KR101952574B1 - 연결관 탐색 시스템 - Google Patents

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KR101952574B1
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Abstract

본 발명은, 보강부가 밀착된 관로의 내부로 삽입되어 이동 가능한 이송부; 상기 이송부에 마련되어 관로의 내부를 촬영하는 카메라부; 상기 이송부에 마련되어 상기 보강부의 내면을 타격하는 가진부; 상기 가진부에 의해 발생된 진동 또는 진동음을 전달받는 센싱부; 상기 센싱부에 의해 감지된 신호를 전달받아 연결관의 단부와 상기 관로의 연결부위를 추정하는 분석부; 및 상기 분석부에 의해 추정된 상기 연결부위를 천공하는 천공부를 특징으로 한다.

Description

연결관 탐색 시스템{PIPE SEARCHING SYSTEM}
본 발명은 연결관 탐색 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는, 비굴착 방식으로 보수된 상하수도의 관로에 적용되어 상기 관로와 연결된 연결관의 위치를 탐색하고 천공하는 연결관 탐색 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 지중에 매설된 각종 상하수도의 관로는 오랜 시간이 지남에 따라 노후화되어 제 역할을 수행하지 못하는 경우가 발생한다. 예컨대, 부식현상이나 크랙 현상이 관로에 발생되어 식수나 토양 ,지하수 등이 오염되거나 상수나 하수가 원활하게 유동되지 못하는 문제 등이 발생할 수 있다.
따라서, 지중에 매설된 각종 상하수도 관로를 지속적으로 관리하고 보수하는 것이 매우 중요하며, 근래에는 비굴착 방식으로 노후된 관로 전체를 보수하는 비굴착 관로 보수 공법이 많이 사용되고 있다. 참고로, 비굴착 관로 보수 공법은, 땅을 파지 않고도 노후된 관로를 보강할 수 있다는 장점이 있고, 또한, 도로 복구공사, 교통통제 등이 불필요하므로 시공성, 신뢰성, 경제성 등 다양한 면에서 장점이 많기 때문에, 근래에 관로 보수공법 분야에서 가장 주목을 받고 있는 공법이라 할 수 있다. 또한, 이 중에서도 전체 보수 공법의 경우, 일정 구간의 기존 설치 도관 내부 전체를 보수하는 공법으로서, 문제가 된 부분만 발견하여 보수하는 부분 보수 공법에 비해 적용되는 일정 구간 전체가 새로운 도관을 교체한 수준으로 완벽하게 보수된다는 장점이 있다.
도 1에는 비굴착 방식으로 관로를 보수하는 전체 보수 공법 중 하나인 원압식 SPR(Spirally Renewal method) 공법으로 관로를 보수하는 모습이 단면도로 도시되어 있다.
상기 원압식 SPR 공법은, 하수도나 농업용수로, 공업용수로 등 노후화된 관로를 비굴착 보수하는 공법으로, 노후화된 관로(5) 내측에 경질염화비닐(PVC)재질의 프로파일을 나선 형상으로 결합하여 관의 형태를 형성한 뒤 모르타르를 충진하여 관로의 내부에 또 다른 갱생관(3)을 마련하는 공법이라 할 수 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1168048호는 또 하나의 비굴착 전체 보수 공법의 하나로서 크랙 등의 손상이 발생된 관로를 비굴착 방식으로 보수하는 방식 중 하나인 '상하수도 비굴착 관로 경화공법'이 개시되어 있다.
상기 비굴착 관로 경화공법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 관로(5)의 내부에 보강부(3)를 삽입하여 관로(5) 내벽에 보강부(3)를 덧입히는 방식이라 할 수 있으며, 작업자가 진입하기 어려운 크기를 가지는 관로에 적합한 방식이라 할 수 있다.
위와 같이, 노후 관로를 보수함에 있어서, 상기 원압식 SPR 공법이나 비굴착 관로 경화공법과 같은 비굴착 전체 보수 공법은 전술한 바와 같은 다양한 장점이 있으나, 일정 구간 전체를 일괄적으로 덧입히는 방식이라, 관로와 연결된 가정집이나 기타 건축물의 연결관(7) 부위가 상기 관로의 내면에 밀착된 갱생관(3, 도1참조) 또는 보강튜브(3, 도2참조)에 의해 차단되는 단점이 있다.
따라서, 비굴착 관로 전체 보수공법 이후에는 갱생관이나 보강튜브에 의해 차단된 연결관(7)의 단부와 관로(5)의 연결부위를 천공시켜줘야 하는 작업을 필수로 진행해야 한다.
하지만, 관로의 크기가 작업자가 진입할 수 없는 크기를 가질 시에는 연결관의 단부와 관로의 연결부위를 천공시키는 작업이 매우 어려운 단점이 있고, 설령, 작업자가 관로에 진입한다고 할지라도 갱생관 또는 보강튜브에 의해 연결관의 위치를 파악하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.
기존에는, 가정집이나 기타 건축물에서 케이블에 연결된 램프를 연결관에 삽입한 뒤, 관로의 내부로 비춰지는 빛의 위치를 천공로봇으로 찾아 연결관의 대략적인 위치를 탐색하고 천공하였으나, 이와 같은 방식은 각 가정집의 협조가 요구되는 문제점이 있고, 또한, 갱생관 또는 보강튜브의 두께로 인하여 빛의 위치를 정확히 찾지 못하는 문제점이 있었다.
아울러, 연결관의 중간에는 정화조가 배치된 경우가 있기 때문에, 내시경이나 램프가 마련된 케이블을 연결관에 투입시키지 못하는 경우도 발생되어 연결관의 정확한 위치를 관로의 내부에서 탐색하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비굴착 관로 보수공법 이후에 관로의 내부에서 가정집이나 기타 건축물과 연결된 연결관의 위치를 정확히 탐색하고 천공할 수 있도록 구성된 연결관 탐색 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 보강부가 밀착된 관로의 내부로 삽입되어 이동 가능한 이송부; 상기 이송부에 마련되어 관로의 내부를 촬영하는 카메라부; 상기 이송부에 마련되어 상기 보강부의 내면을 타격하는 가진부; 상기 가진부에 의해 발생된 진동 또는 진동음을 전달받는 센싱부; 상기 센싱부에 의해 감지된 신호를 전달받아 연결관의 단부와 상기 관로의 연결부위를 추정하는 분석부; 및 상기 분석부에 의해 추정된 상기 연결부위를 천공하는 천공부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분석부는, 상기 센싱부에 의해 감지된 신호를 기초로 상기 연결관의 단부와 상기 관로와의 연결부위를 추정하는 위치추정부; 및 상기 위치추정부에 의해 추정된 상기 연결부위 상에서 상기 연결관의 영역을 추정하는 영역추정부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가진부는, 상기 센싱부가 마련되는 플레이트 유닛; 상기 플레이트 유닛의 저면을 탄성적으로 지지하는 지지유닛; 및 상기 플레이트 유닛 상에서 승하강 가능하게 마련되어 상기 보강부의 내면을 타격하는 타격부재;를 포함하며, 상기 지지유닛은, 상기 플레이트 유닛의 하부에 배치되는 지지 플레이트; 및 상기 지지 플레이트의 윗면에 길이방향 일단이 연결되고 타단은 상기 플레이트 유닛의 저면과 연결되는 다수개의 압축 스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트 유닛은, 상기 타격부재가 삽입될 수 있는 삽입공이 중앙부에 형성된 제1플레이트; 및, 상기 제1플레이트와 일정간격 이격된 상태로 배치되는 다수개의 제2플레이트;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 띠형의 판 형태로 형성되는 것을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트의 길이방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에 마련되는 다수개의 감지센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트 유닛의 제1플레이트와 제2플레이트는 환형의 고리형태로 형성되는 것을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에 마련되는 다수개의 감지센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 영역추정부는 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트에 마련된 다수개의 감지센서에 의해 감지되는 각각의 신호를 비교분석하여 상기 연결관의 단면 직경 또는 크기를 추정할 수 있다.
또한, 상기 이송부에는 회전부가 더 마련되는 것을 포함하며, 상기 회전부에는 상기 천공부와 상기 카메라부 및 상기 가진부가 상기 회전부의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 배치될 수 있다.
또한, 상기 카메라부는, 상기 이송부가 관로의 길이방향을 따라 이동될 시에 상기 이송부의 전방 영역을 촬영하여 장애물의 유무를 판단하는 제1촬영모듈; 및 상기 관로의 내면부위를 촬영하여 상기 가진부 및 상기 천공부의 작업위치를 안내하는 제2촬영모듈;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 연결관 탐색 시스템은 원압식 SPR 공법이나 비굴착 관로 경화공법에 의해 보수된 관로에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템은, 관로와 연결된 연결관의 위치 및 크기가 다수개의 감지센서에서 개별적으로 감지되는 신호에 의해 탐색될 수 있으므로, 상기 연결관의 위치 및 크기에 따른 천공작업을 정확한 위치에서 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템은, 지반을 파낼 필요없이 관로의 내부에서 연결관의 위치 및 크기를 탐색하여 천공할 수 있으므로, 지상의 작업공간이 최소화되어 통행의 불편함과 안전사고를 방지할 수 있으며, 작업비용도 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템은, 가정집에 물질적 시간적 피해를 주지 않고도 연결관의 탐색 및 천공 작업을 실시할 수 있다.
도 1은 원압식 SPR 공법으로 관로를 보수하는 모습을 보여주는 단면도.
도 2는 비굴착 관로 경화공법으로 관로를 보수하는 모습을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템의 이송부가 관로의 내부에 삽입된 상태를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템의 구성을 보여주는 블럭도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석부의 세부 구성을 보여주는 블럭도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부의 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가진부의 플레이트 유닛을 보여주는 사시도.
도 8은 도 3에 도시된 관로를 저부에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템의 이송부가 관로의 내부에 삽입된 상태를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석부의 세부 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가진부의 플레이트 유닛을 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 3에 도시된 관로를 저부에서 바라본 단면도이다.
도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템(100)은, 관형의 보강부(3)가 내면에 밀착된 관로(5)의 내부로 삽입되어 이동 가능한 이송부(110)와, 상기 이송부(110)에 마련되어 관로(5)의 내부를 촬영하는 카메라부(120)와, 상기 이송부(110)에 마련되어 상기 보강부(3)의 내면을 타격하는 가진부(130)와, 상기 가진부(130)에 의해 발생된 진동 또는 진동음을 전달받는 센싱부(140)와, 상기 센싱부(140)에 의해 감진된 신호를 전달받아 연결관(7)의 단부와 상기 관로(5)의 연결부위를 추정하는 분석부(150) 및 상기 분석부(150)에 의해 추정된 상기 연결부위를 천공하는 천공부(160)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 연결관 탐색 시스템(100)은, 원압식 SPR 공법이나 비굴착 관로 경화공법 등과 같이 비굴착 방식으로 관로를 보수하는 다양한 공법에 적용되어 사용될 수 있으며, 또한, 작업자가 진입하기 어려운 크기를 가지는 관로(5)에 적용되어 작업자가 지상에서 연결관의 위치를 확인함과 동시에 연결관(7)과 관로(5)의 연결부위를 탐색 및 천공하도록 할 수도 있다.
한편, 상기 보강부(3)는, 배경기술항목에서 언급되었던 갱생관이나 보강부를 모두 포함할 수 있으며, 관로(5)의 내면과 밀착되어 노후된 관로의 기능을 재생시키는 관형의 부재라 할 수 있다.
먼저, 상기 이송부(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 관로(5)의 내부로 삽입될 수 있는 크기를 가지는바, 도시되지 않은 전원부로부터 전력을 공급받아 관로(5)의 길이방향을 따라 전/후진 가능한 구성을 가질 수 있으며, 이와 같은 구성은 이송로봇이나 대차의 형태로 해당 분야에서 널리 사용되는 공지의 구성이므로 이하에서는 그 구체적인 구성설명이 생략된다.
상기 카메라부(120)는, 상기 관로(5)의 내부를 지상에 위치한 작업자에게 전달하기 위한 구성으로서, 도시되지 않은 디스플레이부로 관로(5)의 내부모습을 촬영하여 송출할 수 있다. 따라서, 작업자는 카메라부(120)에 의해 관로(5)의 내부모습을 지상에서 육안으로 확인할 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(120)는, 상기 이송부(120)의 안정적인 주행을 돕기 위한 제1촬영모듈(121)과, 상기 관로(5)의 내면을 촬영하는 제2촬영모듈(122)을 포함할 수 있다.
상기 제1촬영모듈(121)은, 상기 이송부(110)가 관로(5)의 길이방향을 따라 이동될 시에, 상기 이송부(110)의 전방 영역을 촬영하여 장애물의 유무를 판단하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 제1촬영모듈(121)은 상기 이송부(110)의 전방 또는 후방측에 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2촬영모듈(122)은, 상기 관로(5)의 내면부위를 촬영하여 후술할 상기 가진부(130) 및 천공부(160)가 연결관(7)의 위치를 탐색하고 천공할 시에 그 작업위치를 안내하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 제2촬영모듈(121)은 상기 이송부(110)의 상부에 마련되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 후술할 회전부(170)의 상부에 마련되어 상기 회전부(170)의 회전에 의해 관로(5)의 내면부위를 다양한 각도에서 촬영하는 것이 가장 좋다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 카메라부(120)가 두 개의 촬영모듈로 구성되어 관로(5)의 전방과 내면부위를 각각 촬영하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 하나의 촬영모듈로 구성되어 관로(5)의 전방과 내면부위를 모두 촬영하도록 할 수도 있다. 아울러, 상기 카메라부(120)에는 관로(5)의 내부로 빛을 조사하는 램프가 마련될 수도 있다.
상기 가진부(130)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(140)가 마련되는 플레이트 유닛(131)과, 상기 플레이트 유닛(131)의 저면을 탄성적으로 지지하는 지지유닛(133)과, 상기 플레이트 유닛(131) 상에서 승하강 가능하게 마련되어 상기 보강부(3)의 내면을 타격하는 타격부재(135)를 포함할 수 있다
상기 플레이트 유닛(131)은, 상기 타격부재(135)가 관로(5)의 내면에 밀착된 보강부(3)를 타격하였을 시에 발생되는 진동(떨림)을 직접적으로 전달받거나, 또는, 타격음 또는 진동음을 간접적으로 포집할 수 있도록 상기 타격부재(135)를 중심으로 소정의 면적을 형성한다.
여기서, 상기 플레이트 유닛(131)은 상기 보강부(3)의 내면과 일정간격 이격되거나 직접적으로 접촉되는 부분이라 할 수 있다.
즉, 상기 플레이트 유닛(131)이 상기 보강부(3)의 내면과 직접적으로 접촉될 경우에는, 상기 타격부재(135)가 관로(5)의 내면에 밀착된 보강부(3)를 타격하였을 시에 발생되는 진동(떨림)을 직접적으로 전달받을 수 있으며, 이에 따라, 상기 플레이트 유닛(131)에 내장된 센싱부(140)는 상기 플레이트 유닛(131)에서 발생되는 진동(떨림)을 감지한다고 할 수 있다.
그리고, 상기 플레이트 유닛(131)이 상기 보강부(3)의 내면과 일정간격 이격된 경우에는, 상기 타격부재(135)가 관로(5)의 내면에 밀착된 보강부(3)를 타격하였을 시에 발생되는 타격음 또는 진동음을 간접적으로 포집할 수 있다. 이에 따라, 상기 플레이트 유닛(131)에 내장된 센싱부(140)는 상기 플레이트 유닛(131)으로 포집되는 타격음 또는 진동음을 감지한다고 할 수 있다.
상기 플레이트 유닛(131)이 상기 보강부(3)의 내면과 직접적으로 접촉되는 방식으로 연결관(7)의 위치를 감지하는 방식은, 상기 관로(5)의 내면이 불규칙하지 않은 균일면으로 형성되었을 경우에 바람직하다. 즉, 상기 관로(5)의 내면이 완곡진 곡면 또는 평면으로 형성되었을 경우에 상기 플레이트 유닛(131)을 보강부(3)의 내면과 밀착시키는 방식으로 연결관(7)의 위치를 감지할 수 있다.
만약, 관로(5)의 내면이 외력에 의해 고르지 않거나 불규칙하면 상기 플레이트 유닛(131)과 보강부(3) 사이에 간극이 발생되어 타격부재(135)의 타격에 의한 진동(떨림)이 상기 플레이트 유닛(131)에 제대로 전달되지 못하여 연결관의 위치를 정확히 감지할 수가 없다.
위와 같이 관로(5)의 내면이 울퉁불퉁한 불규칙한 면으로 형성되었을 경우에는, 상기 플레이트 유닛(131)을 상기 보강부(3)의 내면에서 일정간격 이격시키는 방식으로 연결관(7)의 위치를 감지하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 플레이트 유닛(131)에 내장된 센서부(140)는 타격부재(135)의 타격에 의한 타격음 또는 진동음을 전달받아 연결관(7)의 위치를 감지한다고 할 수 있다.
또한, 상기 플레이트 유닛(131)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 타격부재(135)가 삽입될 수 있는 삽입공이 중앙부에 마련된 제1플레이트(131a)와, 상기 제1플레이트(131a)와 일정간격 이격되게 배치되는 제2플레이트(131b)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 센싱부(140)는 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)의 윗면에서 서로 일정간격을 두고 다수개로 마련되는 감지센서(141, 141')를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)로 전달되는 진동(떨림)이나 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)로 전달되는 타격음 또는 진동음을 상기 다수개의 감지센서(141, 141')가 감지할 수 있다.
즉, 상기 센싱부(140)는, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)가 상기 보강부(3)의 내면에 직접적으로 접촉되었을 때, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)에 전달되는 진동(떨림)을 감지하는 감지센서(141)와, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)가 상기 보강부(3)의 내면과 일정간격 이격되었을 때, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)에 전달되는 타격음 또는 진동음을 감지하는 감지센서(141')를 포함할 수 있다. 참고로, 상기 감지센서(141, 141')는 진동(떨림)을 감지하는 가속도센서나 진동음 또는 타격음을 감지하는 마이크로폰, 음향센서 등 다양한 공지의 센서가 사용될 수 있으며, 이와 같은 센서의 사용예는 해당분야의 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 공지의 기술이므로 본 발명의 일 실시예에서는 그 구체적인 설명이 생략된다.
따라서, 작업자는 관로(5)의 내면 상태에 대응하여 상기 제1플레이트(131a)와 상기 제2플레이트(131b)로 구성된 플레이트 유닛(131)을 상기 보강부(3)에 직접적으로 접촉시키거나 이격시킬 수 있고, 이에 대응하여, 상기 타격부재(135)의 타격에 의해 상기 플레이트 유닛(131)에 직접적으로 전달되는 진동(떨림)이나 상기 플레이트 유닛(131)으로 전달되는 진동음 또는 타격음을 감지하여 연결관(7)의 위치를 탐지할 수 있다.
그리고, 상기 제1플레이트(131a)와 상기 제2플레이트(131b)는 도 6에 도시된 바와 같이, 띠형의 판 형태로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 다수개의 감지센서(141, 141')는 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)의 길이방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 마련될 수 있다.
참고로, 도 6에는 상기 제1플레이트(131a)를 기준으로 그 양측에 상기 제2플레이트(131b)가 하나씩 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제1플레이트(131a)를 기준으로 그 양측에 다수개의 제2플레이트(131b)가 배치되어 상기 플레이트 유닛(130)이 형성하는 면적을 늘릴 수 있음은 물론이며, 이에 대응하여 상기 감지센서(141, 141')의 개수도 늘어날 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 제1플레이트(131a)와 상기 제2플레이트(131b)는 도 7에 도시된 바와 같이, 환형의 고리형태로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 다수개의 감지센서(141, 141')는 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 마련될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2플레이트(131b)는 상기 제1플레이트(131a)의 외경보다 큰 외경을 가진다. 아울러, 도 7에는 상기 제1플레이트(131a)의 외곽에 상기 제2플레이트(131b)가 하나만 마련되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제2플레이트(131b)의 외각에 상기 제2플레이트(131b)의 외경보다 큰 외경을 가지는 또 다른 제2플레이트(131b)가 추가적으로 더 마련될 수 있음은 물론이고, 이에 대응하여 상기 감지센서(141, 141')의 개수도 늘어날 수 있다.
일반적으로, 연결관(7)은 원형의 단면을 가지기 때문에 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 단면 크기)를 정확히 추정하는 관점에서는 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)를 원형의 고리형태로 형성하고 그 원주방향을 따라 다수개의 감지센서(141, 141')를 배치시키는 것이 바람직하다.
상기 지지유닛(133)은, 상기 플레이트 유닛(131)의 하부에 배치되는 지지 플레이트(133a) 및 상기 지지 플레이트(131a)의 윗면에 길이방향 일단이 연결되고 타단은 상기 플레이트 유닛(131)의 저면과 연결되는 다수개의 압축 스프링(S)을 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트(131a)는 상기 타격부재(135)를 수용하는 중공의 고정관(136)에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 지지 플레이트(131a)의 윗면에는 상기 압축 스프링(S)의 길이방향 일단이 삽입되어 안착될 수 있는 환형의 홈(1331a)이 형성될 수 있다.
상기 압축 스프링(S)은, 전술한 바와 같이, 상기 지지 플레이트(131a)의 윗면에 길이방향 일단이 연결된 상태에서 타단은 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)의 저면과 연결될 수 있다.
이때, 상기 압축 스프링(S)의 길이방향 타단은 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)의 저면과 용접방식에 의해 고정적으로 연결될 수 있고, 또는, 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(13b)의 저면에 상기 압축 스프링(S)의 길이방향 타단이 삽입되어 안착될 수 있는 환형의 홈을 형성시켜 상기 홈에 삽입시키는 방식으로 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(13b)의 저면과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 압축 스프링(S)은 상기 다수개의 감지센서(141, 141')가 배치된 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)의 부위와 비간섭되는 위치 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 압축 스프링(S)은 상기 다수개의 감지센서(141, 141')가 배치되지 않은 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)의 저면부위와 상기 지지 플레이트(131a)의 윗면을 서로 연결한다고 할 수 있다. 위와 같이, 상기 압축 스프링(S)의 위치를 한정하는 이유는, 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)의 저부공간에 상기 다수개의 감지센서(141, 141')와 연결된 전장부품이나 또는 전선이 설치되거나 배선될 수 있는 공간을 마련하기 위함이다.
상기와 같이 구성된 지지유닛(133)은, 상기 플레이트 유닛(131)이 상기 보강부(3)의 내면과 직접적으로 접촉될 시에, 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)가 상기 보강부(3)의 내면과 더욱 밀착되도록 탄성 가압하는 역할을 한다.
따라서, 상기 지지유닛(133)은, 상기 타격부재(135)의 타격에 의한 진동이 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)에 더욱 효과적으로 전달되어, 상기 센싱부(140)가 진동(떨림)을 정확하게 감지할 수 있도록한다.
상기 타격부재(135)는 도시되지 않은 액추에이터와 연결되며, 상기 액츄에이터로부터 동력을 전달받아 상승되어 관로(5)의 내면에 밀착된 보강부(3)를 타격할 수 있다. 여기서, 상기 액추에이터는 모터 혹은 유압 실린더나 공압 실린더를 포함할 수 있으며, 상기 타격부재(135)가 상기 보강부(3)를 타격하였을 때 발생되는 충격을 완충해주는 완충수단을 더 구비할 수 있다. 상기와 같은 액추에이터는 일반 산업분야에서 널리 사용되는 공지의 기술이므로, 본 발명의 일 실시예에서는 발명의 요지가 모호하지 않도록 하기 위하여 그 구체적인 구성설명이 생략된다.
아울러 ,상기 타격부재(135)의 상단, 즉, 상기 보강부(3)를 타격하는 부위는 라운딩 가공되어 곡면을 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 보강부(3)는 관로(5)의 내면과 밀착되어 경화된 상태이긴 하나 상기 보강부(3) 자체가 연성의 재질이기 때문에 상기 타격부재(135)에 의해 타격을 받을 시에 그 타격부위가 찢어지거나 파손될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 상기 타격부재(135)의 상단을 라운딩 가공하여 위와 같은 문제점을 방지하는 것이 바람직하고, 아울러, 상기 액추에이터에 완충수단을 마련하여 상기 타격부재(135)가 상기 보강부(3)의 내면을 타격한 후에 탄성적으로 원상복귀 되도록 상기 액추에이터를 구성하는 것이 바람직하다.
상기 분석부(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 감지센서(141, 141')에 의해 감지된 진동신호를 각각 전달받아 상기 관로(5)와 상기 연결관(7)의 연결부위를 1차적으로 추정하는 위치추정부(151) 및 상기 위치추정부(151)에 의해 추정된 상기 연결부위 상에서 상기 연결관(7)의 영역, 즉, 상기 관로(5)와 연결된 상기 연결관(7)의 단부 직경 또는 단부 크기를 추정하는 영역추정부(152)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 분석부(150)에는, 상기 액추에이터가 상기 타격부재(135)에 제공하는 힘의 세기에 따라 상기 타격부재(135)가 상기 연결관(7)과 연결되지 않은 관로(5)의 내면 부위를 타격하였을 때 상기 플레이트 유닛(130)에 전달되는 변위량이나, 타격음 또는 진동음의 기준값이 미리 설정되어 저장되어 있다.
또한, 상기 분석부(151)에는 상기 타격부재(135)를 중심으로 상기 제1플레이트(131a) 또는 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')의 각각의 위치값이 미리 설정되어 저장될 수 있다.
따라서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)가 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 전혀 포함되지 않은 상태에서, 상기 타격부재(135)가 상기 관로(5)의 내면부위를 타격하면, 상기 제1플레이트(131a)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')와 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')가 상기 타격부재(135)에 의해 플레이트 유닛(131)에 발생되는 진동(떨림)이나 타격음 또는 진동음을 센싱하여 상기 분석부(150)로 전달하게 되고, 상기 분석부(150)는 미리 설정된 기준값과 상기 다수개의 감지센서(141, 141')에서 전달되는 센싱값을 비교분석하여 상기 내면부위에 상기 연결관(7)이 위치되지 않은 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 작업자는 도시되지 않은 제어부를 통해 상기 이송부(110)를 더 전진시켜 상기 관로(5)의 또 다른 내면부위를 상기 타격부재(141)가 타격하도록 할 수 있다. 참고로, 상기 제어부는, 지상에 배치되어 작업자에 의해 제어될 수 있으며, 상기 이송부(110), 카메라부(120), 가진부(130), 천공부(160) 및 후술할 회전부(170)의 구동을 제어할 수 있다.
그러면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a)와 상기 제1플레이트(131a)의 일측에 배치된 제2플레이트(131b)만 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 상태에서, 상기 타격부재(135)가 상기 관로(5)의 내면부위를 타격하면, 상기 연결부위에 포함된 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')가 상기 타격부재(135)에 의해 플레이트 유닛(131)에 발생되는 진동(떨림)이나 타격음 또는 진동음을 센싱하여 상기 분석부(150)로 전달하게 되고, 상기 분석부(150)는 미리 설정된 기준값과 상기 다수개의 감지센서(141, 141')에서 전달되는 센싱값을 비교분석하여 상기 내면부위에 상기 연결관(7)이 위치된 것을 추정할 수 있다.
즉, 상기 분석부(150)의 위치추정부(151)는 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 다수개의 감지센서(141, 141')로부터 전달되는 센싱값을 기초로 상기 타격부재(135)가 타격한 관로(5)의 내면상에 연결관(7)이 연결된 것을 1차적으로 확인할 수 있다.
이때, 상기 영역추정부(152)는, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 다수개의 감지센서(141, 141')로부터 전달되는 센싱값과 그 감지센서(141, 141')들의 위치값을 기초로, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)과 연결된 부위의 영역(직경 또는 크기)을 1차적으로 추정할 수 있다.
아울러, 상기 영역추정부(152)는, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함되지 않은 다수개의 감지센서(141, 141'), 즉, 상기 제1플레이트(131a)의 타측에 배치된 제2플레이트(131b)에 마련된 감지센서(141, 141')들로부터 전달되는 센싱값과 그 감지센서(141, 141')들의 위치값을 기초로 상기 감지센서(141)들이 배치된 영역에는 상기 연결관(7)이 위치되지 않은 것을 추정할 수 있다.
그리고, 작업자는 상기 연결관(7)의 크기를 더욱 정확히 산출하기 위하여 상기 제어부를 통해 상기 이송부(110)를 더 전진시킬 수 있다.
그러면, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a)와 상기 제1플레이트(131a)의 양측에 배치된 상기 제2플레이트(131b) 전체가 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 상태에서, 상기 타격부재(135)가 상기 관로(5)의 내면부위를 타격하면, 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')가 상기 타격부재(135)에 의해 플레이트 유닛(131)에 발생되는 진동(떨림)이나 타격음 또는 진동음을 센싱하여 상기 분석부(150)로 전달하게 되고, 상기 분석부(150)는 미리 설정된 기준값과 상기 다수개의 감지센서(141, 141')에서 전달되는 센싱값을 비교분석하여 상기 내면부위에 상기 연결관(7)이 위치된 것을 확인할 수 있다.
이때, 상기 영역추정부(152)는, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 다수개의 감지센서(141, 141')로부터 전달되는 센싱값과 그 감지센서(141)들의 위치값을 기초로, 상기 연결관(7)의 영역을 더욱 정확하게 추정할 수 있다.
위와 같은 상태에서, 작업자는 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)을 최종적으로 산출할 수 있도록, 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')에서 감지되는 센싱값이 상기 분석부(150)에 미리 설정된 기준값에 미달될 때까지 상기 이송부(110)를 더 전진시킬 수 있다.
즉, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 유닛(131)의 제1플레이트(131a)와 상기 제1플레이트(131b)의 타측에 배치된 상기 제2플레이트(131b)만 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 상태에서, 상기 타격부재(135)가 상기 관로(5)의 내면부위를 타격하면, 상기 연결부위에 포함된 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')가 상기 타격부재(135)에 의해 플레이트 유닛(131)에 발생되는 진동(떨림)이나 타격음 또는 진동음을 센싱하여 상기 분석부(150)로 전달하게 되고, 상기 분석부(150)는 미리 설정된 기준값과 상기 다수개의 감지센서(141)에서 전달되는 센싱값을 비교분석하여 상기 내면부위에 상기 연결관(7)이 위치된 것을 추정할 수 있다.
이때, 상기 영역추정부(152)는, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함된 다수개의 감지센서(141, 141')로부터 전달되는 센싱값과 그 감지센서(141)들의 위치값을 기초로, 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)를 추정할 수 있다.
아울러, 상기 영역추정부(152)는, 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위에 포함되지 않은 다수개의 감지센서(141, 141'), 즉, 상기 제1플레이트(131a)의 일측에 배치된 제2플레이트(131b)에 마련된 감지센서(141, 141')들로부터 전달되는 센싱값과 그 감지센서(141, 141')들의 위치값을 기초로 상기 감지센서(141, 141')들이 배치된 영역에는 상기 연결관(7)이 위치되지 않은 것을 확인하여 최종적으로 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)을 추정할 수 있다.
즉, 상기 영역추정부(152)는, 상기 제1플레이트(131a) 및 상기 제2플레이트(131b)에 마련된 다수개의 감지센서(141, 141')에 의해 감지된는 각각의 진동신호를 비교분석하여 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)을 추정한다고 할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 이송부(110)가 관로(5)의 길이방향을 따라 전진 또는 후진됨에 따라서 상기 가진부(130)가 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위를 탐색하고 또한, 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)를 추정하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 이송부(110)를 관로(5)의 폭방향을 따라 좌측 또는 우측으로 이송시키거나 상기 가진부(130)와 연결된 도시되지 않은 구동암(미도시)을 상기 관로(5)의 폭방향을 따라 좌측 또는 우측으로 선회시켜가면서 상기 가진부(130)를 통해 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위를 탐색하고, 또한, 상기 연결관(7)의 영역(직경 또는 크기)을 추정할 수도 있다.
위와 같이, 상기 분석부(150)에 의해 최종적으로 연결관(7)의 위치 및 크기(직경)가 추정되면 작업자는 상기 천공부(160)로 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위를 천공할 수 있다. 참고로, 상기 천공부(160)는 드릴이나 커터 등 일반 산업분야에서 널리 사용되는 공지의 절단장치 또는 천공장치로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결관 탐색 시스템(100)은, 상기 이송부(110)에 회전 가능하게 마련되는 회전부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 회전부(170)는 상기 천공부(170)와 상기 카메라부(120)의 제2촬영모듈(142) 및 상기 가진부(130)를 지지한 채 상기 이송부(110)에 회전 가능하게 마련될 수 있다. 여기서, 상기 회전부(170)는 로터리 테이블과 같은 원형의 판 형태로 구현될 수 있으며, 상기 이송부(110)에 마련된 도시되지 않은 않은 구동모터(미도시)의 구동축과 연결되어 회전될 수 있고, 또한, 도시되지 않은 액추에이터와 연결되어 상승 또는 하강될 수 있다.
아울러, 상기 천공부(160)와 상기 카메라부(140)의 제2촬영모듈(142) 및 상기 가진부(130)는 상기 회전부(170)의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 상기 회전부(170)상에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 가진부(130)로 상기 연결관(7)과 상기 관로(5)의 연결부위 및 그 크기를 추정한 뒤에 상기 회전부(170)를 회전시켜 상기 천공부(160)를 상기 연결부위에 대응되는 위치로 배치시킬 수 있다. 즉, 상기 회전부(170)는 로터리(rotory) 방식으로 상기 천공부(160)와 상기 카메라부(140) 및 상기 가진부(130) 중 어느 하나를 회전시켜 상기 연결부위와 대응되는 위치에 배치시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 연결관 탐색 시스템 110 : 이송부
120 : 카메라부 130 : 가진부
131 : 플레이트 유닛 131a : 제1플레이트
131b : 제2플레이트 133 : 타격부재
134 : 연결프레임 135 : 지지유닛
135a : 지지 플레이트 140 : 센싱부
141, 141' : 감지센서 150 : 분석부
151 : 위치추정부 152 : 영역추정부
160 : 천공부 170 : 회전부
S : 압축 스프링

Claims (10)

  1. 보강부가 밀착된 관로의 내부로 삽입되어 이동 가능한 이송부;
    상기 이송부에 마련되어 관로의 내부를 촬영하는 카메라부;
    상기 이송부에 마련되어 상기 보강부의 내면을 타격하는 가진부;
    상기 가진부에 의해 발생된 진동 또는 진동음을 전달받는 센싱부;
    상기 센싱부에 의해 감지된 신호를 전달받아 연결관의 단부와 상기 관로의 연결부위를 추정하는 분석부; 및
    상기 분석부에 의해 추정된 상기 연결부위를 천공하는 천공부;를 포함하며,
    상기 분석부는,
    상기 센싱부에 의해 감지된 신호를 기초로 상기 연결관의 단부와 상기 관로와의 연결부위를 추정하는 위치추정부; 및
    상기 위치추정부에 의해 추정된 상기 연결부위 상에서 상기 연결관의 영역을 추정하는 영역추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가진부는,
    상기 센싱부가 마련되는 플레이트 유닛;
    상기 플레이트 유닛의 저면을 탄성적으로 지지하는 지지유닛; 및
    상기 플레이트 유닛 상에서 승하강 가능하게 마련되어 상기 보강부의 내면을 타격하는 타격부재;를 포함하며,
    상기 지지유닛은,
    상기 플레이트 유닛의 하부에 배치되는 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트의 윗면에 길이방향 일단이 연결되고 타단은 상기 플레이트 유닛의 저면과 연결되는 다수개의 압축 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플레이트 유닛은,
    상기 타격부재가 삽입될 수 있는 삽입공이 중앙부에 형성된 제1플레이트; 및,
    상기 제1플레이트와 일정간격 이격된 상태로 배치되는 다수개의 제2플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 띠형의 판 형태로 형성되는 것을 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트의 길이방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에 마련되는 다수개의 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트 유닛의 제1플레이트와 제2플레이트는 환형의 고리형태로 형성되는 것을 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 이격되어 상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에 마련되는 다수개의 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 영역추정부는 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트에 마련된 다수개의 감지센서에 의해 감지되는 각각의 신호를 비교분석하여 상기 연결관의 단면 직경 또는 크기를 추정하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송부에는 회전부가 더 마련되는 것을 포함하며,
    상기 회전부에는 상기 천공부와 상기 카메라부 및 상기 가진부가 상기 회전부의 원주방향을 따라 서로 일정간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라부는, 상기 이송부가 관로의 길이방향을 따라 이동될 시에 상기 이송부의 전방 영역을 촬영하여 장애물의 유무를 판단하는 제1촬영모듈; 및
    상기 관로의 내면부위를 촬영하여 상기 가진부 및 상기 천공부의 작업위치를 안내하는 제2촬영모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
  10. 재 1 항에 기재된 연결관 탐색 시스템은 원압식 SPR 공법이나 비굴착 관로 경화공법에 의해 보수된 관로에 적용되는 것을 특징으로 하는 연결관 탐색 시스템.
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