KR20060102810A - 절리면 거칠기 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암석 절리면의 거칠기계수 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 그 목적은 암석 절리면의 거칠기계수를 정량적으로 측정함으로 그 값에 대한 신뢰도 향상이 가능하도록 하였다.

본 발명의 구성은 레이저 스캐너응 이용한 절리면 거칠기 측정 장치에 있어서, 대상 암석 절리면의 시료(2)가 올려지는 시험대(1)와; 시험대의 상부에 위치한 활주면(5) 상에 설치되어 이동하면서 시료의 절리면을 측정하는 라인 타입 레이저 스캐너(4)와; 레이저 스캐너 구동장치(3)를 구동시켜 라인 타입 레이저 스캐너(4)를 이동시키고, 그 위치정보(Y방향)를 저장하는 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터(7)와; 라인 타입 레이저 스캐너의 작동과 작동 범위를 조종하며, 레이저(8)의 반사파를 측정하여 절리면의 정보(Z, X방향)를 받아서 실시간으로 레이저 스캐너의 구동용 컴퓨터(7)에 전달하는 레이저 스캐너조종용 컴퓨터(6)를 포함하여 구성함으로써 암석의 절리면 형상을 3차원 디지털화된 영상으로 측정하여 거칠기계수를 정량적으로 측정토록 구성한 장치 구성 및 이를 이용한 3차원 자료의 동시 측정방법을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.

암석, 절리면, 거칠기, 거칠기계수, 레이저 스캐너

Description

절리면 거칠기 측정 장치 및 그 방법{Joint roughness profiler and method thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도이고,

도 2 는 본 발명의 전체 구성을 보인 사진이며,

도 3 은 본 발명에 의해 측정된 절리면의 3차원영상이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 시험대 (2) : 시험 시료

(3) : 레이저 스캐너의 구동부 (4) : 레이저 스캐너

(5) : 레이저 스캐너의 활주면 (6) : 레이저 스캐너 조종용 컴퓨터

(7) : 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터 (8) : 레이저

본 발명은 암석 절리면 거칠기 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래에는 Barton and Choubey(1977)에 제시한 도표를 이용하여 절리면의 대표 단면을 이 도표와 비교하여 거칠기를 육안에 의한 대략적인 측정을 하였다.

이러한 도표를 이용하는 경우 시험자에 따라 대표 단면의 설정이 다를 수 있 고, 대표 단면의 거칠기계수 판단에서도 도표와의 비교에서 다르게 판단할 수 있으므로 이는 정성적으로 개략적인 조사에 불과하다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 일부에서는 레이저를 이용한 측정이 이루어지고 있으나 이는 포인트 타입(point type)의 레이저 스캐너(laser scanner)를 이용한 것으로 전체 절리면을 측정하기 위해서는 측정 간격에 따라 시료의 넓이 방향으로 반복해서 측정해야 함으로 측정에 많은 시간과 자료처리에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

즉, 포인트 타입(point type)의 레이저스캐너(laser scanner)를 사용하는 경우 절리면 전체를 측정하기 위해서는 아주 작은 간격으로 가로 방향으로 반복해서 측정한 자료를 합성해야 함으로 자료처리의 문제와 장시간 측정으로 인하여 주위의 진동과 기타 주변 여건으로 영향으로 인하여 측정 데이타(data)의 보정이 필요하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 목적은 절리면의 형상을 디지털화하여 거칠기에 대한 정량적인 측정이 가능하고, 또한 측정된 데이타(data)를 전산처리하여 절리의 거칠기계수를 산출함으로써 그 값에 대한 신뢰도 향상이 가능한 절리면 거칠기 측정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 라인 타입(line type)의 레이저 스캐너(laser scanner)를 활주면에 이동시켜 그 이동 정보와 레이저 스캐너에서 측정되는 정보를 종합하여 절리면의 3차원 영상을 획득하고 이를 전산해석하여 절리면의 거칠기계수를 정량적으로 측정하는 장치 구성을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 라인 타입 레이저 스캐너는 수평방향으로는 0.36mm, 수직방향으로는 0.60mm의 정밀도를 갖는 고분해능의 레이저 스캐너로서 절리면의 형상을 실제의 모습에 가깝게 측정하게 된다.

또한 본 발명에 사용되는 라인 타입 레이저 스캐너(line type laser scanner)는 넓은 폭의 가지는 스캐너로 시료의 폭 120mm까지 측정 가능한 스캐너이다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 가진 본 발명의 측정 방법은 라인타입 레이저 스캐너에서 측정되는 수직방향(Z방향)과 시료의 넓이방향(X방향)의 자료를 시료의 길이 방향으로 레이저 스캐너가 진행하는 위치(Y방향)를 측정하는 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터로 전송하여 3차원의 자료가 동시에 측정 되도록 하는 방법을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2는 본 발명의 전체 구성을 보인 사진을, 도 3은 본 발명에서 측정된 절리면의 3차원 영상을 보인 것으로, 본 발명의 구성은 대상 암석 절리면의 시료(2)가 올려지는 시험대(1)와; 시험대의 상부에 위치한 활주면(5) 상에 설치되어 이동하면서 시료의 절리면을 측정하는 라인 타입 레이저 스캐너(4)와; 레이저 스캐너 구동장치(3)를 구동시켜 라인 타입 레이저 스캐너(4)를 이동시키고, 그 위치정보(Y방향)를 저장하는 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터(7)와; 라인 타입 레이저 스캐너의 작동과 작동 범위를 조종하며, 레이저(8)의 반사파를 측정하여 절리면의 정보(Z, X방향)를 받아서 실시간으로 레이저 스캐너의 구동용 컴퓨터(7)에 전달하는 레이저 스캐너조종용 컴퓨터(6)를 포함하여 구성된다.

상기에서 각 컴퓨터는 통상적인 모니터, 각종 기억장치, 연산장치, 그래픽 장치, 사운드장치 등을 포함한 범용의 컴퓨터이면 족하고, 특히 저장장치에는 본 발명을 구성하는 각 장치를 제어하고, 측정된 결과를 분석하는 제어 및 분석 프로그램이 내장된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 이하 설명한다.

대상 절리면의 시료(2)를 시험대(1) 위에 절리면이 평행이 되도록 올려놓고 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터(7)로 레이저 스캐너 구동장치(3)를 작동시켜 레이저 스캐너(4)를 활주면(5)을 따라 이동시키면서 레이저 스캐너의 위치정보(Y방향)를 저장하게 된다.

또한 레이저 스캐너조종용 컴퓨터(6)에서는 레이저 스캐너의 작동과 작동 범위를 조종하며, 레이저(8)의 반사파를 측정하여 절리면의 정보(Z, X방향)를 받아서 실시간으로 레이저 스캐너의 구동용 컴퓨터(7)에 전달한다.

또한 레이저 스캐너조종용 컴퓨터(6)에서는 절리면의 3차원 자료를 종합하여 아스키 화일(ASCII file)로 저장하며 도 3과 같이 영상으로 나타내거나 3차원 자료를 전산처리해서 절리면의 거칠기계수를 산출한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 암석 절리면의 거칠기를 정량적으로 측정하여 그 절리면의 형상을 3차원으로 구현하거나 거칠기계수를 산정하여 암반의 역학적 거동 특성을 규명하는데 있어서 절리면의 특성을 보다 객관적이고 정밀한 평가가 이루어질 수 있다는 장점과,

또한 본 발명에 장착된 레이저 스캐너(laser scanner)는 포인트 타입(point type)이 아니라 라인 타입(line type)으로 측정의 소요시간을 크게 단축할 수 있다 는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

Claims (4)

1. 레이저 스캐너응 이용한 절리면 거칠기 측정 장치에 있어서,

   대상 암석 절리면의 시료(2)가 올려지는 시험대(1)와; 시험대의 상부에 위치한 활주면(5) 상에 설치되어 이동하면서 시료의 절리면을 측정하는 라인 타입 레이저 스캐너(4)와; 레이저 스캐너 구동장치(3)를 구동시켜 라인 타입 레이저 스캐너(4)를 이동시키고, 그 위치정보(Y방향)를 저장하는 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터(7)와; 라인 타입 레이저 스캐너의 작동과 작동 범위를 조종하며, 레이저(8)의 반사파를 측정하여 절리면의 정보(Z, X방향)를 받아서 실시간으로 레이저 스캐너의 구동용 컴퓨터(7)에 전달하는 레이저 스캐너조종용 컴퓨터(6)를 포함하여 구성함으로써 암석의 절리면 형상을 3차원 디지털화된 영상으로 측정하여 거칠기계수를 정량적으로 측정토록 구성한 것을 특징으로 하는 절리면 거칠기 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 라인 타입 레이저 스캐너는 시료의 폭 120mm까지 측정할 수 있는 스캐너로 구성한 것을 특징으로 하는 절리면 거칠기 측정 장치.
3. 제 1항 또는 2항중 어느 한항에 있어서,

   상기 라인 타입 레이저 스캐너는 수평방향으로는 0.36mm, 수직방향으로는 0.60mm의 정밀도를 갖는 고분해능의 레이저 스캐너로 구성한 것을 특징으로 하는 절리면 거칠기 측정 장치.
4. 상기 제 1항 내지 3항중 어느 한항의 절리면 거칠기 측정 장치를 구비한 후 라인타입 레이저 스캐너에서 측정되는 수직방향(Z방향)과 시료의 넓이방향(X방향)의 자료를 시료의 길이 방향으로 레이저 스캐너가 진행하는 위치(Y방향)를 측정하는 레이저 스캐너 구동용 컴퓨터로 전송하여 3차원의 자료가 동시에 측정 되도록 하는 방법을 특징으로 하는 절리면 거칠기 측정 방법.

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