KR20040011570A - Robot for visual inspection of infrastructures ; Bridges, Tunnels, Nuclear power plants, etc - Google Patents
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Abstract
Description
일반적으로 교량, 터널, 원전구조물, 지하 매설물 등의 기간산업 시설물들은 사회가 더욱 고도화되고 발전하면서 구성원들의 크게 증대하고 있는 다양한 요구수준을 충족하기 위해 더욱더 대형화 및 첨단화되고 있는 실정이고, 준공 후 수십년이 경과된 구조물의 수는 점차 누적되어 현재 구조물의 상태를 평가하고 적절한 시기에 보수ㆍ보강을 실시하여 경제적으로 구조물의 안전성을 확보하기 위한 지속적인 유지관리의 필요성은 급격히 증가하고 있는 추세에 있다.In general, infrastructure industries such as bridges, tunnels, nuclear power plants, underground structures, etc. are becoming larger and more advanced in order to meet the varying demands of their members as society becomes more advanced and developed. The number of elapsed structures is gradually accumulating, and the necessity of continuous maintenance to secure the safety of the structure economically by evaluating the condition of the current structure and performing repair and reinforcement at an appropriate time is increasing rapidly.
현재 국내의 경우 교량 및 터널과 같은 기간산업 시설물의 안전성을 확보하기 위하여 주기적으로 안전점검 및 진단을 실시하고 있는데, 주로 육안점검에 따른 균열 및 손상여부를 파악한 후 상태등급을 정하여 구조물을 관리하고 있다.Currently, in Korea, safety inspections and diagnosis are periodically conducted to secure the safety of infrastructure facilities such as bridges and tunnels. Mainly, the structure is managed by determining the condition grade after identifying the cracks and damages caused by visual inspection. .
그러나 기존의 인력에 의한 육안점검은 과도한 인력 및 시간이 필요하여 비교적 고가의 비용이 요구되고, 작업자의 숙련도에 따른 주관적인 판단에 의하여 동일한 구조물에 대한 상태등급이 상이할 수 있다.However, the visual inspection by the existing manpower requires a relatively expensive cost due to excessive manpower and time, and the state grade of the same structure may be different by subjective judgment according to the skill of the worker.
그리고 교량의 경우 교고가 높거나 교하공간이 하천 또는 바다인 경우 비계 또는 사다리 등으로 접근이 불가능하여 인력에 의한 점검이 용이하지 않다. 이런 경우 점검을 위한 굴절 사다리차의 사용으로 일부 대체가 가능하나, 일부차선을 차단해야 하기 때문에 교통혼잡을 유발할 수 있고 사장교 및 현수교와 같은 케이블 교량의 경우 굴절 사다리차를 케이블 사이로 매번 이동시켜야 하는 어려움이 있다.In the case of bridges, if the bridge is high or the bridge space is a river or sea, it is not accessible by scaffolding or ladders, so it is not easy to inspect by manpower. In this case, some alternatives are possible by using the articulated ladder truck for inspection, but some lanes have to be blocked, which may cause traffic congestion, and in the case of cable bridges such as cable-stayed bridges and suspension bridges, it is difficult to move the articulated ladder truck each time between cables. .
또한 지하철 또는 기차가 통행하는 터널 구조물의 경우에는 운영시간이 끝난 야간에만 작업자에 의한 육안점검이 가능하고, 접근이 어렵거나 작업자의 안전성을 위협할 수 있는 환경에서 인력에 의한 육안점검은 매우 비효율적임을 알 수 있다.In the case of tunnel structures where subways or trains pass, visual inspection by workers is possible only at night after operation hours, and visual inspection by human personnel is very inefficient in an environment where access is difficult or threatens worker safety. Able to know.
이러한 단점을 극복하기 위하여 주요 구조물 일부에는 준공시 점검시설물을 설치하여 상시 인력에 의한 점검을 실시하고 있으며, 교량의 경우 교각과 교각 사이에 레일을 설치한 후 이미지 프로세싱 기법을 활용하여 영상자료를 취득하려는 시도가 있었다. 그러나 이러한 방법들은 초기 투자비용이 많이 소모되어 전체 구조물에 확대실시가 불가능하며, 구조물 뿐만 아니라 레일과 같은 부대시설의 지속적인 유지관리도 필요하기 때문에 실제 적용에는 많은 문제점을 내포하고 있다.In order to overcome these shortcomings, inspection facilities are installed at some of the major structures to inspect them by personnel at all times.In the case of bridges, rails are installed between the piers and the piers to acquire image data using image processing techniques. There was an attempt to do it. However, these methods have a lot of problems in practical application because the initial investment is expensive and cannot be extended to the entire structure, and the continuous maintenance of not only the structure but also the auxiliary facilities such as the rail is required.
이에 반하여 본 발명의 점검용 로봇을 활용한다면 접근이 용이하지 않거나 작업자의 안전성에 위협을 초래할 수 있는 작업환경에서 활용이 가능하고 차량통제가 필요없어 교통혼잡에 전혀 영향을 미치지 않는다. 뿐만 아니라 수집된 영상자료를 DB화하여 관리함으로서 작업자의 숙련도와 상관없이 정량적으로 구조물의 상태를 평가하여 경제적으로 최적시기에 보수ㆍ보강을 수행할 수 있어 더욱 효율적인 구조물의 유지관리가 가능해질 것이다.On the contrary, if the inspection robot of the present invention is used, it is not easy to access or can be utilized in a working environment that may cause a threat to the safety of the worker, and does not require any vehicle control and thus does not affect the traffic congestion at all. In addition, by managing the collected image data as a DB, it is possible to perform maintenance and reinforcement at an economically optimal time by quantitatively evaluating the state of the structure regardless of the skill of the operator and enabling more efficient maintenance of the structure.
그리고 시간적인 제약없이 지속적으로 자료를 취득할 수 있고 일부 시설물에 적용되고 있는 점검시설이 필요없어 비용을 절감할 수 있으며, 하나의 점검용 로봇으로 전체 구조물의 상태를 점검할 수 있으므로 더욱 경제적이고 신뢰성 있는 상태 점검자료를 취득할 수 있다.In addition, it is possible to continuously acquire data without time constraints, and it is possible to reduce costs by eliminating the need for inspection facilities that are applied to some facilities, and it is more economical and reliable because one inspection robot can check the status of the entire structure. Condition checks can be obtained.
도1은 교량 점검을 위한 점검용 로봇의 구성도1 is a block diagram of the inspection robot for the bridge inspection
도2는 터널 점검을 위한 점검용 로봇의 구성도2 is a block diagram of a robot for inspection for tunnel inspection
도3은 원전구조물의 점검을 위한 시스템 구성도3 is a system configuration diagram for inspecting a nuclear power plant structure;
1 : 전원부, 진공펌프, 진공밸브, 제어부 등을 탑재한 점검용 로봇의 본체1: Main body of inspection robot equipped with power supply unit, vacuum pump, vacuum valve, control unit, etc.
2 : 흡착패드 또는 자석과 같은 자기판2: magnetic plate such as suction pad or magnet
3 : 이미지 수집 및 처리장치3: image acquisition and processing device
4 : 유ㆍ무선 송신시스템4: wired / wireless transmission system
5 : 유ㆍ무선 수신시스템 및 저장장치5: Wired / wireless reception system and storage device
6 : 고정된 회전장치6: fixed rotating device
7 : 회전봉7: rotating rod
8 : 이동식 이미지 수집 및 처리장치8: mobile image acquisition and processing device
9 : 점검용 로봇9: Inspection Robot
10 : 교량10: bridge
11 : 터널11: tunnel
12 : 원전구조물12: Nuclear Structure
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 구성은 도 1과 도 2 또는 도 3과 같이 구성된다.In order to achieve the above object, the configuration of the present invention is configured as shown in FIGS. 1 and 2 or 3.
콘크리트, 타일 및 유리로 구성된 교량, 터널 및 빌딩과 같은 구조물의 상태평가를 위한 점검용 로봇의 이동장치는 진공펌프(vacuum pump) 및 진공밸브(vacuum valve)와 흡착패드(suction pad)로 구성되며[(도 1)의 (1)과 (2)], 강교와 같은 강구조물의 표면에서 자유롭게 이동이 가능한 로봇의 본체는 자석과 같은 자기판으로 구성된다[(도 2)의 (1)과 (2)]. 또한 원전구조물과 같이 내ㆍ외벽과 천장의 점검이 필요한 시설물은 흡착패드를 이용한 이동방식[(도 3)의 (9)] 뿐만 아니라 천장에 고정된 회전시스템 및 제어부[(도 3)의 (6)]와 카메라가 이동하며 촬영이 가능하도록 일종의 레일 역할을 수행하는 회전봉[(도 3)의 (7)]으로도 구성될 수 있다.The inspection robot's moving device for evaluating the condition of structures such as bridges, tunnels, and buildings composed of concrete, tiles, and glass is composed of a vacuum pump, a vacuum valve, and a suction pad. ((1) and (2) of FIG. 1), the main body of the robot that can move freely on the surface of steel structures such as steel bridges is composed of magnetic plates such as magnets ((1) and (2) )]. In addition, facilities that require inspection of the inner and outer walls and ceilings, such as nuclear power plant structures, are not only movable methods using suction pads ((9) of FIG. 3), but also rotation systems and control units fixed to the ceiling ((6) of (6). )] And the rotating rod ((7) of (Fig. 3)) that serves as a kind of rail to move the camera can be configured.
그리고 콘크리트의 균열, 박리, 철근노출 뿐만 아니라 강구조물의 국부좌굴, 용접부 결함, 볼트 풀림, 부식 및 도색상태 등을 인력에 의한 육안점검과 같이 근접 촬영하여 상태를 파악할 수 있는 이미지 수집 및 처리장치[(도 1과 도 2)의 (3)], 수집된 정보를 유ㆍ무선으로 전송하여 처리할 수 있는 유ㆍ무선 데이터 전송 및 처리장치[(도 1과 도 2)의 (4)와 (5)]로 구성되어 있다.And the image collection and processing device that can grasp the crack, peeling, rebar exposure of concrete as well as local buckling, weld defect, bolt loosening, corrosion and painting state of the steel structure, such as visual inspection by manpower. (3) of FIG. 1 and FIG. 2), a wired / wireless data transmission and processing apparatus capable of transmitting and processing the collected information by wire or wireless [(4) and (5) of (FIGS. 1 and 2). ].
상기에 기술한 바와 같이 인력에 의한 점검방식은 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 굴절 사다리차와 같은 점검장치 그리고 일부 구조물에 설치되고 있는 점검시설물이 필요한 반면, 점검용 로봇은 시간의 제약없이 지속적으로 자료를 취득할 수 있을 뿐만 아니라 하나의 점검용 로봇으로 전체 구조물의 상태를 점검할 수 있으므로 더욱 경제적이고 신뢰성 있는 상태 점검자료를 취득할 수 있다.As described above, the inspection method by manpower is not only time-consuming, but also requires inspection devices such as articulated ladder cars and inspection facilities installed in some structures, while inspection robots continuously maintain data without time constraints. Not only can it be acquired, but it is possible to check the status of the entire structure with a single inspection robot, thereby obtaining more economical and reliable condition check data.
또한 접근이 용이하지 않거나 작업자의 안전성에 위협을 초래할 수 있는 작업환경에서 활용이 가능하고 차량통제가 필요없어 교통혼잡에 전혀 영향을 미치지 않는다. 뿐만 아니라 수집된 영상자료를 DB화하여 관리함으로서 작업자의 숙련도와 상관없이 정량적으로 구조물의 상태를 평가하여 경제적으로 최적시기에 보수ㆍ보강을 수행할 수 있어 더욱 효율적인 구조물의 유지관리가 가능해질 것이다.In addition, it can be used in a work environment that is not easy to access or threatens worker safety, and does not require traffic control, so it does not affect traffic congestion at all. In addition, by managing the collected image data as a DB, it is possible to perform maintenance and reinforcement at an economically optimal time by quantitatively evaluating the state of the structure regardless of the skill of the operator and enabling more efficient maintenance of the structure.
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