KR20070117399A - 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 라인이 균열 부위에서 불연속적으로 끊기는 현상을 이용하여 자동으로 균열의 폭이나 형상을 정확하게 측정할 수 있도록 한 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치는 박스형상으로 이루어지고 하부의 적소에는 소정의 통공이 형성되어 있는 본체; 상기 본체 내부의 적소에 설치되어 상기 통공을 통해서 균열 측정 부위를 횡단하는 레이저 라인을 발사하는 레이저 발생 수단; 상기 본체 내부의 적소에 상기 통공을 향하도록 설치되어 상기 레이저 발생기에서 발사된 레이저 라인의 영상을 포착하여 처리하는 영상처리 수단; 상기 본체의 저부에 설치되어 상기 본체를 바닥면에 대해 미끄럼 이동시키는 바퀴 및 상기 본체 내부에 설치되며, 상기 영상처리 수단에서 처리된 영상에서 균열 형상 부위를 횡단하는 상기 레이저 라인을 미리 정해진 프로그램에 의해 처리하여 제반 균열 관련 측정을 수행하는 제어 수단을 포함하여 이루어진다.
레이저, 균열, 카메라, 폭, 형상, 측정

Description

레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법{Crack Measuring Apparatus by Laser Image and the Method thereof}
도 1은 균열 부위에 대한 레이저 이미지를 설명하기 위한 개략도,
도 2는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 동작원리를 설명하기 위한 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 전기적인 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법에서 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 예시 화면,
도 6은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법에서 균열형상 측정방법을 설명하기 위한 개념도,
도 7은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법의 다른 실시예에 따른 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 예시 화면,
도 8은 도 7에서 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 개략도,
도 9는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치에서 글로벌 좌표계 를 이용한 측정 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100, 100': 균열측정 장치, 110: 본체,
120: 바퀴, 130: 손잡이,
140: 레이저 발생기, 150: 집속 렌즈,
155: 필터, 160: 카메라,
200: 마이크로프로세서, 210: 전원부,
220: 키 입력부, 230: 프로그램 저장부,
240: 데이터 저장부, 250: 통신부,
260: 레이저 구동부, 262: 레이저 발생기,
270: 카메라 구동부, 272: 카메라,
274: 영상 처리부, 280: 디스플레이 구동부,
282: LCD, 290: 디지털 각도계,
300, 310: 초음파 송/수신기
본 발명은 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 레이저 라인이 균열 부위에서 불연속적이 되는 현상을 이용하여 균열의 폭이 나 형상을 정확하게 측정할 수 있도록 한 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 '시설물 안전관리에 관한 특별법'에 따른 현행 1종 시설물의 유지관리 방안에는 3년에 1회 이상으로 실시하는 정밀점검과 완공 후 10년이 경과한 1종 시설물에 대해 5년에 1회 이상으로 실시하는 정밀안전진단이 있다.상기 정밀점검은 계획된 정기적 점검으로 시설물의 현 상태를 정확히 판단하고, 최초 또는 이전에 기록된 상태로부터의 변화를 확인하며, 구조물이 현재의 사용요건을 계속 만족시키고 있는지 확인하기 위한 점검이다. 그리고 상기 정밀안전진단은 정밀점검 과정을 통해서는 쉽게 발견하지 못하는 결함부위를 발견하기 위하여 행해지는 정밀한 육안검사 및 측정장비에 의한 측정을 포함하는 근접점검이다.
상기와 같은 정밀점검 및 정밀안전진단을 통한 산업기간 시설물의 유지관리방안에 있어서 중요한 손상에 대한 점검 대상으로 일반적으로 균열점검을 들 수 있는바, 이를 위하여 종래에는 점검자가 야장과 균열폭 측정자 또는 균열경을 휴대하고 현장으로 접근하여 균열폭을 아날로그 방식으로 측정한 후 야장에 기입하는 방식으로 진행되었기 때문에 점검자의 객관적인 판단이 개입되어 체계적이고 객관적인 데이터 확보에 어려움이 있었으며, 균열폭 측정자(Scale) 또는 균열경을 이용한 측정은 일일이 균열을 육안으로 확인해야 하기 때문에 시간과 인력이 많이 소요되는 단점이 있었다.
그러므로 현장 작업시 많은 어려움이 있음은 물론 동일한 손상에 대해서도 숙련자(전문가) 또는 비숙련자(비전문가)의 주관적인 판단으로 인해 야장이나 보고 서에 상이한 결과가 기록되거나 이에 따라 서로 다른 대책이 수립될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 수동 측정의 문제점을 개선하기 위해 근래에는 카메라로 촬영한 영상에 기반한 이미지 프로세싱 기법에 의해 데이터 처리를 수행하는 기술이 제안되어 있다. 그러나 이와 같이 카메라만을 이용하는 경우에는 장비가 균열 표면에 밀착된 상태로 놓이기 때문에 획득한 영상이 어둡고, 카메라가 정지된 상태에서 한 지점에 대해서만 측정이 가능하고, 이동하면서 연속적인 측정이 어려운 단점이 있다. 또한 비록 조명을 사용하더라도 균열을 측정하고자 하는 콘크리트 표면이 불균일하여 난반사가 일어나기 때문에 선명한 영상을 얻기가 어려우며, 나아가 균열과 단순한 흠집을 구별하기 어렵기 때문에 균열의 폭과 형상을 자동으로 측정하여 데이터화함에 있어서 많은 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저 라인이 균열 부위에서 불연속적으로 끊기는 현상을 이용하여 자동으로 균열의 폭이나 형상을 정확하게 측정할 수 있도록 한 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치는 박스형상으로 이루어지고 하부의 적소에는 소정의 통공이 형성되어 있는 본체; 상기 본체 내부의 적소에 설치되어 상기 통공을 통해서 균열 측정 부위를 횡단 하는 레이저 라인을 발사하는 레이저 발생 수단; 상기 본체 내부의 적소에 상기 통공을 향하도록 설치되어 상기 레이저 발생기에서 발사된 레이저 라인의 영상을 포착하여 처리하는 영상처리 수단; 상기 본체의 저부에 설치되어 상기 본체를 바닥면에 대해 미끄럼 이동시키는 바퀴 및 상기 본체 내부에 설치되며, 상기 영상처리 수단에서 처리된 영상에서 균열 형상 부위를 횡단하는 상기 레이저 라인을 미리 정해진 프로그램에 의해 처리하여 제반 균열 관련 측정을 수행하는 제어 수단을 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측장 방법은 (a) 균열 부위에 대한 균열형상 및 균열폭 측정을 위한 샘플링 간격을 설정하는 단계; (b) 상기 균열 부위를 횡단하여 레이저 라인을 발사한 후에 상기 균열 부위에 대한 영상을 포착하여 영상 처리하는 단계; (c) 현재의 시점이 상기 균열형상 측정용 샘플링 간격에 도달한 경우에는 상기 처리된 영상에 기초하여 균열형상의 좌표값 및 각도 데이터를 산출하는 단계; (d) 현재의 시점이 상기 균열폭 측정용 샘플링 간격에 도달한 경우에는 상기 처리된 영상에 기초하여 균열폭을 산출하는 단계 및 (e) 상기 산출된 균열형상 및 균열폭 데이터에 기초하여 상기 균열 부위에 대한 제반 평가를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 균열형상 측정용 샘플링 시간은 상기 균열폭 측정용 샘플링 시간보다 작은 값으로 정해진다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 균열 부위에 대한 레이저 이미지를 설명하기 위한 도이다. 도 1에 도 시한 바와 같이, 균열 부위(CL)에 레이저 라인(LB)을 조사하게 되면, 균열 부위(CL)에서는 레이저 라인(LB)의 선이 끊어져서 나타나게 되는데, 본 발명은 이러한 영상을 촬영하여 균열 부위의 폭과 형상을 측정하게 된다. 여기에서 레이저로는 콘트리트 색과 대비과 명확한 적색 계통의 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 동작원리를 설명하기 위한 개략 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치(100)는 크게 박스형상으로 이루어진 본체(110) 내부의 적소에 설치되어 본체(110) 하부를 향해서 소정의 각도로 레이저 라인을 발사하는 레이저 발생기(140), 본체(110) 내부의 적소에 설치되어 레이저 발생기(140)에서 발사된 레이저 라인(LB)의 영상을 포착하는 카메라(160) 및 본체(110)의 저부에 설치되어 본체(110)를 바닥면에 대해 미끄럼 이동시키는 바퀴(120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 본체(110)의 적소, 예를 들어 상부에는 본체(110)를 잡고 이동시킬 수 있는 손잡이(130)가 설치되어 있다.
전술한 구성에서, 바퀴(120)는 본체(110) 하부의 전방 및 후방에 적어도 3개, 바람직하게는 전방 및 후방에 각각 2개씩 4개가 설치될 수 있고, 또는 사용자가 조작하는 모든 방향으로 자유자재로 회전할 수 있는 구조로 구현되는 것이 바람직하다. 한편, 레이저 발생기(140)에서 발생된 레이저 라인이 본체(110)의 방해를 받지 않은 채로 본체(110)를 통과하여 콘크리트 바닥면(G)의 균열 부위(CL)를 조사하고 카메라(160)에 의해 이를 촬영할 수 있도록 이와 대응되는 본체(110)의 저부에는 소정의 슬릿 내지 통공(미도시)이 형성되어 있어야 한다. 나아가, 비록 도시 하지는 않았지만, 본체(110)의 적소에는 측정장치의 각종 선택 또는 설정 사항을 입력할 수 있는 키 패널과 각종 측정 결과를 디스플레이하는 모니터가 설치될 수 있을 것이다. 도면에서 미설명 부호 150은 카메라(160)의 전단에 설치되어 레이저 발생기(140)에서 발사된 후에 콘크리트 바닥면(G)에서 반사되는 레이저 라인(LB)을 집속하는 집속 렌즈를 나타내고, 155는 처리해야 할 화상 데이터의 양을 최소화할 수 있도록 적색계통의 레이저만 선택적으로 투과하는 광학 필터를 나타낸다. 도 2에서는 균열측정 장치가 우측 방향을 향해 이동하는 예를 도시하고 있는바, 비록 이해를 돕기 위해 균열 부위(CL)와 이를 횡단하는 레이저빔(LB)을 정면에서 도시하고 있으나 균열 부위(CL) 역시 측정장치의 이동 방향과 같은 방향으로 형성되어 있고, 이 경우에 레이저빔(LB) 역시 이를 횡단하는 방향으로 조사되게 될 것이다.
한편, 본 발명의 균열측정 장치(100)를 사용함에 있어서, 사용자는 발사된 레이저 라인(LB)이 균열 부위(CL)를 횡단할 수 있도록 장치(100)를 균열 부위 상에 정확하게 위치시킨 상태에서 손잡이(130)를 잡고 미리 설정된 균열폭 및 균열형상 측정용 샘플링 간격(즉 시간; 이하 같다)에 맞추어 균열 부위를 따라 서서히 이동시키면서 균열 부위를 스캔하게 된다. 물론 이러한 바퀴(120)도 가변속 모터(미도시)에 의해 구동되어 상기 샘플링 간격에 적합한 속도로 자동으로 이동되도록 구현할 수도 있는데, 이 경우에 사용자는 단지 균열 부위를 향하도록 손잡이(130)를 잡고 그 방향만을 조정해 주면 될 것이다.
도 3은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 전기적인 블록 구성도인바, 설명의 편의상 도 2에 부여한 참조번호와는 다른 번호를 부여하고 있 다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 전기적인 구성은 장치의 각 부에서 필요로 하는 동작 전원을 제공하는 전원부(210), 균열폭 측정이나 균열형상 측정용 샘플링 간격 등을 포함하여 장치에서 필요로 하는 각종 선택 또는 설정 사항을 입력받는 키 입력부(220), 균열측정에 필요한 각종 프로그램이 저장되어 있는 프로그램 저장부(230), 사용자로부터 선택 또는 설정된 데이터나 균열측정에 의해 얻어진 데이터 등을 저장하는 데이터 저장부(240), 균열 부위를 향하여 레이저 라인(LB)을 발사하는 레이저 발생기(262) 및 이를 구동하는 레이저 구동부(260), 균열 부위를 횡단하는 레이저 라인(LB)의 영상을 포착하는 카메라(272) 및 이를 구동하는 카메라 구동부(270)와 카메라(272)에 의해 촬영된 영상을 처리하는 영상 처리부(274), 디스플레이로서의 LCD(282)와 이를 구동하는 디스플레이 구동부(280), 수직 벽체에 형성된 균열 진행 각도 등을 측정하는데 사용되는 디지털 각도계(290), 외부의 서버 컴퓨터(미도시) 등과의 사이에서 데이터 전달을 위한 통신 인터페이스를 제공하는 통신부(250) 및 이들 각부의 전체를 통합적으로 제어함과 아울러 프로그램 저장부(230)에 탑재된 프로그램에 의해 영상 처리부(274)를 통해 제공되는 영상에서 균열 부위의 폭과 형상 측정을 위한 연산을 실행하고 그 결과를 데이터 저장부(240)에 저장하는 마이크로프로세서(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 레이저 발생기(262)는 그 파장이 600㎚ 대역(적색 대역)에 속하고, 라인의 두께가 0.5m의 거리에서 1㎜ 이하인 라인 레이저 모듈로 구현될 수 있을 것이다. 프로그램 저장부(230)는 통상적인 ROM(EEPROM)이나 플래시 메모리로 구현될 수 있고, 데이터 저장부(240)는 연산에 필요한 각종 데이터를 일시적으로 저장하는 휘발성 메모리인 RAM 및 저장된 데이터를 사용자가 지우기 전까지 저장하는 보조기억장치로서의 하드디스크나 플래시 메모리로 구현될 수 있을 것이다. 카메라(272)는 그 픽셀의 크기가 대략 수 ㎛ 정도로 이루어진 2차원의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라나 CMOS 카메라로 구현될 수 있을 것이다. 통신부(250)는 유선 인터페이스인 USB(Universal Serial Bus)나 무선 인터페이스인 블루투스 또는 적외선(IrDA) 통신 모듈 등으로 구현될 수 있을 것이다. 그리고 디지털 각도계(290)는 중력을 이용하여 각을 측정하는 장비로 공지의 것을 사용할 수 있다.
이하에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치의 동작을 그 방법과 함께 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 별 다른 설명이 없는 한 마이크로프로세서(200)가 주체가 되어 수행함을 밝혀둔다. 도 5는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법에서 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 예시 화면이다.
먼저 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 균열측정 장치에 의해 균열 부위의 폭 및 형상을 자동으로 측정하기 위해서 단계 S10 및 단계 S12에서는 균열형상 및 균열폭 측정을 위한 샘플링 간격을 설정해야 한다. 여기에서, 이러한 샘플링 간격은 영상 처리부(274)의 영상처리 속도 및 균열측정을 위한 연산 속도 등을 종합하여 미리 정해진 범위 내에서 설정할 수 있는데, 균열형상 측정을 위한 샘플링 간격은 예를 들어 10points/sec가 될 수 있고, 균열폭 측정을 위한 샘플링 간격은 예 를 들어 1point/sec가 될 수 있을 것인바, 여기에서 'point'는 화소가 아니라 스캔시의 측정 간격에 따라 정해지는 균열상의 위치를 나타낸다.
이와 같이 하여 각각의 샘플링 간격이 정해지면, 단계 S14에서는 균열의 시작점에 장치를 평행하게 일치시킨 상태에서 초기 각도(θ)를 설정하게 되는데, 이 단계 S14는 중력방향에 직각인 평면을 측정시(예를 들면, 슬래브) 중력을 이용하지 못하므로 작업자 임의로 기준방향을 설정하고, 이 외의 경우에는 중력방향을 기준으로 초기각도(θ)를 결정할 수 있다. 즉, 균열 시작점에서의 진행 각도를 알아야 어느 방향으로 균열이 발생했는지를 파악할 수 있기 때문인바, 이것은 콘크리트 벽면을 좌표면으로 하는 원형 좌표계(r,θ)에서 진행 각도(θ)를 알아야 그 좌표값을 알게 되는 원리와 같다.
다음으로, 단계 S16에서는 레이저 발생기(262)를 구동하여 균열 부위(CL)를 횡단하여 레이저 라인(LB)을 발사하면서 카메라(272)에 의해 균열 부위(CL)에 대한 촬영을 시작하게 된다. 다시 단계 S18에서는 현재의 시점이 상기 설정된 균열형상 측정용 샘플링 간격에 도달하였는지를 판단하는데, 도달하지 않은 경우에는 단계 S18로 복귀하는 반면에 도달한 경우에는 단계 S20으로 진행하여 현재까지 측정된 균열형상의 좌표값 및 각도 데이터를 데이터 저장부(240)에 저장하게 된다. 다음으로 단계 S22에서는 현재의 시점이 균열폭 측정용 샘플링 간격에 도달하였는지를 판단하는데, 도달하지 않은 경우에는 단계 S16로 복귀하는 반면에 도달한 경우에는 영상 처리부(274)에 의해 처리된 레이저 라인 이미지에 기반하여 균열폭을 측정하게 된다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 카메라(272)에 의해 포착된 영상 중에서 불필요한 부분은 제거한 후에 레이저 라인(BL), 예를 들어 적색 라인 부분만을 저장하여 처리하는데, 이 상태에서 단계 S24에서는 레이저 라인(LB) 이미지의 좌단 중간 지점에 위치한 픽셀을 탐색하게 된다. 즉 도 5에서 레이저 라인의 좌측 상단 픽셀(a2)과 하단 픽셀(a1)의 중간 지점에 위치한 픽셀(a3)을 탐색하는데, 도 5에서 가운데 희게 나오는 부분이 균열 부위이고, 그 주위에 도트 매트릭스의 형태로 처리된 부분이 균열 부위에 의해 단절된 레이저 라인이다.
이와 같이 하여 레이저 라인 이미지의 좌단 중간 지점 픽셀(a3)(또는 우단 중간 지점 픽셀)을 탐색한 후에는 다시 단계 S26을 수행하여 상기 좌단 중간 지점 픽셀(a3)(또는 우단 중간 지점 픽셀)에서 수평선상에 있는 균열 양단의 중심 픽셀, 즉 도 5에서 픽셀(a4) 및 픽셀(a5)을 탐색하게 된다. 이어서 단계 S28에서는 이렇게 탐색된 우측 균열단 중심 픽셀(a5)(또는 좌측 균열단 중심 픽셀)을 중심으로 균열단을 따라 상하로 각각 소정 개수, 예를 들어 10개만큼의 픽셀(도 5에서는 편의상 4개만을 도시하고 있다)을 선정하고, 다시 단계 S30에서는 이렇게 선정된 픽셀들(a6-a9),(a10-a13)과 좌측 균열단 중심 픽셀(a4)(또는 우측 균열단 중심 픽셀)과의 거리값을 각각 산출한다. 다음으로, 단계 S32에서는 이렇게 산출된 거리값 중에서 최단 거리값을 당해 샘플링 포인트에서의 균열폭으로 간주하여 저장하게 된다.
다음으로, 단계 S34에서는 측정이 완료되었는지를 판단하는데, 측정이 완료되지 않은 경우에는 단계 S16으로 복귀하는 반면에 완료된 경우에는 이렇게 측정된 균열폭 및 균열형상 데이터를 저장한 후에 레이저 발생기(262) 및 카메라(272)의 구동을 중지하게 된다. 물론, 이렇게 측정된 데이터는 균열측정 장치의 본체(110)에 마련된 LCD(282)를 통해 실시간으로 사용자에게 디스플레이될 수 있고, 나아가 통신부(250)를 통해 외부의 서버 컴퓨터에 옮겨져서 관리될 수도 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법에서 균열형상 측정원리를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 사용자가 균열측정 장치(100)를 균열 부위(CL) 상에 위치시킨 상태에서 균열 부위(CL)를 따라 균열측정 장치(100)를 서서히 이동시키면 도 6의 중앙 부분에서 각각의 흑색 원형점으로 도시된 균열형상 측정용 샘플링 포인트(Pc)마다 그 좌표값이 산출되고, 또한 각각의 백색 사각점으로 도시된 균열폭 측정용 샘플링 포인트(Pw)마다 균열부위의 폭이 산출되어 저장되게 된다. 그리고 균열측정이 완료되면, 도 6의 우측 박스에 보이는 바와 같은 균열형상이 LCD(282)에 디스플레이되고, 그 하단에는 상기 과정을 거쳐서 얻어진 데이터에 기초하여 최대 균열폭, 최소 균열폭, 평균 균열폭, 전체 균열길이 및 측정 초기점과 종료점을 직선으로 잇는 균열 진행 각도 등이 디스플레이되게 된다.
도 7은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법의 다른 실시예에 따른 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 예시 화면이고, 도 8은 도 7에서 균열폭 측정원리를 설명하기 위한 도이다. 먼저 도 7에 도시한 바와 같은 균열 형상 화면이이 얻어진 경우, 즉 균열의 모습이 다소 불규칙적이긴 하나 개략적으로 평행사변형에 가까운 경우가 있을 수도 있는바, 이 경우에는 아래의 수학식 1과 같은 보다 간단한 원리에 의해 균열폭(D)을 측정할 수가 있다.
Figure 112006040392996-PAT00001
위의 수학식 1에서, Ar은 평형사변형의 면적, 즉 균열 형상의 전체 픽셀의 개수×각 픽셀의 면적을 나타내고, L은 평행사변형의 밀면, 즉 픽셀 A와 픽셀 B 사이의 거리를 나타낸다.
한편, 상기한 균열측정 방법에서와 같이 로컬 좌표계만을 사용하는 경우에 균열 시작점부터 종료점까지의 상대적인 좌표값 만을 알 수 있을 뿐 균열이 발생한 정확한 글로벌 지점을 알 수 없다는 한계를 극복하기 위해 쉽게 인식할 수 있는 위치를 기준으로 한 글로벌 좌표계를 도입할 수도 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치에서 글로벌 좌표계를 이용한 측정 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 9에서 참조번호 300 및 310은 예를 들어, 교각의 상단에 발생된 균열을 측정하고자 하는 경우에 교각 하단의 미리 정해진 적어도 2이상, 바람직하게는 3이상의 위치에 설치되는 초음파(또는 레이저) 송/수신기를 나타내는바, 균열측정 장치(100')에도 초음파(또는 레이저) 송/수신기(미도시)를 설치한 상태에서 상호 교신에 의해 상기 어느 한 지점을 기준으로 한 글로벌 위치를 측정할 수도 있을 것인바, 이는 위성측위 장치(GPS)와 같은 원리로 동작하는 공지의 LBS(Location Based Service)를 응용하여 달성할 수 있을 것이다.
그리고, 이 경우에 균열측정 장치(100')의 위치 측정값은 아래의 수학식 2와 같이 정해질 수 있을 것이다.
Figure 112006040392996-PAT00002
위의 수학식 2에서 a, b 및 l은 각각 균열측정 장치(100')와 초음파(또는 레이저) 송/수신기(300),(310) 사이의 거리를 나타낸다.
본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치 및 방법에 따르면, 레이저 라인이 균열 부위에서 불연속적으로 끊기는 현상을 이용함으로써 적은 인력에 의해 신속하면서도 정확하게 균열의 폭이나 형상을 자동으로 측정할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 박스형상으로 이루어지고 하부에는 적소에는 소정의 통공이 형성되어 있는 본체;
    상기 본체 내부의 적소에 설치되어 상기 통공을 통해서 균열 측정 부위를 횡단하는 레이저 라인을 발사하는 레이저 발생 수단;
    상기 본체 내부의 적소에 상기 통공을 향하도록 설치되어 상기 레이저 발생기에서 발사된 레이저 라인의 영상을 포착하여 처리하는 영상처리 수단;
    상기 본체의 저부에 설치되어 상기 본체를 바닥면에 대해 미끄럼 이동시키는 바퀴 및
    상기 본체 내부에 설치되며, 상기 영상처리 수단에서 처리된 영상에서 균열 형상 부위를 횡단하는 상기 레이저 라인을 미리 정해진 프로그램에 의해 처리하여 제반 균열 관련 측정을 수행하는 제어 수단을 포함하여 이루어진 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 라인은 적색 레이저 라인인 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 본체에는 균열폭 측정이나 균열형상 측정용 샘플링 간격 등을 포함하여 장치에서 필요로 하는 각종 선택 또는 설정 사항을 입력받는 키 입력 수단;
    각종 균열 측정 결과 등을 디스플레이하는 디스플레이 수단 및
    외부 기기와의 사이에서 각종 데이터를 주고받는 통신 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 수직 벽체에 형성된 균열 진행 각도를 측정하는 디지털 각도계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체의 적소에는 상기 본체를 파지하여 이동시킬 수 있는 손잡이가 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 장치.
  6. (a) 균열 부위에 대한 균열형상 및 균열폭 측정을 위한 샘플링 간격을 설정하는 단계;
    (b) 상기 균열 부위를 횡단하여 레이저 라인을 발사한 후에 상기 균열 부위에 대한 영상을 포착하여 영상 처리하는 단계;
    (c) 현재의 시점이 상기 균열형상 측정용 샘플링 간격에 도달한 경우에는 상기 처리된 영상에 기초하여 균열형상의 좌표값 및 각도 데이터를 산출하는 단계;
    (d) 현재의 시점이 상기 균열폭 측정용 샘플링 간격에 도달한 경우에는 상기 처리된 영상에 기초하여 균열폭을 산출하는 단계 및
    (e) 상기 산출된 균열형상 및 균열폭 데이터에 기초하여 상기 균열 부위에 대한 제반 평가를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 균열형상 측정용 샘플링 시간은 상기 균역폭 측정용 샘플링 시간보다 작은 값으로 정해지는 레이지 이미지를 이용한 균열측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 균열 부위가 벽체인 경우에는 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b) 사이에 균열측정 시작점에서의 균열 시작 각도를 설정하는 단계를 더 구비하고,
    상기 단계 (c) 에서의 상기 각도 데이터는 상기 균열 시작 각도를 기준으로 하여 상대적으로 산출되는 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (d)에서의 상기 균열폭 산출은,
    (d-1) 상기 영상 처리된 레이저 라인 이미지의 어느 일단의 중간 지점에 위치한 픽셀을 탐색하는 단계;
    (d-2) 상기 탐색된 중간 지점 픽셀에서 수평선상에 있는 균열 양단의 중심 픽셀을 탐색하는 단계;
    (d-3) 상기 탐색된 균열 양단의 중심 픽셀 중에서 일측 균열단 중심 픽셀을 중심으로 균열단을 따라 상하로 각각 소정 개수만큼의 픽셀을 선정하는 단계;
    (d-4) 상기 단계 (d-3)에서 선정된 픽셀들과 상기 나머지 일측 균열단 중심 픽셀과의 거리값을 각각 산출하는 단계 및
    (d-5) 상기 산출된 거리값 중에서 최단 거리값을 당해 샘플링 포인트에서의 균열폭으로 간주하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 이미지를 이용한 균열측정 방법.
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