KR102209753B1 - A method and apparatus for measuring a slope change amount based on image recognition, which real-time measurement of a relative slope change amount in comparison with a point in time when installed in a structure and a facility - Google Patents

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KR102209753B1
KR102209753B1 KR1020190157198A KR20190157198A KR102209753B1 KR 102209753 B1 KR102209753 B1 KR 102209753B1 KR 1020190157198 A KR1020190157198 A KR 1020190157198A KR 20190157198 A KR20190157198 A KR 20190157198A KR 102209753 B1 KR102209753 B1 KR 102209753B1
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정문경
곽기석
서승환
곽봉군
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한국건설기술연구원
유니넷텍(주)
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    • GPHYSICS
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    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

According to the present invention, provided is a device for measuring an amount of gradient variation of a structure, wherein the device for measuring an amount of gradient variation of a structure comprises: a bottom body (100) having a predetermined radius of curvature and having a spherical surface; a ball (200) placed on the upper surface of the bottom body (100) and moving according to gravity; and a camera (300) capturing an image of the bottom body (100) where the ball (200) is located. According to the present invention, an amount of gradient variation of a structure during a certain period of time can be accurately measured.

Description

구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법{A method and apparatus for measuring a slope change amount based on image recognition, which real-time measurement of a relative slope change amount in comparison with a point in time when installed in a structure and a facility}A method and apparatus for measuring a slope change amount based on image recognition, which real-time measurement of a relative slope change amount in comparison with a point in time when installed in a structure and a facility}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 기간 동안의 구조물의 기울기 변화량을 측정할 수 있는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the field of construction, and more particularly, to an apparatus for measuring a change in inclination of a structure capable of measuring a change in inclination of a structure over a period of time, and a method for measuring a change in inclination of a structure using the same.

물체(시서룰, 구조물 포함)의 수평도, 수직도, 경사도를 측정하기 위해 다양한 원리의 센서들이 적용하고 있다. 오래전부터 주기포관에 기포가 형성되는 정도로 액체를 채워 밀봉하고 액체 수평면이 지구 중심에 대해 직각을 유지하는 중력의 특성을 이용하는 아날로그 수준기가 사용되어 왔다. 주기포관의 감도에 따라 1종은 4초(0.02mm/m)의 경사를 감지하며, 2종은 10초(0.05mm/m), 3종은 20초(0.1mm/m)의 정밀도를 가지고 있으며, 기본 원리는 수준기를 기울이면 기포는 경사가 높은 쪽으로 이동하므로 기포관의 왼쪽과 오른쪽에 눈금선을 설정하고 기포가 가리키는 눈금선의 위치를 읽어 경사도를 측정하고 있다. Sensors of various principles are applied to measure the horizontality, verticality, and inclination of objects (including sesorrules and structures). Since long ago, an analog level has been used that uses the characteristic of gravity in which a liquid is filled and sealed to the extent that air bubbles are formed in the main vessel tube and the horizontal surface of the liquid is maintained at a right angle to the center of the earth. Depending on the sensitivity of the main canister, type 1 detects a slope of 4 seconds (0.02mm/m), type 2 has a precision of 10 seconds (0.05mm/m), and type 3 has a precision of 20 seconds (0.1mm/m). The basic principle is that when the level is inclined, the bubbles move toward the higher inclination, so the grid lines are set on the left and right sides of the bubble tube, and the inclination is measured by reading the position of the grid line indicated by the bubble.

전자식 혹은 디지털식 계측기도 개발되어 경사도를 디지털화된 숫자 및 그래픽으로 측정하고 있다. 기본 원리는 원심추를 설치하여 원심추가 가리키는 좌표(혹은 원심추가 중심을 유지하는데 필요한 전류)를 읽어 경사도를 측정하게 되어있는데, 원심추를 탑재해야 되므로 크고 무게가 무겁다. 정밀기기로 가격이 매우 비싸지만, 4초 내외의 정밀도로 측정할 수 있으며, 외부 인터페이스가 전자화되어 있어 컴퓨터에 측정값을 전송할 수 있도록 되어 있다. Electronic or digital measuring instruments have also been developed to measure the slope in digitized numbers and graphics. The basic principle is to measure the inclination by reading the coordinates indicated by the centrifugal weight (or the current required to maintain the center of the centrifugal weight) by installing a centrifugal weight. Since the centrifugal weight must be mounted, it is large and heavy. It is a precision instrument that is very expensive, but it can measure with precision of about 4 seconds, and the external interface is electronic so that the measured value can be transmitted to a computer.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술로 제작된 가속도 센서는 보통 압전(Piezo) 재료에 가속을 발생시키면 힘이 걸려서 전하가 발생하는 원리를 이용한 것으로, 3축 방향의 중력가속도를 측정하여 이를 적분하면 속도와 변위를 알아낼 수 있지만, 적분하는 과정에서 발생하는 적분 상수로 인해 드리프트(Drift)가 누적이 되므로 보정이 필요하여 정밀 측정기기보다는 스마트폰 및 자동차의 모션센서로 주로 사용하고 있다. Acceleration sensors manufactured with MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology generally use the principle of generating electric charges by applying force when acceleration is generated in piezo materials.By measuring the gravitational acceleration in the three-axis direction and integrating it, the velocity And displacement can be found, but due to the integral constant generated in the process of integration, drift accumulates, so correction is required, so it is mainly used as a motion sensor for smartphones and automobiles rather than a precision measuring device.

상기 기울기 센서들은 물체에 고정 설치하더라도 주로 측정 시점의 기울기를 측정하는 용도로 사용되고 있다. 측정값에서 센서에 내장된 온도센서를 이용하여 온도보상은 자체적으로 이루어지지만 온도 센서, 전압 특성, 센서 내구 특성 등에 대한 보정은 실시하기 어렵다는 한계가 있다. 그러나 지상의 모든 시설 및 구조물의 안전성은 지구중심 대비 절대 수직도(피사의 사탑)가 아닌, 구축 시점 대비 현재 시점의 기울기 변화량 유무가 매우 중요하다. Even if the tilt sensors are fixedly installed on an object, they are mainly used for measuring the tilt at the time of measurement. In the measured value, temperature compensation is performed by itself using a temperature sensor built into the sensor, but there is a limitation in that it is difficult to correct the temperature sensor, voltage characteristics, and sensor durability characteristics. However, for the safety of all facilities and structures on the ground, it is not the absolute verticality (the leaning tower of Pisa) relative to the center of the earth, but the presence or absence of a change in inclination at the present time compared to the time of construction is very important.

그러나 현행 기울기 센서는 온도, 시간, 회로 변동(전압)에 따른 드리프트에 따른 보정 및 초기화가 필요하며, 보정 값에 따른 편차가 존재할 수밖에 없어 장시간 흐름(~수십 년)에 걸쳐서 달라지는 기울기 변화량을 측정할 수 없는 문제가 있다. However, current inclination sensors require correction and initialization according to drift according to temperature, time, and circuit fluctuation (voltage), and there is inevitably a deviation according to the correction value, so it is possible to measure the amount of slope change that varies over a long period of time (~ several decades). There is no problem.

본 발명은 상술된 종래의 기울기 측정 장치의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정 기간 동안의 구조물의 기울기 변화량을 정확하게 측정할 수 있는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 제공하는 것에 있다. The present invention has been derived to solve the problems of the conventional tilt measurement apparatus described above, and an object of the present invention is an apparatus for measuring the tilt change amount of a structure capable of accurately measuring the tilt change amount of the structure during a certain period, and the structure using the same. It is to provide a method of measuring the amount of gradient change.

본 발명의 다른 목적은 주변 환경의 영향을 받지 않고 구조물의 기울기 변화량을 정확하게 측정하는 것이 가능한 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a change in inclination of a structure capable of accurately measuring a change in inclination of a structure without being affected by the surrounding environment, and a method for measuring a change in inclination of a structure using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 크기가 작고 이동 및 설치가 용이한 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a change in inclination of a structure that is small in size and easy to move and install, and a method for measuring a change in inclination of a structure using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 기울기 변화량을 실시간으로 수집할 수 있는 시스템을 갖춘 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure equipped with a system capable of collecting the amount of change in inclination in real time, and a method of measuring the amount of change in inclination of a structure using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 측정장치를 이용하여 구조물의 전체적인 기울기 양상을 확인할 수 있도록 한 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure, and a method for measuring the amount of change in inclination of a structure using the same, so as to check the overall inclination of the structure using a plurality of measuring devices.

본 발명의 일 측면에 따르면 구조물의 기울기 변화량 측정 장치에 있어서, 소정의 곡률반경을 갖는 구면으로 형성된 바닥체(100); 상기 바닥체(100) 상면에 거치되어 중력에 따라 이동하는 볼(200); 및 상기 볼(200)이 위치된 바닥체(100)를 촬영하는 카메라(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a change in inclination of a structure, comprising: a floor body 100 formed of a spherical surface having a predetermined radius of curvature; A ball 200 mounted on an upper surface of the bottom body 100 and moving according to gravity; And a camera 300 for photographing the floor body 100 on which the ball 200 is located. An apparatus for measuring a change in inclination of a structure is provided.

이 경우 상기 카메라(300)에 의해 생성된 영상정보(a)를 서버(10)로 송신하는 송수신부(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In this case, it may be a device for measuring the amount of change in inclination of the structure, further comprising: a transmitting/receiving unit 400 for transmitting the image information (a) generated by the camera 300 to the server 10.

또한, 상기 바닥체(100), 상기 볼(200) 및 상기 카메라(300)를 수납하는 내부공간(510)이 형성된 하우징(500);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, a housing 500 in which an inner space 510 for accommodating the floor body 100, the ball 200, and the camera 300 is formed; I can.

또한, 상기 내부공간(510)에 빛을 제공하는 조명장치(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, a lighting device 600 for providing light to the inner space 510 may be a device for measuring the amount of change in inclination of the structure, further comprising.

또한, 상기 카메라(300), 상기 송수신부(400) 및 상기 조명장치(600)를 제어하는 제어부(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the camera 300, the transmitting and receiving unit 400, and a control unit 700 for controlling the lighting device 600; may be a device for measuring the amount of change in inclination of the structure, characterized in that it further comprises.

또한, 상기 내부공간(510)에서의 상기 볼(200)의 거동을 제한하는 볼 수납부(520);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, it may be a device for measuring the amount of change in inclination of the structure further comprising a; ball receiving portion 520 for limiting the behavior of the ball 200 in the inner space 510.

또한, 상기 바닥체(100)는 상기 내부공간(510)의 저면에 위치하고, 상기 카메라(300)는 상기 내부공간(510)의 윗면에 위치되는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the floor body 100 may be a device for measuring the amount of change in inclination of a structure, characterized in that the floor body 100 is located on the bottom surface of the inner space 510 and the camera 300 is located on the upper surface of the inner space 510 .

또한, 상기 바닥체(100)와 상기 카메라(300)는 같은 공간에 형성된 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the floor body 100 and the camera 300 may be an apparatus for measuring a change in inclination of a structure, which is formed in the same space.

또한, 상기 볼 수납부(520)는 상기 저면과 상기 윗면을 차폐하는 격벽(521)이며, 상기 격벽(521)은 투명체로 형성된 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the ball receiving part 520 may be a partition wall 521 shielding the bottom surface and the upper surface, and the partition wall 521 may be a device for measuring a change in inclination of a structure, wherein the partition wall 521 is formed of a transparent body.

또한, 상기 바닥체(100)는 투명체로 형성되고, 상기 볼(200)은 불투명체로 형성되되, 상기 바닥체(100) 하부에서 빛을 발광하는 발광부(900);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the bottom body 100 is formed of a transparent body, the ball 200 is formed of an opaque body, the light emitting unit 900 for emitting light from under the bottom body 100; characterized in that it further comprises It may be a device for measuring the amount of change in inclination of the structure.

또한, 상기 발광부(900)는 빛을 발광하는 램프(910); 및 상기 램프에서 발광된 빛을 전달받아 면발광 되는 면발광체(920);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치일 수 있다. In addition, the light-emitting unit 900 includes a lamp 910 that emits light; And a surface light-emitting body 920 that is surface-emitted by receiving light emitted from the lamp.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 구조물의 기울기 변화량 측정 장치를 이용하여 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 카메라(300)에 의해 상기 볼(200)이 위치된 상기 바닥체(100)를 촬영하여 상기 볼(200)의 제1 영상정보(a1)을 생성하는 제1 단계(S100); 및 상기 제1 단계(S200) 이후에 상기 카메라(300)에 의해 상기 볼(200)이 위치된 상기 바닥체(100)를 촬영하여 상기 볼(200)의 제2 영상정보(a2)을 생성하는 제2 단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, in a method of measuring a change in inclination of a structure using an apparatus for measuring a change in inclination of a structure, the floor body 100 on which the ball 200 is located is determined by the camera 300 A first step (S100) of photographing and generating first image information (a1) of the ball 200; And generating second image information (a2) of the ball 200 by photographing the bottom body 100 on which the ball 200 is located by the camera 300 after the first step (S200). A method of measuring a change in inclination of a structure, comprising: a second step (S200).

이 경우 상기 제어부(700)가 상기 제1 영상정보(a1) 및 상기 제2 영상정보(a2)를 이용하여 기울기 변화값을 도출하는 제3 단계(S300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법일 수 있다 .In this case, the controller 700 further comprises a third step (S300) of deriving a gradient change value using the first image information (a1) and the second image information (a2). It may be a method of measuring the amount of change in slope of.

또한, 상기 제3 단계(S300)는 상기 제1 영상정보(a1)에서 상기 볼(200)의 제1 위치값(b1)을 도출함과 아울러 상기 제2 영상정보(a2)에서 상기 볼(200)의 제2 위치값(b2)을 도출하는 위치값 도출단계(S310); 및 상기 제1 위치값(b1), 상기 제2 위치값(b2) 및 상기 곡률반경을 이용하여 상기 기울기 변화값을 도출하는 변화값 도출단계(S320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법일 수 있다. In addition, in the third step (S300), the first position value (b1) of the ball 200 is derived from the first image information (a1), and the ball 200 is obtained from the second image information (a2). A position value derivation step (S310) of deriving a second position value (b2) of ); And a change value derivation step (S320) of deriving the gradient change value using the first position value (b1), the second position value (b2), and the radius of curvature (S320). It may be a method of measuring the amount of change.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 따른 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium in which a program for executing a method of measuring a change in inclination of a structure is recorded.

본 발명에 따르면 일정 기간 동안의 구조물의 기울기 변화량을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of accurately measuring the amount of change in the slope of the structure over a certain period of time.

본 발명에 따르면 주변 환경의 영향을 받지 않고 구조물의 기울기 변화량을 정확하게 측정하는 것이 가능한 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to accurately measure the amount of change in inclination of the structure without being affected by the surrounding environment.

본 발명에 따르면 측정 장치의 크기를 소형화할 수 있고 측정 장치의 이동 및 설치가 용이한 효과가 있다. According to the present invention, the size of the measuring device can be reduced, and the movement and installation of the measuring device are easy.

본 발명에 따르면 기울기 변화량을 실시간으로 수집할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of collecting the amount of gradient change in real time.

본 발명에 따르면 복수개의 측정장치를 이용하여 구조물의 전체적인 기울기 양상을 확인할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to check the overall slope of the structure by using a plurality of measuring devices.

도 1 및 도 2는 종래의 기울기 측정 장비를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기울기 변화량 측정 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기울기 변화량 측정 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 의해 취득된 제1 영상정보를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 의해 취득된 제2 영상정보를 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기울기 변화량 측정 장치를 이용하여 구조물 전체의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기울기 변화량 측정 장치의 구성도.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 격벽에 형성된 측정기준선을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하부 발광부가 형성된 기울기 변화량 측정 장치의 구성도.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 진동부가 형성된 기울기 변화량 측정 장치의 구성도.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 진동부가 형성된 기울기 변화량 측정 장치의 진동부의 작용을 나타낸 도면.
1 and 2 are views showing a conventional tilt measurement equipment.
3 is a block diagram of an apparatus for measuring a change in slope according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an apparatus for measuring a change in inclination according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing first image information acquired by a camera according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing second image information acquired by a camera according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams showing a method of measuring the amount of change in inclination of the entire structure using the device for measuring the amount of change in inclination according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram of an apparatus for measuring a gradient change amount according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a measurement reference line formed on a partition wall according to another embodiment of the present invention.
11 is a configuration diagram of an apparatus for measuring a change in inclination in which a lower light emitting part is formed according to another embodiment of the present invention.
12 is a block diagram of an apparatus for measuring a change in inclination in which a vibration unit is formed according to another embodiment of the present invention.
13 to 15 are views showing the action of the vibration unit of the device for measuring the amount of change in inclination in which the vibration unit is formed according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of an apparatus for measuring a change in inclination of a structure according to the present invention and a method for measuring a change in inclination of a structure using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding Components are denoted by the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.In addition, terms such as first and second used hereinafter are merely identification symbols for distinguishing the same or corresponding elements, and the same or corresponding elements are limited by terms such as first and second. no.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term “couple” does not mean only a case in which each component is in direct physical contact with each other in the contact relationship between each component, but a different component is interposed between each component, and the component is It should be used as a concept that encompasses each contact.

본 발명은 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법 장비에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring an amount of change in inclination of a structure and a method equipment for measuring an amount of change in inclination of a structure using the same.

본 발명에서의 구조물의 용어는 측장 장비가 적용될 수 있는 일 유형을 제시한 것에 불과하고, 기울기 측정의 대상이 되는 모든 사물을 구조물의 범위에 포함되는 것으로 정의한다. The term of the structure in the present invention is only to suggest a type to which the measuring equipment can be applied, and all objects subject to tilt measurement are defined as being included in the scope of the structure.

기존 기울기(경사도) 측정 방식은 센서를 측정 대상에 고정 설치하더라도 측정 시점의 기울기를 측정하므로, 시공이후 시설 및 구조물의 경시적 변화를 알 수 없다는 한계가 있다. 본 발명은 구조 및 시설물에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 실시간 계측하는 영상인식 기반의 기울기 변화량 측정 방법 및 센서를 제공하는데 있다. 구조 및 시설물의 안정성 판단에 가장 중요한 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 다음과 같은 중요 문제점을 해결하여야 한다. Existing inclination (inclination) measurement methods measure the inclination at the point of measurement even if the sensor is fixedly installed on the object to be measured, so there is a limit in that it is not possible to know changes over time in facilities and structures after construction. An object of the present invention is to provide a method and a sensor for measuring the amount of change in tilt based on image recognition for measuring the amount of change in the relative inclination in real time compared to the point at which the structure and facility are installed. In order to measure the relative inclination change after the installation compared to the point of installation, which is the most important in determining the stability of structures and facilities, the following important problems must be solved.

첫째, 기울기센서를 설치 장소의 브라켓 혹은 앵커 볼트 등에 고정할 경우, 측정하고자 하는 대상의 기울기센서 값은 고정 방식과 브라켓 혹은 앵커 볼트의 오차에 의해 영향을 받게 되는 문제점이 있다. 즉, 측정 대상에서 센서를 고정하는 기구의 정확도와 평면도를 보장하지 않으면 측정값은 측정 대상의 실제 기울기를 나타내지 않는다. First, when the tilt sensor is fixed to the bracket or anchor bolt at the installation site, the tilt sensor value of the object to be measured is affected by the fixing method and the error of the bracket or anchor bolt. That is, if the accuracy and flatness of the device that fixes the sensor in the measurement object is not guaranteed, the measured value does not represent the actual inclination of the measurement object.

둘째, 구조 및 시설물에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 센서 자체에 시설물을 설치한 시점의 측정값을 저장하는 수단이 필요하다. 즉, 기울기를 측정 할 때 저장된 초기 측정값과 비교하여 기울기 변화량도 함께 표시해줘야 한다. 이와 함께, 토목 구조 및 시설물의 경우 구축 완료 후에는 고정 설치한 센서에 접근하기가 어려워, 센서의 초기값 저장 버튼을 누를 수 없는 문제가 발생할 수 있다. Second, in order to measure the amount of change in the relative inclination later compared to the time when the structure and the facility was installed, a means for storing the measured value at the time when the facility was installed in the sensor itself is required. That is, when measuring the inclination, the amount of change in the inclination should be displayed as well as compared with the stored initial measurement value. In addition, in the case of civil engineering structures and facilities, it is difficult to access the fixedly installed sensor after completion of construction, and thus a problem in that the initial value storage button of the sensor cannot be pressed may occur.

셋째, 구조 및 시설물의 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 기울기 센서의 측정값이 변화하는 환경 요소(온도, 공급전압, 장기간 사용에 따른 센서 특성 변화)에 영향을 받지 않아야 한다. 기존 정전용량 혹은 전류량과 같은 아날로그 값을 측정하는 센서 방식은 환경 요소의 영향을 받고, 아날로그 값의 특성상 시간에 따른 드리프트가 발생하는 경향이 있다. 이를 보정하기 위해 온도센서를 추가하여 온도에 따른 기울기 보정을 하지만, 온도 센서도 제품별 편차가 있으며 시간에 따라 특성들이 변하지만 이를 보정할 수단이 없다는 문제점이 있다. Third, in order to measure the relative change in inclination after the installation of the structure and facility, the measured value of the inclination sensor should not be affected by the changing environmental factors (temperature, supply voltage, sensor characteristics change due to long-term use). do. Conventional sensor methods that measure analog values such as capacitance or current are influenced by environmental factors, and drift over time tends to occur due to the characteristics of analog values. In order to compensate for this, a temperature sensor is added to correct the slope according to temperature, but there is a problem in that the temperature sensor also has a product-specific variation and its characteristics change over time, but there is no means to correct it.

넷째, 구조 및 시설물의 설치해야 하므로 환경 변화에 영향 받지 않는 센싱 방식을 적용하더라도 크기에 제한을 받는다. 구조 및 시설물의 브라켓 혹은 앵커 볼트 등에 고정시켜야 하므로 센서 함체의 최소 크기도 제한이 있다. 기울기 센서를 내장하는 함체를 작게 만들 경우 고정시키기 어렵다는 문제가 있다. Fourth, since structures and facilities must be installed, even if a sensing method that is not affected by environmental changes is applied, the size is limited. The minimum size of the sensor enclosure is also limited because it must be fixed to the bracket or anchor bolt of the structure and facility. There is a problem that it is difficult to fix the case in which the inclination sensor is built-in if it is made small.

구조 및 시설물의 안전성 판단에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정할 수 있다면, 구조 및 시설물 안전 관리의 신뢰성을 획기적으로 높여줄 수 있다. 기울기와 기울기 변화량을 함께 측정함은 중요하지만, 현재까지 상기 해결 수단 부족으로 제공되지 못하고 있다. 즉 구조 및 시설물에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 실시간 계측하는 기울기 변화량 측정 방법 및 센서를 구현하기 위해 제반 문제점들을 다음과 같이 해결한다.If it is possible to measure the relative inclination change afterwards compared to the point at which it was installed in determining the safety of structures and facilities, the reliability of safety management of structures and facilities can be significantly improved. It is important to measure both the slope and the slope change amount, but it has not been provided due to the lack of the above solution until now. That is, in order to implement a tilt change measurement method and a sensor that measures the relative tilt change in real time compared to the point at which the structure and facility are installed, various problems are solved as follows.

첫째, 기울기센서를 설치 장소의 브라켓 혹은 앵커 볼트 등에 고정하므로, 측정 대상에서 센서를 고정하는 기구의 정확성을 보장하지 않으면 측정값은 측정 대상의 실제 기울기를 나타내지 않는다는 문제점이다. 측정 대상의 기준점들의 절대 기울기를 시공하면서 측정하는 것은 고정식 센서 대신 계측기를 사용한다. 기울기 센서를 고정 설치하는 것은 설치 이후 변화하는 기울기를 실시간 측정함이 주목적인 만큼 절대 기울기 값과 함께 초기 설정된 기울기 값 대비 기울기 변화량도 함께 측정하도록 구성하여 상기 문제점을 해결한다. First, since the inclination sensor is fixed to the bracket or anchor bolt at the installation site, the measurement value does not represent the actual inclination of the measurement object unless the accuracy of the device fixing the sensor in the measurement object is guaranteed. To measure while constructing the absolute inclination of the reference points to be measured, a measuring instrument is used instead of a fixed sensor. Since the main purpose of the fixed installation of the tilt sensor is to measure the tilt that changes in real time after installation, the problem is solved by configuring the absolute tilt value and the tilt change amount compared to the initially set tilt value.

둘째, 구조 및 시설물에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 센서 자체에 시설물을 설치한 시점의 측정값을 저장하는 수단으로 센서 회로 내에 영구저장 메모리수단(플래쉬 메모리 외)을 포함한다. 메모리 수단을 제어하기 위한 프로세서(CPU)를 포함한다. 프로세서(CPU)는 기울기 측정수단으로부터 측정값을 읽어, 측정값과 함께 저장된 초기 기울기 측정값과 비교한 기울기 변화량을 외부에 출력하도록 구성한다. 토목 구조 및 시설물의 경우 구축 완료 후에는 고정 설치한 센서에 접근하기가 어려워 센서의 초기값 저장 버튼을 누를 수 없는 문제를 해결하기 위해, 외부 통신선(혹은 무선통신)으로 현재 측정값을 초기 측정값으로 저장하라는 명령(command)을 프로세서에 전달하도록 구성한다. 센서 함체에는 기본적으로 초기값 저장 버튼을 포함하여야 한다. Second, in order to measure the amount of change in the relative inclination later compared to the time when the structure and facility was installed, a permanent storage memory means (other than flash memory) in the sensor circuit is a means to store the measured value at the time when the facility was installed in the sensor itself. Include. And a processor (CPU) for controlling the memory means. The processor (CPU) is configured to read the measured value from the inclination measuring means and output a gradient change amount compared to the initial gradient measurement value stored together with the measured value. In the case of civil engineering structures and facilities, in order to solve the problem that it is difficult to access the fixedly installed sensor after completion of construction, so that the initial value saving button of the sensor cannot be pressed, the current measured value is initially measured with an external communication line (or wireless communication). It is configured to pass the command to save as the processor. The sensor enclosure should basically include an initial value save button.

셋째, 구조 및 시설물의 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 기울기 센서의 측정값이 변화하는 환경 요소(온도, 공급전압, 장기간 사용에 따른 센서 특성 변화)에 영향을 받지 않는 기울기 측정방식을 적용하여야 한다. 상용화된 진자의 위치를 측정하는 경사계의 핵심 방식은 서보가속계 원리로써 위치감지기의 자기장 내에 한 개의 진자가 놓여있고 이는 중력의 작용을 받으면 중력 작용 방향으로 기울어지게 되고 이로 인하여 전류가 변화시키면 진자는 처음의 변하려는 중력과 전자기력을 반대 방향으로 가지게 되므로 평형이 이루어져 움직이지 않게 될 때 전류값을 측정하여 기울기로 변환한다. MEMS형 가속도 센서의 기본 원리도 외팔보 끝단과 전극 사이의 정전용량 값을 측정하여 가속도와 경사도를 측정하고 있다. 이러한 방식들은 기본적으로 아날로그 측정값을 기울기로 변환하므로, 온도 및 환경 보상과 초기 영점 조정을 수시로 해줘야 한다는 문제점이 있다. 그러므로 진자의 위치를 온도와 환경의 영향이 없도록 디지털 방식으로 측정하는 방법이 필요하게 된다. 대안으로, 진자에 설치된 지구 중심을 향하는 빛 혹은 특정 패턴의 위치를 이미지센서로 측정하여 경사도를 계산하는 디지털 절대 경사도 측정 방법을 개량하여 적용할 수 있다. 상기 방식을 적용하면 기울기를 아날로그 값이 아닌 디지털 좌표 값으로 측정하므로 환경 영향을 제거할 수 있다.Third, in order to measure the relative change in inclination after the installation of structures and facilities, the measured value of the inclination sensor is not affected by the changing environmental factors (temperature, supply voltage, sensor characteristics change due to long-term use). The tilt measurement method should be applied. The core method of measuring the position of a commercially available pendulum is the principle of a servo accelerometer. One pendulum is placed in the magnetic field of the position detector, which is inclined in the direction of gravity when it is subjected to gravity. Since the gravitational force and the electromagnetic force to be changed are in opposite directions, the current value is measured and converted into a slope when equilibrium is established and stops moving. The basic principle of the MEMS type acceleration sensor is also measuring the acceleration and inclination by measuring the capacitance value between the end of the cantilever and the electrode. These methods basically convert an analog measurement value into a slope, so there is a problem that temperature and environment compensation and initial zero adjustment must be performed at any time. Therefore, there is a need for a method of digitally measuring the position of the pendulum without the influence of temperature and environment. Alternatively, it is possible to improve and apply a digital absolute inclination measurement method that calculates the inclination by measuring the position of light or a specific pattern installed in the pendulum toward the center of the earth with an image sensor. When the above method is applied, since the slope is measured using digital coordinate values rather than analog values, environmental influence can be eliminated.

넷째, 구조 및 시설물의 설치해야 하므로 환경 변화에 영향 받지 않는 센싱 방식을 적용하더라도 크기에 제한이 있다. 구조 및 시설물의 브라켓 혹은 앵커 볼트 등에 고정시켜야 하므로 함체의 크기도 제한이 있다. 일반적으로 구조 및 시설물에 고정하는 센서들의 크기는 직경 50mm, 두께 40mm 내외로 판매되고 있다. 필요시 시설 및 구조물 고정 수단과 결합하기 위해 보조 판(Plate)를 사용한다. 이를 충족시키기 위해 얇은 구조로 구현 가능한 구 내부에서 자유진동하며 지구 중심을 향하는 볼의 위치를 측정하는 디지털 절대 경사도 측정 방법 및 센서를 개량 적용한다. 즉, 반구 내면에서 자유 진동하는 볼(쇠구슬 포함)을 설치하여, 볼이 지구 중심을 향해 이동하므로 볼의 위치(중심 좌표 혹은 원 외곽)를 측정하는 방법이 제시될 수 있다. 이 경우 기울기는 반달 형태의 구 중심으로 부터 볼이 X축, Y축 방향으로 이동 거리와 반달 형태 구의 곡률 반경을 이용하여 계산된다. 이미지센서(카메라센서) 픽셀 크기가 1um(1/5 인치급 5M 이미지센서의 픽셀 크기는 1.12um) 이라고 하고, 곡률 반경 길이가 50mm라고 하면 측정 정밀도는 arctan (1um/50mm) = 0.0001도 까지 측정 가능하다. 케이스 크기 제한으로 구의 곡률 반경이 커지면 반원 크기의 구를 사용할 수 없고 구의 일부분을 사용하는 형태로 제작할 수 있어 박형으로 만들어 진다. 반구면의 중심축을 기준으로 진동하는 볼은 외부 충격, 진동, 지진파 등에도 매우 민감하게 움직이므로, 해당 분야 계측 센서(충격센서, 진동센서, 지진센서 등)로도 활용될 수 있다.Fourth, since structures and facilities must be installed, there is a size limitation even if a sensing method that is not affected by environmental changes is applied. The size of the enclosure is also limited because it must be fixed to the brackets or anchor bolts of structures and facilities. In general, the sizes of sensors fixed to structures and facilities are sold in a diameter of 50 mm and a thickness of 40 mm. If necessary, use an auxiliary plate to engage the installation and structure fixing means. In order to meet this, a digital absolute inclination measurement method and sensor that measures the position of the ball toward the center of the earth while vibrating freely inside a sphere that can be implemented in a thin structure is improved and applied. In other words, a method of measuring the position of the ball (center coordinates or outer circle) may be suggested since the ball moves toward the center of the earth by installing a ball (including an iron ball) that vibrates freely on the inner surface of the hemisphere. In this case, the inclination is calculated using the distance the ball moves in the X-axis and Y-axis directions from the center of the half-moon-shaped sphere and the radius of curvature of the half-moon-shaped sphere. If the image sensor (camera sensor) pixel size is 1um (1/5 inch 5M image sensor pixel size is 1.12um) and the radius of curvature is 50mm, the measurement accuracy is arctan (1um/50mm) = 0.0001 degrees. It is possible. If the radius of curvature of the sphere increases due to the case size limitation, a semicircle size sphere cannot be used, and it can be manufactured in a shape that uses a part of the sphere, making it thinner. The ball vibrating based on the center axis of the hemispherical surface moves very sensitively to external shocks, vibrations, and seismic waves, so it can be used as a measurement sensor (shock sensor, vibration sensor, earthquake sensor, etc.) in the field.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실싱예에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치에 대해 설명한다. Hereinafter, an apparatus for measuring a change in inclination of a structure according to a sealing example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 기울기 변화량 측정 장치는 소정의 곡률반경을 갖는 구면으로 형성된 바닥체(100), 바닥체(100) 상면에 거치되어 중력에 따라 이동하는 볼(200) 및 볼(200)이 위치된 바닥체(100)를 촬영하는 카메라(300)를 포함할 수 있다(도 3). The device for measuring the amount of change in inclination according to the present invention includes a floor body 100 formed of a spherical surface having a predetermined radius of curvature, a ball 200 and a ball 200 mounted on the upper surface of the floor body 100 and moving according to gravity. It may include a camera 300 for photographing the floor body 100 (FIG. 3).

바닥체(100), 볼(200) 및 카메라(300)는 내부공간(510)이 형성된 하우징(500)의 내부공간(510)에 수납된다(도 3). The bottom body 100, the ball 200, and the camera 300 are accommodated in the inner space 510 of the housing 500 in which the inner space 510 is formed (FIG. 3).

또한 카메라(300)의 구동을 제어하는 촬영버튼(800)을 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a photographing button 800 for controlling the driving of the camera 300.

구조물의 기울기가 변화되는 경우 볼(200)의 위치 역시 중력에 의해 변화되므로 볼(200)의 위치 변화값을 도출하여 구조물의 기울기 변화량을 측정할 수 있다. When the inclination of the structure is changed, the position of the ball 200 is also changed by gravity, so a change in the position of the ball 200 can be derived and the amount of change in the inclination of the structure can be measured.

구면으로 형성된 바닥체(100)에서 자유 진동하는 볼(200)의 중심은 언제나 중력 방향을 향하므로 볼(200) 위치를 카메라(300)를 이용해 촬영함으로써 2축 방향의 기울기를 동시에 측정하는 것이 가능하다. 이러한 구성을 취하는 경우 이하와 같은 장점이 있다. Since the center of the ball 200 vibrating freely in the spherical bottom 100 always faces the direction of gravity, it is possible to simultaneously measure the inclination of the two axes by photographing the position of the ball 200 using the camera 300 Do. In the case of taking this configuration, there are advantages as follows.

첫째, 구조 및 시설물에 기울기센서를 고정 설치하는 것은, 설치 이후 변화하는 기울기를 측정함이 주목적인 만큼, 절대 기울기 값과 초기 설정된 기울기 값 대비 기울기 변화량도 함께 측정할 수 있어, 구조물 안전 판단의 신뢰도를 높이는 효과가 있다. First, since the main purpose of fixing the tilt sensor to the structure and facility is to measure the tilt that changes after installation, the absolute tilt value and the amount of tilt change compared to the initially set tilt value can also be measured, so the reliability of structural safety judgment It has the effect of increasing.

둘째, 구조 및 시설물에 설치한 시점과 비교하여 이후의 상대적 기울기 변화량을 측정하기 위해서는 센서 자체에 시설물을 설치한 시점의 측정값을 저장하는 영구저장 메모리수단 및 메모리 수단을 제어하기 위한 프로세서(CPU)를 포함하여 구성함으로써 별도의 데이터로거(Data Logger) 장비가 필요치 않아 계측 시스템 구축비용을 절감하는 효과가 있다. Second, in order to measure the amount of change in the relative inclination later compared to the time when the structure and the facility is installed, a permanent storage memory means for storing the measured value at the time when the facility is installed in the sensor itself and a processor (CPU) for controlling the memory means By including a separate data logger (Data Logger) equipment is not required, there is an effect of reducing the cost of building a measurement system.

셋째, 외부 통신선(혹은 무선통신)으로 현재 측정값을 초기 측정값으로 저장하라는 명령(command)를 센서 회로의 프로세서에 전달하도록 구성함으로써 토목 구조 및 시설물 구축 완료 후에는 고정 설치한 센서에 접근할 수 없는 문제점을 해결한다. Third, it is configured to transmit a command to store the current measured value as an initial measured value through an external communication line (or wireless communication) to the processor of the sensor circuit, so that after completing the construction of civil engineering structures and facilities, the fixedly installed sensor can be accessed. Solve the missing problem.

넷째, 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 기울기를 직접 측정함으로써 근본적으로 온도, 시간, 공급 전력에 따른 드리프트가 없어, 측정값이 항시 정확하고 안정적이므로 건축 및 토목 분야와 같이 외부 환경 변동 폭이 큰 분야와 교정이 어려운 위치에 센서를 설치하는 구조물 안전진단 분야에도 적용할 수 있는 효과가 있다.Fourth, by directly measuring the slope with a digital value rather than an analog value, there is essentially no drift due to temperature, time, and power supply, and the measured value is always accurate and stable. Therefore, it is used in fields with large external environment fluctuations such as construction and civil engineering. There is an effect that can be applied to the field of safety diagnosis of structures where sensors are installed in locations where calibration is difficult.

다섯째, 구면으로 형성된 바닥체(100)에서 자유 진동하는 볼(100)을 사용하므로 기기를 소형화할 수 있고, 측정 범위를 크게 할 수 있고, 정밀도의 조절을 용하게 수행할 수 있어 전신주 등의 기울기를 정밀하게 측정하는 용도로도 사용될 수 있다. Fifth, since the ball 100 freely vibrating in the spherical floor 100 is used, the device can be miniaturized, the measurement range can be increased, and the precision can be easily adjusted, so the inclination of the telephone pole, etc. It can also be used for precise measurement.

또한, 디스플레이 수단이 포함될 경우 정밀하게 수평을 항시 유지해야 하는 공작기계 등에도 적용될 수 있다.In addition, when the display means is included, it can be applied to machine tools that must always be accurately horizontal.

여섯째, 반구 내부에서 자유진동하는 플라스틱 볼을 사용할 수 있으므로, 외부 전자파 영향이 최소화되어 송전탑과 같이 강한 전자파가 발생하는 분야에도 적용할 수 있다. Sixth, since a plastic ball that vibrates freely inside the hemisphere can be used, the influence of external electromagnetic waves is minimized, and thus it can be applied to fields where strong electromagnetic waves are generated, such as a transmission tower.

본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치는 내부공간(510)에 빛을 제공하는 조명장치(600)를 더 포함할 수 있다. The apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure according to an embodiment of the present invention may further include a lighting device 600 that provides light to the inner space 510.

또한, 내부공간(510)에서의 볼(200)의 거동을 제한하는 볼 수납부(520)를 더 포함할 수 있다(도 3). 내부공간(510)에서 볼(200)이 유동됨에 따라 조명장치(600)나 카메라(300)가 파손될 수 있으므로, 본 발명에서는 장치의 이동 등의 시기에 볼(200)의 거동을 제한할 수 있는 볼 수납부(520)를 구성으로 포함한다. In addition, it may further include a ball receiving portion 520 for limiting the behavior of the ball 200 in the inner space 510 (Fig. 3). As the ball 200 flows in the inner space 510, the lighting device 600 or the camera 300 may be damaged, so in the present invention, the behavior of the ball 200 may be limited at times such as movement of the device. It includes a ball receiving unit 520 in a configuration.

본 발명의 일 실시예에 따르면 바닥체(100)와 카메라(300)는 같은 공간에 형성되며, 볼 수납부(520)는 내부공간(510)의 측면에 형성된 수납통(522)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the bottom body 100 and the camera 300 are formed in the same space, and the ball receiving portion 520 may be a storage container 522 formed on the side of the inner space 510.

이 경우 카메라(300)와 바닥체(100) 사이의 별도의 사물이 없기 때문에 고화질의 촬영 이미지를 획득하는 것이 가능하다. In this case, since there is no separate object between the camera 300 and the floor body 100, it is possible to obtain a high-quality photographed image.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 바닥체(100)는 내부공간(510)의 저면에 위치하고, 카메라(300)는 내부공간(510)의 윗면에 위치되는 경우 볼 수납부(520)는 저면과 윗면을 차폐하는 격벽(521)으로 형성될 수 있다. 이 경우 격벽(521)은 투명체로 형성되어, 카메라(300)가 바닥체(100)를 촬영할 수 있도록 하는 것이 바람직하다(도 4). According to another embodiment of the present invention, when the floor body 100 is located on the bottom of the inner space 510, and the camera 300 is located on the top of the inner space 510, the ball receiving unit 520 is It may be formed as a partition wall 521 shielding the upper surface. In this case, it is preferable that the partition wall 521 is formed of a transparent body so that the camera 300 can photograph the floor body 100 (FIG. 4).

이 경우 격벽(521)에는 볼(200)의 위치를 파악할 수 있는 측정기준선(523)이 도시될 수 있다(도 10). In this case, a measurement reference line 523 through which the position of the ball 200 can be determined may be shown on the partition wall 521 (FIG. 10).

본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치는 카메라(300)에 의해 생성된 영상정보(a)를 서버(10)로 송신하는 송수신부(400)를 더 포함할 수 있다. The apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure according to an embodiment of the present invention may further include a transmission/reception unit 400 that transmits the image information a generated by the camera 300 to the server 10.

또한 카메라(300), 송수신부(400) 및 조명장치(600)를 제어하는 제어부(700)를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a controller 700 that controls the camera 300, the transceiver 400, and the lighting device 600.

이 경우 볼(200)의 위치가 이동 되었는지 여부를 실시간 또는 기 설정된 기간마다 카메라(300)에 의해 획득된 영상정보(a)를 자동적으로 서버(10)로 송신함으로써 확인하는 것이 가능하다. In this case, it is possible to check whether the position of the ball 200 has been moved by automatically transmitting the image information (a) acquired by the camera 300 to the server 10 in real time or every preset period.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치를 이용하여 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of measuring a change in inclination of a structure using the device for measuring a change in inclination of a structure according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명에 따른 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법은 카메라(300)에 의해 볼(200)이 위치된 바닥체(100)를 촬영하여 볼(200)의 제1 영상정보(a1)을 생성하는 제1 단계(S100), 제1 단계(S200) 이후에 카메라(300)에 의해 볼(200)이 위치된 바닥체(100)를 촬영하여 볼(200)의 제2 영상정보(a2)을 생성하는 제2 단계(S200) 및 제어부(700)가 제1 영상정보(a1) 및 제2 영상정보(a2)를 이용하여 기울기 변화값을 도출하는 제3 단계(S300)를 포함한다. The method of measuring the amount of change in inclination of the structure according to the present invention is a first method of generating first image information a1 of the ball 200 by photographing the floor body 100 on which the ball 200 is located. After the first step (S100) and the first step (S200), the bottom body 100 on which the ball 200 is located is photographed by the camera 300 to generate the second image information a2 of the ball 200. A second step (S200) and a third step (S300) in which the controller 700 derives a gradient change value using the first image information a1 and the second image information a2.

이 경우 제3 단계(S300)는 제1 영상정보(a1)에서 볼(200)의 제1 위치값(b1)을 도출함과 아울러 제2 영상정보(a2)에서 볼(200)의 제2 위치값(b2)을 도출하는 위치값 도출단계(S310) 및 제1 위치값(b1), 제2 위치값(b2) 및 곡률반경을 이용하여 기울기 변화값을 도출하는 변화값 도출단계(S320)를 포함할 수 있다. In this case, in the third step (S300), the first position value b1 of the ball 200 is derived from the first image information a1, and the second position of the ball 200 is derived from the second image information a2. A position value derivation step (S310) for deriving a value (b2) and a change value derivation step (S320) for deriving a gradient change value using the first position value (b1), the second position value (b2), and the radius of curvature. Can include.

변화값 도출단계(S320)에서 기울기 변화값은 이하의 방법을 통해 도출될 수 있다. In the change value derivation step S320, the gradient change value may be derived through the following method.

반구면으로 형성된 바닥체(100)에서 자유 진동하는 볼(200)의 위치에 따른 기울기 해석 방법은 이하와 같다. The tilt analysis method according to the position of the ball 200 vibrating freely in the bottom body 100 formed in a hemispherical surface is as follows.

반구면의 바닥체(100)에서 자유 진동하는 볼(200)의 위치를 카메라센서로 측정하여 기울기를 계산하기 위해서는 2가지 분야에 때한 이론적 해석이 필요하다. ① 반구면 좌표계(월드 좌표계) 상의 볼의 위치에 대응하여 카메라 좌표로 변환해야 하며, ② 반구면에서 자유 진동하는 볼의 위치에 따른 h-투영면(바닥면으로부터 높이 h)의 법선 벡터를 계산하여야 하므로, 각각에 대하여 설명하면 다음과 같다. In order to calculate the inclination by measuring the position of the ball 200 vibrating freely in the bottom body 100 of the hemispherical surface with a camera sensor, theoretical analysis is required in two fields. ① In response to the position of the ball in the hemispherical coordinate system (world coordinate system), it must be converted into camera coordinates. ② The normal vector of the h-projection surface (height h from the floor) must be calculated according to the position of the ball vibrating freely in the hemisphere. Therefore, each will be described as follows.

카메라(300)의 위치를 (X1, Y1, Z1), 카메라(300)의 팬(pan) 각을 p 라디안, 틸트(tilt)를 t 라디안이라 할 때, 월드좌표계 상의 임의의 점 (X, Y, Z)를 카메라 좌표계 상의 좌표 (Xc, Yc, Zc)로 변환시키는 관계식은 이하와 같다. When the position of the camera 300 is (X1, Y1, Z1), the pan angle of the camera 300 is p radians, and the tilt is t radians, an arbitrary point on the world coordinate system (X, Y , Z) to the coordinates (Xc, Yc, Zc) on the camera coordinate system is as follows.

Figure 112019123669315-pat00001
Figure 112019123669315-pat00001

- 카메라 좌표계와 월드 좌표계 - -Camera coordinate system and world coordinate system-

좌표계 변환관계는 2가지 방법으로 구할 수 있다. 하나는 일련의 회전변환 행렬을 조합하는 것이고, 다른 한 방법은 단위벡터를 이용해 직접 변환행렬을 구하는 방법이다(open CL 참조). The coordinate system transformation relationship can be obtained in two ways. One is to combine a series of rotation transformation matrices, and the other is to directly obtain the transformation matrix using unit vectors (see open CL).

변환행렬을 직접 구하는 방법은 이하와 같다. The method of directly obtaining the transformation matrix is as follows.

어떤 선형변환 행렬 T가 있을 때, 각각의 좌표축 단위벡터들이 변환 T에 의해서 어디로 가는지만 알면 T를 손쉽게 구할 수 있다. 만일, T에 의해 X축 단위벡터 (1, 0, 0)이 (a1,a2,a3)로 가고, Y축 단위벡터 (0, 1, 0)이 (b1, b2, b3), Z축 단위벡터 (0, 0, 1)이 (c1, c2, c3)가 된다면, 변환행렬 T는 이하의 식과 같다. When there is a certain linear transformation matrix T, T can be easily obtained by knowing where each coordinate axis unit vector goes by the transformation T. If, by T, the X-axis unit vector (1, 0, 0) goes to (a1, a2, a3), and the Y-axis unit vector (0, 1, 0) is (b1, b2, b3), Z-axis unit If the vector (0, 0, 1) becomes (c1, c2, c3), the transformation matrix T is as follows.

Figure 112019123669315-pat00002
Figure 112019123669315-pat00002

이 방법를 이용하여 X축을 Xc, Y축을 Yc, Z축을 Zc로 보내는 변환행렬 R을 구하면 이하와 같다. Using this method, the transformation matrix R that sends the X-axis as Xc, the Y-axis as Yc, and the Z-axis as Zc is as follows.

Figure 112019123669315-pat00003
Figure 112019123669315-pat00003

또한, 좌표계를 참조하여 각각의 단위벡터가 어디로 이동해야 하는지를 구해보면 이하와 같다. In addition, referring to the coordinate system to determine where each unit vector should move is as follows.

Figure 112019123669315-pat00004
Figure 112019123669315-pat00004

따라서, 변환행렬 R은 이하와 같다. Therefore, the transformation matrix R is as follows.

Figure 112019123669315-pat00005
Figure 112019123669315-pat00005

여기서 R은 월드좌표를 카메라좌표로 변환시키는 행렬이 아니라 좌표축을 변환시키는 행렬이다. 즉, R은 월드좌표축->카메라좌표축 변환 행렬이다. 좌표로 보면 R은 카메라좌표 -> 월드좌표로 변환시키는 행렬을 의미한다(좌표축 변환과 좌표변환은 서로 역변환 관계, 볼 위치 계산 영상 인식 SW에서 사용한 openCV의 solvePnP에서 반환되는 R은 월드좌표 -> 카메라좌표 변환 행렬로 서로 반대임).Here, R is not a matrix that converts world coordinates to camera coordinates, but a matrix that transforms the coordinate axes. In other words, R is the world coordinate axis -> camera coordinate axis transformation matrix. In terms of coordinates, R means a matrix that converts camera coordinates -> world coordinates (coordinate axis transform and coordinate transform are inverse transform relations, and R returned from solvePnP of openCV used in ball position calculation image recognition software is world coordinate -> camera Coordinate transformation matrix, opposite each other).

반구면 방정식에서 볼의 위치에 따른 기울기 벡터를 계산하는 관계식은 이하와 같다. The relational expression for calculating the inclination vector according to the position of the ball in the hemispherical equation is as follows.

(1) 볼의 h-투영면 법선 벡터를 이용한 기울기 계산 ?? 볼 위치에 따른 pitch 각

Figure 112019123669315-pat00006
와 roll 각
Figure 112019123669315-pat00007
(1) Calculation of slope using the h-projection surface normal vector of the ball ?? Pitch angle according to ball position
Figure 112019123669315-pat00006
And roll angle
Figure 112019123669315-pat00007

반구면에서 자유진동하는 볼의 h-투영면(바닥면으로부터 높이 h)의 법선은 가속도와 중력의 합의 specific force 방향과 일치한다. 특히 이 반구면이 가속하지 않는 경우에는 이 법선벡터의 방향이 중력의 방향과 일치함으로 법선벡터의 반구면에 대한 상대적 기울어짐을 측정함으로 반구면 내의 볼의 자세를 추정할 수 있게 된다. The normal of the h-projection surface (height h from the floor) of a free-vibrating ball in the hemispherical surface coincides with the specific force direction of the sum of acceleration and gravity. In particular, when this hemisphere does not accelerate, the direction of the normal vector is consistent with the direction of gravity, so the attitude of the ball in the hemisphere can be estimated by measuring the relative inclination of the normal vector with respect to the hemisphere.

여기에서는 반구면 내에서 감쇠 진동하는 볼의 법선벡터를 이용하여 자세를 추정하는 센서 시스템의 작동원리(pitch 각

Figure 112019123669315-pat00008
와 roll 각
Figure 112019123669315-pat00009
)를 설명하고 또한 이를 활용하기 위한 자세값 추정 알고리듬 및 시뮬레이션의 구성에 대해 설명한다. 그림 4-1은 시스템의 기본 구성을 나타내었다.Here, the operating principle of the sensor system (pitch angle) that estimates the posture using the normal vector of the ball vibrating attenuated in the hemisphere
Figure 112019123669315-pat00008
And roll angle
Figure 112019123669315-pat00009
) And also the configuration of the attitude estimation algorithm and simulation to utilize it. Figure 4-1 shows the basic configuration of the system.

Figure 112019123669315-pat00010
Figure 112019123669315-pat00010

- 카메라센서와 볼 h-투영면의 기하학 배치 - -Camera sensor and ball h -Geometry arrangement of projection surface-

Figure 112019123669315-pat00011
: 볼의 h-투영면이 구와 만나서 생기는 원
Figure 112019123669315-pat00011
: A circle created when the h-projection surface of the ball meets the sphere

Figure 112019123669315-pat00012
: 카메라센서 FOV axis를 중심으로 하는 원
Figure 112019123669315-pat00012
: Circle centered on the camera sensor FOV axis

Figure 112019123669315-pat00013
: h-투영면의 수직 벡터
Figure 112019123669315-pat00013
: h-projection plane vertical vector

Figure 112019123669315-pat00014
: 원
Figure 112019123669315-pat00015
가 이루는 센서면의 수직 벡터
Figure 112019123669315-pat00014
: won
Figure 112019123669315-pat00015
Vertical vector of the sensor surface

Figure 112019123669315-pat00016
: 구의 중심에서 투영면과 만나는 접점까지의 벡터
Figure 112019123669315-pat00016
: Vector from the center of the sphere to the point of contact with the projection surface

Figure 112019123669315-pat00017
: 원
Figure 112019123669315-pat00018
의 중심에서 추영면과 만나는 접점까지의 벡터
Figure 112019123669315-pat00017
: won
Figure 112019123669315-pat00018
Vector from the center of

Figure 112019123669315-pat00019
: 구의 반경
Figure 112019123669315-pat00019
: Sphere radius

Figure 112019123669315-pat00020
: 구의 바닥에서 투영면까지의 가상 높이
Figure 112019123669315-pat00020
: Virtual height from the bottom of the sphere to the projection surface

Figure 112019123669315-pat00021
: 원
Figure 112019123669315-pat00022
의 반경
Figure 112019123669315-pat00021
: won
Figure 112019123669315-pat00022
Radius of

Figure 112019123669315-pat00023
: 중력 프레임의 Cartesian 좌표계의 성분
Figure 112019123669315-pat00023
: Component of Cartesian coordinate system of gravity frame

Figure 112019123669315-pat00024
: 센서 접점 평면 프레임의 Cartesian 좌표계 성분
Figure 112019123669315-pat00024
: Cartesian coordinate system component of sensor contact plane frame

여기서 편의상

Figure 112019123669315-pat00025
로 설정하고 나머지의 길이는
Figure 112019123669315-pat00026
로 정규화된 양으로 생각한다. 이때
Figure 112019123669315-pat00027
의 범위는
Figure 112019123669315-pat00028
이고
Figure 112019123669315-pat00029
의 범위는
Figure 112019123669315-pat00030
이다. 위 그림과 같이 반구면 내에 h-투영면 높이가
Figure 112019123669315-pat00031
일 때 이 투영면이 차지하는 체적은 다음과 같다.Here for convenience
Figure 112019123669315-pat00025
And the rest of the length is
Figure 112019123669315-pat00026
Think of it as a normalized quantity. At this time
Figure 112019123669315-pat00027
The range of
Figure 112019123669315-pat00028
ego
Figure 112019123669315-pat00029
The range of
Figure 112019123669315-pat00030
to be. The height of the h-projection surface within the hemisphere is
Figure 112019123669315-pat00031
When is, the volume occupied by this projection surface is as follows.

Figure 112019123669315-pat00032
(1)
Figure 112019123669315-pat00032
(One)

여기서 부피

Figure 112019123669315-pat00033
의 범위는 다음과 같다.Where the volume
Figure 112019123669315-pat00033
The range of is as follows.

Figure 112019123669315-pat00034
Figure 112019123669315-pat00034

이 식을

Figure 112019123669315-pat00035
에 정리하면 다음과 같은 다항식을 얻는다.This expression
Figure 112019123669315-pat00035
Summarizing to, we get the following polynomial.

Figure 112019123669315-pat00036
(2)
Figure 112019123669315-pat00036
(2)

이 식을 풀어

Figure 112019123669315-pat00037
범위의 값을 취하면 이것은 반구면 내에 볼의 h-투영면의 부피
Figure 112019123669315-pat00038
가 주어졌을 경우의 높이에 해당한다.Solve this equation
Figure 112019123669315-pat00037
Taking a value in the range, this is the volume of the h-projection surface of the ball within the hemisphere.
Figure 112019123669315-pat00038
It corresponds to the height when is given.

Figure 112019123669315-pat00039
의 반경은 다음 그림으로부터 쉽게 추정할 수 있다.won
Figure 112019123669315-pat00039
The radius of can be easily estimated from the following figure.

Figure 112019123669315-pat00040
Figure 112019123669315-pat00040

- 측면도 - -Side view-

즉,In other words,

Figure 112019123669315-pat00041
(3)
Figure 112019123669315-pat00041
(3)

h-투영면으로 부터의 기울기 추출은 이하와 같다. The slope extraction from the h-projection plane is as follows.

여기에서는 볼의 위치에 따른 법선 벡터를 형성하는 h-투영면(바닥면 높이 h)이 가상 반구면과 닿아서 만들어지는 접점 방정식(반구면 방정식과 볼의 중심 좌표로 유도함)으로 부터 120ㅀ 간격의 3개 접점이 주어졌다고 생각하고, 이 정보를 바탕으로 중력벡터에 대한 반구면의 방향에 대한 식을 유도한다. 이를 위해 그림 4-3과 같은 기하학적 배치도를 고려한다. 그림에서

Figure 112019123669315-pat00042
는 구의 중심에서
Figure 112019123669315-pat00043
번째 접점을 잇는 벡터이다. 또한
Figure 112019123669315-pat00044
는 접점
Figure 112019123669315-pat00045
부터 접점
Figure 112019123669315-pat00046
를 잇는 벡터이다. 따라서Here, the h-projection plane (floor height h) that forms the normal vector according to the position of the ball touches the imaginary hemisphere, and from the contact equation (derived from the hemisphere equation and the center coordinates of the ball), at 120° intervals. It is assumed that three contact points are given, and based on this information, an equation for the direction of the hemisphere for the gravity vector is derived. For this, consider the geometric layout diagram shown in Figure 4-3. In the picture
Figure 112019123669315-pat00042
Is from the center of the sphere
Figure 112019123669315-pat00043
It is a vector connecting the th contact point. Also
Figure 112019123669315-pat00044
Is the contact
Figure 112019123669315-pat00045
Contacts from
Figure 112019123669315-pat00046
It is a vector connecting therefore

Figure 112019123669315-pat00047
(4)
Figure 112019123669315-pat00047
(4)

여기서 인덱스는

Figure 112019123669315-pat00048
중의 하나이며 연속된 인덱스는 circular형으로 변환되는 것을 의미한다.Where the index is
Figure 112019123669315-pat00048
It is one of, and the continuous index means that it is converted into a circular type.

Figure 112019123669315-pat00049
Figure 112019123669315-pat00049

- 볼 투영면과 반구면이 만나는 점의 기하학적 배치 (a) 3차원 배치도 (b) 법선 방향에서 본 배치도 - -Geometric arrangement of the point where the ball projection surface meets the hemisphere (a) 3D layout (b) Layout viewed from the normal direction-

그림 4-3에서

Figure 112019123669315-pat00050
은 동일 평면, 즉 투영면 상에 있는 것을 볼 수 있다. 따라서 다음 식을 얻을 수 있다.In Figure 4-3
Figure 112019123669315-pat00050
Can be seen to be coplanar, i.e. on the projection plane. Therefore, the following equation can be obtained.

Figure 112019123669315-pat00051
(5)
Figure 112019123669315-pat00051
(5)

여기서here

Figure 112019123669315-pat00052
(6)
Figure 112019123669315-pat00052
(6)

그림처럼 센서 프레임에서

Figure 112019123669315-pat00053
,
Figure 112019123669315-pat00054
,
Figure 112019123669315-pat00055
는 서로 120도 간격으로 떨어져 있음을 가정한다. 여기에서는 편의상
Figure 112019123669315-pat00056
방향을 x축으로 설정하였다. 이제 이 세 접점
Figure 112019123669315-pat00057
,
Figure 112019123669315-pat00058
,
Figure 112019123669315-pat00059
을 센서프레임에서 나타내보면, 먼저
Figure 112019123669315-pat00060
평면에서의 azimuth는 각각
Figure 112019123669315-pat00061
,
Figure 112019123669315-pat00062
,
Figure 112019123669315-pat00063
로 주어진다. 그리고
Figure 112019123669315-pat00064
,
Figure 112019123669315-pat00065
,
Figure 112019123669315-pat00066
는 접점 방정식을 분석함으로 쉽게 얻을 수 있다.
Figure 112019123669315-pat00067
,
Figure 112019123669315-pat00068
,
Figure 112019123669315-pat00069
가 구면 상의 점이라는 것을 이용하면 센서 프레임의 Cartesian 성분으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.In the sensor frame as shown
Figure 112019123669315-pat00053
,
Figure 112019123669315-pat00054
,
Figure 112019123669315-pat00055
Are assumed to be 120 degrees apart from each other. Here for convenience
Figure 112019123669315-pat00056
The direction was set as the x-axis. Now these three contacts
Figure 112019123669315-pat00057
,
Figure 112019123669315-pat00058
,
Figure 112019123669315-pat00059
In the sensor frame, first
Figure 112019123669315-pat00060
Each azimuth in the plane is
Figure 112019123669315-pat00061
,
Figure 112019123669315-pat00062
,
Figure 112019123669315-pat00063
Is given by And
Figure 112019123669315-pat00064
,
Figure 112019123669315-pat00065
,
Figure 112019123669315-pat00066
Can be easily obtained by analyzing the junction equation.
Figure 112019123669315-pat00067
,
Figure 112019123669315-pat00068
,
Figure 112019123669315-pat00069
If is a point on a spherical surface, it can be expressed as the Cartesian component of the sensor frame as follows.

Figure 112019123669315-pat00070
(7)
Figure 112019123669315-pat00070
(7)

이를 위의 normal vector 식에 대입하면,Substituting this into the normal vector equation above,

Figure 112019123669315-pat00071
(8)
Figure 112019123669315-pat00071
(8)

Figure 112019123669315-pat00072
Figure 112019123669315-pat00072

따라서 각 센서선

Figure 112019123669315-pat00073
로부터 액체면의 접점
Figure 112019123669315-pat00074
가 각각 계산되었다면 위의 식에 넣고 투영면의 법선벡터의 센서 프레임의 성분을 다음과 같이 구할 수 있다.Therefore, each sensor line
Figure 112019123669315-pat00073
From the contact of the liquid surface
Figure 112019123669315-pat00074
If is respectively calculated, the sensor frame component of the normal vector of the projection surface can be obtained as follows by putting it in the above equation.

Figure 112019123669315-pat00075
(9)
Figure 112019123669315-pat00075
(9)

관성프레임(중력벡터프레임)과 센서프레임의 normal 벡터를 Euler transform으로 표시하면,If the normal vector of the inertia frame (gravity vector frame) and the sensor frame is expressed by Euler transform,

Figure 112019123669315-pat00076
(10)
Figure 112019123669315-pat00076
(10)

위의 식 (9)와 오일러회전식 (10)을 등치시킴으로 pitch 각

Figure 112019123669315-pat00077
와 roll 각
Figure 112019123669315-pat00078
를 구할 수 있다. Equation (9) above and Euler rotation (10) are equalized to
Figure 112019123669315-pat00077
And roll angle
Figure 112019123669315-pat00078
Can be obtained.

위에서 볼의 중심좌표(접점 방정식 -> h-투영면 3개 좌표) 측정치가 주어질 경우, 이를 이용해서 자세각을 계산할 수 있으며, 이 식은 기울기 센서의 작동 알고리즘으로 프로그램 될 식을 제시한 것이다. If a measurement of the ball's center coordinates (contact equation -> h-projection 3 coordinates) is given, the attitude angle can be calculated using this, and this equation suggests an equation to be programmed as the operation algorithm of the tilt sensor.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 본 발명에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치의 바닥체(100)는 투명체로 형성되고, 볼(200)은 불투명체로 형성되되, 바닥체(100) 하부에서 빛을 발광하는 발광부(900)를 포함할 수 있다(도 11). According to another embodiment of the present invention, the floor body 100 of the apparatus for measuring the amount of change in inclination of the structure according to the present invention is formed of a transparent body, and the ball 200 is formed of an opaque body, but light from the bottom of the floor body 100 It may include a light-emitting unit 900 that emits light (FIG. 11).

이 경우 발광부(900)는 빛을 발광하는 램프(910) 및 램프에서 발광된 빛을 전달받아 면발광 되는 면발광체(920)를 포함할 수 있다. In this case, the light-emitting unit 900 may include a lamp 910 that emits light and a surface light-emitting body 920 that emits light by receiving light emitted from the lamp.

이에 따라 램프(910)에서 발광된 빛이 볼(200)만을 투과하지 못하여 볼(200)의 위치된 구역만 명도가 어둡게 도출되므로, 카메라(300)에 의해 촬영된 영상정보(a)에 볼의 위치를 정확하게 포함시키는 것이 가능한 효과를 갖는다. Accordingly, since the light emitted from the lamp 910 does not pass through only the ball 200, only the area where the ball 200 is located has a dark brightness, so that the image information (a) captured by the camera 300 It has the possible effect of including the location accurately.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 본 발명에 따른 구조물의 기울기 변화량 측정 장치는 볼(200)에 대해 진동 하중을 제공하는 진동부(110)를 포함할 수 있다(도 12). According to another embodiment of the present invention, the apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure according to the present invention may include a vibration unit 110 that provides a vibration load to the ball 200 (FIG. 12).

구조물의 기울기 정도가 미약한 경우, 바닥체(100)가 기울여 지더라도 볼(200)과 바닥체(100)의 정지마찰력으로 인하여 볼(200)의 이동이 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라 소정의 기간마다 진동부(1100)가 볼(200)에 대해 진동하중을 제공함으로써 볼(200)과 바닥체(100)의 정지마찰력 이상의 이동력을 제공하고, 결국 볼(200)은 이동 후 중력에 따라 이동이 이루어질 수 있다. When the degree of inclination of the structure is weak, even if the floor body 100 is inclined, the ball 200 may not move due to the static friction force of the ball 200 and the floor body 100. Accordingly, the vibrating unit 1100 provides a vibration load to the ball 200 every predetermined period, thereby providing a moving force greater than the static friction force of the ball 200 and the floor body 100, and eventually the ball 200 moves. After the movement can be made according to the gravity.

도 13 내지 도 15를 참조하면 본 발명에 따른 진동부(1100)의 효과를 확인할 수 있다. 진동부(1100)를 구비시키는 경우 하우징(500)의 위치가 변화되는 것을 방지하기 위해 하우징(500)을 구속하는 고정부(1200)를 더 포함할 수 있다. 13 to 15, the effect of the vibrating unit 1100 according to the present invention can be confirmed. When the vibration unit 1100 is provided, a fixing unit 1200 for restraining the housing 500 may be further included in order to prevent the position of the housing 500 from being changed.

본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. The method of measuring the amount of change in inclination of a structure according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.

상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above is only described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, as well known, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiments and should not be interpreted. It will be said that both the technical idea and the technical idea together with the fundamental are included in the scope of the present invention.

100 : 바닥체
200 : 볼
300 : 카메라
400 : 송수신부
500 : 하우징
600 : 조명장치
700 : 제어부
100: bottom body
200: ball
300: camera
400: transceiver
500: housing
600: lighting device
700: control unit

Claims (15)

구조물의 기울기 변화량 측정 장치에 있어서,
소정의 곡률반경을 갖는 구면으로 형성된 바닥체(100);
상기 바닥체(100) 상면에 거치되어 중력에 따라 이동하는 볼(200);
상기 볼(200)이 위치된 바닥체(100)를 촬영하는 카메라(300);
상기 볼(200)에 대해 진동 하중을 제공하는 진동부(1100); 및
상기 바닥체(100), 상기 볼(200) 및 상기 카메라(300)를 수납하는 내부공간(510)이 형성된 하우징(500);을 포함하고,
상기 바닥체(100)는 상기 내부공간(510)의 저면에 위치하고,
상기 카메라(300)는 상기 내부공간(510)의 윗면에 위치되며,
상기 바닥체(100)는 투명체로 형성되고,
상기 볼(200)은 불투명체로 형성되되,
상기 바닥체(100) 하부에서 빛을 발광하는 발광부(900);를 더 포함하고,
상기 내부공간(510)에서의 상기 볼(200)의 거동을 제한하는 볼 수납부(520);를 더 포함하되,
상기 볼 수납부(520)는 상기 저면과 상기 윗면을 차폐하는 격벽(521)이며,
상기 격벽(521)은 투명체로 형성된 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치.
In the device for measuring the amount of change in inclination of the structure,
A bottom body 100 formed of a spherical surface having a predetermined radius of curvature;
A ball 200 mounted on an upper surface of the bottom body 100 and moving according to gravity;
A camera 300 photographing the bottom body 100 on which the ball 200 is located;
A vibration unit 1100 for providing a vibration load to the ball 200; And
Including; the bottom body 100, the ball 200, and a housing 500 in which an inner space 510 for accommodating the camera 300 is formed,
The floor body 100 is located on the bottom surface of the inner space 510,
The camera 300 is located on the upper surface of the inner space 510,
The bottom body 100 is formed of a transparent body,
The ball 200 is formed of an opaque body,
A light-emitting unit 900 for emitting light under the bottom body 100; further includes,
A ball receiving part 520 that limits the behavior of the ball 200 in the inner space 510; further includes,
The ball receiving part 520 is a partition wall 521 shielding the bottom surface and the upper surface,
The partition wall 521 is a device for measuring a change in inclination of a structure, characterized in that formed of a transparent body.
제1항에 있어서,
상기 카메라(300)에 의해 생성된 영상정보(a)를 서버(10)로 송신하는 송수신부(400);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치.
The method of claim 1,
Transmitting/receiving unit 400 for transmitting the image information (a) generated by the camera 300 to the server 10;
The device for measuring the amount of change in inclination of the structure, characterized in that it further comprises.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 내부공간(510)에 빛을 제공하는 조명장치(600);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치.
The method of claim 2,
A lighting device 600 that provides light to the inner space 510;
The device for measuring the amount of change in slope of the structure, characterized in that it further comprises.
제4항에 있어서,
상기 카메라(300), 상기 송수신부(400) 및 상기 조명장치(600)를 제어하는 제어부(700);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치.
The method of claim 4,
A control unit 700 for controlling the camera 300, the transmission/reception unit 400, and the lighting device 600;
The device for measuring the amount of change in inclination of the structure, characterized in that it further comprises.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서
상기 발광부(900)는
빛을 발광하는 램프(910); 및
상기 램프에서 발광된 빛을 전달받아 면발광 되는 면발광체(920);를
포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량 측정 장치.
According to claim 1
The light-emitting unit 900 is
A lamp 910 emitting light; And
A surface light-emitting body 920 that receives light emitted from the lamp and emits surface light;
A device for measuring the amount of change in inclination of a structure, comprising: a.
제5항의 구조물의 기울기 변화량 측정 장치를 이용하여 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법에 있어서,
상기 카메라(300)에 의해 상기 볼(200)이 위치된 상기 바닥체(100)를 촬영하여 상기 볼(200)의 제1 영상정보(a1)을 생성하는 제1 단계(S100); 및
상기 제1 단계(S200) 이후에 상기 카메라(300)에 의해 상기 볼(200)이 위치된 상기 바닥체(100)를 촬영하여 상기 볼(200)의 제2 영상정보(a2)을 생성하는 제2 단계(S200);를
포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법.
In the method of measuring the amount of change in inclination of the structure using the device for measuring the amount of change in inclination of the structure of claim 5,
A first step (S100) of generating first image information (a1) of the ball 200 by photographing the bottom body 100 on which the ball 200 is located by the camera 300; And
After the first step (S200), a second image information (a2) of the ball 200 is generated by photographing the bottom body 100 on which the ball 200 is positioned by the camera 300. Step 2 (S200);
Method for measuring the amount of change in inclination of the structure comprising a.
제12항에 있어서,
상기 제어부(700)가 상기 제1 영상정보(a1) 및 상기 제2 영상정보(a2)를 이용하여 기울기 변화값을 도출하는 제3 단계(S300);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법.
The method of claim 12,
A third step (S300) in which the control unit 700 derives a gradient change value using the first image information a1 and the second image information a2;
Method for measuring the amount of change in the slope of the structure, characterized in that it further comprises.
제13항에 있어서,
상기 제3 단계(S300)는
상기 제1 영상정보(a1)에서 상기 볼(200)의 제1 위치값(b1)을 도출함과 아울러 상기 제2 영상정보(a2)에서 상기 볼(200)의 제2 위치값(b2)을 도출하는 위치값 도출단계(S310); 및
상기 제1 위치값(b1), 상기 제2 위치값(b2) 및 상기 곡률반경을 이용하여 상기 기울기 변화값을 도출하는 변화값 도출단계(S320);를
포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법.
The method of claim 13,
The third step (S300) is
The first position value (b1) of the ball 200 is derived from the first image information (a1), and the second position value (b2) of the ball 200 is derived from the second image information (a2). A deriving position value derivation step (S310); And
A change value derivation step (S320) of deriving the gradient change value using the first position value (b1), the second position value (b2), and the radius of curvature;
Method for measuring the amount of change in inclination of the structure comprising a.
제14항에 따른 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium in which a program for executing the method of measuring the amount of change in inclination of the structure according to claim 14 is recorded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102434412B1 (en) * 2021-11-26 2022-08-19 한국건설기술연구원 Apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure having a maximum static friction removal unit and a method for measuring the amount of change in inclination of the structure using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6114308U (en) * 1984-06-29 1986-01-28 横河電機株式会社 tilt detector
JP5229813B2 (en) * 2009-02-06 2013-07-03 公立大学法人高知工科大学 Tilt detection device using liquid crystal
KR20160144047A (en) * 2015-06-08 2016-12-16 자이로캠주식회사 The digital absolute inclinometer or method which measure the position of free oscillation ball on half inner sphere by image sensor or photo detector
KR101843511B1 (en) * 2017-07-10 2018-03-29 이승배 Device for detecting inclination based on ball movement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6114308U (en) * 1984-06-29 1986-01-28 横河電機株式会社 tilt detector
JP5229813B2 (en) * 2009-02-06 2013-07-03 公立大学法人高知工科大学 Tilt detection device using liquid crystal
KR20160144047A (en) * 2015-06-08 2016-12-16 자이로캠주식회사 The digital absolute inclinometer or method which measure the position of free oscillation ball on half inner sphere by image sensor or photo detector
KR101843511B1 (en) * 2017-07-10 2018-03-29 이승배 Device for detecting inclination based on ball movement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102434412B1 (en) * 2021-11-26 2022-08-19 한국건설기술연구원 Apparatus for measuring the amount of change in inclination of a structure having a maximum static friction removal unit and a method for measuring the amount of change in inclination of the structure using the same

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