KR102265759B1 - 배관 검사 장치 - Google Patents

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장치영
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Abstract

본 발명은 배관 검사 장치에 관한 것이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치는, 주행 몸체; 주행 몸체의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배치되며, 배관의 내부면에 밀착한 상태로 주행 몸체를 배관의 길이 방향을 따라 이동시키는 복수의 주행 구동부; 주행 몸체의 전방 또는 후방에 설치되며, 주행 몸체가 이동할 때에 배관의 상태를 검사하는 배관 검사부; 및 복수의 주행 구동부 및 배관 검사부에 연결되며, 복수의 주행 구동부 및 배관 검사부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 복수의 주행 구동부는 각각, 배관의 내부면에 접촉한 상태로 배관의 내부면을 따라 주행하는 적어도 하나의 주행 휠; 적어도 하나의 주행 휠에 연결되며, 적어도 하나의 주행 휠에 회전 구동력을 제공하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부; 적어도 하나의 주행 휠 각각을 회전 가능하게 지지하고, 적어도 하나의 주행 휠 구동부가 장착되는 주행 휠 지지 몸체; 주행 휠 지지 몸체에 연결되며, 주행 몸체의 일측으로부터 배관의 내부면을 향하는 방향으로 적어도 하나의 주행 휠 각각의 위치를 조절하는 주행 지지 암; 및 주행 지지 암의 일측에 연결되며, 주행 지지 암의 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 주행 지지 암 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 검사 장치{Pipeline inspection apparatus}
본 발명은 배관 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배관 검사 장치의 구조를 보다 단순화할 수 있고, 배관 검사 장치의 주행을 보다 안정적으로 구현할 수 있는 배관 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스관, 송유관 등 다양한 제조 설비에 사용되는 배관(Pipeline)은 사용 기간이 증가함에 따라 내부에 균열이 발생하는 등 많은 문제를 야기할 수 있으므로 지속적인 유지 관리가 필수적이다.
따라서, 배관의 내부 또는 외부 상태를 수시로 검사 및 진단하는 다양한 종류의 배관 검사 장치 및 방법이 지속적으로 개발되고 있다. 특히, 최근에는 배관의 내부를 직접 주행하며 카메라, 초음파 장치 등 다양한 검사 장치를 이용하여 배관의 상태를 검사하는 배관 검사 장치, 또는, 배관 탐사 장치(이하, 배관 검사 장치)가 주로 사용되고 있다.
이러한 배관 검사 장치는 대부분 모터에 의해 구동되는 주행 휠을 이용하여 배관의 내부를 주행하며, 내부면이 곡면을 이루는 배관을 안정적으로 주행할 수 있을 것이 요구되는데, 대부분의 배관 검사 장치는 주행 휠이 연결된 링크 구조를 이용하여 주행 휠이 배관의 내부면에 밀착되도록 하는 구조를 가지고 있다.
예를 들어, 국내 공개특허공보 제10-2016-0015974호(비파괴 검사용 배관 내부 무인 자동화 이송장치)(2016년 2월 15일 공개)(특허문헌 1)에는 배관의 곡률에 대응하기 위해 좌우 각각 개별적 전륜 구동방식으로 이루어지는 앞바퀴와 궤도 유지용 간극부를 가지는 뒷바퀴로 구성된 주행 장치가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 배관 검사 장치는 단순히 배관의 내부를 안정적으로 주행할 수 있다는 장점만 있을 뿐, 프레임(100)의 상하 위치가 일정하지 않아 방사선원 등 배관 검사부의 상하 위치가 검사 도중 계속 변화할 수 있다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 카메라, 초음파 장치 등이 설치된 주행 몸체로부터 방사상으로 형성된 링크 구조와 주행 휠을 이용하여 배관의 내부면에 밀착한 상태로 주행하는 배관 검사 장치의 구조가 도입되었다.
일 예로, 국내 공개특허공보 제10-2016-0119384호(배관 주행 장치)(2016년 10월 13일 공개)(특허문헌 2)에는 몸체부의 둘레를 따라 설치되고 방사상으로 확장 구동할 때에 주행 휠을 배관의 내면에 밀착시키는 복수의 확장부재를 이용하는 구조가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허문헌 2에 개시된 배관 검사 장치는 복수의 확장부재 및 확장 구동부의 구조가 매우 복잡할 뿐 아니라, 복수의 확장부재가 확장되는 범위가 제한적이라는 문제점이 있었다.
또 다른 예로, 국내 공개특허공보 제10-2018-0043621호(형상 및 크기 변형 배관용 이동로봇)(2018년 4월 30일 공개)(특허문헌 3)에는 주행 휠을 포함하는 구동 유닛과 탄성 유닛을 조립하여 다양한 형태의 크기의 배관에 적용 가능한 구조가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허문헌 3에 개시된 배관 검사 장치는 단순히 탄성 부재를 이용하여 주행 휠을 배관의 내부에 밀착한다는 점에서 한계가 있고, 배관의 크기에 따라 다수의 탄성 유닛 중 일부를 조립 또는 분해해야 한다는 점에서 번거롭다는 문제점이 있었다.
따라서, 배관 검사 장치의 구조를 보다 단순화할 수 있고, 배관 검사 장치의 주행을 보다 안정적으로 구현할 수 있는 배관 검사 장치가 요구된다.
국내 공개특허공보 제10-2016-0015974호(비파괴 검사용 배관 내부 무인 자동화 이송장치)(2016년 2월 15일 공개) 국내 공개특허공보 제10-2016-0119384호(배관 주행 장치)(2016년 10월 13일 공개) 국내 공개특허공보 제10-2018-0043621호(형상 및 크기 변형 배관용 이동로봇)(2018년 4월 30일 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 몸체의 정위치를 유지하기 위해 복수의 주행 구동부 각각이 주행 지지 암과 주행 지지 암 구동부를 개별적으로 구동하여 주행 휠의 위치를 조절할 수 있도록 구성함으로써, 배관 검사 장치의 구조를 보다 단순화할 수 있고, 배관 검사 장치의 주행을 보다 안정적으로 구현할 수 있는 배관 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치는, 배관의 내부에 배치되며, 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 상기 배관의 상태를 검사하는 배관 검사 장치에 있어서, 주행 몸체; 상기 주행 몸체의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배치되며, 상기 배관의 내부면에 밀착한 상태로 상기 주행 몸체를 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동시키는 복수의 주행 구동부; 상기 주행 몸체의 전방 또는 후방에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 배관의 상태를 검사하는 배관 검사부; 및 상기 복수의 주행 구동부 및 상기 배관 검사부에 연결되며, 상기 복수의 주행 구동부 및 상기 배관 검사부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 주행 구동부는 각각, 상기 배관의 내부면에 접촉한 상태로 상기 배관의 내부면을 따라 주행하는 적어도 하나의 주행 휠; 상기 적어도 하나의 주행 휠에 연결되며, 상기 적어도 하나의 주행 휠에 회전 구동력을 제공하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부; 상기 적어도 하나의 주행 휠 각각을 회전 가능하게 지지하고, 상기 적어도 하나의 주행 휠 구동부가 장착되는 주행 휠 지지 몸체; 상기 주행 휠 지지 몸체에 연결되며, 상기 주행 몸체의 일측으로부터 상기 배관의 내부면을 향하는 방향으로 상기 적어도 하나의 주행 휠 각각의 위치를 조절하는 주행 지지 암; 및 상기 주행 지지 암의 일측에 연결되며, 상기 주행 지지 암의 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 주행 지지 암 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암은, 일단은 상기 주행 몸체의 일측에 연결되고, 타단은 상기 주행 휠 지지 몸체의 일측에 연결되는 시저 리프트(Scissor Lift)인 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암 구동부는, 상기 시저 리프트를 구성하는 복수의 시저 암(Scissor arm) 중 어느 하나의 일단에 연결되며, 상기 복수의 시저 암 중 어느 하나에 상기 주행 몸체의 이동 방향을 향하는 왕복 구동력을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부는, 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 각각에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 배관 검사부는, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 배관의 단면을 스캔하여 상기 배관의 상태를 검사하는 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제어부는, 상기 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터를 이용하여 상기 복수의 주행 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배관 검사 장치는, 상기 주행 몸체 및 상기 복수의 주행 구동부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 주행 몸체의 상태 및 상기 복수의 주행 구동부의 상태 중 적어도 하나를 측정하는 적어도 하나의 센서부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수의 주행 구동부, 상기 배관 검사부 및 상기 적어도 하나의 센서부에 연결되며, 상기 적어도 하나의 센서부로부터 획득된 센서 데이터를 이용하여 상기 복수의 주행 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치는, 상기 주행 몸체의 전방에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 주행 몸체의 전방을 촬영하는 영상 촬영부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수의 주행 구동부, 상기 배관 검사부 및 상기 영상 촬영부에 연결되며, 상기 영상 촬영부로부터 획득된 영상 데이터를 이용하여 상기 복수의 주행 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배관 검사 장치에 따르면, 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 몸체의 정위치를 유지하기 위해 복수의 주행 구동부 각각이 주행 지지 암과 주행 지지 암 구동부를 개별적으로 구동하여 주행 휠의 위치를 조절할 수 있도록 구성함으로써, 배관 검사 장치의 구조를 보다 단순화할 수 있고, 배관 검사 장치의 주행을 보다 안정적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배관 검사 장치에 따르면, 주행 휠의 위치를 조절하기 위한 주행 지지 암을 시저 리프트(Scissor Lift)로 구현함으로써, 주행 구동부의 구조를 보다 단순화할 수 있고, 다양한 크기의 배관에 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배관 검사 장치에 따르면, 배관의 상태를 검사하기 위해 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar)를 사용함으로써, 기존 비접촉 검사 방식에 비해 보다 정확한 검사 결과를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배관 검사 장치에 따르면, 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar)의 레이더 데이터를 이용하여 배관의 상태를 검사할 뿐 아니라, 주행 몸체의 주행 상태를 판단함으로써, 배관 검사 장치의 주행을 보다 안정적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 주행 구동부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 주행 구동부의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 주행 구동부를 구성하는 주행 지지 암의 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 주행 구동부를 구성하는 주행 지지 암 구동부의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 복수의 주행 구동부를 제어하는 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 복수의 주행 구동부를 제어하는 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 배관 검사 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 1 내지 9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 정면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는 주행 몸체(100), 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는 배관(P)의 내부에 배치되며, 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 배관(P)의 상태를 검사할 수 있다.
주행 몸체(100)는 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 본체로서, 배관 검사 장치(1)를 구성하는 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 제어부(400)가 구비될 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 주행 몸체(100)는 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 제어부(400)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(도시되지 않음)를 구비할 수 있으며, 전원 공급부는 외부로부터 케이블 등을 통해 전원을 직접 공급 받을 수도 있고, 배터리 등을 사용할 수도 있다. 도 1 내지 도 3에서는 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 길게 형성된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하겠지만, 주행 몸체(100)는 배관(P)의 내부면을 향하는 일측에 후술할 주행 구동부(200)의 주행 지지 암(240)이 연결되는 제1 힌지 홀(120)과, 주행 몸체(100)의 이동 방향과 나란한 방향으로 길게 형성된 제1 장공 홀(130)이 형성될 수 있다.
복수의 주행 구동부(200)는 주행 몸체(100)의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배치되며, 배관(P)의 내부면에 밀착한 상태로 주행 몸체(100)를 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 즉, 복수의 주행 구동부(200)는 주행 몸체(100)를 배관(P)의 길이 방향으로 이동시킬 뿐 아니라, 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 주행 몸체(100)의 정위치를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서는 주행 몸체(100)가 원형 단면을 가지는 배관(P)의 내부를 주행하는 경우, 3 개의 주행 구동부(200)가 주행 몸체(100)를 중심으로 120 도의 동일한 간격으로 배치된 예를 도시하고 있으나, 주행 구동부(200)의 개수 및 배치 형태는 배관(P)의 형상, 배관(P)의 크기 등의 조건에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다. 일 예로, 배관(P)의 단면이 사각 단면을 가지는 경우, 주행 구동부(200)는 주행 몸체(100)를 중심으로 상하 및 좌우에 4 개가 90 도 간격으로 배치될 수도 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 주행 구동부(200)는 주행 휠(210), 주행 휠 구동부(220), 주행 휠 지지 몸체(230), 주행 지지 암(240) 및 주행 지지 암 구동부(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 주행 구동부(200)의 구체적인 구조 및 동작에 대해서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
배관 검사부(300)는 주행 몸체(100)의 전방 또는 후방에 설치되며, 주행 몸체(100)가 이동할 때에 배관(P)의 상태를 검사할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 필요에 따라, 배관 검사부(300)는 주행 몸체(100)가 이동하는 동안 주행 몸체(100)의 이동 방향을 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있다.
도 1 및 도 3에서는 배관 검사부(300)가 주행 몸체(100)의 전방에 설치된 예를 도시하고 있으나, 필요에 따라, 주행 몸체(100)의 후방에 설치되거나, 전방 및 후방에 모두 설치될 수도 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나, 주행 몸체(100)가 길게 형성되거나, 복수의 주행 몸체(100)가 연결된 구조를 가지는 경우, 필요에 따라, 배관 검사부(300)는 주행 몸체(100)의 내부에 설치될 수도 있다.
바람직하게는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)를 구성하는 배관 검사부(300)는 주행 몸체(100)가 이동할 때에 배관(P)의 단면을 360도 스캔하여 배관(P)의 상태를 검사하는 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar)를 사용할 수 있다. 이와 같이, 초광대역 레이더를 이용하여 배관(P)의 상태를 검사하는 경우, 기존의 초음파 방식 등 비접촉 검사 방식에 비해 보다 정확한 검사 결과를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
제어부(400)는 주행 몸체(100)의 내부 또는 외부에 구비되며, 복수의 주행 구동부(200) 및 배관 검사부(300)에 연결되며, 복수의 주행 구동부(200) 및 배관 검사부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 동안, 배관(P)의 내부면 상태에 따라 주행 몸체(100)가 정위치를 벗어나는 경우, 주행 몸체(100)가 정위치를 유지하도록 복수의 주행 구동부(200) 각각의 구동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 주행 몸체(100)의 이동 속도에 따라 배관 검사부(300)의 검사 속도, 회전 속도 등을 제어할 수도 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는 배관 검사부(300)로부터 측정된 검사 데이터를 외부의 원격 서버(도시되지 않음)로 전송하기 위해 원격 서버와 유선 또는 무선으로 연결된 통신부를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)를 구성하는 주행 구동부(200)의 구조 및 동작에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 주행 구동부의 구조를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 주행 구동부의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 주행 구동부(200)는 주행 휠(210), 주행 휠 구동부(220), 주행 휠 지지 몸체(230), 주행 지지 암(240) 및 주행 지지 암 구동부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
주행 휠(210)은 배관(P)의 내부면에 접촉한 상태로 배관(P)의 내부면을 따라 주행할 수 있으며, 필요에 따라 주행 몸체(100)의 길이 방향 또는 폭 방향으로 복수개가 구비될 수 있다. 도 4에서는 주행 몸체(100)의 길이 방향을 따라 전단 및 후단에 2 개의 주행 휠(210)이 구비된 예를 도시하고 있다.
주행 휠 구동부(220)는 주행 휠(210)에 연결되며, 주행 휠(210)에 회전 구동력을 제공할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 주행 휠 구동부(220)는 회전 구동력을 발생시키는 구동 모터(221)와, 구동 모터(221)로부터 발생된 회전 구동력을 주행 휠(210)에 전달하는 동력 전달 부재(222)로 구성될 수 있다. 도 4에서는 동력 전달 부재(222)의 일 예로, 복수의 스퍼어 기어를 사용한 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
바람직하게는, 주행 휠 구동부(220)는 주행 휠(210)의 개수와 동일하게 구비되며, 각각의 주행 휠(210)에 연결되어 개별적으로 회전 구동력을 제공할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 주행 휠 구동부(220)는 주행 몸체(100)의 길이 방향을 따라 전단 및 후단에 구비된 2 개의 주행 휠(210) 각각에 대응하도록 한 쌍이 구비되며, 각각의 주행 휠(210)에 연결되어 개별적으로 회전 구동력을 제공할 수 있다.
이와 같이, 주행 휠 구동부(220)가 각각의 주행 휠(210)을 개별적으로 구동시키는 경우, 복수의 주행 휠(210) 각각의 회전 속도를 개별적으로 제어할 수 있으므로 일부 주행 휠(210)이 배관(P)의 내부면으로부터 이격되는 문제점을 해결할 수 있다.
주행 휠 지지 몸체(230)는 적어도 하나의 주행 휠(210) 각각을 회전 가능하게 지지하고, 적어도 하나의 주행 휠 구동부(220)가 장착될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 주행 휠 지지 몸체(230)는 주행 휠(210)이 회전 가능하게 지지하는 관통 홀(231)이 형성될 수 있고, 내부에 주행 휠(210)과 주행 휠 구동부(220)를 수용하기 위한 수용 공간이 형성될 수 있다.
도 4에서는 주행 휠 지지 몸체(230)가 내부 수용 공간이 형성된 한 쌍의 하우징을 결합하여 형성되는 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 주행 휠(210)의 개수 및 배치 형태, 주행 휠 구동부(220)의 개수 및 배치 형태 등의 조건에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
한편, 주행 휠 지지 몸체(230)는 주행 몸체(100)를 향하는 일측에 후술할 주행 지지 암(240)이 연결되는 제2 힌지 홀(232)과, 주행 몸체(100)의 이동 방향과 나란한 방향으로 길게 형성된 제2 장공 홀(233)이 형성될 수 있다.
주행 지지 암(240)은 주행 휠 지지 몸체(230)에 연결되며, 주행 몸체(100)의 일측으로부터 배관(P)의 내부면을 향하는 방향으로 적어도 하나의 주행 휠(210) 각각의 위치를 조절할 수 있다. 즉, 주행 지지 암(240)은 주행 몸체(100)의 이동 방향에 수직한 방향으로 길이가 조절되는 구조를 가지며, 주행 지지 휠이 배관(P)의 내부면에 밀착할 수 있도록 주행 휠(210)의 위치를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
주행 지지 암 구동부(250)는 주행 지지 암(240)의 일측에 연결되며, 주행 지지 암(240)의 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 주행 지지 암(240)은 일단은 주행 몸체(100)의 일측에 연결되고, 타단은 주행 휠 지지 몸체(230)의 일측에 연결되는 시저 리프트(Scissor Lift)로 구성될 수 있다. 또한, 주행 지지 암 구동부(250)는, 시저 리프트를 구성하는 복수의 시저 암(Scissor arm) 중 어느 하나의 일단에 연결되며, 복수의 시저 암 중 어느 하나에 주행 몸체(100)의 이동 방향을 향하는 왕복 구동력을 제공할 수 있다.
먼저, 도 4 및 도 5에서는 주행 지지 암(240)이 한 쌍의 시저 암(241, 242), 즉, 제1 시저 암(241) 및 제2 시저 암(242)으로 구성된 시저 리프트로 구성된 예를 도시하고 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 시저 암(241)은 일단(241a)이 주행 몸체(100)의 일측에 형성된 제1 힌지 홀(120)에 회전 가능하게 결합되고, 타단(241b)이 주행 휠 지지 몸체(230)의 일측에 형성된 제2 장공 홀(233)을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제2 시저 암(242)은 일단(242a)이 주행 몸체(100)의 일측에 형성된 제1 장공 홀(130)에 이동 가능하게 결합되고, 타단(242b)이 주행 휠 지지 몸체(230)의 일측에 형성된 제2 힌지 홀(232)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제1 시저 암(241)과 제2 시저 암(242)은 시저 리프트를 구성하기 위해 중앙부가 서로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이 때, 주행 지지 암 구동부(250)는 제2 시저 암(242)의 일단(242a)에 연결되며, 제2 시저 암(242)이 제1 장공 홀(130)을 따라 왕복 이동 가능하도록 주행 몸체(100)의 이동 방향을 향하는 왕복 구동력을 제공하며, 한 쌍의 제1 시저 암(241)과 제2 시저 암(242)은 제2 시저 암(242)의 일단(242a)의 위치에 따라 주행 휠 지지 몸체(230)의 위치를 조절할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에서는 주행 지지 암(240)이 한 쌍의 시저 암(241, 242)으로 구성된 시저 리프트의 구조를 가지는 예를 도시하고 있으나, 필요에 따라, 여러 층으로 구성된 시저 리프트를 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 주행 구동부를 구성하는 주행 지지 암의 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 6에서는, 도 4 및 도 5에 도시된 주행 지지 암(240)과는 달리, 주행 지지 암(240)이 여러 층으로 구성된 시저 리프트의 구조를 도시하고 있다. 즉, 도 6의 (a)에서는 서로 교차된 제1 시저 암(241)과 제2 시저 암(242)이 3 개의 층으로 겹쳐 구성된 예를 나타내고 있고, 도 6의 (b)에서는 주행 지지 암 구동부(250)에 의해 시저 리프트의 길이가 변경되는 모습을 나타내고 있다.
도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 시저 암(241)과 제2 시저 암(242)이 여러 층으로 구성된 시저 리프트를 사용하는 경우, 주행 지지 암 구동부(250)에 의한 왕복 이동 거리가 짧은 경우에도, 전체 시저 리프트, 즉, 전체 주행 지지 암(240)의 길이 변화를 증가시킬 수 있으므로, 다양한 크기의 배관(P)에 용이하게 적용할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 주행 지지 암 구동부(250)는 제2 시저 암(242)의 일단에 왕복 구동력을 제공하기 위해 다양한 구조의 액츄에이터(Actuator)를 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치의 주행 구동부를 구성하는 주행 지지 암 구동부의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 주행 지지 암 구동부(250)는 구동 모터(251), 볼 스크류(Ball screw)(252) 및 볼 스크류(252)의 회전에 따라 왕복 구동되는 너트 부재(253)로 구성되는 것이 바람직하다. 이 때, 제2 시저 암(242)의 일단은 너트 부재(253)의 일측에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 주행 지지 암 구동부(250)를 구성하는 볼 스크류(252)의 일측 또는 양측에는 제2 시저 암(242)의 일단이 왕복 이동을 안내하기 위한 리니어 모션 가이드(LM guide) 또는 리니어 부싱(Linear bushing) 등이 설치될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)의 주행 구동부(200)는 주행 지지 암(240)이 배관(P)의 내부면을 향하는 방향으로 길이 조절이 가능한 시저 리프트의 구조를 가지도록 구성하고, 주행 지지 암 구동부(250)가 주행 지지 암(240)의 길이 방향과 수직한 방향, 즉, 주행 몸체(100)의 이동 방향으로 왕복 구동력을 제공하도록 구성함으로써, 보다 간단한 구조로 주행 지지 암(240)의 길이를 조절하여 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 휠(210)이 배관(P)의 내부면에 밀착할 수 있도록 할 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)의 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 복수의 주행 구동부를 제어하는 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 8에서는 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 복수의 주행 구동부(200) 각각을 제어하기 위해 배관 검사부(300)의 검사 데이터를 이용하는 예를 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 주행 몸체(100)의 전방 또는 후방에 구비되는 배관 검사부(300)는 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar)를 사용하는 것이 바람직하며, 초광대역 레이더는 배관(P)의 상태를 검사하는 것은 물론, 배관(P)의 내부면까지의 거리를 측정하는데 사용할 수 있다.
따라서, 제어부(400)는 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터를 이용하여 복수의 주행 구동부(200) 각각의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터 중, 배관(P)의 형상에 관한 정보, 배관(P)의 내부면까지의 거리 정보 등을 이용하여 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 몸체(100)의 현재 상태를 판단한 후, 주행 몸체(100)가 정위치를 유지하도록 복수의 주행 구동부(200) 각각을 구성하는 주행 휠(210)의 회전 속도, 주행 지지 암(240)의 길이 등을 실시간으로 제어할 수 있다. 이 때, 제어부(400)는 주행 몸체(100)가 정위치를 유지하도록 각각의 주행 구동부(200)가 서로 다르게 구동되도록 제어할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치를 구성하는 복수의 주행 구동부를 제어하는 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 9에서는 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 복수의 주행 구동부(200) 각각을 제어하기 위해 배관 검사부(300)의 검사 데이터(초광대역 레이더의 레이더 데이터) 이외에 센서 데이터를 보조적으로 이용하는 예를 도시하고 있다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는 주행 몸체(100) 및 복수의 주행 구동부(200) 중 적어도 하나에 설치되며, 주행 몸체(100)가 이동할 때에 주행 몸체(100)의 상태 및 복수의 주행 구동부(200)의 상태 중 적어도 하나를 측정하는 적어도 하나의 센서부(510, 520)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(400)는 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 적어도 하나의 센서부(510, 520)에 연결되며, 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 적어도 하나의 센서부(510, 520)의 동작을 제어할 수 있다.
도 9에서는 센서부가 주행 몸체(100)에 설치된 제1 센서부(510)와 주행 구동부(200)에 설치된 제2 센서부(520)로 구성된 예를 도시하고 있다. 즉, 주행 몸체(100)에 형성된 제1 센서부(510)는 주행 몸체(100)의 일측으로부터 배관(P)의 내부면까지 이격된 거리를 측정할 수 있고, 주행 구동부(200)에 설치된 제2 센서부(520)는 주행 휠(210)이 배관(P)의 내부면으로부터 이격된 거리를 측정할 수 있다.
따라서, 제어부(400)는 제1 센서부(510) 및 제2 센서부(520)으로부터 획득된 센서 데이터를 이용하여 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 몸체(100) 및 주행 구동부(200)의 현재 상태를 판단한 후, 주행 몸체(100)가 정위치를 유지하도록 복수의 주행 구동부(200) 각각을 구성하는 주행 휠(210)의 회전 속도, 주행 지지 암(240)의 길이 등을 실시간으로 제어할 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)의 구조에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 9에 도시된 제1 실시예와 동일한 구조 및 동작에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점 만을 위주로 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치를 나타내는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시예의 배관 검사 장치(1)와 실질적으로 동일하나, 주행 몸체(100)의 전방에 영상 촬영부(600)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)는 주행 몸체(100), 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300), 제어부(400) 및 영상 촬영부(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 영상 촬영부(600)에 연결되며, 복수의 주행 구동부(200), 배관 검사부(300) 및 영상 촬영부(600)의 동작을 제어할 수 있다.
영상 촬영부(600)는 주행 몸체(100)의 전방에 설치되며, 주행 몸체(100)가 이동할 때에 주행 몸체(100)의 전방을 촬영할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 필요에 따라, 영상 촬영부(600)는 주행 몸체(100)가 이동하는 동안 주행 몸체(100)의 이동 방향을 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 검사 장치(1)를 구성하는 영상 촬영부(600)는 단순히 배관(P)의 검사를 위해 배관(P)의 내부를 촬영하는 것이 아니라, 주행 몸체(100)의 주행 상태를 판단하기 위한 것이다.
즉, 영상 촬영부(600)는 주행 몸체(100)가 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동할 때에 전방을 촬영하여 영상 데이터를 획득하고, 제어부(400)는 영상 촬영부(600)로부터 획득된 영상 데이터를 이용하여 배관(P)의 길이 방향을 따라 이동하는 주행 몸체(100)의 현재 상태를 판단한 후, 주행 몸체(100)가 정위치를 유지하도록 복수의 주행 구동부(200) 각각을 구성하는 주행 휠(210)의 회전 속도, 주행 지지 암(240)의 길이 등을 실시간으로 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 배관 검사 장치
100: 주행 몸체 200: 주행 구동부
210: 주행 휠 220: 주행 휠 구동부
230: 주행 지지 암 240: 주행 지지 암 구동부
300: 배관 검사부 400: 제어부
510, 520: 센서부 600: 영상 촬영부

Claims (8)

  1. 배관의 내부에 배치되며, 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 동안 상기 배관의 상태를 검사하는 배관 검사 장치에 있어서,
    주행 몸체;
    상기 주행 몸체의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배치되며, 상기 배관의 내부면에 밀착한 상태로 상기 주행 몸체를 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동시키는 복수의 주행 구동부;
    상기 주행 몸체의 전방 또는 후방에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 배관의 단면을 360도 스캔하여 상기 배관의 상태를 검사하고 상기 배관의 내부면까지의 거리를 측정하는 초광대역 레이더(Ultra-wideband radar); 및
    상기 복수의 주행 구동부 및 상기 초광대역 레이더에 연결되며, 상기 복수의 주행 구동부 및 상기 초광대역 레이더의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 주행 구동부는 각각,
    상기 배관의 내부면에 접촉한 상태로 상기 배관의 내부면을 따라 주행하는 적어도 하나의 주행 휠;
    상기 적어도 하나의 주행 휠에 연결되며, 상기 적어도 하나의 주행 휠에 회전 구동력을 제공하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부;
    상기 적어도 하나의 주행 휠 각각을 회전 가능하게 지지하고, 상기 적어도 하나의 주행 휠 구동부가 장착되는 주행 휠 지지 몸체;
    상기 주행 휠 지지 몸체에 연결되며, 상기 주행 몸체의 일측으로부터 상기 배관의 내부면을 향하는 방향으로 상기 적어도 하나의 주행 휠 각각의 위치를 조절하는 주행 지지 암; 및
    상기 주행 지지 암의 일측에 연결되며, 상기 주행 지지 암의 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 주행 지지 암 구동부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터 중 상기 배관의 형상에 관한 정보 및 상기 배관의 내부면까지의 거리 정보를 이용하여 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 상기 주행 몸체의 상태를 판단한 후, 상기 주행 몸체가 정위치를 유지하도록 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부 및 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암 구동부의 동작을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암은,
    일단은 상기 주행 몸체의 일측에 연결되고, 타단은 상기 주행 휠 지지 몸체의 일측에 연결되는 시저 리프트(Scissor Lift)인 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암 구동부는, 상기 시저 리프트를 구성하는 복수의 시저 암(Scissor arm) 중 어느 하나의 일단에 연결되며, 상기 복수의 시저 암 중 어느 하나에 상기 주행 몸체의 이동 방향을 향하는 왕복 구동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부는, 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 각각에 연결되는 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 검사 장치는,
    상기 주행 몸체 및 상기 복수의 주행 구동부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 주행 몸체의 상태 및 상기 복수의 주행 구동부의 상태 중 적어도 하나를 측정하는 적어도 하나의 센서부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 주행 구동부, 상기 초광대역 레이더 및 상기 적어도 하나의 센서부에 연결되며, 상기 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터 중 상기 배관의 형상에 관한 정보 및 상기 배관의 내부면까지의 거리 정보, 상기 적어도 하나의 센서부로부터 획득된 센서 데이터를 이용하여 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 상기 주행 몸체의 상태를 판단한 후, 상기 주행 몸체가 정위치를 유지하도록 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부 및 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암 구동부의 동작을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 검사 장치는,
    상기 주행 몸체의 전방에 설치되며, 상기 주행 몸체가 이동할 때에 상기 주행 몸체의 전방을 촬영하는 영상 촬영부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 주행 구동부, 상기 초광대역 레이더 및 상기 영상 촬영부에 연결되며, 상기 초광대역 레이더로부터 획득된 레이더 데이터 중 상기 배관의 형상에 관한 정보 및 상기 배관의 내부면까지의 거리 정보, 상기 영상 촬영부로부터 획득된 영상 데이터를 이용하여 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하는 상기 주행 몸체의 상태를 판단한 후, 상기 주행 몸체가 정위치를 유지하도록 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 적어도 하나의 주행 휠 구동부 및 상기 복수의 주행 구동부 각각을 구성하는 주행 지지 암 구동부의 동작을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 장치.
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