KR102079762B1 - 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents
블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102079762B1 KR102079762B1 KR1020190114108A KR20190114108A KR102079762B1 KR 102079762 B1 KR102079762 B1 KR 102079762B1 KR 1020190114108 A KR1020190114108 A KR 1020190114108A KR 20190114108 A KR20190114108 A KR 20190114108A KR 102079762 B1 KR102079762 B1 KR 102079762B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- boom
- perforator
- angle
- bluetooth
- steel pipe
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 46
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 44
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 8
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 6
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 201000009482 yaws Diseases 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시 천공기 붐(Boom)에 적어도 2개 이상의 관성측정장치(IMU) 센서모듈을 부착하여 천공기 붐의 기울기 각도를 측정하고, 블루투스 기반의 근거리무선통신을 통해 천공기 조종원이 휴대하는 모바일 탭에게 전송함으로써, 천공기 조종원이 천공기 조종석 내부에서 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하면서 천공작업을 수행할 수 있고, 또한, IMU 센서가 1축 기울기가 아니라 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기를 입체적으로 제공하여 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있으며, 또한, 블루투스-기반 IMU 센서모듈을 천공기 붐에 간단하게 탈부착함으로써, 천공기 붐의 기울기 각도를 측정한 데이터 전송과 수신을 위한 블루투스 근거리 무선통신을 용이하게 구현할 수 있고, 또한, 천공기 조종원이 천공기 붐의 기울기 각도를 간편하게 조회할 수 있도록 모바일 탭을 사용함으로써, 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 유지관리 비용을 낮출 수 있는, 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시, 천공기 조종원이 천공기 붐(Boom)의 기울기 각도를 확인할 수 있도록 천공기 붐에 관성측정장치(IMU) 센서를 부착하여 천공기 붐의 기울기 각도를 측정하는, 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 강관다단 공법(Steel Pipe Multi-stage Method)은 파이프 루프(Pipe Roof) 공법에서 발전된 것으로, 터널 천단부를 천공한 후에 구조용 강관을 일정 간격, 예를 들면, 500㎜ 간격으로 설치하고, 주입재인 그라우트(Grout)를 주입하여 지반과 강관을 일체화시킴으로써, 강관이 빔(Beam) 작용을 유발하여 일종의 아칭 효과(Arching Effect)를 형성할 수 있고, 이에 따라, 지반보강 효과와 그라우팅에 의한 차수 효과를 동시에 얻는 방법이다.
이러한 강관다단 공법의 원리는 다공질 강관을 지반 속에 삽입하고 지반조건에 따라 주입 길이를 조정하여 단계별로 그라우트를 주입하는 싱글패커(Single Packer) 방식이 주로 사용된다. 이때, 주입재료로서, 시멘트 밀크를 주재료로 이용하지만 지반조건과 용수유입 상태에 따라 화학약재(Chemical Grout)를 혼합 병용하여 주입한다.
구체적으로, 이러한 강관다단 공법은 터널 굴착 시 지반보강을 위한 보강공법으로 주로 이용된다. 예를 들면, 풍화토나 풍화암 지반에서 터널 굴착 시 주변지반의 전단강성이 확보되지 못하는 연약지반으로 인한 터널의 안정성이 불안정한 경우, 또는 연암 및 경암 지반에서 터널 천단부의 암피복이 얇고 암반의 절리면을 통하여 용수가 유입되는 경우에 적용된다. 또한, 단층 파쇄대를 통하여 암반의 활동이 예상되는 경우 터널굴착 보강공법으로 적용할 수 있다.
이러한 강관다단 공법은 파이프루프 공법과는 달리 여러 단계의 공종을 거치기 때문에 시공 이전에 시공수준을 명확하게 숙지하고, 굴착 및 지보재 설치공사와 상호 공정 사이클을 맞추어 나가야 한다. 이러한 강관다단 그라우팅공법의 구체적인 시공 순서는 도 1a 내지 도 1f에 도시된 바와 같다.
도 1a 내지 도 1f는 각각 일반적인 강관다단 그라우팅공법을 단계별로 예시하는 도면들이고, 도 2는 도 1a에 도시된 강관다단 천공작업을 나타내는 사진이다.
일반적인 강관다단 공법은, 도 1a에 도시된 천공(구멍 뚫기) → 도 1b에 도시된 파이프(강관) 삽입 → 도 1c에 도시된 강관과 구멍 틈 밀폐(코킹) → 도 1d에 도시된 밀봉을 위한 실링재 주입 → 도 1e에 도시된 그라우트 주입 → 도 1f에 도시된 양생에 의한 그라우트 주입 완료의 순서로 시공되며, 계속해서 이러한 과정을 반복한다.
이러한 강관다단 공법은 터널(10) 굴착을 위해 천공기(20)를 사용하여 터널(10) 단면을 일정 간격으로 천공하고, 천공홀에 강관을 삽입한 후 그라우트를 주입하는 공법으로서, 이때, 강관다단 공법의 효과를 높이기 위해서 천공작업 수행시 천공기 붐을 일정한 각도로 정확하게 유지하여야 한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 천공기 붐의 각도를 측정하기 위한 수동식 각도기를 나타내는 도면이고, 도 4는 종래의 기술에 따른 강관다단 작업시 천공작업 과정을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 강관다단 공법의 천공작업 과정은, 먼저, 천공기에 강관다단 파이프를 장착하고, 천공작업을 위해 천공기 붐을 구동시킨다(S10).
다음으로, 천공기 붐의 기울기 각도 확인을 위해 천공기 조종원이 천공작업을 일시 중단하고(S20), 이후, 도 3에 도시된 수동식 각도기(30)를 사용하여 천공기 붐의 기울기 각도를 수동으로 측정하며(S30), 이후, 측정된 기울기 각도를 천공기 조종원이 육안으로 확인한다(S40). 즉, 천공작업을 중단한 상태에서 수동식 각도기(30)를 사용하여 육안으로 기울기 각도를 확인하여야 한다.
다음으로, 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 조정하면서 천공작업을 수행하고(S50), 다음으로, 전술한 도 1b 내지 도 1f에 도시된 강관다단공법의 후속 공정을 순차적으로 수행한다(S60).
그러나 종래의 기술에 따르면, 도 3에 도시된 수동식 각도기(30)를 사용하여 천공기 붐의 각도를 측정하고 있는데, 이러한 수동식 각도기는 천공기 붐의 각도를 정확하게 측정하기 어렵기 때문에 천공홀을 일정하게 시공하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 관련기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-858632호에는 "굴삭기의 Boom에 설치된 작업기의 각도 검출장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 구체적으로, 작업기의 각도 검출장치에 있어서, 굴삭기 붐 선단에 회전기구와 구동기구로 이루어진 작업기가 설치되고, 작업기의 좌우 회전각도를 검출하여 디지털신호를 발생시키는 회전각도 측정수단이 장착되어, 작업자가 디스플레이 수단을 통해 작업기의 좌우 회전각의 값을 실시간으로 검사하면서 작업할 수 있다.
다른 관련기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2009-120022호에는 "지중천공장비의 경사계 장치 및 이를 적용한 케이싱 조정시스템"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 구체적으로, 지중천공장비의 경사계장치에 있어서, 기울기 측정을 송출하는 전자석이 달린 각도계 및 심도조절장치로 조합된 경사계 장치를 케이싱이나 오거 내부 등 임의의 위치에 용이하게 탈착 및 부착이 가능하며, 상하좌우 방향의 각도를 제어할 수 있다.
또 다른 관련기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2016-107746호에는"유압 오거드릴의 각도 및 유압 체크 모듈부"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 구체적으로, 오거드릴 각도 모듈부에 있어서, 유압식 오거드릴의 각도를 체크하는 2축 각도 센서; 및 2축 각도 센서의 신호값을 실시간으로 표시하고, 2축 각도 센서의 신호에 따라 오거드릴의 각도를 조절할 수 있는 표시제어부로 구성되어, 유압 오거드릴을 효율적으로 활용할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 강관다단 공법의 시공시 발생되는 현황 및 문제점은 다음과 같다.
먼저, 천공기 조종원이 수동식 각도기를 천공기 붐에 부착하여 수작업과 육안으로 각도를 측정한다. 이때, 천공기 붐의 기울기 각도를 측정할 때, 실제 중요한 기울기는 강관다단을 구속하고 있는 붐 끝점의 기울기임에도 불구하고 강관다단이 있는 붐 끝점은 접근이 어렵기 때문에 천공기 조종석 옆에 있는 붐 시작점의 각도를 측정하고 있다. 또한, 실제 기울기 각도를 측정할 경우, 붐 끝점과 천공기 조종석 옆에 설치되는 천공기 붐의 각도는 통상적으로 2~3도 이상의 오차가 발생하기 때문에 천공기 붐의 정확한 각도를 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 천공기 붐의 시작점에서 기울기 각도를 측정할 경우, 붐의 길이가 12m 가까이 되기 때문에 2~3도의 측정오차로 인하여 천공기 붐의 끝점에서 10~20㎝의 오차를 발생시킨다는 문제점이 있다. 또한, 천공기 조종원이 붐의 기울기 각도를 측정하기 위해서는 작업을 중단하고 하차하여야 하기 때문에 작업중단에 따른 생산성 저하가 발생한다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시 천공기 붐(Boom)에 적어도 2개 이상의 IMU 센서모듈을 부착하여 천공기 붐의 기울기 각도를 측정하고, 블루투스 기반의 근거리무선통신을 통해 천공기 조종원이 휴대하는 모바일 탭(Mobile Tab)에게 전송할 수 있는, 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, IMU 센서가 1축 기울기가 아니라 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기를 입체적으로 제공하여 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있는, 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 블루투스-기반 IMU 센서모듈을 천공기 붐에 간단하게 탈부착함으로써, 천공기 붐의 기울기 각도를 측정한 데이터 전송과 수신을 위한 블루투스 근거리 무선통신을 용이하게 구현할 수 있는, 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템은, 터널 보강을 위한 강관다단 천공기로서, 하부 주행체, 상부 선회체, 천공기 조종석, 천공기 붐 및 강관다단 파이프를 포함하는 천공기; IMU 센서 및 블루투스 모듈을 포함하고, 상기 천공기 붐의 상단 및 하단 각각에 설치되고, 천공작업시 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 자동으로 측정하는 적어도 2개 이상의 관성측정장치(IMU) 센서모듈; 및 상기 IMU 센서모듈이 측정한 상기 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 수신하여, 천공기 조종석 내에서 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 확인할 수 있도록 표시하는 모바일 탭을 포함하되, 상기 IMU 센서모듈 각각은 상기 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있는 기울기 각도로서 상기 천공기 붐의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 IMU 센서모듈 각각은, 상기 천공기 붐의 상단 및 하단에 각각 부착되어 상기 천공기 붐의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도를 자동 측정하는 IMU 센서; 및 상기 IMU 센서에 내장되는 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서가 측정한 상기 천공기 붐의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도 데이터를 상기 모바일 탭에게 전송하는 블루투스 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모바일 탭은, 상기 모바일 탭에 내장되는 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈이 측정한 상기 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈; 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부; 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부; 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부에서 처리된 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 표시하는 디스플레이; 및 천공작업시 상기 천공기 붐의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈, 데이터 처리부, 기울기 각도 조회부 및 디스플레이의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모바일 탭은, 상기 디스플레이 상의 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면으로부터 피치각도 및 롤각도를 확인한 후, 조정이 필요한 천공기 붐의 조종각도를 결정하는 붐 조정각도 결정부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면; 및 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법은, a) 강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시, 천공기 붐의 상단 및 하단 각각에 관성측정장치(IMU) 센서모듈을 부착하는 단계; b) 상기 천공기에 강관다단 파이프를 장착하고, 천공작업을 위해 천공기 붐을 구동시키는 단계; c) 상기 IMU 센서모듈 각각의 IMU 센서가 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 자동 측정하는 단계; d) 상기 측정된 기울기 각도 데이터를 블루투스-기반 모바일 탭에 근거리무선통신 방식으로 전송하는 단계; e) 천공기 조종실 내의 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 조회하여 확인할 수 있도록 상기 모바일 탭의 디스플레이 상에 표시하는 단계; 및 f) 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 조정하면서 천공작업을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 IMU 센서모듈 각각은 상기 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있도록 상기 천공기 붐의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공하며,
상기 모바일 탭은, 상기 모바일 탭에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈이 측정한 상기 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈; 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부; 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부; 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부에서 처리된 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 표시하는 디스플레이; 및 천공작업시 상기 천공기 붐의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈, 데이터 처리부, 기울기 각도 조회부 및 디스플레이의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 디스플레이에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면; 및 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 탭은, 상기 모바일 탭에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈이 측정한 상기 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈; 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부; 천공기 조종원이 상기 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부; 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부에서 처리된 피치각도 사용자 화면 및 롤각도 사용자 화면을 표시하는 디스플레이; 및 천공작업시 상기 천공기 붐의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈, 데이터 처리부, 기울기 각도 조회부 및 디스플레이의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 디스플레이에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면; 및 상기 천공기 붐의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 a) 단계의 IMU 센서모듈 각각은, 상기 천공기 붐의 상단 및 하단에 각각 부착되어 상기 천공기 붐의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도를 자동 측정하는 IMU 센서; 및 상기 IMU 센서에 내장되는 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서가 측정한 상기 천공기 붐의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도 데이터를 상기 모바일 탭에게 전송하는 블루투스 모듈을 포함하되, 상기 IMU 센서모듈 각각은 브래킷을 사용하여 상기 천공기 붐에 부착하거나 탈착할 수 있다.
본 발명에 따르면, 강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시 천공기 붐(Boom)에 적어도 2개 이상의 관성측정장치(IMU) 센서모듈을 부착하여 천공기 붐의 기울기 각도를 측정하고, 블루투스 기반의 근거리무선통신을 통해 천공기 조종원이 휴대하는 모바일 탭에게 전송함으로써, 천공기 조종원이 천공기 조종석 내부에서 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하면서 천공작업을 수행할 수 있다. 즉, 천공기 조종원이 천공기 붐의 기울기 각도를 지속적으로 확인함으로써 작업중단 없이 천공작업을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, IMU 센서가 1축 기울기가 아니라 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기를 입체적으로 제공하여 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있고, 천공작업 중 피치와 롤 각도값을 기준으로 천공기 붐의 거동을 파악할 수 있으므로 천공작업의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 블루투스-기반 IMU 센서모듈을 천공기 붐에 간단하게 탈부착함으로써, 천공기 붐의 기울기 각도를 측정한 데이터 전송과 수신을 위한 블루투스 근거리 무선통신을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 천공기 조종원이 천공기 붐의 기울기 각도를 간편하게 조회할 수 있도록 모바일 탭을 사용함으로써, 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 유지관리 비용을 낮출 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 각각 일반적인 강관다단 그라우팅공법을 단계별로 예시하는 도면들이다.
도 2는 도 1에 도시된 강관다단 천공작업을 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 천공기 붐의 각도를 측정하기 위한 수동식 각도기를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 강관다단 작업시 천공작업 과정을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 동작원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 IMU 센서와 모바일 탭의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 천공각도 측정 사용자 화면을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 강관다단 천공작업을 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 천공기 붐의 각도를 측정하기 위한 수동식 각도기를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 강관다단 작업시 천공작업 과정을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 동작원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 IMU 센서와 모바일 탭의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 천공각도 측정 사용자 화면을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 동작원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템은 블루투스-기반 관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320)과 모바일 탭(200)으로 구성되며, 상기 모바일 탭(200)은 사용자 단말로서, 안드로이드 운영체제의 사용자 화면을 제공하는 스마트폰일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
여기서, 관성측정장치(Inertial Measurement Unit: IMU)는 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 센서-기반 방식의 장치이다. 이러한 관성측정장치(IMU)의 기본 구성요소는 3차원 공간에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope), 가속도계 및 지자계 센서가 있다.
이때, 자이로스코프는 정해진 기준방향을 감지하고, 가속도계는 속도 변화를 측정하여, 이동물체의 롤(Roll), 요(yaw), 피치(pitch) 등을 감지한다. 또한, 가속도계는 이동 관성을 측정하고, 또한, 자이로스코프는 회전 관성을 측정하며, 지자계 센서는 방위각을 측정한다. 예를 들면, 스마트폰에 삽입 내장된 관성측정장치(IMU)는 일반적으로 3축 가속도계와 3축 각속도계가 내장되어 있기 때문에 진행방향, 횡방향 및 높이방향 각각의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch) 및 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며, 이러한 관성측정장치(IMU)로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분(Integration)함으로써 이동물체의 속도와 자세각도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템은, 크게, 천공기(100), IMU 센서모듈(310, 320) 및 모바일 탭(200)을 포함한다.
본 발명이 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템은 적어도 2개 이상의 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서모듈(310, 320)을 사용하여 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 자동으로 측정하고, 이때, 상기 IMU 센서모듈(310, 320)은 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 정확하게 측정할 수 있도록 상기 천공기 붐(140)의 상단과 하단에 각각 설치된다.
이때, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 천공기 붐(140)의 각도를 1축 방향의 기울기만 측정하는 것이 아니라 피치(pitch)와 롤(roll)의 2방향 각도를 입체적으로 정확하게 지속적으로 측정할 수 있고, 이에 따라, 천공작업의 품질과 생산성을 동시에 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 IMU 센서와 모바일 탭의 구성도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템은, 크게, 천공기(100), 모바일 탭(200) 및 관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320)을 포함한다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 IMU 센서(311, 321) 및 블루투스 모듈(312, 322)을 포함하며, 또한, 상기 모바일 탭(200)은 디스플레이(210), 블루투스 모듈(220), 데이터 처리부(230), 제어부(240), 기울기 각도 조회부(250) 및 붐 조정각도 결정부(260)를 포함할 수 있다.
천공기(100)는 터널 보강을 위한 강관다단 천공기로서, 하부 주행체(110), 상부 선회체(120), 천공기 조종석(130), 천공기 붐(140) 및 강관다단 파이프(150)를 포함한다. 구체적으로, 상기 천공기(100)는 장비의 이동을 위해 주행시키는 하부 주행체(110), 그 상부에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체(120) 및 상기 상부 선회체(120)에 연결되는 천공기 붐(140)으로 구분되며, 이때, 상기 상부 선회체(120)는 천공기를 조종하기 위해 천공기 조종원이 탑승하는 운전석인 천공기 조종석(130)을 갖추고 있고, 상기 천공기 붐(140)에 강관다단 파이프(150)가 장착되어 천공작업을 수행할 수 있다.
관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320)은 IMU 센서(311, 321) 및 블루투스 모듈(312, 322)을 각각 포함하고, 적어도 2개 이상 상기 천공기 붐(140)의 상단 및 하단 각각에 설치되어, 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 자동으로 측정한다. 이때, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 상기 천공기 붐(140)의 거동을 정확이 제어할 수 있는 기울기 각도로서 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공하게 된다. 또한, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 탈부착이 용이한 브래킷을 사용하여 용이하게 부착하거나 탈착할 수 있다.
구체적으로, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은, 상기 천공기 붐(140)의 상단 및 하단에 각각 부착되어 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 자동 측정하는 제1 및 제2 IMU 센서(311, 321); 및 상기 제1 및 제2 IMU 센서(311, 321)에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 및 제2 IMU 센서(311, 321)가 측정한 상기 천공기 붐(140)의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도 데이터를 상기 모바일 탭(200)에게 전송하는 제1 및 제2 블루투스 모듈(312, 322)을 포함할 수 있다.
모바일 탭(200)은 상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신하여, 천공기 조종석 내에서 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인할 수 있도록 표시한다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모바일 탭(200)의 블루투스 모듈(220)은 상기 모바일 탭(200)에 내장되는 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신한다.
상기 모바일 탭(200)의 데이터 처리부(230)는 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 처리한다.
상기 모바일 탭(200)의 기울기 각도 조회부(250)는 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인하기 위해 입력하거나 선택할 수 있다.
상기 모바일 탭(200)의 디스플레이(210)는 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부(230)에서 처리된 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 표시한다. 여기서, 상기 디스플레이(210)에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면(211); 및 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면(212)으로 이루어질 수 있다.
상기 모바일 탭(200)의 제어부(240)는 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈(220), 데이터 처리부(230), 기울기 각도 조회부(250) 및 디스플레이(210)의 구동을 제어한다.
상기 모바일 탭(200)의 붐 조정각도 결정부(260)는 상기 디스플레이(210) 상의 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)으로부터 피치각도 및 롤각도를 확인한 후, 조정이 필요한 천공기 붐(140)의 조종각도를 결정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 경우, 기존 강관다단 시공방법과 비교하면, 강관다단 천공기 조종원이 천공기 붐(140)에 설치된 2개의 IMU 센서모듈(310, 320)을 사용하여 수시로 각도정보를 확인할 수 있어서 작업능률을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템에서 천공각도 측정 사용자 화면을 예시하는 도면으로서, 도 8의 a)는 피치각도를 나타내는 사용자 화면이고, 도 8의 b)는 롤각도를 나타내는 사용자 화면이다.
본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템이 경우, IMU 센서모듈(310, 320) 각각의 IMU 센서(311, 321)가 천공기 붐(140)의 피치와 롤의 2방향 각도값을 생성하고, 이때, 도 8의 a) 및 b)에 각각 도시된 바와 같이, 상기 천공기 붐(140)의 하단인 시작점과 상단인 끝점의 평균값을 계산하여 제공한다.
예를 들면, 도 8의 a)에 도시된 피치각도 사용자 화면(211)에서 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 제공할 수 있다. 또한, 도 8의 b)에 도시된 롤각도 사용자 화면(212)은 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 제공할 수 있다.
또한, 상기 기울기 각도에 따라서 2D 그래픽 표현이 가능하며, 천공기 조종원이 천공기 붐(140)의 기울기 각도, 실질적으로는 강관다단 파이프(150)의 기울기 각도를 정확하게 제어할 수 있도록 시각적으로 도움을 줄 수 있다.
또한, 피치각도를 나타내는 사용자 화면과 롤각도를 나타내는 사용자 화면의 경우, 안드로이드 환경으로 구현함으로써 천공기 조종원이 간편하게 모바일 탭(200)을 관리할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 경우, 블루투스-기반 IMU 센서모듈(310, 320)이 천공기 붐(140)의 피치와 롤의 거동을 나타내고, 또한, 안드로이드 사용자 화면은 천공기 조종원이 모바일 탭(200)을 사용하여 천공기 붐(140)의 피치와 롤의 기울기 각도를 수시로 조회할 수 있도록 안드로이드 환경을 제공한다. 또한, 상기 블루투스-기반 IMU 센서모듈(310, 320)은 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용함으로써 데이터 끊김을 최소화하고, 시스템 설치와 유지관리를 간편하게 할 수 있다.
[블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법]
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 IMU 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법은, 먼저, 강관다단 천공기(100)를 이용한 터널 보강시, 천공기 붐(140)의 상단 및 하단 각각에 관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320)을 부착한다(S110). 이때, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 상기 천공기 붐(140)의 거동을 정확이 제어할 수 있도록 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 탈부착이 용이한 브래킷을 사용하여 용이하게 부착하거나 탈착할 수 있다. 이와 같이, 블루투스-기반 IMU 센서모듈을 천공기 붐(140)에 간단하게 탈부착함으로써, 천공기 붐의 기울기 각도를 측정한 데이터 전송과 수신을 위한 블루투스 근거리 무선통신을 용이하게 구현할 수 있다.
다음으로, 천공기(100)에 강관다단 파이프(150)를 장착하고, 천공작업을 위해 천공기 붐(140)을 구동시킨다(S120).
다음으로, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각의 IMU 센서(311, 321)가 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 자동 측정한다(S130).
다음으로, 상기 측정된 기울기 각도 데이터를 블루투스-기반 모바일 탭(200)에 근거리무선통신 방식으로 전송한다(S140).
구체적으로, 상기 모바일 탭(200)은, 상기 모바일 탭(200)에 내장되는 저전력 블루투스(BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈(220); 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부(230); 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부(250); 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부(230)에서 처리된 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 표시하는 디스플레이(210); 및 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈(220), 데이터 처리부(230), 기울기 각도 조회부(250) 및 디스플레이(210)의 구동을 제어하는 제어부(240); 및 상기 디스플레이(210) 상의 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)으로부터 피치각도 및 롤각도를 확인한 후, 조정이 필요한 천공기 붐(140)의 조종각도를 결정하는 붐 조정각도 결정부(260)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 천공기 조종원이 천공기 붐의 기울기 각도를 간편하게 조회할 수 있도록 모바일 탭(200)을 사용함으로써, 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템의 유지관리 비용을 낮출 수 있다.
다음으로, 천공기 조종실(130) 내의 천공기 조종원이 피치와 롤 기울기 각도를 조회하여 확인할 수 있도록 상기 모바일 탭(200)의 디스플레이(210) 상에 표시한(S150). 여기서, 상기 디스플레이(210)에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면(211); 및 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면(212)으로 이루어진다.
다음으로, 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 조정하면서 천공작업을 수행한다(S160). 이에 따라, 상기 IMU 센서가 1축 기울기가 아니라 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기를 입체적으로 제공하여 천공기 붐의 거동을 정확이 제어할 수 있고, 천공작업 중 피치와 롤각도값을 기준으로 천공기 붐의 거동을 파악할 수 있으므로 천공작업의 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 천공작업 수행이 완료되면, 전술한 도 1b 내지 도 1f에 도시된 강관다단공법의 후속 공정을 순차적으로 수행한다(S170). 결국, 도 1a 내지 도 1f에 도시된 공정을 반복적으로 수행한다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 강관다단 천공기를 이용한 터널 보강시 천공기 붐(Boom)에 적어도 2개 이상의 관성측정장치(IMU) 센서모듈을 부착하여 천공기 붐의 기울기 각도를 측정하고, 블루투스 기반의 근거리무선통신을 통해 천공기 조종원이 휴대하는 모바일 탭에게 전송함으로써, 천공기 조종원이 천공기 조종석 내부에서 천공기 붐의 기울기 각도를 확인하면서 천공작업을 수행할 수 있다. 즉, 천공기 조종원이 천공기 붐의 기울기 각도를 지속적으로 확인함으로써 작업중단 없이 천공작업을 수행할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 천공기 200: 모바일 탭
310, 320: 관성측정장치(IMU) 센서모듈
110: 하부 주행체 120: 상부 선회체
130: 천공기 조종석(캐빈) 140: 천공기 붐(Boom)
150: 강관다단 파이프(Steel Multi-Sage Pipe)
210: 디스플레이(Display) 220: 블루투스 모듈
230: 데이터 처리부 240: 제어부
250: 기울기 각도 조회부 260; 붐 조정각도 결정부
211: 피치각도 사용자 화면 212: 롤각도 사용자 화면
311: 제1 IMU 센서 312: 제1 블루투스 모듈
321: 제2 IMU 센서 322: 제2 블루투스 모듈
310, 320: 관성측정장치(IMU) 센서모듈
110: 하부 주행체 120: 상부 선회체
130: 천공기 조종석(캐빈) 140: 천공기 붐(Boom)
150: 강관다단 파이프(Steel Multi-Sage Pipe)
210: 디스플레이(Display) 220: 블루투스 모듈
230: 데이터 처리부 240: 제어부
250: 기울기 각도 조회부 260; 붐 조정각도 결정부
211: 피치각도 사용자 화면 212: 롤각도 사용자 화면
311: 제1 IMU 센서 312: 제1 블루투스 모듈
321: 제2 IMU 센서 322: 제2 블루투스 모듈
Claims (10)
- 터널 보강을 위한 강관다단 천공기로서, 하부 주행체(110), 상부 선회체(120), 천공기 조종석(130), 천공기 붐(140) 및 강관다단 파이프(150)를 포함하는 천공기(100);
IMU 센서(311, 321) 및 블루투스 모듈(312, 322)을 포함하고, 상기 천공기 붐(140)의 상단 및 하단 각각에 설치되고, 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 자동으로 측정하는 적어도 2개 이상의 관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320); 및
상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신하여, 천공기 조종석 내에서 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인할 수 있도록 표시하는 모바일 탭(200)을 포함하되,
상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 상기 천공기 붐(140)의 거동을 정확이 제어할 수 있는 기울기 각도로서 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공하며,
상기 모바일 탭(200)은, 상기 모바일 탭(200)에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈(220); 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부(230); 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부(250); 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부(230)에서 처리된 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 표시하는 디스플레이(210); 및 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈(220), 데이터 처리부(230), 기울기 각도 조회부(250) 및 디스플레이(210)의 구동을 제어하는 제어부(240)를 포함하며,
상기 디스플레이(210)에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면(211); 및 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면(212)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은,
상기 천공기 붐(140)의 상단 및 하단에 각각 부착되어 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 자동 측정하는 IMU 센서(311, 321); 및
상기 IMU 센서(311, 321)에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서(311, 321)가 측정한 상기 천공기 붐(140)의 피치와 롤의 2방향 기울기 각도 데이터를 상기 모바일 탭(200)에게 전송하는 블루투스 모듈(312, 322)을 포함하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 모바일 탭(200)은, 상기 디스플레이(210) 상의 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)으로부터 피치각도 및 롤각도를 확인한 후, 조정이 필요한 천공기 붐(140)의 조종각도를 결정하는 붐 조정각도 결정부(260)를 추가로 포함하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템. - 삭제
- a) 강관다단 천공기(100)를 이용한 터널 보강시, 천공기 붐(140)의 상단 및 하단 각각에 관성측정장치(IMU) 센서모듈(310, 320)을 부착하는 단계;
b) 상기 천공기(100)에 강관다단 파이프(150)를 장착하고, 천공작업을 위해 천공기 붐(140)을 구동시키는 단계;
c) 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각의 IMU 센서(311, 321)가 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 자동 측정하는 단계;
d) 상기 측정된 기울기 각도 데이터를 블루투스-기반 모바일 탭(200)에 근거리무선통신 방식으로 전송하는 단계;
e) 천공기 조종실(130) 내의 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 조회하여 확인할 수 있도록 상기 모바일 탭(200)의 디스플레이(210) 상에 표시하는 단계; 및
f) 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 조정하면서 천공작업을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 상기 천공기 붐(140)의 거동을 정확이 제어할 수 있도록 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 입체적으로 제공하며,
상기 모바일 탭(200)은, 상기 모바일 탭(200)에 내장되는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신을 이용하는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서모듈(310, 320)이 측정한 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 수신하는 블루투스 모듈(220); 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 제공하기 위해 상기 수신된 천공기 붐(140)의 기울기 각도 데이터를 처리하는 데이터 처리부(230); 천공기 조종원이 상기 천공기 붐(140)의 기울기 각도를 확인하기 위해 조회하는 기울기 각도 조회부(250); 안드로이드 환경에 따라 상기 데이터 처리부(230)에서 처리된 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)을 표시하는 디스플레이(210); 및 천공작업시 상기 천공기 붐(140)의 거동을 실시간 제어하도록 상기 블루투스 모듈(220), 데이터 처리부(230), 기울기 각도 조회부(250) 및 디스플레이(210)의 구동을 제어하는 제어부(240)를 포함하며,
상기 디스플레이(210)에 표시되는 사용자 화면은, 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 피치각도(α1)와 하단인 시작점의 피치각도(α2)의 평균값을 계산하여 표시하는 피치각도 사용자 화면(211); 및 상기 천공기 붐(140)의 상단인 끝점의 롤각도(θ1)와 하단인 시작점의 롤각도(θ2)의 평균값을 계산하여 표시하는 롤각도 사용자 화면(212)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법. - 제6항에 있어서,
상기 a) 단계의 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은, 상기 천공기 붐(140)의 상단 및 하단에 각각 부착되어 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도를 자동 측정하는 IMU 센서(311, 321); 및 상기 IMU 센서(311, 321)에 내장되는 근거리 무선통신모듈로서, 상기 IMU 센서(311, 321)가 측정한 상기 천공기 붐(140)의 피치(Pitch)와 롤(Roll)의 2방향 기울기 각도 데이터를 상기 모바일 탭(200)에게 전송하는 블루투스 모듈(312, 322)을 포함하되, 상기 IMU 센서모듈(310, 320) 각각은 브래킷을 사용하여 상기 천공기 붐(140)에 부착하거나 탈착할 수 있는 것을 특징으로 하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 모바일 탭(200)은, 상기 디스플레이(210) 상의 피치각도 사용자 화면(211) 및 롤각도 사용자 화면(212)으로부터 피치각도 및 롤각도를 확인한 후, 조정이 필요한 천공기 붐(140)의 조종각도를 결정하는 붐 조정각도 결정부(260)를 추가로 포함하는 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 방법. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190114108A KR102079762B1 (ko) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190114108A KR102079762B1 (ko) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102079762B1 true KR102079762B1 (ko) | 2020-02-20 |
Family
ID=69647611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190114108A KR102079762B1 (ko) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102079762B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220003932A (ko) * | 2020-07-02 | 2022-01-11 | 한장섭 | 광물 채굴장치 및 광물 채굴장치가 구비된 인터넷 채굴 시스템 |
| KR102367730B1 (ko) | 2021-09-30 | 2022-02-24 | 임광욱 | 일체형 캡코킹 동시주입 강관보강 그라우팅공법 |
| KR20220062719A (ko) * | 2020-11-09 | 2022-05-17 | 주식회사 한화 | 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 |
| KR20230088602A (ko) * | 2021-12-10 | 2023-06-20 | 주식회사 솔리메틱스 | Rsm모듈을 포함하는 천공기 |
| US12111145B2 (en) | 2021-12-21 | 2024-10-08 | Hanwha Corporation | Blasting design device, blasting system and operation method of same |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000045324A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Nishimatsu Constr Co Ltd | 溝の掘削角度測定方法および溝の掘削角度測定装置 |
| KR200353070Y1 (ko) | 2004-03-11 | 2004-06-14 | 조남선 | 엘시디를 이용한 안내 표시장치 |
| KR100640539B1 (ko) | 2002-12-18 | 2006-10-30 | 현대중공업 주식회사 | 건설기계용 주행 상태 및 회전각 표시장치 |
| KR100741025B1 (ko) * | 2006-02-01 | 2007-07-19 | 주식회사 에이엠티 | 연직도 자동제어장치 |
| KR100858632B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-09-17 | 주식회사 일성엔지니어링 | 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출장치 |
| KR20090078499A (ko) | 2008-01-15 | 2009-07-20 | 최의섭 | 터널 굴착기 |
| KR20090113531A (ko) * | 2008-04-28 | 2009-11-02 | 한우선 | 지반강화를 위한 보링 그라우팅용 레이져측정식 심도 및수직도 측정장치와 그 방법 |
| KR20090120022A (ko) | 2008-05-19 | 2009-11-24 | 이상휘 | 지중천공장비의 경사계장치 및 이를 적용한케이싱조정시스템 |
| KR20160107746A (ko) | 2015-03-05 | 2016-09-19 | 조성원 | 유압 오거드릴의 각도 및 유압 체크 모듈부 |
-
2019
- 2019-09-17 KR KR1020190114108A patent/KR102079762B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000045324A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Nishimatsu Constr Co Ltd | 溝の掘削角度測定方法および溝の掘削角度測定装置 |
| KR100640539B1 (ko) | 2002-12-18 | 2006-10-30 | 현대중공업 주식회사 | 건설기계용 주행 상태 및 회전각 표시장치 |
| KR200353070Y1 (ko) | 2004-03-11 | 2004-06-14 | 조남선 | 엘시디를 이용한 안내 표시장치 |
| KR100741025B1 (ko) * | 2006-02-01 | 2007-07-19 | 주식회사 에이엠티 | 연직도 자동제어장치 |
| KR20090078499A (ko) | 2008-01-15 | 2009-07-20 | 최의섭 | 터널 굴착기 |
| KR100858632B1 (ko) | 2008-04-03 | 2008-09-17 | 주식회사 일성엔지니어링 | 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출장치 |
| KR20090113531A (ko) * | 2008-04-28 | 2009-11-02 | 한우선 | 지반강화를 위한 보링 그라우팅용 레이져측정식 심도 및수직도 측정장치와 그 방법 |
| KR20090120022A (ko) | 2008-05-19 | 2009-11-24 | 이상휘 | 지중천공장비의 경사계장치 및 이를 적용한케이싱조정시스템 |
| KR20160107746A (ko) | 2015-03-05 | 2016-09-19 | 조성원 | 유압 오거드릴의 각도 및 유압 체크 모듈부 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220003932A (ko) * | 2020-07-02 | 2022-01-11 | 한장섭 | 광물 채굴장치 및 광물 채굴장치가 구비된 인터넷 채굴 시스템 |
| KR102467768B1 (ko) * | 2020-07-02 | 2022-11-16 | 한장섭 | 광물 채굴장치 및 광물 채굴장치가 구비된 인터넷 채굴 시스템 |
| KR20220062719A (ko) * | 2020-11-09 | 2022-05-17 | 주식회사 한화 | 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 |
| KR102610423B1 (ko) * | 2020-11-09 | 2023-12-05 | 주식회사 한화 | 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 |
| KR102367730B1 (ko) | 2021-09-30 | 2022-02-24 | 임광욱 | 일체형 캡코킹 동시주입 강관보강 그라우팅공법 |
| KR20230088602A (ko) * | 2021-12-10 | 2023-06-20 | 주식회사 솔리메틱스 | Rsm모듈을 포함하는 천공기 |
| KR102692459B1 (ko) * | 2021-12-10 | 2024-08-07 | 주식회사 솔리메틱스 | Rsm모듈을 포함하는 천공기 |
| US12111145B2 (en) | 2021-12-21 | 2024-10-08 | Hanwha Corporation | Blasting design device, blasting system and operation method of same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102079762B1 (ko) | 블루투스-기반 관성측정장치 센서를 이용한 강관다단 천공기 붐의 기울기 각도 측정 시스템 및 그 방법 | |
| CN106065767B (zh) | 用于产生套管钻孔的钻进设备及用于操作钻进设备的方法 | |
| EP2725183B1 (en) | Mining vehicle and method of moving boom | |
| CN103080436B (zh) | 液压挖掘机的可作业范围显示装置及其控制方法 | |
| US20080177450A1 (en) | Ground Engineering Apparatus and Method | |
| EP1896691A1 (en) | Arrangement for positioning rock drilling rig on drilling site | |
| FI122035B (fi) | Menetelmä paikoitustiedon esittämiseksi reikäviuhkaa porattaessa, käyttöliittymä ja kallionporauslaite | |
| CA2916434C (en) | Arrangement for controlling automated operation mode | |
| CN110528550A (zh) | 沉井刃脚部位坚硬土层破碎及清渣装置及其施工方法 | |
| JP2006200185A (ja) | 建設機械の出来形情報処理装置 | |
| JP2007284903A (ja) | シールド工事における地盤沈下量抑制方法 | |
| JP2004092128A (ja) | 地中連続溝の掘削方法および地中連続溝掘削機 | |
| WO2004055325A1 (en) | Drilling head position display | |
| AU2014301655B2 (en) | Arrangement for controlling automated drilling operation mode | |
| JP2013253470A (ja) | 掘削装置の作業領域を決定する方法及び掘削装置 | |
| EP2041395B1 (en) | Arrangement and method for determining the position of a rock reinforcing bolt | |
| JP6928740B2 (ja) | 施工管理システム、作業機械、及び施工管理方法 | |
| JP2011058269A (ja) | 作業機の位置管理装置 | |
| JP2018150760A (ja) | アースドリル機 | |
| JP2002212941A (ja) | トレンチャー式地盤改良機械とその施工管理装置および地盤改良工法 | |
| KR102692459B1 (ko) | Rsm모듈을 포함하는 천공기 | |
| JP7384769B2 (ja) | 重機の施工管理システム | |
| JP3723660B2 (ja) | 掘削負荷計測表示装置 | |
| JP6964168B1 (ja) | 重機の施工管理システム | |
| KR20200138389A (ko) | 각도 측정 장치를 구비하고 보링 부속물을 제어하기 위한 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |