KR102012514B1 - 교량 하부 대상 영상안전점검 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 하부 즉 교량 상판의 하면 및 교량 받침 등을 영상으로 촬영하여 점검하는 장치에 관한 것으로, 점검로 또는 교량점검용 굴정차가 없어도 점검할 수 있도록 하는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 굴절 및 확장이 가능한 지지대의 끝단에 결합되어 교량 하부를 촬영하는 카메라를 구비한 교량하부 점검기; 상기 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 표시하는 모니터; 및 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장하는 안전점검 단말기;를 포함할 수 있다.

Description

교량 하부 대상 영상안전점검 장치{Apparatus for checking bridge lower part safety inspection}

본 발명은 교량 하부 대상 영상안전점검 장치로서, 교량 하부를 대상으로 영상안전점검을 수행하는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치에 관한 것이다.

교량과 같은 산업기간시설물들은 안전성 확보를 위하여 주기적으로 안전점검 및 진단을 실시하고 있으며 1차적으로 외관 검사에 의존하여 구조물의 균열 및 부식여부를 검사하고 있다.

기존의 점검방법은 물이 흐르는 교량의 하부에 비계와 같은 작업대나 이동통로 및 발판을 설치하고 그 위에서 작업자가 교량의 부식 및 균열상태를 조사하는 것으로 교량하부의 수면상에 비계와 같은 작업대를 설치하는데 많은 경비가 들고, 바람이 많이 부는 경우에는 교량하부의 작업대가 흔들려 작업자의 안전성이 확보되지 못하는 단점이 있다.

또한 최근에 도입된 굴절 사다리차를 이용하여 작업자를 사다리에 태우고 교량상판 하부를 검사하는 방법이 있으나, 현수교나 사장교의 경우에는 굴절 사다리차가 케이블이 설치된 부분을 통과하지 못하며 일반교량의 경우에도 가로등 때문에 굴절차의 사다리를 매번 이동시켜야 하는 어려움과 작업자의 안전성확보가 곤란한 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 개발된 기술을 보면, 교각(1)의 사이에 레일(3)을 설치하고 무선 컨트롤러(5)에 의해 레일을 따라 이동하면서 비디오카메라(4)로 영상을 촬영하여 외부 화상 모니터(6)에 표시하는 로봇장치(2)로 구성된다.

그러나 교량의 폭이 넓거나 경간이 많은 경우 한 개의 로봇장치로 전 교량을 점검하기에는 역부족이어서 카메라가 촬영할 수 있는 범위를 초과할 때마다 로봇 장치를 증설하여 다수의 로봇장치를 설치해야 하는 경제적인 문제점이 있다.

한국등록실용신안 20-0313636

본 발명의 기술적 과제는 점검자가 접근할 수 없는 교량 하부를 대상으로 영상안전점검을 할 수 있는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 굴절 및 확장이 가능한 지지대의 끝단에 결합되어 교량 하부를 촬영하는 카메라를 구비한 교량하부 점검기; 상기 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 표시하는 모니터; 및 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장하는 안전점검 단말기;를 포함할 수 있다.

상기 교량하부 점검기는, GPS 위치정보를 파악하는 GPS 모듈;을 포함하며, 상기 안전점검 단말기는, 카메라를 통해 저장되는 교량 하부 영상을 위치 정보와 함께 저장할 수 있다.

상기 지지대는, 단계별로 다단 확장을 통해 굴절 및 확장이 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

상기 지지대는, 교량의 하부를 180도 범위에서 자유로이 영상을 촬영할 수 있도록 굴절이 가능함을 특징으로 할 수 있다.

상기 영상안전점검 장치는, 상기 지지대 끝단에 구비되어 레이저 스캔을 수행하는 라이다 센서;를 포함하며, 상기 안전점검 단말기는, 라이다 센서를 통해 수취하는 스캔 데이터를 이용하여 3D 그래픽을 생성하여 모니터에 표시할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 교량의 하부 즉 교량상판의 하면 및 교량 받침 등을 영상으로 촬영함으로써, 점검로가 없거나 교량점검용 굴절차가 없어도 점검이 가능하다.

도 1은 종래의 교량 점검장치의 구성상태도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교량 하부 대상 영상안전점검 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교량하부 점검기의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸들 유닛의 구성도를 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 작업자가 교량하부 점검기를 조작하는 모습을 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 교량하부 점검기의 동작 모습을 도시한 그림.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상이 표시된 모니터의 예시 그림.

이하, 본 발명의 장점 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, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교량 하부 대상 영상안전점검 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교량하부 점검기의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸들 유닛의 구성도를 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 작업자가 교량하부 점검기를 조작하는 모습을 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 교량하부 점검기의 동작 모습을 도시한 그림이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상이 표시된 모니터의 예시 그림이다.

본 발명은 교량의 하부 즉 교량상판의 하면 및 교량 받침 등을 영상으로 촬영하여 점검하는 장치, 즉, 교량상부난간부에서 하부점검이 가능한 영상간편안전점검기술로서 점검로가 없거나 교량점검용 굴절차가 없어도 점검이 이루어지도록 한다.

즉, 본 발명은 교량의 난간에 점검 장치를 견착시키고 굴절기능을 가진 지지대를 콘트롤 장치를 이용하여 길이와 방향을 조절하여 교량의 하부를 180도 범위에서 자유로이 영상 촬영할 수 있도록 한 것으로서, 현장에서 영상으로 확인하면서 조작을 하고 향후 분석을 위하여 기록 저장을 하며 이동과 설치가 편리하도록 경량이고 조립이 간편한 방법을 포함한다. 또한 측정위치의 위치정보를 획득하기 위해 GPS 장치를 부착하여 위치 정보를 제공받아 결함 및 손상의 위치를 확인할 수 있다.

이를 위하여 본 발명의 교량 하부 대상 영상안전점검 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 굴절 및 확장이 가능한 지지대의 끝단에 결합되어 교량 하부를 촬영하는 카메라(100)를 구비한 교량하부 점검기(200)와, 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 표시하는 모니터(400)와, 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장하는 안전점검 단말기(300)를 포함한다. 이하 상술하기로 한다.

교량하부 점검기(200)는, 굴절 및 확장이 가능한 지지대의 끝단에 결합되어 교량 하부를 촬영하는 카메라를 구비한 장치이다.

여기서, 카메라(100)는, 지지대의 끝단에 결합되어 교량 하부를 촬영하는 모듈이다. 이러한 카메라(100)는, 이동형 스마트 Pole 카메라 등이 사용될 수 있다.

참고로, 카메라는 렌즈 어셈블리, 필터, 광전 변환 모듈, 및 아날로그/디지털 변환 모듈을 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리는 줌 렌즈, 포커스 렌즈 및 보상 렌즈를 포함한다. 포커스 모터(MF)의 제어에 따라 렌즈의 촛점 거리가 이동될 수 있다. 필터는, 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)와 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)를 포함할 수 있다. 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)는 고주파 성분의 광학적 노이즈를 제거하며, 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)는 입사되는 빛의 적외선 성분을 차단한다. 광전 변환 모듈은 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 촬상 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 광전 변환 모듈은 광학계(OPS)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. 아날로그/디지털 변환 모듈은 CDS-ADC(Correlation Double Sampler and Analog-to-Digital Converter) 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 아날로그/디지털 변환 모듈(미도시)은 광전 변환 모듈(OEC)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다.

카메라(100)가 장착된 교량하부 점검기(200)는, 굴절 및 확장이 가능한 하우징 구조를 가지는데, 단계별로 다단 확장을 통해 굴절 및 확장이 이루어지는 구조를 가질 수 있다. 이를 위해 도 3에 도시한 바와 같이 굴절 및 확장이 가능한 구조를 가진다.

따라서 도 5에 도시한 바와 같이 검사자는 핸들 유닛을 조작하여 교량하부 점검기(200)의 지지대를 굴절 또는 확장시킬 수 있게 된다.

참고로 핸들 유닛은, 도 4에 도시한 바와 같이 웜기어세트로 이루어져 웜기어 세트의 회전에 의하여 굴절 및 높이 조절이 이루어질 수 있다.

결국, 도 6에 도시한 바와 같이 조작자의 핸들 유닛의 조작에 의하여 웜기어세트가 동작하여, 교량하부 점검기가 단계별로 굴절 및 확장이 이루어지게 된다.

한편, 모니터(400)는, 도 7에 도시한 바와 같이 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 표시한다. 따라서 점검자는 지지대 끝단에 결합된 카메라(100)를 통해 촬영되는 영상을 실시간으로 모니터(400)를 통해 관찰할 수 있다.

안전점검 단말기(300)는, 카메라(100)를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장하는 단말로서, 태블릿PC, 슬레이트 PC 노트북 등의 휴대용 연산 제어 단말로서 구현될 수 있다. 따라서 하드웨어적으로는 통상적인 웹 서버와 동일한 구성을 가지며, 소프트웨어적으로는 C, C++, Java, Visual Basic, Visual C 등과 같은 다양한 형태의 언어를 통해 구현되어 여러 가지 기능을 하는 프로그램 모듈을 포함할 수 있다.

카메라(100)와 안전점검 단말기(300)간의 통신은, 이더넷(Ethernet), 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus), IEEE 1394, 직렬통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있으며, 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), 홈 RF(Radio Frequency) 및 무선 랜(Wireless LAN)과 같은 무선 통신 방식이 사용될 수도 있는 것이다.

안전점검 단말기(300)는, 카메라(100)를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장체에 저장하는데, 이러한 저장체는, 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive), SSD 드라이브(Solid State Drive), 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 장치의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.

따라서 점검자는, 교량 하부의 모니터링하고자 하는 위치까지 지지대를 확장 및 굴절시켜 사진 촬영을 하게 되고, 안전점검 단말기(300)는, 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장할 수 있게 된다.

나아가, 영상안전점검 장치는, 카메라(100)를 통해 모니터링하는 교량 하부의 현장 위치 정보를 기록해둘 필요가 있다. 이를 위해 교량하부 점검기(200)는, GPS 위치정보를 파악하는 GPS 모듈(미도시)을 포함한다. 따라서 안전점검 단말기(300)는, 카메라(100)를 통해 저장되는 교량 하부 영상을 위치 정보와 함께 저장할 수 있다.

참고로, 이러한 위치 파악은, GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하여 교량하부 점검기의 위치를 파악하거나, 이동통신기지국의 위치를 기반으로 교량하부 점검기의 위치를 파악하거나, 근처의 비콘 기기로부터 비콘 통신을 통하여 파악되는 비콘 위치를 기반으로 교량하부 점검기의 위치를 파악할 수 있다.

한편, 한밤중에 교량을 긴급으로 점검할 필요가 발생할 수 있다. 이럴 경우, 한밤중에 카메라(100)를 통해 교량 하부를 점검하면, 정확한 점검이 이루어지기 어렵다.

이를 고려하여 본 발명의 영상안전점검 장치는, 교량하부 점검기(200)의 지지대 끝단에 구비되어 레이저 스캔을 수행하는 라이다 센서(미도시)를 포함한다.

안전점검 단말기(300)는, 라이다 센서(미도시)를 통해 수취하는 스캔 데이터를 이용하여 3D 그래픽을 생성하여 모니터(400)에 표시할 수 있게 된다. 따라서 점검자는, 어두운 한밤중이라도 3D 그래픽을 통해 교량 하부 상태를 정확하게 진단할 수 있게 된다.

참고로 라이다 센서(미도시)는, 3D 라이다 센서(미도시)(3D LiDAR sensor)로 구현되는데, 라이다(LiDAR;Light Detection And Ranging)라 함은, 3차원 레이저 측량을 말하는 것으로서, 레이저 펄스를 지표면에 주사하고, 반사된 레이저 펄스의 도달시간을 관측함으로써 반사지점의 공간 위치 좌표를 계산하여 지표면에 대한 지형정보를 추출하는 측량 방식이다. 다른 측량 방식과는 달리 완전 자동처리가 가능하며, 처리속도가 빠르고, 능동적 센서이므로 어느 정도 날씨에 구애를 받지 않는다. 지상기준점측량이 어려운 해안, 습지 측량과 그림자에 의해 방해받는 산림, 도심지역의 수치표고자료 제작에 유리하다. 특히, 레이저 파를 직접 주사하여 대상물을 측정하는 능동 센서의 특징을 이용하여 하나의 펄스로 최대 4회까지의 반송(return)파를 측정할 수 있어, 복잡한 지형의 묘사가 간편하게 이루어질 수 있다.

이에 본 발명의 지지대의 끝단에 마련된 3D 라이다 센서(미도시)는, 360° 전체 방향으로 지중의 공동 내부면을 향해 레이저를 주사하여 반사된 레이저의 도달시간을 측정하여, 교량 하부의 형태를 정확하게 측량할 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100:카메라
200:교량하부 점검기
300:안전점검 단말기
400;모니터

Claims (5)

1. 굴절 및 확장이 가능한 지지대의 끝단에 결합되어 교량상판의 하면 및 교량 받침을 포함하는 교량 하부를 촬영하는 카메라를 구비한 교량하부 점검기;
   상기 카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 표시하는 모니터; 및
   카메라를 통해 촬영되는 교량 하부 영상을 저장하는 안전점검 단말기;
   를 포함하고
   상기 교량하부 점검기는,
   교량 하부의 현장 위치 정보를 기록하기 위하여 GPS 위치정보를 파악하는 GPS 모듈 또는 이동통신기지국의 위치를 기반으로 위치정보를 파악하는 이동통신모듈 또는 비콘기기로부터 비콘 통신을 통하여 비콘 위치정보를 파악하는 비콘 모듈 중 어느 하나를 포함하며,
   상기 안전점검 단말기는,
   카메라를 통해 저장되는 교량 하부 영상을 위치 정보와 함께 저장하되,
   현장에서 영상으로 교량 하부를 점검 및 확인하면서 지지대를 조작하여 영상을 촬영하고, 향후 분석을 위하여 기록저장하고,
   상기 지지대는,
   단계별로 다단 확장을 통해 굴절 및 확장이 이루어지도록 핸들 유닛에 연결되고,
   상기 핸들 유닛은,
   웜기어 세트로 이루어지되, 핸들 유닛의 조작에 의한 웜기어 세트의 회전 및 동작에 의해 굴절 및 높이 조절이 이루어짐을 특징으로 하는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 지지대는,
   길이와 방향을 조절하여 교량의 하부를 180도 범위에서 자유로이 영상 촬영할 수 있도록 굴절이 가능함을 특징으로 하는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 영상안전점검 장치는,
   상기 지지대 끝단에 구비되어 레이저 스캔을 수행하는 라이다 센서;를 포함하며,
   상기 라이다 센서로 360° 전체 방향으로 지중의 공동 내부면을 향해 레이저를 주사하여 반사된 레이저의 도달시간을 측정하여, 교량 하부의 형태를 측량하며,
   상기 안전점검 단말기는, 라이다 센서를 통해 수취하는 스캔 데이터를 이용하여 3D 그래픽을 생성하여 모니터에 표시하는 교량 하부 대상 영상안전점검 장치.

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