c) 상기 (b)단계에서 수신한 상기 제 2 카메라모듈들의 각 촬영 데이터 중 상기 (a)단계에 의해 결정한 타깃 영역에 대한 촬영 데이터만을 추출하는 단계;
   (d) 상기 (c)단계에서 타깃 영역으로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 상기 제 2 카메라모듈들 중 하나의 촬영 데이터에 포함될 경우에는 추출한 촬영 데이터를 편집 데이터로 하여 상기 컨트롤러에 송신하고,
   상기 (c)단계에서 타깃 영역으로 한정하여 추출한 촬영 데이터가 상호 이웃하는 두 개에 상기 제 2 카메라모듈들의 촬영 데이터에 중복하여 겹치는 경우에는, 둘 중 어느 하나의 타깃 데이터를 메인 타깃 데이터로 하고, 다른 하나의 타깃 데이터를 보조 타깃 데이터로 하여, 보조 타깃 데이터 중 중복하여 겹치는 촬영 데이터를 제외시키고 남은 촬영 데이터를 상기 메인 타깃 데이터에 결합하여 편집 데이터를 형성하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 산업용 내시경을 이용한 검사방법.

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