KR20040108382A - 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수있는 레이저 광선 발사장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터널 구조물의 내공변위를 측정하기 위한 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 그 방법은 레이저 광선 발사장치를 터널 표면으로부터 소정 거리 이격된 특정부위에 셋팅하여 기준 좌표점(0,0)을 잡는 단계와, 상기 기준 좌표점으로부터 터널의 내공변위를 측정하고자 하는 다수의 측정점을 정하는 단계와, 상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점에 순차적으로 레이저 광선 발사장치의 광선 발사부를 통하여 레이저 광선을 발사하는 레이저 광선 발사단계와, 상기 다수의 측정점에 순차적으로 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점에서 순차적으로 반사되어 돌아오는 레이저 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치의 광선 수신부로 수신하는 단계와, 상기 광선 수신부로 수신된 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치의 데이터 저장부에 저장하는 단계와, 상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점으로 레이저 광선이 순차적으로 발사될 때, 상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점과의 각도변위량을 순차적으로 측정하는 각도변위량 측정단계와, 상기 데이터 저장부에 저장된 다수의 측정점의 레이저 속도를 길이로 수치를 전환하는 데이터 수치 전환단계와, 상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점과의 길이와 다수의 측정점의 각도변위량을 삼감함수로 조합하여, 다수의 측정점의 좌표점을 환산하는 좌표점 환산단계와, 상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하는 단계, 및 상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터를 통해 출력하는 결과값 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할수 있는 측정방법에 관한 것으로서, 상기와 같이 레이저 광선을 이용하여 터널 구조물의 내공변위량을 측정함에 있어, 상기 레이저 광선을 터널 벽면의 다수의 측정점에 실시간으로 순차적으로 발사하여, 상기 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 길이로 수치 변환하고, 상기 기준 좌표점과 다수의 측정점의 각도변위량을 측정하여, 상기 길이와 각도변위량을 삼각함수로 조합함으로써 터널 내공의 좌표점을 파악하고, 상기 파악된 좌표점을 통하여 터널 내부 표면의 내공 변위량을 파악함으로써, 터널 구조물의 거동을 사전에 파악하여 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 상기와 같은 방법에 의하면 터널 표면에 센서가 거의 부착되지 않아, 터널의 내공변위를 측정함에 있어 설치가 용이하고, 간단하게 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 터널의 내공변위를 측정하기 위한 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 광선 발사장치를 이용하여 레이저 광선을 측정하고자 하는 터널의 측정점에 발사하여, 상기 측정하고자 하는 터널의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 길이로 변환하고, 또한 기준 좌표점(0,0)과 상기 측정하고자 하는 터널의 측정점과의 각도변위량을 측정하여, 상기 길이와 각도변위량을 삼각함수로 조합하여, 측정하고자 하는 측정점의 좌표점을 환산하여, 상기 환산된 좌표점을 통하여 터널의 내부 표면의 내공변위량을 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 사회 간접 자본시설의 확충을 위하여 터널이 활발하게 시공되고 있다. 상기와 같은 터널 시공에 따라서 과거의 기술과 다른 많은 새로운 공법들에 의한 시공이 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 터널 시공에는 어떠한 공법을 적용하든 여러 가지 불확실한 요소들이 많이 존재하게 되는데, 그 중에서도 지질학적인 불확실성이 가장 중요한 문제중의 하나라고 볼 수 있다. 또한 터널 노후화로 인하여 터널내공의 변위가 발생함으로써, 터널 구조물의 붕락에 의한 대형사고가 발생할 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 사전에 조금이나마 방지하기 위하여, 터널 내공의 변위량을 측정하는 방법들이 개발되고 있는 실정에 있다.
그러나, 터널의 내공 변위량을 측정함에 있어, 차량 및 철도가 통행하는 중에 추진되었고, 이를 측정하기 위하여, 터널 내공에 1m 길이의 센서를 터널 전체에 부착하여 데이터를 측정하고, 여기서 측정된 길이 및, 각도량을 가지고 터널 내공의 변위량을 파악하였다. 그러나 이러한 방법은 극히 일부지역에서만 사용되고 있는 실정이다.
현재 사용되고 있는 방법은 다수의 센서를 터널 내부 벽면에 연속적으로 부착함으로써, 설치시간 및 철거시간이 많이 소요되어 공사에 엄청난 손실을 초래하였다. 또한 길이변형센서를 터널벽면에 앵커링하여 고정시켜두는 방식이라, 앵커자체의 헐거움 등이 시간이 지남에 따라 발생하여, 지하철과 같은 철도 터널의 경우 철도차량 통과시 발생하는 풍압에 의해서 데이터의 오차가 크게 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 터널 벽체에 약 12개 이상의 스테인레스 센서가 부착되어 있어, 혹시 발생할 수 있는 센서의 탈착 등에 의하여, 통행하는 차량 및 철도와의 충돌로 인하여 사고가 발생할 우려성이 있는 등의 많은 문제점이 있었다.
상기와 같이, 통상적인 종래의 터널의 내공변위를 측정하는 방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면, 일반적으로 종래에는 터널의 내공변위를 측정하는 방법으로, 변위측정테이프센서를 이용하여 측정하는 방법이 있었다.
상기와 같은 변위측정 테이프 센서는 전통적인 방식으로 핀을 터널 라이닝에 고정시키고 테이프를 연결하는 형태로서, 변형이 가해지면 테이프의 길이가 변하는 정도를 측정하게 된다. 이는 시공이 간단하고, 테이프의 길이를 30m 까지 늘려서 측정이 가능하지만, 정밀성이 0.1~0.15mm 정도로 정밀도가 낮다는 점과 별도의 각도 센서가 필요하다는 단점을 안고 있다. 또한 유지 관리시에는 적용하지 못하는 문제점이 있었다. 상기와 같이 유지관리 시에 터널 단면을 거동을 살피기 위한 2차적 해석과 내공변위 측정을 위해서는 측정점의 위치 변화를 알아야하며, 이를 위해서는 발생변위와 각을 알아야하며, 특히 내공변위는 각도변화에 따라 큰 값을 가지는 특성이 있다.
또 다른 종래의 방법으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 샤프트상에 길이변형센서와 각도센서를 설치하여, 라이닝 벽면을 따라 설치한 내공변위 측정시스템이 있으나, 고정밀의 내공변위를 측정하기 위해서는 고정밀의 각도센서가 필요로 하며, 각도센서는 일반적으로 진동에 매우 약하며, 한 점에서 중력방향에 대하여 기울어짐을 측정하기 때문에 샤프트의 거리를 이용한 각도측정의 기구적인 장점을 살리지 못하며, 고 분해능의 센서 모듈을 만들기 위해서는 센서자체의 성능 외에도 매우 낮은 잡음, 고분해능의 ADC 등을 필요로 하는 문제점이 있었다.
또한, 길이변형센서와 각도센서를 라이닝 벽면에 따라 일일이 설치하고 또는 철거하여야 함으로 인해 그 작업공수가 많이 소요되어 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 레이저 광선을 터널 벽면의 다수의 측정점에 실시간으로 순차적으로 발사하여, 상기 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 길이로 수치 변환하고, 상기 기준 좌표점(0,0)과 다수의 측정점의 각도변위량을 측정하여,상기 길이와 각도변위량을 삼각함수로 조합함으로써 터널 내공의 좌표점을 파악하고, 상기 파악된 좌표점을 통하여 터널 내부 표면의 내공 변위량을 파악함으로써, 터널 구조물의 거동을 사전에 파악하여 구조물의 안정성을 확보하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용하여 터널 구조물의 내공변위을 측정할 수 있는 측정방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 터널의 벽면에 일정한 간격으로 부착되어져 있는 다수의 반사센서를 탑재한 레이저 광선 발사장치를 이용하여, 레이저 및 초음파 또는 무선방식의 측정방식으로 측정하고, 상기 측정방법에 새로운 알고리즘을 적용함으로써, 터널 구조물의 내공 변위량을 효율적으로 측정하며, 정확한 방법으로 측정하기 위한 레이저 광선 발사장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 터널의 내공변위 측정장치를 개략적으로 나타낸 상태도.
도 2a는 본 발명에 따른 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치를 터널의 표면에 설치한 상태도.
도 2b는 본 발명에 따른 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치를 터널 표면의 또 다른 표면에 설치한 상태도
도 3은 본 발명에 따른 레이저 광선 발사장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정하기 위한 측정방법의 흐름을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 레이저 광선 발사장치를 이용하여, 측정된 좌표점에 의하여 터널의 내공변위량을 나타낸 그래프를 도시한 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10. 광선 발사부 12. 광선 수신부
14. 데이터 저장부 16. 길이 측정부
18. 각도 측정부 20. 좌표점 환산 변환부
22. 디스플레이부 24. 출력부
26. 반사센서 28. 제어부
30. 터널 40. 표면
50. 측정점 60. 기준 좌표점(0,0)
70. 좌표점
100. 레이저 광선 발사장치
S1. 기준 좌표점(0,0)을 잡는 단계 S2. 다수의 측정점을 정하는 단계
S3. 레이저 광선 발사단계 S4. 레이저 광선 반사센서 부착단계
S5. 레이저 광선 수신단계 S6. 광선의 속도 저장단계
S7. 각도변위량 측정단계 S8. 데이터 수치 전환단계
S9. 좌표점 환산단계 S10. 좌표점 디스플레이 단계
S11. 결과값 출력단계
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치는, 레이저를 발사하는 광선 발사부와, 상기 광선 발사부에서 발사된 광선이, 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 수신하는 광선 수신부와, 상기 광선 수신부를 통하여 입력된 광선의 속도를 저장하는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 광선의 속도를 길이로 변환하는 길이측정부와, 상기 기준 좌표점(0,0)에서 다수의 측정점으로 레이저 광선이 순차적으로 발사될 때, 상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점과의 각도변위량을 순차적으로 측정하는 각도측정부와, 상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점과의 길이와 다수의 측정점의 각도변위량을 삼감함수로 조합하여, 다수의 측정점의 좌표점을 환산하는 좌표점 환산 변환부와, 상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하는 디스플레이부와, 상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터를 통해 출력하는 결과값 출력부, 및 상기 광선 발사부, 광선 수신부, 데이터 저장부, 길이측정부, 각도측정부, 좌표점 환산 변환부, 디스플레이부 및 출력부를 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성된다.
특히, 상기 광선 발사부에서 발사된 광선이, 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 원활하게 레이저 광선 발사장치의 광선 수신부로 수신하기 위하여 반사센서가 더 포함되며, 상기 반사센서는 터널의 표면에 부착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치 및 그 방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치를 터널의 표면에 설치한 상태도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치를 터널 표면의 또 다른 표면에 설치한 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 레이저 광선 발사장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정하기 위한 측정방법의 흐름을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 레이저 광선 발사장치를 이용하여, 측정된 좌표점에 의하여 터널의 내공변위량을 나타낸 그래프를 도시한 상태도를 각각 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치(100)는, 광선 발사부(10)와, 광선 수신부(12)와, 데이터 저장부(14)와, 길이 측정부(16)와, 각도 측정부(18)와, 좌표점 환산 변환부(20)와, 디스플레이부(22)와, 출력부(24), 및 제어부(28)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은, 레이저 광선 발사장치(100)는 도 2a 내지 2b에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 터널(30)의 표면(40)에 설치되되, 터널(30)의 일측에서 표면(40)으로부터 다소 이격되어 설치되거나 또는 표면(40)에 부착되어 설치될 수 있으며, 또 하나의 방법으로는 터널(30)의 중앙에 설치되어 표면(40)으로부터 다소 이격되어 설치되거나 또는 표면(40)에 부착되어 설치될 수 있다. 그러나 본 발명은 기준 좌표점(0.0)(60)과 다수의 측정점(50)의 좌표점(70)에 의하여 터널(30)의 내공변위량을 측정할 수 있는 것이어서, 레이저 광선 발사장치(100)를 터널(30)의 표면(40)에 설치함에 있어, 기준 좌표점(60)을 잡을 수 있는 터널(30)의 표면이면 어느 위치에 설치하여도 무방하다.
상기 광선 발사부(10)는, 레이저 광선을 생성시켜서 측정하고자 하는 다수의 측정점(50)에 레이저 광선을 발사하는 기능을 하며, 상기 레이저 광선은 터널(30)의 벽면에 다수의 측정점(50)에 발사된다.
상기 광선 수신부(20)는, 상기 다수의 측정점(50)에 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점(50)으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 수신하는 기능을 한다.
상기 광선 발사부(10)와 광선 수신부(20)는 같은 수평선상에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 데이터 저장부(14)는, 상기 광선 발사부(10)에서 발사된 레이저 광선이 다수의 측정점(50)으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 실시간으로 저장하는 기능을 한다.
상기 길이 측정부(16)는, 상기 데이트 저장부(14)에 저장된 광선의 속도를 길이의 수치로 변환하는 기능을 한다.
상기 각도 측정부(18)는, 기준 좌표점(0.0)(60)으로부터 다수의 측정점(50)의 타켓중 측정하고자 하는 측정점(50)과의 각도를 측정하는 기능을 한다.
특히, 상기 광선 발사부(10)와 광선 수신부(12) 및 각도 측정기(18)는 오토레벨링 시스템을 적용하여 초기 측정점(50)과 수평을 유지하는 것이 바람직하므로, 상기 오토레벨링 시스템 장치(미도시)가 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광선 발사부(10)와 광선 수신부(12) 및 각도 측정기(18)는 방향성에 관계없이 회동가능하며, 360° 회전이 가능한 것이 바람직하므로, 스텝모터(미도시) 방식으로 상향 혹은 하향 및 좌우향이 조정되는 것이 바람직하다.
상기 각도 측정부(18)는 원격에서 제어된 명령에 의하여, 기준 좌표점(0.0)(60)과 다수의 측정점(50)의 각도를 임의적으로 조정할 수 있다.
상기 좌표점 환산 전환부(20)는, 상기 길이 측정부(16)로부터 길이를 입력받고, 각도측정부(18)로부터 각도를 입력받아 삼각함수로 조합함으로써, 좌표점(70)으로 나타내는 기능을 한다.
상기 디스플레이부(22)는, 상기 기준 좌표점(0.0)(60)과 측정된 다수의 측정점(50)의 좌표점(70)을 화면에 디스플레이 하는 기능을 한다.
상기 출력부(24)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기준 좌표점(0.0)(60)과 측정점(50)의 좌표점(70)을 나타내는 데이터(그래프)를 출력하는 기능을 한다.
상기 제어부(28)는 광선 발사부(10), 광선 수신부(12), 데이터 저장부(14), 길이 측정부(16), 각도 측정부(18), 좌표점 환산 변환부(20), 디스플레이부(22), 및 출력부(24)가 수행하고자 하는 기능을 실시간으로 제어하는 기능을 한다.
상기 레이저 광선 발사장치(100)는, 상기 광선 발사부(10)에서 발사된 광선이, 다수의 측정점(50)으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 원활하게 레이저 광선 발사장치(100)의 광선 수신부(12)로 수신하기 위하여 반사센서(26)가 더 포함된다. 상기 반사센서(26)는 터널의 표면에 부착되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 광선 발사부(10)와, 광선 수신부(12)와, 데이터 저장부(14)와, 길이 측정부(16)와, 각도 측정부(18)와, 좌표점 환산 변환부(20)와, 디스플레이부(22)와, 출력부(24), 및 제어부(28)는 일체형으로 하여 하나의 레이저 광선 발사장치(100)로 구성되어 터널(30)의 내부에 설치되어 그 기능을 수행하는 것이 바람직하나, 필요에 따라서 상기 광선 발사부(10)와 광선 수신부(12) 및 각도 측정부(18)는 하나의 기기로 구성되고, 나머지 데이터 저장부(14)와, 길이 측정부(16)와, 좌표점 환산 변환부(20)와, 디스플레이부(22) 및, 출력부(24)가 하나의 기기로 구성되어, 상기 광선 발사부(10)와 광선 수신부(12) 및 각도 측정부(18)는 터널(30)의 내부에 설치되고, 나머지 또 하나의 기기는 터널(30)의 외부에 설치되어 케이블(미도시)로 연결될 수도 있다.
레이저 광선 발사장치에서 발사되는 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 측정방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 광선 발사장치(100)를 터널 표면으로부터 소정 거리 이격된 특정부위에 셋팅하여 기준 좌표점(0,0)(60)을 잡는 단계(S1)와, 상기 기준 좌표점(60)으로부터 터널의 내공변위를 측정하고자 하는 다수의 측정점(50)을 정하는 단계(S2)와, 상기 기준 좌표점(60)으로부터 다수의 측정점(50)에 순차적으로 레이저 광선 발사장치(100)의 광선 발사부(10)를 통하여 레이저 광선을 발사하는 레이저 광선 발사단계(S3)와, 상기 다수의 측정점(50)에 순차적으로 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점(50)에서 순차적으로 반사되어 돌아오는 레이저 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치(100)의 광선 수신부(12)로 수신하는 단계(S5)와, 상기 광선 수신부(12)로 수신된 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치(100)의 데이터 저장부(14)에 저장하는 단계(S6)와, 상기 기준 좌표점(60)에서 다수의 측정점(50)으로 레이저 광선이 순차적으로 발사될 때, 상기 기준 좌표점(60)으로부터 다수의 측정점(50)과의 각도변위량을 순차적으로 측정하는 각도변위량 측정단계(S7)와, 상기 데이터 저장부(14)에 저장된 다수의 측정점(50)의 레이저 속도를 길이로 수치를 전환하는 데이터 수치 전환단계(S8)와, 상기 기준 좌표점(60)에서 다수의 측정점(50)과의 길이와 다수의 측정점의 각도변위량을 삼감함수로 조합하여, 다수의 측정점(50)의 좌표점(70)을 환산하는 좌표점 환산단계(S9)와, 상기 환산된 다수의 측정점(50)의 좌표점(70)을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하는 단계(S10), 및 상기 환산된 다수의 측정점(50)의 좌표점(70)을 컴퓨터를 통해 출력하는 결과값 출력단계(S11) 를 포함한다.
특히, 상기 레이저 광선 발사단계(S3)와 레이저 광선의 속도를 광선 수신부(12)로 수신하는 단계(S5) 사이에는, 다수의 측정점(50)에 순차적으로 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점(50)에서 순차적으로 반사되어, 레이저 광선 발사장치(100)의 광선 수신부(12)로 원활하게 반사될 수 있도록 반사센서(26)를 부착하는 단계(S4)를 더 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 바와 같은, 본 발명의 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치 및 그 방법은 다음과 같은 특정적인 요소들을 갖는다.
첫째, 터널의 내공변위량을 레이저 광선 및 초음파를 이용한 데이터 측정방법을 이용함으로써, 터널의 내공벽면에 별도의 센서설치가 필요없다. 그러나 필요에 따라서는 설치하여 측정할 수도 있다. 이에 따라서 설치가 간단하고, 운영방법도 용이하며, 센서의 단락에 따른 대중교통망의 사고 위험이 없다.
둘째, 터널의 내공변위량을 레이저 광학 기술에 의한 길이변형을 측정함으로써, 종래의 기계방식의 제품보다 정밀성이 뛰어나며, 내구성이 좋다.
셋째, 터널 내공의 단면별 내공변위량 뿐만 아니라, 횡으로 설치할 경우 터널 최상부의 침하량을 연소적으로 측정할 수 있어, 응용이 용이하다.
넷째, 인터넷 시스템과 연결하여, 원격지에서 통제가 가능함으로써, 터널의 유지관리가 간편하여, 유지관리 기기로 적합하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었어나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
상기에서와 같이 본 발명에 따른 레이저 광선을 이용하여 터널의 내공변위를 측정할 수 있는 레이저 광선 발사장치 및 그 방법에 의하면, 터널 구조물의 내공변위량을 측정함에 있어, 레이저 광선을 터널 벽면의 다수의 측정점에 실시간으로 순차적으로 발사하여, 상기 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 길이로 수치 변환하고, 상기 기준 좌표점과 다수의 측정점의 각도변위량을 측정하여, 상기 길이와 각도변위량을 삼각함수로 조합함으로써 터널 내공의 좌표점을 파악하고, 상기 파악된 좌표점을 통하여 터널 내부 표면의 내공 변위량을 파악함으로써, 터널 구조물의 거동을 사전에 파악하여 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
Claims (4)
- 터널 구조물의 내공변위를 측정하기 위한 방법에 있어서,레이저 광선 발사장치를 터널 표면으로부터 소정 거리 이격된 특정부위에 셋팅하여 기준 좌표점(0.0)을 잡는 단계와;상기 기준 좌표점으로부터 터널의 내공변위를 측정하고자 하는 다수의 측정점을 정하는 단계와;상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점에 순차적으로 레이저 광선 발사장치의 광선 발사부를 통하여 레이저 광선을 발사하는 레이저 광선 발사단계와;상기 다수의 측정점에 순차적으로 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점에서 순차적으로 반사되어 돌아오는 레이저 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치의 광선 수신부로 수신하는 단계와;상기 광선 수신부로 수신된 광선의 속도를 레이저 광선 발사장치의 데이터 저장부에 저장하는 단계와;상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점으로 레이저 광선이 순차적으로 발사될 때, 상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점과의 각도변위량을 순차적으로 측정하는 각도변위량 측정단계와;상기 데이터 저장부에 저장된 다수의 측정점의 레이저 속도를 길이로 수치를 전환하는 데이터 수치 전환단계와;상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점과의 길이와 다수의 측정점의 각도변위량을 삼감함수로 조합하여, 다수의 측정점의 좌표점을 환산하는 좌표점 환산단계와;상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하는 단계; 및상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터를 통해 출력하는 결과값 출력단계; 를 포함함으로써,터널 구조물의 내공변위량을 측정함에 있어, 레이저 광선을 터널 벽면의 다수의 측정점에 실시간으로 순차적으로 발사하여, 상기 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 길이로 수치 변환하고, 상기 기준 좌표점과 다수의 측정점의 각도변위량을 측정하여, 상기 길이와 각도변위량을 삼각함수로 조합함으로써 터널 내공의 좌표점을 파악하고, 상기 파악된 좌표점을 통하여 터널 내부 표면의 내공 변위량을 파악함으로써, 터널 구조물의 거동을 사전에 파악하여 구조물의 안정성을 확보하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용한 터널 구조물의 내공변위 측정방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 레이저 광선 발사단계와 레이저 광선의 속도를 광선 수신부로 수신하는 단계 사이에는, 다수의 측정점에 순차적으로 발사된 레이저 광선이, 상기 다수의 측정점에서 순차적으로 반사되어, 레이저 광선 발사장치의 광선 수신부로 원활하게반사될 수 있도록 반사센서를 부착하는 단계를 더 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용한 터널 구조물의 내공변위 측정방법.
- 레이저를 발사하는 광선 발사부와;상기 광선 발사부에서 발사된 광선이, 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 수신하는 광선 수신부와;상기 광선 수신부를 통하여 입력된 광선의 속도를 저장하는 데이터 저장부와;상기 데이터 저장부에 저장된 광선의 속도를 길이로 변환하는 길이측정부와;상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점으로 레이저 광선이 순차적으로 발사될 때, 상기 기준 좌표점으로부터 다수의 측정점과의 각도변위량을 순차적으로 측정하는 각도측정부와;상기 기준 좌표점에서 다수의 측정점과의 길이와 다수의 측정점의 각도변위량을 삼감함수로 조합하여, 다수의 측정점의 좌표점을 환산하는 좌표점 환산 변환부와;상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하는 디스플레이부와;상기 환산된 다수의 측정점의 좌표점을 컴퓨터를 통해 출력하는 결과값 출력부; 및상기 광선 발사부, 광선 수신부, 데이터 저장부, 길이측정부, 각도측정부, 좌표점 환산 변환부, 디스플레이부 및 출력부를 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용한 터널 구조물의 내공변위 측정장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 광선 발사부에서 발사된 광선이, 다수의 측정점으로부터 반사되어 돌아오는 광선의 속도를 원활하게 레이저 광선 발사장치의 광선 수신부로 수신하기 위하여 반사센서가 더 포함되며, 상기 반사센서는 터널의 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 레이저 광선을 이용한 터널의 내공변위 측정장치.
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