KR101970237B1 - 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관로를 형성하는 배관의 내부를 주행하며 스캔하는 스캐너 장치에 관한 것으로서, 길이방향 중심축을 가지는 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 전방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 전방주행부가 구비된 전방 몸체; 상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 후방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 후방주행부가 구비된 후방 몸체; 상기 전방 몸체의 중앙부에서 전방을 향하여 돌출되고, 전방 촬영을 위한 전방 카메라와 전방 조명부를 구비한 전방조사부; 및 상기 후방 몸체의 중앙부에서 후방을 향하여 돌출되고, 후방 촬영을 위한 후방 카메라, 후방 조명부 및 연결케이블을 구비한 후방조사부;를 포함하여 이루어지고, 상기 전방주행부 및 후방주행부는, 상기 전방 몸체의 상기 전방조사부 외측 또는 상기 후방 몸체의 상기 후방조사부 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리, 상기 상부주행다리에 연결되는 하부주행다리, 상기 하부주행다리 말단부에 결합된 바퀴, 및 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리에 각각 결합되어 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리를 연결함으로써 상기 전방주행부 또는 후방주행부의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링을 포함하며, 상기 전방주행부는 전방을 향하여, 그리고 상기 후방주행부는 후방을 향하여, 상기 중심축과 평행하도록 완전히 접혀진 상태와 상기 중심축과 수직을 이루도록 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접고 펼 수 있도록 구성되고, 상기 연결케이블을 통하여 조종신호 및 영상신호가 전송되고, 선택적으로 전력이 전송된다.

Description

퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치{Pipeline Scanner Device Maneuverable around Deposit}
본 발명은 관로 내부를 촬영하여 스캔하기 위한 관로 스캐너 장치에 관한 것으로서, 특히 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치에 관한 것이다.
다수의 배관(Pipe)의 조합으로 형성되는 관로(Pipeline)는 상하수도, 도시가스, 송배전 설비 등의 도시 인프라 구축이나 산업단지의 산업용 인프라 구축 등에 반드시 필요한 기반시설이다. 예를 들어 가스나 석유 등과 같은 각종 에너지 자원의 이송, 가공, 배분을 위하여 산업단지 내에 또는 개별 공장 내외로 관로가 설치될 수 있다. 저수지의 취수시설인 복통이나 사통 또한 이러한 관로의 한 형태이다.
이러한 관로를 구성하는 배관은 시공후 사용 기간이 경과함에 따라 외부 요인으로 인한 열화와, 내부의 수분 또는 기타 유체 성분에 의한 부식 등의 노화 현상이 발생하여 배관이 파손되는 경우가 발생할 수 있다.
배관의 파손에 의해 배관 내부를 유동하는 유체 등의 물질이 외부로 누출되게 되면 심각한 문제가 발생할 수 있는데, 예를 들어 석유나 화학물질의 누출은 심각한 환경오염을 야기할 수 있고, 가스의 누출은 대형 가스폭발사고의 원인이 될 수 있다.
따라서, 관로를 형성하는 배관들의 주기적인 점검과 유지보수 또는 교체가 필요한데, 우선적으로 배관의 내부 상태를 확인하는 검사를 실시하여야 하고, 검사결과에 따라 배관의 유지보수, 교체 등의 후속 조치를 결정하게 될 것이다.
한편, 이러한 관로는 광역형과 밀집형의 두 가지로 나눌 수 있다. 광역형은 주로 상/하수도, 가스공급배관, 석유공급배관 등 유체의 장거리 이송 용도로 사용되며 대체로 도시 및 국가 기반 시설에 이용된다. 이와 같은 배관들은 외부로부터의 훼손방지, 도시미관 정비, 부식방지 등의 목적으로 주로 지하에 매설되는데 매 보수 및 검사 시마다 매설되어 있는 배관을 파내야 하는 단점이 있다.
밀집형의 경우는 주로 석유화학공장과 같은 플랜트에서 사용되고, 광역형에 비해 길이가 짧고 직경이 작은 배관들로 구성되며, 플랜트에서 수행되는 여러 다양한 공정에 필요한 이송시스템 때문에 각종 배관들이 입체적으로 복잡하게 연결되고 얽혀있는 경우가 많다. 따라서, 내측에 위치한 배관을 검사하려면 외측에 배치된 배관을 분리해야 하는 번거로움을 감수하여야 하며, 또한 플랜트에서는 종종 높은 곳에 배관이 설치되곤 하는데 이러한 배관은 접근부터가 용이하지 않다고 하는 문제가 있다.
이런 연유로, 보다 간편하게 배관에 접근가능하고 비용이 저렴한, 배관 내부를 이동하며 검사할 수 있는 검사장비에 대한 필요성이 대두되어 왔다.
이에 따라, 근래에는 배관의 내부 검사를 위해 배관의 내부를 따라 주행하면서 탑재된 CCTV 카메라를 통해 배관 내부의 상태를 확인할 수 있는 원격조종 로봇 등의 관로 검사 장치의 사용이 일반화되고 있다.
이러한 관로 검사 장치의 일례가 등록특허공보 제10-0959666호(특허문헌1)나 등록특허공보 제10-1563458호(특허문헌2)에 개시되어 있다.
특허문헌1은, 독립된 동력원 및 동력장치와 제어장치를 가지며 수평 및 수직으로 설치된 직선 관로 및 곡선 관로와 배관의 단면이 변하는 관로에서 용이하게 이동하며 배관 내부를 검사할 수 있는 배관 내부 검사용 이동 로봇에 관한 것으로서, 제한된 배관 내 공간에서 최대의 적재공간을 확보하여 추가적인 검사장비의 탑재 및 확장 등이 용이하다는 이점이 있다.
특허문헌2는, 배관의 내벽을 따라 주행하는 주행 휠을 구비하는 복수의 능동 주행부를 구비하며 다중 출력 차동모듈이 단일의 주행 동력 공급부에서 공급되는 주행 동력을 능동 주행부에 분배함으로써, 능동 주행부 각각에 별도의 동력 공급부를 설치할 필요가 없어 소형화가 가능하며 공간 활용도를 극대화할 수 있는 다중 출력 차동모듈을 이용한 배관 탐사용 로봇을 개시한다.
다만, 관로를 형성하는 배관의 내부에는 배관을 사용하는 용도에 따라, 즉 배관 내부를 통과하는 유체의 종류나 성분 등에 따라, 각종 이물질이나 퇴적물이 쌓이게 된다. 그러므로, 배관 내부의 청소나 유지보수 작업을 하기 이전의 배관 내부 검사단계에서는 검사 장치에 이러한 퇴적물을 회피하며 주행할 수 있는 능력이 요구된다. 그러나, 상기 특허문헌1이나 특허문헌2의 로봇장치는 주행장치의 구조나 작동방식을 감안할 때 배관 내벽에 얇게 부착된 퇴적물 정도의 회피만 가능할 뿐이고, 그 구조상 퇴적물 회피 능력을 개선하기도 어렵다고 하는 문제가 있다.
또한, 배관 내부 검사 실시 후에 배관 내부의 손상 등이 확인되어 유지보수 작업의 필요성이 인정되는 경우, 유지보수 작업의 효율을 극대화하려면, 필요한 만큼의 자재와 장비만을 투입함으로써 과부하에 따른 유지보수 작업 장치의 손상이나 에너지 손실을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 배관의 손상 규모를 정확히 파악할 필요가 있는데, 종래기술과 같이 전면에만 설치된 CCTV 카메라를 구비한 배관 탐사용 로봇으로는 손상 부위의 정량적 조사 또는 평가가 가능하지 않다고 하는 문제가 있다.
등록특허공보 제10-0959666호(2010.05.26.공고) “배관 내부 검사용 이동로봇” 등록특허공보 제10-1563458호(2015.10.20.공고) “다중 출력 차동모듈을 이용한 배관 탐사용 로봇”
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 관로를 형성하는 배관 내부에 퇴적된 퇴적물을 용이하게 회피할 수 있는 관로 스캐너 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 CCTV 카메라 외에 배관 내부의 손상 유무와 손상 정도를 정량적으로 파악할 수 있는 스캐너를 구비한 관로 스캐너 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치는, 관로를 형성하는 배관의 내부를 주행하며 스캔하는 스캐너 장치로서, 길이방향 중심축을 가지는 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 전방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 전방주행부가 구비된 전방 몸체; 상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 후방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 후방주행부가 구비된 후방 몸체; 상기 전방 몸체의 중앙부에서 전방을 향하여 돌출되고, 전방 촬영을 위한 전방 카메라와 전방 조명부를 구비한 전방조사부; 및 상기 후방 몸체의 중앙부에서 후방을 향하여 돌출되고, 후방 촬영을 위한 후방 카메라, 후방 조명부 및 연결케이블을 구비한 후방조사부;를 포함하여 이루어지고, 상기 전방주행부는, 상기 전방 몸체의 상기 전방조사부 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리, 상기 상부주행다리에 연결되는 하부주행다리, 상기 하부주행다리 말단부에 결합된 바퀴, 및 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리에 각각 결합되어 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리를 연결함으로써 상기 전방주행부의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링을 포함하며, 상기 전방주행부는 전방을 향하여 상기 중심축과 평행하도록 완전히 접혀진 상태와 상기 중심축과 수직을 이루도록 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접고 펼 수 있도록 구성되고, 상기 후방주행부는, 상기 후방 몸체의 상기 후방조사부 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리, 상기 상부주행다리에 연결되는 하부주행다리, 상기 하부주행다리 말단부에 결합된 바퀴, 및 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리에 각각 결합되어 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리를 연결함으로써 상기 후방주행부의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링을 포함하며, 상기 후방주행부는 후방을 향하여 상기 중심축과 평행하도록 완전히 접혀진 상태와 상기 중심축과 수직을 이루도록 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접고 펼 수 있도록 구성되고, 상기 연결케이블을 통하여 조종신호 및 영상신호가 전송되고, 선택적으로 전력이 전송된다.
또한 ,상기 바퀴의 회전 여부를 감지할 수 있는 회전수감지센서, 상기 스프링에 인가되는 하중을 감지하는 하중센서, 또는 상기 원통형 몸체, 전방 몸체 또는 후방 몸체 중 하나 이상과 상기 배관 내벽과의 거리를 측정하는 거리측정센서 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 바퀴 또는 상기 하부주행다리가 상기 전방주행부 또는 상기 후방주행부의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 원통형 몸체의 둘레를 따라 배열된 다수의 스캐너 카메라; 및 상기 다수의 스캐너 카메라 사이에 배치된 다수의 조명부;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치에 의하면, 배관 내부에 상당한 양의 퇴적물이 퇴적되어 있는 경우에도 이를 비교적 용이하게 회피할 수 있게 되는 우수한 효과가 있다.
또한, 서로 다른 다양한 사이즈의 배관에 대응하여 안정적인 주행 상태를 형성할 수 있다고 하는 이점이 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치에 의하면, 배관 내부의 손상 유무 파악이 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 더불어 손상 정도를 정량적으로 파악함으로써 배관의 유지보수계획 수립에 크게 기여할 수 있다고 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 후면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 측면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전방주행부 및 후방주행부가 펼쳐지는 과정을 단계별로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전방주행부(A) 및 후방주행부(B)가 퇴적물 회피를 위해 회전하는 상태를 도시한 도면이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전면, 도 2는 후면, 도 3은 측면을 각각 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전방주행부 및 후방주행부가 펼쳐지는 과정을 단계별로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 전방주행부(A) 및 후방주행부(B)가 퇴적물 회피를 위해 회전하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치는 관로를 형성하는 배관의 내부를 주행하며 스캔함으로써 배관의 손상 부위와 손상 정도를 파악함으로써 추후 유지보수 작업의 효율을 극대화할 수 있도록 한다.
본 발명의 관로 스캐너 장치는, 원통형 몸체(100), 전방 몸체(200), 후방 몸체(300)로 이루어진다.
원통형 몸체(100)는 원통의 길이방향 중심축이 전후방향을 향하도록, 즉 원통형의 배관과 나란한 방향이 되도록 배치된다.
상기 원통형 몸체(100)에는 그 원통형 몸체(100)의 둘레를 따라 배열된 다수의 스캐너 카메라(130)가 구비될 수 있다. 스캐너 카메라(130)는 배관 내부의 벽면을 마치 스캐너로 스캔하듯이 샅샅이 촬영하여 배관 내부의 손상 부위를 정확히 파악하고 손상 정도를 정량적으로 평가할 수 있도록 하기 위하여 구비된다.
스캐너 카메라(130)는 각 스캐너 카메라(130)의 화각과 본 발명의 관로 스캐너 장치의 이동속도 등을 감안하여 상기 원통형 몸체(100)의 둘레 일측을 따라서 하나의 어레이(Array)만으로 배열될 수도 있고, 둘 이상의 어레이로 배열될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 스캐너 카메라(130)는 상기 원통형 몸체(100)의 둘레를 따라 세 개의 어레이가 배열되어 있다.
상기 다수의 스캐너 카메라(130) 사이에는 LED 램프 등의 조명장치로 이루어진 다수의 스캐너 조명부(150)가 배치될 수 있다. 상기 스캐너 조명부(150)는 상기 스캐너 카메라(130) 하나에 대하여 2-4개가 구비될 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 상기 스캐너 조명부(150)가 상기 스캐너 카메라(130)의 대향하는 양측에 각각 배치됨으로써 상기 스캐너 카메라(130)의 화각 범위 내에서 고대비 화상이 형성되는 것, 달리 말해서 그늘이 지는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 하나의 스캐너 조명부(150)는 인접한 두 개의 스캐너 카메라(130)의 시야를 부분적으로 밝힐 수 있으므로, 스캐너 조명부(150)의 개수는 스캐너 카메라(130)의 개수와 동일하다.
각각의 스캐너 카메라(130)를 통해 촬영된 영상은 불가피하게 배럴 디스토션 등 다소의 영상왜곡을 포함하고 있고, 또한 인접한 스캐너 카메라(130)가 촬영한 영상들은 부분적으로 중첩되는 영상이 포함될 수 있으므로, 이들 스캐너 카메라(130) 영상은 추후 적절한 소프트웨어에 의하여 가공 및 편집될 필요가 있다. 이러한 가공 및 편집에 의해, 조사된 배관 내벽의 상태를 완전한 2차원 평면으로 변환하여 도면화할 수 있고, 이는 추후 배관 내부의 손상을 보수하기 위한 계획을 수립하고 실행함에 있어 효율성을 크게 높여주는 이점이 있다.
전방 몸체(200)는 상기 원통형 몸체(100)의 상기 길이방향 전방측에 위치되며, 상기 원통형 몸체(100)의 상기 중심축을 따라 회전가능하도록 상기 원통형 몸체(100)에 결합된다. 또한, 전방 몸체(200)에는 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 전방주행부(400)가 구비된다. 전방주행부(400)는 후술하는 후방주행부(500)와 함께 본 발명의 관로 스캐너 장치의 원통형 몸체(100), 전방 몸체(200) 및 후방 몸체(300)가 배관의 내벽으로부터 이격된 상태로 배관 내부를 이동할 수 있도록 지지 및 주행 기능을 제공한다.
전방 몸체(200)에는 또한 상기 전방 몸체(200)의 중앙부에서 전방을 향하여 돌출된 전방조사부(250)가 구비될 수 있다. 상기 전방조사부(250)는 전방 촬영을 위한 전방 카메라(253)와 전방 조명부(255)를 구비하여 전방의 배관 상태를 조사할 수 있다. 전방 카메라(253)는 종래 배관 내부 탐사용 로봇 장치에 장착되는 CCTV 카메라와 유사한 카메라가 사용될 수 있다. 전방 조명부(255)는 상기 전방 카메라(253)의 촬영을 돕기 위해 전방을 밝혀주는 조명장치로서, LED 램프 등의 발광장치를 하나 이상 포함한다.
후방 몸체(300)는 상기 원통형 몸체(100)의 상기 길이방향 후방측에 위치되며, 상기 원통형 몸체(100)의 상기 중심축을 따라 회전가능하도록 상기 원통형 몸체(100)에 결합된다. 또한, 후방 몸체(300)에는 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 후방주행부(500)가 구비된다.
상기 후방 몸체(300)에는 상기 후방 몸체(300)의 중앙부에서 후방을 향하여 돌출된 후방조사부(350)가 또한 구비될 수 있다. 후방조사부(350)는 상기 전방조사부(250)와 마찬가지로 후방 촬영을 위한 후방 카메라(353)와 후방 조명부(355)를 구비하여 후방의 배관 상태를 조사할 수 있도록 구성된다. 후방 카메라(353)와 후방 조명부(355)의 구성은 앞서 언급한 전방 카메라(253) 및 전방 조명부(255)의 구성과 동일하다.
더욱이, 후방조사부(350)에는 연결케이블(390)이 구비될 수 있다. 상기 연결케이블(390)을 통하여 본 발명의 관로 스캐너 장치의 사용자는 본 발명의 관로 스캐너 장치에 조종신호를 전송함으로써, 진행방향(티 같은 배관이음 위치에서), 진행속도, 퇴적물 등 장애물 회피동작 등에 관한 지시를 내릴 수 있다. 또한, 전방 카메라(253), 후방카메라(353) 및 스캐너 카메라(130)의 전원 온/오프, 초점거리 조절, 노출 조절 등의 자동 또는 수동 조작을 위한 신호와 전방 조명부(255), 후방 조명부(355) 및 스캐너 조명부(150)의 전원 온/오프나 자동 또는 수동 조작을 위한 신호를 상기 연결케이블(390)을 통해 전송할 수 있다.
전방 카메라(253), 후방카메라(353) 및 스캐너 카메라(130)을 통해 촬영된 영상신호 또한 상기 연결케이블(390)을 통해 본 발명의 관로 스캐너 장치의 사용자에게 전송될 수 있다. 전방 카메라(253)와 후방카메라(353)의 영상은 본 발명의 관로 스캐너 장치의 실시간 조종에 필요한 영상이므로 실시간으로 사용자에게 전달되어야 할 것이다.
다만, 스캐너 카메라(130)을 통해 촬영된 영상은 배관 손상부위의 검토와 정량적 평가, 그리고 선택적으로, 보다 효율적인 유지보수 작업을 위해 손상부위를 도면화하기 위해 필요한 것이므로, 본 발명의 관로 스캐너 장치 내부에 구비된 플래시 메모리 등의 저장장치(도시되지 않음)에 저장된 후 추후 시청, 검토 및 분석될 수 있다.
이는 상기 연결케이블(390)을 통해 전송가능한 영상신호의 대역폭에 따라 결정될 수 있다. 즉, 충분한 대역폭이 확보되는 경우에는 스캐너 카메라(130)을 통해 촬영된 영상 역시 전방 카메라(253) 및 후방카메라(353)를 통해 촬영된 영상과 마찬가지로 상기 연결케이블(390)을 통해 실시간으로 전송되어 사용자가 검토하도록 할 수 있다. 다만, 이 경우에도 스캐너 카메라(130)로 촬영된 영상은 추후 상세 검토 및 분석을 위해 본 발명의 관로 스캐너 장치 내부의 저장장치(도시되지 않음) 또는 사용자 측에 마련된 저장장치(도시되지 않음)에 저장되어야 할 것이다.
전방 카메라(253)와 후방카메라(353)를 통해 촬영된 영상도 추후 검토를 위해 저장될 수 있으며, 스캐너 카메라(130)의 경우와 마찬가지로 본 발명의 관로 스캐너 장치 내부의 저장장치 또는 사용자 측에 마련된 저장장치에 저장될 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 관로 스캐너 장치는 회전수감지센서, 하중센서, 거리측정센서 등의 센서를 구비할 수 있는 바, 이러한 센서에서 측정된 센서신호 역시 상기 연결케이블(390)을 통해 사용자에게 전달될 수 있다.
선택적으로, 상기 연결케이블(390)을 통해 사용자측으로부터 본 발명의 관로 스캐너 장치로 전력이 전송되어 본 발명의 관로 스캐너 장치의 이동과 영상 촬영에 필요한 전원이 공급되도록 할 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 관로 스캐너 장치 내부에 배터리를 내장하고 이 내장 배터리(도시되지 않음)로부터 필요한 전력이 공급되도록 할 수도 있다. 물론, 내장 배터리와 외부 전력 전송을 겸비하도록 구성할 수도 있을 것이다.
상기 전방주행부(400)는 상기 전방 몸체(200)의 상기 전방조사부(250) 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리(410)와, 상기 상부주행다리(410)의 말단부측에 연결되는 하부주행다리(430)와, 상기 하부주행다리(430) 말단부에 결합된 바퀴(470)를 포함한다. 상기 전방주행부(400)는 또한 상기 상부주행다리(410)와 상기 하부주행다리(430)에 각각 결합되어 상기 상부주행다리(410)와 상기 하부주행다리(430)를 연결함으로써 상기 전방주행부(400)의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링(450)을 포함할 수 있다.
상기 전방주행부(400)는 전방을 향하여 접혀져서 상기 원통형 몸체(100)의 중심축과 평행하게 된 것이 완전히 접혀진 상태이고(도 4(A) 참조), 상기 중심축과 수직을 이루도록 펼쳐진 것이 완전히 펼쳐진 상태이다(도 4(C) 참조). 배관의 내경 크기에 따라서 상기 전방주행부(400)는 완전히 펼쳐지지 않고 부분적으로 펼쳐진 상태로 주행하게 될 수도 있다(도 3 참조). 즉, 상기 전방주행부(400)는 상기 완전히 접혀진 상태와 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접히거나 펼쳐져서 필요한 소정 각도를 유지하도록 작동될 수 있다.
상기 후방주행부(500) 역시 상기 전방주행부(400)와 유사하게 상기 후방조사부(350) 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리(510), 상기 상부주행다리(510)의 말단부측에 연결되는 하부주행다리(530), 상기 상부주행다리(510)와 하부주행다리(530)를 연결하는 스프링(550), 그리고 하부주행다리(530) 말단부에 결합된 바퀴(570)를 포함하여 이루어진다.
후방주행부(500)가 접히고 펼쳐지는 동작이나 스프링(550)의 완충작용 등은 전방주행부(400)와 거의 유사하다. 다만, 후방주행부(500)는 전방이 아니라 후방을 향하여 접혀져서 상기 원통형 몸체(100)의 중심축과 평행하게 된 때가 완전히 접혀진 상태라는 점(도 4(A) 참조)에서 전방주행부(400)와 차이가 있다.
한편, 본 발명에 따른 관로 스캐너 장치는 상기 전방주행부(400) 및 후방주행부(500)가 모두 일정 각도 이상 펼쳐진 상태에서 작동이 가능한데, 이는 상기 스캐너 카메라(130)의 최소초점거리 때문에 상기 원통형 몸체(100)가 배관의 내벽으로부터 적어도 상기 최소초점거리만큼은 이격되어야 하기 때문이다.
도 5는 이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 퇴적물 회피 동작을 도시하고 있다.
즉, 배관 내부 전방에 퇴적물이 존재하고 퇴적물이 전방주행부(400) 또는 후방주행부(500) 중 하나와 충돌할 위험이 있는 경우, 전방 몸체(200) 또는 후방 몸체(300)를 회전시킴으로써 전방주행부(400) 또는 후방주행부(500)의 위치를 변경할 수 있다. 이로써, 전방의 퇴적물을 인접한 두 전방주행부(400) 사이 및/또는 인접한 두 후방주행부(500) 사이에 위치시킨 상태로 본 발명의 관로 스캐너 장치를 진행시킴으로써 퇴적물을 회피할 수 있게 된다.
이러한 퇴적물 회피동작을 보다 용이하게 하기 위하여, 상기 바퀴(470, 570) 또는 상기 하부주행다리(430, 530)이 상기 전방주행부(400) 또는 상기 후방주행부(500)의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하도록 구성될 수 있다. 상기 바퀴(470, 570) 또는 상기 하부주행다리(430, 530)의 이러한 회피거동을 위한 회전동작은 본 발명의 관로 스캐너 장치가 정지된 상태에서만 수행되도록 할 수 있고, 이 경우 상기 바퀴(470, 570) 또는 상기 하부주행다리(430, 530)의 회전은 주행각도(0도) 또는 회피거동각도(90도)의 둘 중에서 선택될 수 있다.
이와 달리, 상기 바퀴(470, 570) 또는 상기 하부주행다리(430, 530)의 회피거동을 위한 회전동작이 본 발명의 관로 스캐너 장치가 진행중인 상태를 유지하면서도 수행가능하도록 하려면, 상기 바퀴(470, 570) 또는 상기 하부주행다리(430, 530)의 회전은 상기 주행각도(0도) 또는 회피거동각도(90도) 사이의 임의의 각도로 연속적으로 변경가능하도록 구성되어야 할 것이다.
한편, 본 발명에 따른 관로 스캐너 장치의 안정적인 주행을 위해서는 모든 전방주행부(400) 및 후방주행부(500)의 바퀴(470, 570)가 배관 내벽에 접촉한 상태로 주행하는 것이 바람직하다. 그러나, 배관 외부에서 본 발명의 관로 스캐너 장치를 조종하는 사용자 입장에서는 전방주행부(400) 및 후방주행부(500)의 모든 바퀴(470, 570)가 다 배관 내벽에 접촉하고 있는지 여부를 알기가 어렵다.
이에 따라, 바퀴(470, 570)가 배관 내벽에 접촉하고 있는지 여부를 확인하기 위한 센서(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 이러한 센서로는, 상기 바퀴(470, 570)의 회전 여부를 감지할 수 있는 회전수감지센서와, 상기 스프링(450, 550)에 인가되는 하중을 감지하는 하중센서, 즉 로드셀이 있다. 회전수감지센서를 통해, 본 발명의 관로 스캐너 장치의 상측에 위치된 바퀴(470, 570)가 일정 RPM 이상으로 일정 시간 이상 회전되는 것으로 측정된 경우 상측 바퀴(470, 570)는 배관 내벽에 접촉하고 있는 것으로 인정될 수 있다. 하중센서를 통해, 본 발명의 관로 스캐너 장치의 상측에 위치된 바퀴(470, 570)에 일정 이상의 하중이 인가되는 것으로 측정된 경우 상측 바퀴(470, 570)는 배관 내벽에 접촉하고 있는 것으로 인정될 수 있다.
또한, 상기 원통형 몸체(100), 전방 몸체(200) 또는 후방 몸체(300) 중 하나 이상과 상기 배관 내벽과의 거리를 측정하는 거리측정센서 역시 바퀴(470, 570)가 배관 내벽에 접촉하고 있는지 여부를 확인하기 위해 사용될 수 있다. 거리측정센서로는 적외선 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 등이 사용될 수 있다. 이러한 센서들은 두 종류 이상이 조합되어 사용될 수 있고, 바퀴 위치에 따라 다른 타입의 센서가 사용될 수도 있다. 거리측정센서의 경우에는, 하측의 거리측정센서와 상측의 거리측정센서의 측정값 차이가 소정 오차범위 이내인 경우에 상측 바퀴(470, 570)가 배관 내벽에 접촉하고 있는 것으로 인정될 수 있을 것이다.
이상 본 발명에 따른 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 자세히 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 범위는 오직 하기의 청구범위의 기재에 의하여 정하여지는 것임에 유의하여야 할 것이다.
100 : 원통형 몸체 130 : 스캐너 카메라
150 : 스캐너 조명부 200 : 전방 몸체
250 : 전방조사부 253 : 전방 카메라
255 : 전방 조명부 300 : 후방 몸체
350 : 후방조사부 353 : 후방 카메라
355 : 후방 조명부 390 : 연결케이블
400 : 전방주행부 410 : 상부주행다리
430 : 하부주행다리 450 : 스프링
470 : 바퀴 500 : 후방주행부
510 : 상부주행다리 530 : 하부주행다리
550 : 스프링 570 : 바퀴

Claims (4)

  1. 관로를 형성하는 배관의 내부를 주행하며 스캔하는 스캐너 장치로서,
    길이방향 중심축을 가지는 원통형 몸체;
    상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 전방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 전방주행부가 구비된 전방 몸체;
    상기 원통형 몸체의 상기 길이방향 후방측에 상기 중심축을 따라 회전가능하게 결합되고, 접고 펼 수 있는 3 또는 4개의 후방주행부가 구비된 후방 몸체;
    상기 전방 몸체의 중앙부에서 전방을 향하여 돌출되고, 전방 촬영을 위한 전방 카메라와 전방 조명부를 구비한 전방조사부; 및
    상기 후방 몸체의 중앙부에서 후방을 향하여 돌출되고, 후방 촬영을 위한 후방 카메라, 후방 조명부 및 연결케이블을 구비한 후방조사부;
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 전방주행부는,
    상기 전방 몸체의 상기 전방조사부 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리,
    상기 상부주행다리에 연결되는 하부주행다리,
    상기 하부주행다리 말단부에 결합된 바퀴, 및
    상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리에 각각 결합되어 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리를 연결함으로써 상기 전방주행부의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링을 포함하며,
    상기 전방주행부는 전방을 향하여 상기 중심축과 평행하도록 완전히 접혀진 상태와 상기 중심축과 수직을 이루도록 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접고 펼 수 있도록 구성되고,
    상기 후방주행부는,
    상기 후방 몸체의 상기 후방조사부 외측에 회전가능하게 결합된 상부주행다리,
    상기 상부주행다리에 연결되는 하부주행다리,
    상기 하부주행다리 말단부에 결합된 바퀴, 및
    상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리에 각각 결합되어 상기 상부주행다리와 상기 하부주행다리를 연결함으로써 상기 후방주행부의 길이방향 완충을 가능하게 하는 스프링을 포함하며,
    상기 후방주행부는 후방을 향하여 상기 중심축과 평행하도록 완전히 접혀진 상태와 상기 중심축과 수직을 이루도록 완전히 펼쳐진 상태 사이에서 필요한 각도만큼 접고 펼 수 있도록 구성되고,
    상기 연결케이블을 통하여 조종신호 및 영상신호가 전송되고, 선택적으로 전력이 전송되고,
    상기 바퀴의 회전 여부를 감지할 수 있는 회전수감지센서, 상기 스프링에 인가되는 하중을 감지하는 하중센서, 또는 상기 원통형 몸체, 전방 몸체 또는 후방 몸체 중 하나 이상과 상기 배관 내벽과의 거리를 측정하는 거리측정센서 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바퀴 또는 상기 하부주행다리가 상기 전방주행부 또는 상기 후방주행부의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 원통형 몸체의 둘레를 따라 배열된 다수의 스캐너 카메라; 및
    상기 다수의 스캐너 카메라 사이에 배치된 다수의 조명부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물 회피가 용이한 관로 스캐너 장치.
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