KR102466333B1 - 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법 - Google Patents
적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법 Download PDFInfo
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Abstract
아스팔트 교량 등의 교량 포장면에 대한 결함 검사를 위해서, 수분 살수장치가 탑재된 결함 검사차량을 주행시키면서 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상을 이용하여 교량 포장면의 표면결함과 내부결함을 용이하게 검사할 수 있으며, 또한, 적외선 카메라를 이용한 결함 이미지 획득을 위해 교량 포장면에 대한 살수 방법과 측정 절차를 세분화하고, 아스팔트 교량의 포장면의 표면결함 및 내부결함을 아스팔트 교량의 구조적 특성과 수분의 적외선 스펙트럼 특성을 이용함으로써, 표면결함과 내부결함을 구별하여 검출할 수 있는, 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 교량 포장면 결함 검사 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 아스팔트 교량 등의 포장면에 대한 결함 검사를 위해서, 수분 살수장치가 탑재된 결함 검사차량을 주행시키면서 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상을 이용하여 아스팔트 교량의 교량 포장면의 표면결함과 내부결함을 검사할 수 있는, 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 도로는 고속도로, 일반도로, 교량 등을 포함한 여러 종류가 있으며 형태에 따라 내부 구성도 달라지게 된다.
이러한 도로는 저면에 잡석을 깔고 그 위에 아스팔트 등을 포설하여 만들며 도로마다 아스팔트의 높이가 달라진다.
특히, 아스팔트 교량의 경우, 콘크리트를 사용해 바닥판을 다지고. 그 위에 아스팔트를 포장함으로써 교량 도로를 시공하고 있다.
도 1은 통상적인 아스팔트 교량의 구조적 특성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 a)는 아스팔트 교량의 교량 포장면을 나타내는 단면도이고, 도 1의 b)는 내부결함으로부터 수분이 증발하는 것을 예시하는 단면도이며, 도 2는 아스팔트 교량의 표면결함과 내부결함을 나타내는 도면이다.
도 1의 a)에 도시된 바와 같이,
아스팔트 교량의 교량 포장면(10)은 콘크리트층(11), 방수층(12) 및 아스팔트층(13)으로 구성되며, 콘크리트 바닥판인 콘크리트층(11)과 아스팔트층(13) 사이에 방수층(12)이 시공되며,
이때, 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 내부결함(14)이 발생한 경우, 강수 등에 의해 내부결함(14)에 남겨진 수분은 소정 시간 경과후 태양열 등에 의해 증발하게 된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 아스팔트층(13) 내부에는 내부결함(14)이 발생할 수 있고, 표면에는 표면결함(15)이 발생할 수 있으며, 이때, 수분은 방수층(12)에 의해 콘크리트층(11)까지 침투하지 못하지만, 내부결함(14) 및 표면결함(15)에 일시적으로 잔류하게 된다.
하지만, 표면과 내부에 동시에 결함이 있는 경우, 표면과 내부에 수분이 있기 때문에 표면결함과 내부결함의 구별이 용이하지 않다.
또한, 내부결함과 표면결함을 검출하는데 있어서, 동일한 위치에서 두 결함이 중첩되어 있는 경우 영상장비는 2차원 정보만을 제공하기 때문에 내부결함과 표면결함을 구별하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-0324091호에는 "적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3a는 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 구성도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 교량 노후도 측정 시스템의 교량 노후도 측정 동작을 예시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템은,
기상 조건을 점검하는 온도계(26), 풍속계(27), 습도계(28) 및 거리계(29); 교량 상판의 표면의 손상 부위를 검출하기 위한 비디오 카메라(31); 비디오 카메라(31)에서 출력된 이미지를 사용자가 확인할 수 있도록 출력하며 거리에 대한 정보를 동시에 출력하는 비디오 카메라 모니터(32); 비디오 카메라(31)로 입력된 광 데이터의 전기적인 신호를 저장하고 재생하는 비디오 카메라 레코더(33); 교량 상판 내부의 손상 여부를 확인하기 위해 태양열에 의한 내부 잠열의 발산량을 검출하여 발산열량이 많은 곳을 따뜻한 색으로 검출하는 적외선 카메라(21); 적외선 카메라(21)에서 출력되는 신호는 낮의 태양의 위치에 따라 다르게 나타나므로 적외선 카메라(31)의 촬영강도를 조절하는 강도 조절기(30);
적외선 카메라(21)에서 출력되는 신호를 입력받아 사용자가 눈으로 확인할 수 있도록 표시하는 적외선 카메라 모니터(24); 적외선 카메라(21)에서 출력되는 신호를 입력받아 저장하고 재생하는 적외선 카메라 레코더(25); 적외선 카메라(21)에서 출력되는 신호를 입력받아 내부의 장치에 의해 입력된 적외선 카메라(21)의 아날로그 신호를 디지털화하여 데이터베이스화시키며 교량 분석 데이터를 계산하는 컴퓨터(22); 및 컴퓨터(22)에서 처리된 데이터를 저장하는 보조기억 장치(23)로 이루어진다.
교량을 구성하는 아스팔트와 콘크리트는 태양열에 의해 열을 받아 잠열을 가지게 되며 바닥이 깊은 곳일수록 열전도율이 작아 장시간 태양열을 받아도 서서히 상승하고 밤에는 내부 잠열에 의해 서서히 냉각된다.
따라서, 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차량에 장착되며 적외선 카메라(21)와 비디오 카메라(31)는 차량의 선두의 윗쪽에 설치되어 차량 진행시 노면을 촬영하게 된다.
종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 적외선 카메라(21)와 비디오 카메라(31)는 각각 입력된 교량의 광영상을 적외선 카메라 모니터(24)와 비디오 카메라 모니터(32)로 전기적인 신호로 출력하여 사용자는 두 화면을 검색한다.
이때, 두 카메라(21, 31)로 입력된 영상은 적외선 카메라 레코더(25)와 비디오 카메라 레코더(33)에 각각 저장됨으로써 차후 재검토가 가능하다.
종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템은 교량에서 발산되는 열을 검출하는 시스템으로서, 주야간에 관계 없이 교량에 손상이 있는 부분과 없는 부분에 항상 열적 평형이 이루어지지 않게 되므로 교량 검색이 가능하다.
이때, 태양열을 이용하여 도로의 상태를 파악하는 측정 방식이므로 테스트 조건으로 기상 상태를 파악하며 도로의 노면을 고려한다.
종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템에서, 적외선 시스템을 이용한 교량 분석은 기존의 레이다 시스템 분석 방식과 달리 하나의 차선을 1회 촬영하여 분석이 가능하며, 분석 방법에 있어 프로그래머에 의존하지 않고 사용자 방식으로 판독 기술자의 기술적 판단이 적용되며 현장 코어링 검토 등의 현장조사 결과에 비해 우수한 정확도를 가지며, 자료수집 및 데이터베이스화가 가능하다.
하지만, 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 경우, 결함 검사차량에 비디오 카메라와 적외선 카메라를 장착하여 결함을 검사하며, 이때, 비디오 카메라는 표면결함을 위주로 검사하고, 적외선 카메라는 비디오 카메라에서 검출되지 않는 표면결함과 내부결함을 검출할 수 있다. 이때, 비디오 카메라는 가시광선 영역으로 그림자, 태양 조도 등의 환경인자에 민감하여 주행하는 차량에서 포장면의 표면결함을 검출하는데 제약사항이 있다.
한편, 종래에 지하에 존재하는 공동의 위치 및 크기 등을 조사하기 위하여 다양한 종류의 시험방법들이 이용되고 있다.
가장 정확한 조사 방법은 시추조사가 있다.
이러한 시추조사는 직접적으로 공동이나 붕괴위험을 조사할 수 있으나 광범위한 대상에 대한 전수조사가 어려울 뿐만 아니라 시추조사로 인하여 붕괴를 야기할 수도 있다는 단점이 있다.
시추조사의 단점을 해결하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 물리탐사는 GPR(Ground Penetrating Radar) 탐사, 탄성파 굴절법, 전기비저항 탐사, 탄성파 토모그래피 탐사, 탄성파 반사법 등이 있다.
구체적으로, GPR 탐사는 송신안테나로부터 방출된 전자기파가 전자기적 물성이 다른 물체를 만나 반사된 신호를 수신 안테나에서 탐지하고, 이를 처리하여 단면도로 작성 및 해석하여 조사대상물의 내부 상태를 파악하는 탐사법이다.
이때, 전자파가 대상물 내부를 진행하다가 공동에 다다르면 반사파의 위상이 달라지는데, 이 위상을 해석하여 공동의 위치와 크기를 판단할 수 있다.
그러나, 이러한 장비는 대형이거나 고가로 그 활용도가 한계가 있다는 단점이 있다.
따라서 이러한 GPR 탐사 대신에 적외선 열화상 카메라를 이용한 방법이 제시되었다.
한편, 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지와 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2018-11600호에는 "적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템 및 탐지방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 4a는 종래의 기술에 따른 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템의 구성도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템에 의해 표시되는 지반동공 정보를 표시하는 것을 예시하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템(40)은, 외부기관 DB(50)로부터 관심지역의 지반 환경정보를 수집하는 지반 환경정보 수집부(41); 수집된 지반 환경정보에서 지반동공 탐사를 위한 미리 설정된 지반동공 탐사환경 조건 범위 내에 해당되는 탐사지역 및 탐사시간 정보를 포함하는 탐사대상 정보를 추출하는 탐사대상 추출부(42); 추출된 탐사대상 정보를 바탕으로 탐사지역을 탐사시간에 적외선 열화상 카메라로 촬영하는 열화상 촬영부(43); 및 촬영된 적외선 영상 이미지를 통해 지반동공 정보를 획득하는 지반동공 탐지부(44)를 포함하여 구성된다.
종래의 기술에 따른 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템은, 관심 지역의 태양열 복사 정보, 지온 정보, 토양 정보 및 콘크리트 정보 등 다양한 지반 환경정보를 수집하여 미리 설정된 최적의 열화상 감지에 의한 지반동공 탐사환경 조건 범위를 설정하고 설정된 조건 범위에 해당하는 최적의 탐사지역 및 탐사시간의 탐사대상 정보를 획득한다.
그리고, 획득한 탐사대상 정보에 따라 최적 탐사시간에 최적 탐사지역을 적외선 열화상 카메라로 촬영하고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 촬영된 영상을 바탕으로 지반동공 정보를 획득할 수 있다.
따라서 종래의 기술에 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템에 따르면, 적외선 열화상 카메라를 이용하여 최적의 탐사대상 정보를 통해 빠르고 효율적이며 낮은 단가의 탐지비용으로 지반동공의 존재여부를 확인하고 모니터링 할 수 있다.
또한, 최적 탐사 조건에서 획득한 적외선 영상을 3D 영상으로 변환하여 표시함으로써, 지표면의 두께, 지반동공의 깊이, 넓이 및 온도 정보를 입체적으로 확인할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템의 경우, 아스팔트 교량 등의 교량 포장면의 결함을 검사하는데 적용하기 어렵다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1787593호 "열을 이용한 지반과 구조물의 결함 검사 시스템 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a는 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템을 이용하여 지반의 결함을 검사하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템(70)은, 대상체(60), 예를 들면, 지반(토공부), 토목 구조물(콘크리트 구조물 등) 및 용접부를 활성화하는 열 활성화장치(71); 및 열 활성화 장치(71)에 의해 가열된 대상체의 온도분포변화를 감지하여 화상으로 표현하는 열 화상 감지기(72)를 포함한다.
열 활성화 장치(71)는 대상체(60)를 활성화시키는 매개체로서, 예를 들면, 대상체에 열을 제공하여 가열하는 가열 열원일 수 있다.
이러한 열 활성화 장치(71)는 가열 램프, 가열판 또는 마이크로 웨이브 등으로 이루어질 수 있다.
열 화상 감지기(72)는 열 활성화 장치(71)에 의해 가열된 대상체의 온도분포 변화를 실시간으로 감지하여 화상으로 표현하기 위한 것으로, 열 탄성 감지기 또는 열 적외선 카메라일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템(70)은 열 화상 감지기(72)를 대상체에 배치한 상태에서 대상체 활성화 매개체인 열 활성화 장치(71)를 이용하여 대상체를 활성화한다.
대상체의 경우, 고체, 액체 및 기체의 3가지 상태로 구성됨에 따라 각각의 비점을 달리하여 대상체(60)의 내부에 존재하는 결함부, 예를 들면, 대상체(60)가 지반(토공부)인 경우 지반손실, 지반공동 등에서의 온도분포 변화를 열 화상 감지기(72)를 통해 감지하여 결함부를 탐지한다.
구체적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템(70)은 지반 등의 대상체(60)의 결함을 검사하는데 적용할 수 있다.
즉, 열 활성화 장치(71)를 설치하여 지반을 가열한 후, 열 화상감지기(72)를 이용하여 지반의 내부에 존재하는 결함, 예를 들면, 균열(61), 공동(62), 공극(수극) 등에서의 온도분포변화를 감지한 후 적외선 화상으로 표현하여 지반의 결함 유무를 탐지한다.
예를 들면, 열 화상 감지기(72)에서 제공되는 화상에서 정상부의 온도와 달라 정상부의 온도 색상(빨간색)과 다른 색상, 즉, 파란색, 노란색 등이 존재하는 경우에는 지반의 내부에 결함이 발생된 것으로 판단한다.
그리고, 온도에 따른 화상의 색상에 따라 균열, 공동 등을 판단한다.
예를 들면, 빨간색 부위는 정상부위로 판단하고, 파란색 부위가 존재하는 경우에는 지반의 내부에 균열이 존재하는 것으로 판단하고, 노란색 부위가 존재하는 경우에는 공동이 존재하는 것으로 판단한다.
또한, 열 화상 감지기(72)를 통해 대상체(60)의 결함부의 온도변화에 대응하는 적외선 화상을 제공함으로써 결함 검수자가 대상체의 결함부의 유무와 그 종류를 시각적으로 판단할 수 있다.
또는 대상체 결함부의 위상 잠금, 신호처리 기술 등을 적용하여 분석장치(73)를 통해 결함부의 위상을 분석하여 결함 유무를 판단할 수도 있다.
따라서 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템에 따르면, 지반(토공부) 및 구조물(토목 구조물, 용접부 등) 등과 같은 대상체를 손상시키지 않으면서 비교적 적은 비용으로 대상체의 결함 유무 및 종류를 간편하게 검사할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템의 경우, 가열 램프, 가열판 또는 마이크로 웨이브 등의 열 활성화 장치(71)를 구비하여야 한다.
즉, 내부결함 검사를 위해 기존에는 내부결함을 가열하고 내부결함에 의한 표면 온도변화를 측정하는 방법을 사용할 수 있지만, 콘크리트와 같은 대형 대상체의 내부결함을 가열하기 위해서는 장시간 대형 가열장치로 가열하여야 한다. 검사차량이 장착하기 어렵고 고속 검사가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 아스팔트 교량 등의 교량 포장면에 대한 결함 검사를 위해서, 수분 살수장치가 탑재된 결함 검사차량을 주행시키면서 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상을 이용하여 교량 포장면의 표면결함과 내부결함 검사할 수 있는, 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 적외선 카메라를 이용한 결함 이미지 획득을 위해 교량 포장면에 대한 살수 방법과 측정 절차를 세분화하고, 아스팔트 교량의 포장면의 표면결함 및 내부결함을 아스팔트 교량의 구조적 특성과 수분의 적외선 스펙트럼 특성을 이용함으로써, 표면결함과 내부결함을 구별하여 검출할 수 있는, 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템은, 콘크리트층, 방수층 및 아스팔트층이 적층되어 형성된 아스팔트 교량의 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 교량 포장면 결함 검사 시스템에 있어서,
결함 검사차량의 전방에 탑재되고, 상기 결함 검사차량을 주행시키면서 소량 또는 대량의 수분을 살수하는 수분 살수장치; 상기 결함 검사차량의 후방에 탑재되고, 아스팔트 교량의 포장면을 따라 1차, 2차 및 3차로 촬영하여 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지를 각각 획득하는 적외선 카메라; 및 상기 적외선 카메라를 통해 촬영된 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하여 아스팔트 교량상의 결함이 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 결함 검사자 단말을 포함하되, 상기 제1 결함 이미지는 교량 포장면의 표면결함 검출을 위해 상기 적외선 카메라의 1차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상이고, 상기 제2 결함 이미지는 표면결함과 내부결함 동시 검출을 위해 상기 적외선 카메라의 2차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상이며, 상기 제3 결함 이미지는 내부결함 검출을 위해 상기 적외선 카메라의 3차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 결함 검사자 단말은, 상기 적외선 카메라를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 적외선 열화상을 수집하는 결함 이미지 수집부; 상기 적외선 카메라를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하는 결함 이미지 비교부; 상기 결함 이미지 비교부의 비교 결과에 따라 아스팔트 교량이 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 결함 식별부; 및 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출하는 결함정보 산출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 차감 방식은 연속적 이미지 차감 방식을 사용하고, 교량 포장면의 온도변화가 큰 부분을 선택적으로 나타낼 수 있다.
여기서, 상기 결함 검사자 단말의 결함 이미지 수집부는, 상기 수분 살수장치를 통해 소량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부의 수분 증발시 상기 적외선 카메라의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득하는 제1 결함 이미지 수집부; 상기 수분 살수장치를 통해 대량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부의 수분 증발시 상기 적외선 카메라의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득하는 제2 결함 이미지 수집부; 및 소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득하는 제3 결함 이미지 수집부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결함 검사자 단말은, 상기 산출된 결함정보에 따라 아스팔트 교량의 안전성을 평가하는 안전성 평가부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결함정보는 결함 위치, 결함 길이 및 결함 면적을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법은, 콘크리트층, 방수층 및 아스팔트층이 적층되어 형성된 아스팔트 교량의 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 교량 포장면 결함 검사방법에 있어서,
a) 수분 살수장치 및 적외선 카메라가 탑재된 결함 검사차량이 아스팔트 교량의 포장면을 따라 주행하면서 상기 수분 살수장치를 통해 소량의 수분을 살수하는 단계; b) 소정 시간 경과후 표면 정상부의 수분 증발시 상기 적외선 카메라의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득하는 단계; c) 상기 결함 검사차량이 상기 수분 살수장치를 통해 대량의 수분을 살수하는 단계; d) 소정 시간 경과후 표면 정상부의 수분 증발시 상기 적외선 카메라의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득하는 단계; e) 소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득하는 단계; f) 상기 적외선 카메라를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하여 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 단계; 및 g) 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 제1, 제2 및 제3 결함 이미지는 상기 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 아스팔트 교량 등의 교량 포장면에 대한 결함 검사를 위해서, 수분 살수장치가 탑재된 결함 검사차량을 주행시키면서 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상을 이용하여 교량 포장면의 표면결함과 내부결함을 용이하게 검사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적외선 카메라를 이용한 결함 이미지 획득을 위해 교량 포장면에 대한 살수 방법과 측정 절차를 세분화하고, 아스팔트 교량의 포장면의 표면결함 및 내부결함을 아스팔트 교량의 구조적 특성과 수분의 적외선 스펙트럼 특성을 이용함으로써, 표면결함과 내부결함을 구별하여 검출할 수 있다.
도 1은 통상적인 아스팔트 교량의 구조적 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 아스팔트 교량의 표면결함과 내부결함을 나타내는 도면이다.
도 3a는 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 구성도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 교량 노후도 측정 시스템의 교량 노후도 측정 동작을 예시하는 도면이다.
도 4a는 종래의 기술에 따른 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템의 구성도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템에 의해 표시되는 지반동공 정보를 표시하는 것을 예시하는 도면이다.
도 5a는 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템을 이용하여 지반의 결함을 검사하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 7은 물의 적외선 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 아스팔트 교량의 표면결함과 내부결함을 나타내는 도면이다.
도 3a는 종래의 기술에 따른 적외선 화상 방식을 이용한 교량 노후도 측정 시스템의 구성도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 교량 노후도 측정 시스템의 교량 노후도 측정 동작을 예시하는 도면이다.
도 4a는 종래의 기술에 따른 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템의 구성도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 적외선 열화상 카메라를 이용한 지반동공 탐지 시스템에 의해 표시되는 지반동공 정보를 표시하는 것을 예시하는 도면이다.
도 5a는 종래의 기술에 따른 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 열을 이용한 지반과 구조물 결함 검사 시스템을 이용하여 지반의 결함을 검사하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 7은 물의 적외선 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템(100)]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 7은 물의 적외선 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템(100)은, 콘크리트층(210), 방수층(220) 및 아스팔트층(230)이 적층되어 형성된 아스팔트 교량(200)의 교량 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 결함 검사 시스템으로서, 수분 살수장치(110), 적외선 카메라(120) 및 결함 검사자 단말(130)을 포함한다.
먼저, 아스팔트 교량(200)은 하중을 받는 콘크리트 바닥판과 같은 콘크리트층(210)의 부식 방지를 위해 아스팔트층(230)과 콘크리트층(210) 사이에 방수층(220)이 시공한다. 이때, 내부에 결함이 발생하면 결함계면은 공기 또는 밀도가 낮아진 상태가 된다.
이때, 아스팔트 교량 포장면에 수분을 살수하면 아스팔트의 침투성으로 인해 내부결함(240)은 표면 정상부(260)에 비해 살수한 수분의 함수량이 놓아지게 된다. 예를 들면, 날씨에 의한 강우 또는 외부 살수를 하게 되면, 아스팔트의 침투성으로 인해 내부결함은 표면 정상부에 비해 함수량이 높게 된다.
또한, 살수된 수분이 태양에 의해 가열되는 경우, 하부 방수층(220)으로 인해 수분은 표면으로 증발하게 되는데, 이때, 적외선 카메라(120)를 통해 촬영된 적외선 열화상으로부터 증발되는 수분을 검출함으로써, 아스팔트 교량(200)의 포장면의 내부결함(240)을 검출할 수 있다.
구체적으로, 수분 살수장치(110)는 결함 검사차량(100a)의 전방에 탑재되고, 상기 결함 검사차량(100a)을 주행시키면서 소량 또는 대량의 수분을 살수한다.
여기서, 상기 결함 검사차량(100a)은 용수가 저장된 물탱크를 탑재하고, 상기 수분 살수장치(110)을 통해 소량 또는 대량으로 살수 또는 분사하며, 상기 결함 검사차량(100a)은 통상적으로 차량의 엔진압력을 활용하여 물탱크의 용수를 배출시킬 수 있으며, 본 발명의 실시예의 경우, 적어도 도로의 하나의 차선에 수분을 살수하는 것이 바람직하다.
적외선 카메라(120)는 상기 결함 검사차량(100a)의 후방에 탑재되고, 아스팔트 교량(200)의 교량 포장면을 1차, 2차 및 3차로 촬영하여 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지를 각각 획득한다.
이때, 상기 제1 결함 이미지는 아스팔트 교량(200)의 표면결함 검출용 적외선 열화상으로서 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 획득되고,
상기 제2 결함 이미지는 아스팔트 교량(200)의 표면결함과 내부결함 동시 검출용 적외선 열화상으로서 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 획득되며, 상기 제3 결함 이미지는 아스팔트 교량(200)의 내부결함 검출용 적외선 열화상으로서, 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 획득된다.
이때, 상기 적외선 카메라(120)는 특정파장에서 최적화된 필터를 장착하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 물(수분)의 적외선 스펙트럼 특성과 관련하여, 미국 국립표준과학연구원 자료에 따르면, 물(수분)의 적외선 스펙트럼 특성은. 도 7에 도시된 바와 같이, 파장 3㎛ 내외에서 최대 흡수를 하게 된다.
즉, 물(수분)이 많은 곳에서 적외선은 많이 흡수되는 것으로 보고되었다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 물(수분)의 스펙트럼 파장 3㎛ 내외를 효과적으로 검출할 수 있는 적외선 카메라(120)를 사용하되, 특정파장인 3㎛ 내외에서 최적화된 필터를 적용함으로써 보다 효과적으로 물(수분)을 검출하여 교량 포장면의 표면결함 및 내부결함을 검사할 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 결함 검사자 단말(130)은 상기 적외선 카메라(120)를 통해 촬영된 1차, 2차 및 3차 적외선 열화상을 이미지 차감 방식으로 비교하여 도로상의 결함이 표면결함인지 내부결함인지 식별한다.
구체적으로, 교량 포장면에 수분을 소량 살수하여 표면 정상부와 표면결함(250)에 수분이 침투하도록 하되, 이때, 상기 표면결함(250)은 홈이 있어 수분이 남아 있고, 표면 정상부(260)는 쉽게 증발된다.
이를 적외선 카메라(120)로 측정하면 표면결함(250)에만 남아 있는 수분에 근거하여 표면결함(250)을 검출할 수 있다.
이후, 수분의 대량 살수를 통해 아스팔트 교량(200)의 표면 및 내부로 충분한 수분이 침투시킨다. 이러한 수분의 대량 살수 이후, 표면 정상부(260)의 수분이 증발하게 되면, 표면결함(250)과 내부결함(240)에 남아 있는 수분으로 표면결함(250)과 내부결함(240)을 동시에 검사할 수 있다.
이후, 시간이 경과하면 상기 표면결함(250)의 수분은 증발되고, 상기 내부결함(240)의 수분은 상기 표면결함(250)의 수분보다 늦게 증발하게 되므로, 상기 적외선 카메라(120)로 측정하여 상기 내부결함(240)의 수분을 검출함으로써 상기 내부결함(240)의 남아 있는 수분으로 내부결함(240)을 검출할 수 있다.
이후, 상기 표면결함(250)과 내부결함(240)의 적외선 카메라(120)를 통해 획득된 적외선 열화상을 비교하여 이미지 차감 방식으로 감산 처리함으로써, 내부결함(240)과 표면결함(250)을 식별하여, 결함 위치, 결함 길이, 결함 면적 등의 결함정보를 산출함으로써 아스팔트 교량(200)의 안전성을 평가할 수 있다.
결론적으로, 수분(물)의 스펙트럼 파장을 효과적으로 검출할 수 있는 적외선 카메라(120)로 촬영하여 아스팔트 교량의 표면결함(250)과 내부결함(240)의 수분(물)을 검출하는 방식을 활용함으로써 상기 표면결함(250)과 내부결함(240)을 구별하여 검출할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템에서, 상기 결함 검사자 단말(130)은 결함 이미지 수집부(131), 결함 이미지 비교부(132), 결함 식별부(133), 결함정보 산출부(134), 안전성 평가부(135) 및 결함 관리DB(136)를 포함할 수 있다.
결함 이미지 수집부(131)는 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 각각 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지로서 적외선 열화상을 수집한다. 보다 구체적으로, 상기 결함 검사자 단말(130)의 결함 이미지 수집부(131)는, 제1 결함 이미지 수집부(131a), 제2 결함 이미지 수집부(131b) 및 제3 결함 이미지 수집부(131c)로 이루어진다.
제1 결함 이미지 수집부(131a)는 상기 수분 살수장치(110)를 통해 소량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득한다.
제2 결함 이미지 수집부(131b)는 상기 수분 살수장치(110)를 통해 대량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득한다.
제3 결함 이미지 수집부(131c)는 소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득한다.
결함 이미지 비교부(132)는 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교한다.
구체적으로, 상기 적외선 카메라(120)로 측정한 적외선 열화상을 분석할 수 있는 이미지 차감(image subtraction) 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
이미지 차감 방식은 한 픽셀 또는 전체 이미지의 디지털 숫자 값을 다른 이미지에서 차감하는 방식이다.
이러한 이미지 차감 방식은 두 이미지 사이의 변화를 감지하기 위해 주로 사용되며, 이러한 이미지 차감 방식에 의해 온도의 작은 변화를 식별할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예의 경우, 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지 중에서 두 결함 이미지 사이의 변화를 감지함으로써, 온도의 작은 변화를 용이하게 식별할 수 있다.
또한, 이러한 이미지 차감은 온도의 작은 변화를 식별하는데 도움을 주고, 열 반사의 영향을 억제하는데 도움을 주며, 또한 연속적으로 적용하는 경우, 예를 들면, 과도현상(transient phenomena)으로 인한 시간 도함수(time derivative)를 시각화하는데 도움을 줄 수 있는 이미지 처리 방법이다.
예를 들면, 이러한 이미지 차감은 두 가지 방법으로 수행할 수 있다.
첫 번째 이미지 차감 방식은 녹화된 순서의 각 이미지로부터 참조 이미지를 차감하는 것이고, 두 번째 이미지 차감 방식은 연속 과정으로, 즉, 각 이미지를 이전 이미지로부터 차감하는 것이다. 첫 번째 이미지 차감 방식은 결과적으로 새로운 순서가 형성되어 그 순서의 각 이미지와 참조 이미지 사이의 온도차를 보여준다.
기준 이미지와 결과 이미지의 비교는 핫스팟의 위치를 찾아내는데 사실 도움이 되지 않을 수 있지만, 이때, 차감된 이미지는 이상 발열 부분의 위치를 정확히 알려 줄 수 있다.
또한, 두 번째 이미지 차감 방식의 경우, 연속적인 이미지 차감이 수행되며, 순서 
에서 n번째 이미지의 화소 (x, y)의 차이신호(difference signal)는 다음 수학식 1로 계산할 수 있다.
[수학식 1]
그 이후의 이미지들 n과 (n-1)이 모두 이미지 촬영의 프레임 속도에 의해 정의되는 시간간격 Δt에 의해 분리되기 때문에 연속적인 이미지 차감은 시간영역 내에서 이미지의 첫 번째 도함수를 계산할 수 있다.
만약 연속 차감 알고리즘을 이미 연속 차감된 이미지 순서에 두 번째로 적용하면, 시간영역 내에 있는 온도의 두 번째 도함수가 계산될 수 있다. 만약 기준이미지의 질이 보장된다면 이미지 차감 방식을 통하여서 이상 온도 지점을 확인 할 수 있고 기준값 설정을 통하여 이상 여부도 판단할 수 있다.
또한, 연속적 차감된 이미지가 실제로 온도변화가 크게 발생하고 있는 부분만을 명확히 보여줄 수 있다.
특히, 전체 이미지의 최대온도와 최저온도를 온도 범위로 설정한 경우보다 해당 이미지의 최대온도와 최소온도를 온도 범위에 사용한 경우가 더 명확하게 온도변화가 큰 부위를 보여준다.
실제 대상에서는 특정 부위의 절대 온도값의 대소보다는 온도 변화가 큰 곳이 문제 부위가 되므로, 이와 같이 연속적 차감된 이미지는 문제가 되는 부위를 좀 더 명확하게 보여줄 수 있는데,
즉, 연속적 차감된 이미지에서는 온도범위가 +값과 -값을 갖는데 온도상승 부분에서는 + 온도 하강 부분에서는 -값을 갖기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템의 경우, 이미지 차감 방식으로서 연속적 이미지 차감 방식을 사용한다.
결국, 이러한 연속적 이미지 차감 방식은 온도변화가 매우 큰 부분을 선택적으로 보여줌으로써 이상 판단을 위한 효과적이고 간편한 이미지를 제공할 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 결함 식별부(133)는 상기 결함 이미지 비교부(132)의 비교 결과에 따라 도로가 표면결함인지 내부결함인지 식별한다.
결함정보 산출부(134)는 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출한다.
예를 들면, 상기 결함정보는 결함 위치, 결함 길이 및 결함 면적을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
안전성 평가부(135)는 상기 산출된 결함정보에 따라 아스팔트 교량(200)의 안전성을 평가한다.
결함 관리DB(136)는 상기 결함 이미지 수집부(131)가 수집한 결함 이미지를 저장하고, 또한 상기 결함정보 산출부(134)에서 산출된 결함정보를 저장한다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 아스팔트 교량 등의 교량 포장면에 대한 결함 검사를 위해서, 수분 살수장치가 탑재된 결함 검사차량을 주행시키면서 적외선 카메라를 통해 촬영된 적외선 열화상을 이용하여 교량 포장면의 표면결함과 내부결함을 용이하게 검사할 수 있다.
[적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법]
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 나타내는 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법은,
콘크리트층(210), 방수층(220) 및 아스팔트층(230)이 적층되어 형성된 아스팔트 교량(200)의 교량 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 결함 검사방법으로서,
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이,
수분 살수장치(110) 및 적외선 카메라(120)가 탑재된 결함 검사차량(100a)이 아스팔트 교량(200)의 교량 포장면을 따라 주행하면서 상기 수분 살수장치(110)를 통해 소량의 수분을 살수한다(S110).
즉, 소량 살수에 의한 교량 포장면의 표면을 자극하며, 표면에 소량 살수를 통해 표면 정상부(260)와 표면결함(250)에 수분이 함유되는데, 상기 표면결함(250)은 홈이 있어 수분이 남아 있고 표면 정상부는 쉽게 증발하게 된다.
다음으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득한다(S120).
즉, 상기 적외선 카메라(120)로 측정하면 표면결함(250)만에 남아 있는 수분에 반영하여 표면결함(250)을 검출할 수 있는데, 여기서, 상기 소정 시간은 대기 온도, 교량 포장면 두께에 따른 경험치에 따라 설정될 수 있다.
다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 결함 검사차량(100a)이 상기 수분 살수장치(110)를 통해 대량의 수분을 살수한다(S130).
즉, 교량 포장면에 대량 살수에 의해 표면 및 내부를 자극하며, 이때, 표면에 대량의 수분을 살수함으로써 표면 및 내부로 충분한 수분이 침투하게 된다.
다음으로, 도 10d에 도시된 바와 같이, 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득한다(S140).
즉, 대량의 수분 살수된 후에, 표면 정상부(260)의 수분이 증발한 후 표면결함(250)과 내부결함(240)에 남아 있는 수분으로 표면결함(250)과 내부결함(240)을 동시에 검사할 수 있다.
마찬가지로, 상기 소정 시간은 대기 온도, 교량 포장면 두께에 따른 경험치에 따라 설정될 수 있다.
다음으로, 도 10e에 도시된 바와 같이, 소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득한다(S150). 즉, 시간이 더 지나면 표면결함(250)의 수분 또한 증발되고, 내부결함(240)의 수분은 아스팔트층의 수분 투과성으로 표면결함 수분보다 늦게 증발하게 되며, 이때, 상기 적외선 카메라(120)를 통해 내부결함(240) 수분만 검출할 수 있다. 마찬가지로, 상기 소정 시간은 대기 온도, 교량 포장면 두께에 따른 경험치에 따라 설정될 수 있다.
다음으로, 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 각각 이미지 차감 방식으로 비교하여 표면결함인지 내부결함인지 식별한다(S160).
즉, 전술한 S120 단계, S140 단계 및 S150 단계의 검사결과 이미지를 비교 처리하고 감산 처리함으로써 내부결함(240)과 표면결함(250)을 구별하여 검출할 수 있다.
다음으로, 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출한다(S170).
여기서, 상기 결함정보는 결함 위치, 결함 길이 및 결함 면적을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
후속적으로, 상기 산출된 결함정보에 따라 아스팔트 교량(200) 또는 교량의 안전성을 평가한다(S180).
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 적외선 카메라를 이용한 결함 이미지 획득을 위해 교량 포장면에 대한 살수 방법과 측정 절차를 세분화하고, 아스팔트 교량의 포장면의 표면결함 및 내부결함을 아스팔트 교량의 구조적 특성과 수분의 적외선 스펙트럼 특성을 이용함으로써, 표면결함과 내부결함을 구별하여 검출할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템
100a: 결함검사 차량
200: 아스팔트 교량
110: 수분 살수장치 120: 적외선 카메라
130: 결함 검사자 단말 131: 결함 이미지 수집부
131a: 제1 결함 이미지 수집부 131b: 제2 결함 이미지 수집부
131c: 제3 결함 이미지 수집부 132: 결함 이미지 비교부
133: 결함 식별부 134: 결함정보 산출부
135: 안전성 평가부 136: 결함 관리 DB
210: 콘크리트층(바닥판) 220: 방수층
230: 아스팔트층 240: 내부결함
250: 표면결함 260: 표면 정상부
100a: 결함검사 차량
200: 아스팔트 교량
110: 수분 살수장치 120: 적외선 카메라
130: 결함 검사자 단말 131: 결함 이미지 수집부
131a: 제1 결함 이미지 수집부 131b: 제2 결함 이미지 수집부
131c: 제3 결함 이미지 수집부 132: 결함 이미지 비교부
133: 결함 식별부 134: 결함정보 산출부
135: 안전성 평가부 136: 결함 관리 DB
210: 콘크리트층(바닥판) 220: 방수층
230: 아스팔트층 240: 내부결함
250: 표면결함 260: 표면 정상부
Claims (10)
- 콘크리트층(210), 방수층(220) 및 아스팔트층(230)이 적층되어 형성된 아스팔트 교량(200)의 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 교량 포장면 결함 검사 시스템에 있어서,
결함 검사차량(100a)의 전방에 탑재되고, 상기 결함 검사차량(100a)을 주행시키면서 소량 또는 대량의 수분을 살수하는 수분 살수장치(110);
상기 결함 검사차량(100a)의 후방에 탑재되고, 아스팔트 교량(200)의 포장면을 따라 1차, 2차 및 3차로 촬영하여 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지를 각각 획득하는 적외선 카메라(120); 및
상기 적외선 카메라(120)를 통해 촬영된 제1 결함 이미지, 제2 결함 이미지 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하여 아스팔트 교량(200)상의 결함이 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 결함 검사자 단말(130)을 포함하되,
상기 제1 결함 이미지는 교량 포장면의 표면결함 검출을 위해 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상이고, 상기 제2 결함 이미지는 표면결함과 내부결함 동시 검출을 위해 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상이며, 상기 제3 결함 이미지는 내부결함 검출을 위해 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 획득된 적외선 열화상이며,
상기 결함 검사자 단말(130)은, 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 적외선 열화상을 수집하는 결함 이미지 수집부(131); 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하는 결함 이미지 비교부(132); 상기 결함 이미지 비교부(132)의 비교 결과에 따라 아스팔트 교량(200)이 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 결함 식별부(133); 및 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출하는 결함정보 산출부(134)를 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이미지 차감 방식은 연속적 이미지 차감 방식을 사용하고, 교량 포장면의 온도변화가 큰 부분을 선택적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 결함 검사자 단말(130)의 결함 이미지 수집부(131)는,
상기 수분 살수장치(110)를 통해 소량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득하는 제1 결함 이미지 수집부(131a);
상기 수분 살수장치(110)를 통해 대량의 수분을 살수하여 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득하는 제2 결함 이미지 수집부(131b); 및
소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득하는 제3 결함 이미지 수집부(131c)를 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 결함 검사자 단말(130)은, 상기 산출된 결함정보에 따라 아스팔트 교량의 안전성을 평가하는 안전성 평가부(135)를 추가로 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 결함정보는 결함 위치, 결함 길이 및 결함 면적을 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템. - 콘크리트층(210), 방수층(220) 및 아스팔트층(230)이 적층되어 형성된 아스팔트 교량(200)의 포장면 결함을 적외선 열화상으로 검사하는 교량 포장면 결함 검사방법에 있어서,
a) 수분 살수장치(110) 및 적외선 카메라(120)가 탑재된 결함 검사차량(100a)이 아스팔트 교량(200)의 포장면을 따라 주행하면서 상기 수분 살수장치(110)를 통해 소량의 수분을 살수하는 단계;
b) 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 1차 촬영을 통해 표면결함 검출용 제1 결함 이미지를 획득하는 단계;
c) 상기 결함 검사차량(100a)이 상기 수분 살수장치(110)를 통해 대량의 수분을 살수하는 단계;
d) 소정 시간 경과후 표면 정상부(260)의 수분 증발시 상기 적외선 카메라(120)의 2차 촬영을 통해 표면결함과 내부결함 동시 검출용 제2 결함 이미지를 획득하는 단계;
e) 소정 시간 경과후 상기 적외선 카메라(120)의 3차 촬영을 통해 내부결함 검출용 제3 결함 이미지를 획득하는 단계;
f) 상기 적외선 카메라(120)를 통해 1차, 2차 및 3차로 촬영된 제1, 제2 및 제3 결함 이미지를 이미지 차감 방식으로 비교하여 표면결함인지 내부결함인지 식별하는 단계; 및
g) 상기 식별된 표면결함 또는 내부결함에 대한 결함정보를 산출하는 단계를 포함하되,
상기 제1, 제2 및 제3 결함 이미지는 상기 적외선 카메라(120)를 통해 촬영된 적외선 열화상인 것을 특징으로 하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법. - 제7항에 있어서,
h) 상기 산출된 결함정보에 따라 아스팔트 교량의 안전성을 평가하는 단계를 추가로 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법. - 제7항에 있어서,
상기 f) 단계의 이미지 차감 방식은 연속적 이미지 차감 방식을 사용하고, 교량 포장면의 온도변화가 큰 부분을 선택적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법. - 제7항에 있어서,
상기 g) 단계의 결함정보는 결함 위치, 결함 길이 및 결함 면적을 포함하는 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220081198A KR102466333B1 (ko) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220081198A KR102466333B1 (ko) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 적외선 열화상을 이용한 교량 포장면 결함 검사 시스템 및 그 방법 |
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|---|---|
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- 2022-07-01 KR KR1020220081198A patent/KR102466333B1/ko active IP Right Grant
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