KR102178918B1 - 레일 이동형 구조물 검사 장치 - Google Patents

레일 이동형 구조물 검사 장치 Download PDF

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(주)미래시티글로벌
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Abstract

본 발명에 의하면, 레일을 따라서 주행하는 주행 모듈; 검사 대상 구조물을 검사하는 검사 모듈; 상기 검사 모듈이 결합되는 결합 몸체와, 상기 결합 몸체의 왕복 이동을 안내하는 모듈 이송 가이드와, 상기 결합 몸체를 상기 모듈 이송 가이드를 따라서 이송시키는 이송 구동부를 구비하는 모듈 이송부; 상기 모듈 이송 가이드를 상기 주행 모듈에 대해 선회 운동시키는 선회 모듈; 주변 물체를 인식하는 외부 환경 인식 수단; 및 상기 외부 환경 인식 수단을 통해 확인되는 주변 물체 인식 정보를 이용하여 주행 장애물을 인식하여 상기 선회 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 레일 이동형 구조물 검사 장치가 제공된다.

Description

레일 이동형 구조물 검사 장치 {RAIL MOVING TYPER APPARATUS FOR INSPECTING STRUCTURE}
본 발명은 구조물 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레일을 따라 이동하면서 구조물을 촬영하여 구조물의 상태를 검사하는 레일 이동형 구조물 검사 장치에 관한 것이다.
종래에는 교량 구조물의 강재 균열 및 부식 여부를 검사하고자 할 경우에, 교량 구조물의 하부에 사다리, 받침대, 난간 지지대 등으로 구성된 전용 점검 시설물을 설치하고, 작업자가 직접 통로를 따라 이동하면서 직접 육안으로 검사를 수행하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 교량구조물 박스체(또는 거더) 내부의 부식이나 균열상태를 점검하는 방법은, 작업자만이 균열상태 등의 점검 데이터를 알 수 있어 점검 작업의 신뢰가 없고 점검 데이터를 보관할 수 없어 추후에 검사 데이터의 재검토나 분석이 어려운 문제점이 있다. 또한, 작업자가 사다리, 받침대, 난간 지지대 등의 시설을 이용하여 박스체에 진입 시 안전사고의 위험이 큰 문제가 있으며, 좁은 진입 통로와 어두운 내부상황으로 인해 내부에 설치된 보강재, 리브 등과의 접촉사고의 발생 우려가 있는 등의 작업환경이 매우 불리한 문제가 있다.
최근에는, 카메라가 장착된 무인점검장치가 박스체 내부를 통행하며 내부를 촬영하고, 촬영된 이미지를 통해 교량구조물의 외관을 점검하는 등 무인점검장치가 교량구조물 하부의 안전여부를 검사하고 있다.
그러나, 무인점검장치는 박스체 내부에 구비된 격벽 등과 같은 장애물로 인하여 지속적으로 주행할 수 없는 문제가 있으며, 박스체 내부에 설치된 장애물로 인해 무인점검장치가 파손되거나 촬영된 이미지들가 서로 다른 위치정보를 가지게 되어 이미지 분석에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1194412 "무인 교량 점검장치" (2012.10.25.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 레일을 따라 이동하면서 구조물의 하부를 연속적으로 촬영하여 구조물의 안전 여부를 점검하기 위한 레일 이동형 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레일을 따라서 주행하는 주행 모듈; 검사 대상 구조물을 검사하는 검사 모듈; 상기 검사 모듈이 결합되는 결합 몸체와, 상기 결합 몸체의 왕복 이동을 안내하는 모듈 이송 가이드와, 상기 결합 몸체를 상기 모듈 이송 가이드를 따라서 이송시키는 이송 구동부를 구비하는 모듈 이송부; 상기 모듈 이송 가이드를 상기 주행 모듈에 대해 선회 운동시키는 선회 모듈; 주변 물체를 인식하는 외부 환경 인식 수단; 및 상기 외부 환경 인식 수단을 통해 확인되는 주변 물체 인식 정보를 이용하여 주변 장애물을 인식하여 상기 선회 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 레일 이동형 구조물 검사 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 검사 모듈이 이송되는 모듈 이송 가이드를 선회시키는 선회 모듈과, 외부 환경 인식 수단을 통해 확인되는 주변 물체 인식 정보를 이용하여 선회 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 구비하므로, 강박스 거더와 같이 내부에 격벽에 의해 좁아지는 통로가 형성되는 구조물에 대해 효율적으로 주행하면서 검사가 수행될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 이동형 구조물 검사 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레일 이동형 구조물 검사 장치의 측면도로서, 직선 운동 가이드는 A-A선으로 절단한 단면도로 도시한 것이다.
도 4 내지 도 9는 도 1에 도시된 레일 이동형 구조물 검사 장치의 작동 과정을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 레일 이동형 구조물 검사 장치는 레일(rail)을 따라 이동하면서 검사 대상 구조물의 영상을 촬영하는 장치로서, 특히, 교량에서 길이방향을 따라 길게 연장되면서 슬래브를 아래에서 지지하는 중공형의 구조물인 강박스 거더(Steel Box Girder)와 같이 작업자가 직접 진입하여 상태를 검사하기 어려고 위험하며 검사에 긴 시간이 필요한 구조물의 검사에 적합하다. 본 실시예에서는, 레일 이동형 구조물 검사 장치가 강박스 거더의 내부에 강박스 거더의 길이방향을 따라서 연장되도록 설치된 레일을 따라 이동하면서 강박스 거더 내부를 연속적으로 촬영하여 구조물 내부의 균열, 파손, 부식 등을 점검할 수 있도록 하는 영상 정보를 생산하는 것으로 설명한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)는, 레일(R)을 따라서 주행하는 주행 모듈(110)과, 주행 모듈(110)과 함께 레일(R)을 따라 이동하면서 검사 대상 구조물를 검사하는 검사 모듈(130)과, 주행 모듈(110)에 대한 검사 모듈(130)의 상대 위치를 변경시키는 위치 변경 모듈(150)과, 위치 변경 모듈(150)을 선회시키는 선회 모듈(170)과, 외부 환경을 인식하는 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)과, 의 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들을 통해 인식된 외부 환경을 이용하여 선회 모듈(170)의 작동을 제어하는 제어 모듈(190)을 포함한다.
주행 모듈(110)은 레일(R)을 따라서 주행하는 이동체로서, 본 실시예에서는 레일(R)이 교량의 강박스 거더의 내부에 설치되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 하수구 등과 같이 다른 구조물에 설치된 레일을 따라 이동하는 것일 수 있다. 주행 모듈(110)은 주행 몸체(111)와, 주행 몸체(111)에 결합되고 레일(R)과 접촉하는 주행 바퀴(115)와, 주행 몸체(111)에 설치되어서 주행 바퀴(115)를 회전시키는 주행 구동부(120)와, 주행 몸체(111)에 설치되어서 주행 몸체(111)를 레일(R)에 이동 가능하게 결합시키는 레일 결합부(127)를 구비한다.
주행 몸체(111)는 내부에 여러 구성 요소들이 설치되는 수용 공간을 제공하는 박스 형태로서, 레일 결합부(127)에 의해 레일(R)에 이동 가능하게 결합된다.
주행 바퀴(115)는 주행 몸체(111)에 회전 가능하게 결합되고, 일부가 주행 몸체(111)의 저면을 통해 돌출되어서 노출된다. 주행 바퀴(115)는 주행 구동부(120)에 의해 양방향으로 구름 회전하며, 주행 바퀴(115)의 외주면은 레일(R)과 접촉한다. 주행 바퀴(115)의 구름 회전에 의해 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)가 레일(R)을 따라서 양방향으로 주행하게 된다. 즉, 주행 바퀴(115)가 레일(R)의 위에 놓인 상태에서 구름 회전하여 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)가 레일(R)을 따라서 주행하는 것이다. 본 실시예에서 레일(R)은 '工'자 형으로서, 대체로 평평하게 연장되는 상부 플랜지(F1)와, 상부 플랜지(F1)의 아래에 위치하고 상부 플랜지(F1)와 대향하며 대체로 평평하게 연장되는 하부 플랜지(F2)와, 상부 플랜지(F1)와 하부 플랜지(F2)를 연결하는 벽형태의 연결부(C)를 구비한다. 상부 플랜지(F1)와 하부 플랜지(F2) 모두 연결부(C)를 사이에 두고 양 쪽으로 연장된다. 본 발명은 레일(R)의 형태를 도면에 도시된 바와 같은 것으로 제한하지 않는다. 레일(R)은 검사 대상 구조물인 강박스 거더의 내부 바닥으로부터 일정 높이 이격되도록 설치된다. 레일(R)은 강박스 거더의 폭방향 중심을 지나가도록 강박스 거더의 길이방향을 따라서 연장된다.
주행 구동부(120)는 주행 몸체(111)에 설치되어서 주행 바퀴(115)를 양방향으로 회전시킨다. 주행 구동부(120)는 회전력을 발생시키는 주행 구동 모터(121)와, 주행 구동 모터(121)에서 발생한 회전력을 주행 바퀴(115)로 전달하는 주행 동력 전달부(122)를 구비한다.
주행 구동 모터(121)는 주행 몸체(111) 내부의 수용 공간에 설치되고 주행 바퀴(115)를 회전시키기 위한 회전력을 발생시킨다. 주행 구동 모터(121)에서 발생한 회전력은 주행 동력 전달부(122)를 통해 주행 바퀴(115)로 전달된다.
주행 동력 전달부(122)는 주행 바퀴(115)가 회전하도록 주행 구동 모터(121)에서 발생한 회전력을 주행 바퀴(115)로 전달한다. 주행 동력 전달부(122)는 주행 구동 모터(121)의 회전축에 결합되는 주행 구동 풀리(123)와, 주행 바퀴(115)의 회전축에 결합되는 주행 종동 풀리(124)와, 주행 구동 풀리(123)와 주행 종동 풀리(124)를 연결하는 주행 구동 벨트(125)를 구비한다. 주행 구동 풀리(123)의 회전이 주행 구동 벨트(125)에 의해 주행 종동 풀리(124)로 전달되어서 주행 바퀴(115)가 회전한다.
레일 결합부(127)는 주행 몸체(111)에 설치되어서 주행 몸체(111)를 레일(R)에 이동 가능하게 결합시킨다. 결합 롤러부(127)에 의해 주행 몸체(111)가 레일(R)에 흔들림 없이 이동 가능하게 결합되어서 안정적으로 이동하게 된다. 레일 결합부(127)는 복수개의 결합 롤러(128)들을 구비한다. 주행 바퀴(115)가 레일(R)의 상부 플랜지(F1)의 위에 놓인 상태에서, 복수개의 결합 롤러(128)들은 상부 플랜지(F1)의 양 측단 및 상부 플랜지(F2)의 하면 양측과 접촉하여 주행 몸체(111)의 주행을 안정적으로 안내한다.
검사 모듈(130)은 위치 변경 모듈(150)과 선회 모듈(170)을 매개로 주행 모듈(110)에 결합되어서 주행 모듈(110)과 함께 레일(R)을 따라 이동하면서 검사 대상 구조물인 강박스 거더의 내부를 검사한다. 본 실시예에서 검사 모듈(130)은 강박스 거더의 내부를 촬영하는 일종의 카메라 모듈인 것으로 설명한다. 검사 모듈(130)은 촬영부(131)와, 조명부(135)를 포함하는 일종의 짐벌(jimbal)을 예로 들 수 있으며, x,y,z 축의 제어가 가능하여 주행 모듈(110)과 함께 레일(R)을 따라 이동하면서 상하좌우 회전하면서 강박스 거더 내부의 균열, 파손, 부식 등을 촬영한다. 또한, 검사 모듈(130)은 일측에 배치된 영상 송수신기를 포함하여 촬영부(131)를 통해 강박스 거더 내부를 연속적으로 촬영한 이미지를 실시간으로 송신할 수 있으며, 더불어 GPS 수신기를 포함하여 레일(R)에서 위치정보를 함께 산출하여 해당 이미지와 위치를 실시간으로 송신할 수 있다. 이에, 이미지에 포함된 실제 균열 및 손상요소에 대한 위치를 보다 쉽게 파악하여 하자보수를 수행할 수 있다. 본 명세서 상에서의 검사 모듈(130)은 카메라 모듈이 부착된 짐벌 즉, 가시광선의 검사 장비로 형성되는 것을 예로 들어 설명하지만, 검사 대상 구조물을 검사할 수 있는 비가시광선, 전자기파 등 다양한 검사장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검사 모듈(130)은 가시광선, 비가시광선, 전자기파 중 적어도 하나를 검사 대상 구조물에 조사하는 조사부와, 검사 대상 구조물에서 반사된 가시광선. 비가시광선, 전자기파 중 적어도 하나를 촬영하는 촬영부(131)를 포함하는 다양한 검사 장비를 포함할 수 있다. 가시광선은 도면에 도시된 검사 모듈(130)과 같이 사람이 눈으로 볼 수 있는 빛을 조사하여 검사 대상 구조물을 촬영하는 일종의 카메라를 예로 들 수 있으며, 레이저 스캐너 등도 포함할 수 있으며, 비가시광선은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선, 레이저, 엑스선 등을 포함할 수 있다. 또한, 검사 모듈(130)은 조사부가 초음파를 포함할 수 있으며, 오픈되어 있는 공간에 배치될 경우 조사부가 형성되지 않고 촬영부만 형성될 수도 있다.
검사 모듈(130)은 주행 모듈(110)과 함께 레일(R)을 따라 이동할 수 있고, 위치 변경 모듈(150)에 의해 주행 모듈(110)에 대한 상대 위치가 변경되어서 강박스 거더의 사각지대까지 모두 촬영할 수 있다.
위치 변경 모듈(150)은 주행 모듈(110)에 대한 검사 모듈(130)의 상대 위치를 변경시킨다. 촬영 위치 변경 모듈(150)은 선회 모듈(170)을 매개로 하여 주행 모듈(110)과 결합된다. 촬영 위치 변경 모듈(150)은 검사 모듈(130)을 직선 왕복 운동시키는 모듈 이송부(151)와, 모듈 이송부(151)의 기울기를 조절하는 기울기 조절부(160)를 구비한다.
모듈 이송부(151)는 검사 모듈(130)을 직선 왕복 운동시켜서 검사 모듈(130)의 주행 모듈(110)에 대한 상대 위치를 변경시킨다. 모듈 이송부(151)는 검사 모듈(130)이 결합되어서 고정되는 결합 몸체(152)와, 직선으로 연장되어서 결합 몸체(152)의 직선 왕복 이동을 안내하는 모듈 이송 가이드(153)와, 결합 몸체(152)를 직선 왕복 이동시키는 이송 구동부(154)와, 결합 몸체(152)의 이동에 대응하여 이송 구동부(154)에 의해 이동하는 중량부(158)와, 결합 몸체(152)의 위치를 감지하는 복수개의 위치 감지 센서(159a, 159b, 159c)들을 구비한다.
결합 몸체(152)는 모듈 이송 가이드(153)에 직선 왕복 이동이 가능하게 결합되고, 이송 구동부(154)에 의해 구동되어서 모듈 이송 가이드(153)를 따라서 직선 왕복 이동한다. 결합 몸체(152)에는 검사 모듈(130)이 분리 가능하게 결합되어서 고정된다. 모듈 이송 가이드(153) 상에서 결합 몸체(152)의 위치는 복수개의 위치 감지 센서(159a, 159b, 159c)들에 의해 감지된다. 구체적으로 결합 몸체(152)의 직선 이동 구간에서 양끝단 및 중심 위치에서 감지된다.
모듈 이송 가이드(153)는 직선으로 연장되어서 결합 몸체(152)의 직선 왕복 이동을 안내한다. 모듈 이송 가이드(153)에 의해 결합 몸체(152)의 직선 이동 구간이 형성된다. 모듈 이송 가이드(153)는 그 기울기가 변할 수 있도록 연장방향 중심부(153a)가 선회 모듈(170)에 수평으로 연장되는 수평축선(A)을 중심으로 회전 가능하게 결합된다. 또한, 모듈 이송 가이드(153)는 선회 모듈(170)에 의해 수평축선(A)과 교차하는 수직축선(B)을 중심으로 회전하여 선회 운동을 할 수 있다. 영상 촬영 시에 모듈 이송 가이드(153)는 강박스 거더의 폭방향을 따라 연장되도록 배치되고, 주행시 충돌 위험이 있는 장애물이 감지되는 경우 주행시 차지하는 폭방향 영역을 줄이도록 선회 모듈(170)에 의해 선회하여 주행 방향을 따라 연장되도록 배치된다. 모듈 이송 가이드(153)로는 통상적인 구성의 리니어 모션 가이드가 사용될 수 있다. 모듈 이송 가이드(153)에는 이송 구동부(154)가 결합되어서 지지된다.
이송 구동부(154)는 결합 몸체(152)를 모듈 이송 가이드(153) 상에서 직선 왕복 이동시킨다. 본 실시예에서 이송 구동부(154)는 벨트 이송 장치로서, 이송 구동 풀리(155a)와, 이송 종동 풀리(155b)와, 이송 구동 벨트(156)와, 이송 구동 모터(157)를 구비한다.
이송 구동 풀리(155a)와 이송 종동 풀리(155b)는 모듈 이송 가이드(153)를 사이에 두고 모듈 이송 가이드(153)의 길이방향 양단에 각각 위치하고 회전 가능하게 설치된다. 이송 구동 풀리(155a)와 이송 종동 풀리(155b)에 이송 구동 벨트(156)가 결합된다. 구동 풀리(155a)는 벨트 구동 모터(157)에 의해 양방향 회전한다.
이송 구동 벨트(156)는 이송 구동 풀리(155a)와 이송 종동 풀리(155b)에 결합되어서 이송 구동 풀리(155a)의 회전에 의해 순환 이동한다. 이송 구동 벨트(156)에는 결합 몸체(152)와 중량부(158)가 결합되어서, 이송 구동 벨트(156)의 순환 이동에 의해 결합 몸체(152)와 중량부(158)가 모듈 이송 가이드(153)를 따라서 직선 이동한다. 결합 몸체(152)와 중량부(158)는 이송 구동 벨트(156)의 반대편에 각각 결합된다. 본 실시예에서 결합 몸체(152)는 이송 구동 벨트(156)의 상면부(156a)에 결합되고, 중량부(158)는 이송 구동 벨트(156)의 하면부(156b)에 결합된다. 이송 구동 벨트(156)의 이동 방향에 따라 결합 몸체(152)와 중량부(158)의 이동 방향은 변경된다.
벨트 구동 모터(157)는 이송 구동 풀리(155a)를 양방향 회전시켜서, 이송 구동 벨트(156)를 구동시킨다.
본 실시예에서 직선 운동 구동부(154)로 벨트 이송 장치가 사용되는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
중량부(158)는 결합 몸체(152)의 이동에 대응하여 이송 구동부(154)에 의해 이동하도록 이송 구동 벨트(156)에 결합된다. 중량부(158)는 이송 구동 벨트(156)의 하면부(156b)에 결합되어서 이송 구동 벨트(156)의 상면부(156a)에 결합되는 결합 몸체(152)와 반대방향으로 이동한다. 중량부(158)는 모듈 이송 가이드(153) 상에서 모듈 이송 가이드(153)의 길이방향 중심에 대해 결합 몸체(152)와 반대 쪽에 위치하여 모듈 이송 가이드(153)에 가해지는 하중의 균형을 맞춘다. 중량부(158)의 무게는 조절이 가능하게 이송 구동 벨트(156)에 결합될 수 있다. 본 실시예에서 중량부(158)의 무게는 검사 모듈(130)의 무게와 동일하며, 중량부(158)는 직선 운동 가이드(153)의 길이방향 중심을 사이에 두고 결합 몸체(152)와 동일한 거리에 위치하는 것으로 설명한다. 하지만, 이와는 달리 중량부(158)의 무게가 검사 모듈(130)의 무게와 다르게 설정되고, 이에 대응하여 중량부(158)가 모듈 이송 가이드(153)의 길이방향 중심으로부터의 거리도 다르게 설정되어서 동일한 하중의 균형 효과를 얻을 수 있다.
복수개의 위치 감지 센서(159a, 159b, 159c)들은 모듈 이송 가이드(153) 상에서 결합 몸체(152)의 위치를 감지하는 본 발명의 위치 감지부를 구성한다. 구체적으로 복수개의 위치 감지 센서(159a, 159b, 159c)들은 결합 몸체(152)의 직선 왕복 이동 구간 상에서 양 끝단의 위치를 감지하는 제1 끝단 위치 감지 센서(159a) 및 제2 끝단 위치 감지 센서(159b)와, 결합 몸체(152)의 직선 왕복 이동 구간 상에서 가운데 위치를 감지하는 중심 위치 감지 센서(159c)를 구비한다. 본 실시예에서 위치 감지 센서(159a, 159b, 159c)는 포토 센서인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
기울기 조절부(160)는 모듈 이송부(151)의 기울기를 조절한다. 구체적으로, 모듈 이송부(151)의 모듈 이송 가이드(153)는 그 기울기가 변할 수 있도록 연장방향 중심부(153a)가 선회 모듈(170)에 수평으로 연장되는 수평축선(A)을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 기울기 조절부(160)에 의해 모듈 이송 가이드(153)의 기울기가 조절된다. 기울기 조절부(160)는 모듈 이송 가이드(153)가 일정한 설정된 기울기를 유지하도록 고정시킨다. 대체로, 강박스 거더의 천장과 바닥을 촬영하는 경우에는 모듈 이송 가이드(153)가 수평(기울기 0°)을 유지하게 되고, 강박스 거더의 측면을 촬영하는 경우에는 모듈 이송 가이드(153)가 일정 각도로 기울어지도록 경사를 유지하게 된다.
선회 모듈(170)은 위치 변경 모듈(150)을 주행 모듈(110)에 대하여 선회 운동시킨다. 선회 모듈(170)은 주행 몸체(111)에 수직축선(B)을 중심으로 축회전이 가능하게 결합되는 선회 기둥(171)과, 선회 기둥(171)을 회전시키는 선회 구동 모터(175)를 구비한다.
선회 기둥(171)은 주행 몸체(111)의 상면 중심부에 위치하는 기둥으로서, 주행 몸체(111)에 높이방향을 따라서 연장되는 수직축선(B)을 중심으로 축회전이 가능하게 베어링으로 지지되어서 결합된다. 선회 기둥(171)의 상단에는 모듈 이송 가이드(153)의 길이방향 중심부(153a)가 결합되고, 기울기 조절부(160)가 설치된다. 선회 기둥(171)은 선회 구동 모터(175)에 의해 수직축선(B)을 중심으로 축회전하여 위치 변경 모듈(150)을 선회시킨다.
선회 구동 모터(175)는 주행 몸체(111) 내부의 수용 공간에 설치되어서, 선회 기둥(171)을 회전시키는 회전력을 제공한다. 선회 구동 모터(175)가 제공하는 회전력에 의해 선회 기둥(171)은 수직축선(B)을 중심으로 양방향 축회전이 가능하다. 선회 구동 모터(175)가 제공하는 회전력은 선회 동력 전달부(미도시)에 의해 선회 기둥(171)으로 전달되는데, 본 실시예에서 선회 동력 전달부(미도시)는 기어 트레인인 것으로 설명한다.
복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들은 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)의 주행 과정에서 장애물 등을 파악하기 위해 외부 환경을 인식한다. 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들은 본 발명의 외부 환경 인식 수단을 구성한다. 본 실시예에서는 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)가 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서인 것으로 설명한다. 라이다 센서는 레이저 펄스를 발사하고, 주위의 물체로부터 반사되어 돌아오는 펄스를 감지하여 물체까지의 거리 등을 측정하여 주위 환경을 인식하는 센서이다. 본 실시예에서 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들은 모듈 이송 가이드(153)의 제1 측(153b) 양 단부에 각각 위치하는 제1, 제2 외부 인식 센서(181, 182)와, 모듈 이송 가이드(153)의 제2 측(153c) 양 단부에 각각 위치하는 제3, 제4 외부 인식 센서(183, 184)와, 주행 몸체(111)의 주행방향 양단에 각각 위치하는 제5, 제6 외부 인식 센서(185, 186)를 구비한다.
제1 외부 인식 센서(181)와 제2 외부 인식 센서(182)는 모듈 이송 가이드(153)의 제1 측(153b) 양 단부에 각각 위치하도록 설치된다. 제1 외부 인식 센서(181)는 모듈 이송 가이드(153)의 제1 단부(153d) 측에 위치하고, 제2 외부 인식 센서(182)는 모듈 이송 가이드(153)의 제2 단부(153e) 측에 위치한다. 제1 외부 인식 센서(181)와 제2 외부 인식 센서(182)는 모듈 이송 가이드(153)의 측면을 향하는 방향의 외부 환경을 인식한다.
제3 외부 인식 센서(183)와 제4 외부 인식 센서(184)는 모듈 이송 가이드(153)의 제2 측(153c) 양 단부에 각각 위치하도록 설치된다. 즉, 제3, 제4 외부 인식 센서(183, 184)는 제1, 제2 외부 인식 센서(181, 182)에 대해 모듈 이송 가이드(153)의 서로 반대측에 위치한다. 제3 외부 인식 센서(183)는 모듈 이송 가이드(153)의 제1 단부(153d) 측에 위치하고, 제4 외부 인식 센서(184)는 모듈 이송 가이드(153)의 제2 단부(153d) 측에 위치한다. 제2 외부 인식 센서(183)와 제4 외부 인식 센서(184)는 모듈 이송 가이드(153)의 측면을 향하는 방향의 외부 환경을 인식한다. 그에 따라, 제1 외부 인식 센서(181)와 제3 외부 인식 센서(183)는 모듈 이송 가이드(153)의 제1 단부(153c) 측에서 서로 반대편의 외부 환경을 인식하며, 제2 외부 인식 센서(182)와 제4 외부 인식 센서(184)는 모듈 이송 가이드(153)의 제2 단부(153d) 측에서 서로 반대편의 외부 환경(외부 물체와의 거리)을 인식한다.
제5 외부 인식 센서(185)와 제6 외부 인식 센서(186)는 주행 몸체(111)의 주행방향 양단에 각각 위치하도록 설치된다. 제5 외부 인식 센서(185)와 제6 외부 인식 센서(186)를 통해 주행 과정에서 주행 몸체(111)의 주행 방향 정면에 장애물이 있는지 파악된다.
제어 모듈(190)은 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들을 통해 인식된 외부 환경을 이용하여 선회 모듈(170)의 작동을 제어한다. 제어 모듈(190)은 주행 몸체(111) 내부의 수용 공간에 설치되며, 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들 및 선회 구동 모터(175)와 전기적으로 연결된다. 제어 모듈(190)은 도시되지는 않았으나, 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들을 통해 인식된 외부 환경을 이용하여 선회 구동 모터(175)의 작동을 제어하는 제어 프로그램이 저장된 메모리 장치와, 제어 프로그램이 실행되는 마이크로프로세서와, 복수개의 외부 인식 센서(181, 182, 183, 184, 185, 186)들 및 선회 구동 모터(175)와 전기적 신호를 주고받는 통신부를 구비한다. 제어 모듈(190)의 작용은 도 4 내지 도 9에 도시된 도면을 통해 상세하게 설명된다.
먼저, 도 4를 참조하면, 강박스 거더(G)와 같은 검사 대상 구조물의 내부에는 레일(R)이 강박스 거더(G)의 연장방향을 따라서 연장되도록 설치되어 있다. 레일(R)은 강박스 거더(G)의 내부 공간 하부 폭방향 중앙을 지나도록 배치되며, 강박스(G)의 바닥(P)과 일정 거리 이격되어서 강박스 거더(G)의 내부에 형성되는 격벽(B)의 통로(H)을 통과한다. 격벽(B)의 통로(H)는 강박스 거더(G)의 내부보다 좁은 폭과 낮은 높이를 갖는 주행 장애물이다. 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)는 레일(R)을 따라 주행하면서 촬영부(131)를 이용하여 강박스 거더(G)의 내부를 촬영한다. 본 실시예에서는 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)가 강박스 거더(G)의 천장을 촬영하는 것으로 설명한다. 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)의 직선 운동 가이드(153)는 강박스 거더(G)의 폭방향을 따라서 수평으로 배치되어 있고, 검사 모듈(130)이 직선 운동 가이드(153)를 따라 이동하면서 강박스 거더(G)의 천장을 촬영한다. 즉, 제어 모듈(도 3의 190)은 직선 운동 가이드(153)가 주행 모듈(110)의 주행방향 양측으로 연장되도록 직선 운동 가이드(153)를 배치시키며, 이 상태에서 검사 모듈(130)이 직선 운동 가이드(153)를 따라 이동하면서 강박스 거더(G)의 천장을 촬영한다. 이 상태를 본 발명에서는 검사를 위한 촬영이 이루어지는 정상 주행 모드라 정의한다. 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)가 레일(R)을 따라서 주행하면서 제1 외부 인식 센서(181)와 제2 외부 인식 센서(182)는 모듈 이송 가이드(151)의 양 끝단의 주행방향 전방의 물체를 연속적으로 감지한다.
제1 외부 인식 센서(도 1의 181)와 제2 외부 인식 센서(도 1의 182)에 의해 격벽(B)이 설정된 값의 거리 내에 들어왔음이 감지되면, 이 신호를 제어 모듈(도 3의 190)로 전송하고, 제어 모듈(도 3의 190)은 선회 구동 모터(도 175)로 직선 운동 가이드(153)를 90° 회전시키는 제어 명령을 전송하여, 도 5에 도시된 바와 같이 직선 운동 가이드(153)는 주행방향을 따라 연장되도록 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같이 직선 운동 가이드(153)가 주행방향을 따라서 연장되도록 배치된 상태에서 레일 이동형 구조물 검사 장치(100)는 격벽(B)의 통로(H)를 통과하게 된다. 이 상태를 본 발명에서는 장애물을 피하기 위한 회피 주행 모드라 정의한다.
레일 이동형 구조물 검사 장치(100)가 격벽(B)의 통로(H)를 통과하는 과정에서 도 6에 도시된 바와 같이 제1 외부 인식 센서(181)과 제3 외부 인식 센서(183)에 의해 격벽(B)의 통로(H) 통과 시작이 인식되며, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 외부 인식 센서(182)와 제4 외부 인식 센서(184)에 의해 격벽(B)의 통로(H) 통과 종료가 인식된다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 장애물 통과 확인 과정을 설명하는 것이다.
도 7과 같이 주행방향을 따라서 길게 연장된 상태로 직선 운동 가이드(153)가 격벽(B)의 통로(H)를 통과한 것으로 인식된 후에는, 도 8에 도시된 바와 같은 상태에서 직선 운동 가이드(153)가 선회하여 도 9에 도시된 바와 같이 강박스 거더(G)의 폭방향을 따라 연장되도록 배치되어서 촬영이 재개된다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 레일 이동형 구조물 검사 장치 110 : 주행 모듈
111 : 주행 몸체 115 : 주행 바퀴
120 : 주행 구동부 127 : 레일 결합부
130 : 검사 모듈 131 : 촬영부
135 : 조명부 150 : 위치 변경 모듈
151 : 모듈 이송부 152 : 결합 몸체
153 : 모듈 이송 가이드 154 : 이송 구동부
158 : 중량부 159a : 제1 끝단 위치 감지 센서
159b : 제2 끝단 위치 감지 센서 159c : 중심 위치 감지 센서
160 : 기울기 조절부 170 : 선회 모듈
171 : 선회 기둥 175 : 선회 구동 모터
181 : 제1 외부 인식 센서 182 : 제2 외부 인식 센서
183 : 제3 외부 인식 센서 184 : 제4 외부 인식 센서
185 : 제5 외부 인식 센서 186 : 제6 외부 인식 센서
190 : 제어 모듈

Claims (8)

  1. 레일을 따라서 주행하는 주행 모듈;
    검사 대상 구조물을 검사하는 검사 모듈;
    상기 검사 모듈이 결합되는 결합 몸체와, 상기 결합 몸체의 왕복 이동을 안내하는 모듈 이송 가이드와, 상기 결합 몸체를 상기 모듈 이송 가이드를 따라서 이송시키는 이송 구동부를 구비하는 모듈 이송부;
    상기 모듈 이송 가이드를 상기 주행 모듈에 대해 선회 운동시키는 선회 모듈;
    외부 물체를 인식하는 외부 환경 인식 수단; 및
    상기 외부 환경 인식 수단을 통해 확인되는 외부 물체 인식 정보를 이용하여 주행 장애물을 인식하여 상기 선회 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 선회 모듈은 상기 주행 모듈에 축회전이 가능하게 결합되는 선회 기둥을 구비하며,
    상기 모듈 이송 가이드의 길이방향 중심부가 상기 선회 기둥에 결합되며,
    상기 제어 모듈은 상기 선회 기둥을 회전시켜서, 상기 모듈 이송 가이드가 상기 주행 모듈의 주행방향 양측으로 연장된 상태로 상기 주행 모듈이 주행하는 정상 주행 모드와, 상기 주행 장애물을 회피하기 위해 주행 중 상기 모듈 이송 가이드가 차지하는 폭방향 영역이 상기 주행 모드에서 보다 줄어든 회피 주행 모드 사이를 전환시키는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 환경 인식 수단은 복수개의 위치 감지 센서들을 구비하며,
    상기 위치 감지 센서는 라이다(LiDAR) 센서인,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모듈 이송부는 상기 결합 몸체의 이동에 대응하여 상기 이송 구동부에 의해 상기 결합 몸체와 반대방향으로 이동하여 상기 모듈 이송 가이드에 가해지는 하중의 균형을 맞추는 중량부를 더 구비하는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중량부는 상기 모듈 이송 가이드의 길이방향 중심을 사이에 두고 상기 결합 몸체와 동일한 거리에 위치하는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 환경 인식 수단은 상기 정상 주행 모드에서 상기 주행 장애물 인식을 위하여 주행방향 전방을 향하는 상기 모듈 이송 가이드의 제1 측의 양 단부에 각각 위치하도록 설치되어서 외부 물체를 인식하는 제1 외부 인식 센서와 제2 외부 인식 센서를 구비하는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정상 주행 모드 수행 중에, 상기 제1 외부 인식 센서 또는 상기 외부 인식 센서가 외부 물체를 설정된 거리 내에서 인식하면 상기 제어 모듈은 상기 주행 장애물을 인식하여 상기 정상 주행 모드에서 상기 회피 주행 모드로 전환시키는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 회피 주행 모드 수행 중에, 상기 제어 모듈은 상기 주행 장애물에 대한 통과 여부를 확인하는 장애물 통과 확인 과정을 수행하며, 상기 주행 장애물 통과 확인 과정을 통해 상기 주행 장애물을 통과한 것으로 확인되면, 상기 회피 주행 모드에서 상기 정상 주행 모드로 전환시키는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회피 주행 모드에서 상기 모듈 이송 가이드는 상기 주행방향과 평행하게 연장되도록 배치되며,
    상기 외부 환경 인식 수단은 외부 물체를 인식하는 제3 외부 인식 센서와 제4 외부 인식 센서를 더 구비하며,
    상기 제1 외부 인식 센서와 상기 제3 외부 인식 센서는 상기 모듈 이송 가이드의 길이방향 제1 단부에 서로 반대편에 위치하도록 설치되며,
    상기 제2 외부 인식 센서와 상기 제4 외부 인식 센서는 상기 모듈 이송 가이드의 길이방향 제2 단부에 서로 반대편에 위치하도록 설치되며,
    상기 회피 주행 모드 시 상기 제1, 제3 외부 인식 센서가 상기 제2, 제4 외부 인식 센서보다 상기 주행방향을 기준으로 전방에 위치하도록 상기 모듈 이송 가이드가 배치되며,
    상기 장애물 통과 확인 과정은 상기 제어 모듈이 상기 제1 외부 인식 센서와 상기 제3 외부 인식 센서를 이용하여 상기 주행 장애물 통과 시작을 인식한 후 상기 제2 외부 인식 센서와 상기 제4 외부 인식 센서를 이용하여 상기 주행 장애물 통과 종료를 인식함으로서 수행되는,
    레일 이동형 구조물 검사 장치.
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