KR20080058988A - 교량의 안전 점검장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 상판의 균열 등의 변형을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서 특히 영상처리장치를 이용하여 구조물의 균열을 추출하여 그 데이터를 이용하여 균열발생 상황, 원인을 분석하고 구조물의 안정성을 파악하기 위한 것으로 교량의 상판을 지지하는 빔에 설치되는 받침대; 상기 받침대에 설치되는 적어도 하나 이상의 레일; 상기 레일을 따라 이동하는 이송용 대차; 상기 대차에 의하여 운반되며, 조명장치를 구비하여 구조물의 외관 데이터를 획득하여 전기적인 영상신호로 출력하는 카메라; 상기 카메라에서 출력되는 영상신호를 수신하여 송신하고, 영상장치를 제 어하기 위하여 송신되는 제어신호를 송신하는 송수신기; 상기 대차의 바퀴에 설치되어 대차가 이동하는 위치 정보를 펄스신호로 변환하여 출력하는 엔코더; 상기 송수신기에서 입력되는 영상신호와, 상기 엔코더에서 출력되는 신호를 카운트하여 교량의 이동 거리별로 영상화하여 저장하고, 입력되는 영상신호를 기록하는 메모리장치;로 구성됨을 특징으로 하는 교량 점검 장치

교량점검, 대차 레일, 카메라, 영상신호처리,

Description

교량의 안전 점검장치{SAFETY CHECK APPARATUS OF BRIDGE}

도 1은 본 발명의 개략도

도 2는 본 발명에 사용되는 받침판의 연결 사시도

도 3은 본 발명 장치의 블럭도

본 발명은 교량 상판의 균열 등의 변형을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서 특히 영상처리장치를 이용하여 구조물의 균열을 추출하여 그 데이터를 이용하여 균열발생 상황, 원인을 분석하고 구조물의 안정성을 파악하기 위한 것이다.

일반적으로 교량은 상부구조와 이 상부구조를 지지하는 하부구조로 이루어지는데, 하부구조는 다리를 지지하는 교각과 기초구조로 나뉘며, 상부구조는 교각을 연결하는 빔과 상기 빔의 상부에 얹혀지는 상판으로 이루어지며, 이와 같은 교량은 다리가 받쳐주는 통로와 시설의 기능을 안전하게 유지하도록 충분한 강도와 내구성을 갖추어야 하고, 중요한 국가시설물이므로 점검 및 운영에 있어서 절대적으로 경 제성이 요구되며, 구조공학의 정수를 모아 사용재료 구조형식 등을 비교 검토하여 가장 합리적인 안전성과 편리함 및 경제성이 확보되도록 건설되어야 한다.

그러나, 건실하게 시공한 교량도 시간이 흐름에 따라 자연적, 환경적 요인 등으로 인하여 시간이 경과하면 열화 및 손상이 생기게 된다.

이렇게 자연적으로 노후화되는 구조물의 기능을 유지하고 수명을 연장시키기 위해서는 구조물에 대한 지속적이고 효율적인 점검 및 진단을 하여야 한다.

이러한 점검 및 진단을 수행하는데 있어서 가장 기본적인 조사항목이라고 할 수 있는 것은 외관조사이다.

외관조사 중 특히 콘크리트의 균열에 대한 조사는 구조물 내부와 외부의 상태를 평가하고, 다음 단계의 국부적인 정밀 안전진단 수행 항목과 절차 및 방법 등을 결정하는데 있어서 매우 중요한 요소로 작용한다.

콘크리트 균열에 대한 기존의 대표적인 외관조사 방법은 인력에 의한 육안 조사 방법이다.

육안검사는 그 결과를 직관적으로 감지할 수밖에 없어서 개인적인 지식과 경험에 의존하기 때문에 객관성이 결여된다.

특히, 콘크리트 균열의 경우 일반적으로 정량적 판단이 가능한 측정기기를 사용하지 않고 육안으로 확인하는 경우가 대부분이므로 객관적인 데이터의 확보가 불가능하며, 대형 구조물인 교량의 경우 전단면에 대한 검사를 하는 것은 거의 불가능하다.

현재 일반적으로 구조물의 점검 및 진단은 상당한 부분이 인력에 의한 육안 검사에 의하여 수행되고 있는데, 이러한 방법은 기술자의 개인적인 지식과 경험에 의존하는 방법으로써 원 점검상태의 내용을 변형되어 작성됨으로 인하여 시간이 경과하여 측정된 점검데이터의 시간에 따른 변화량을 파악할 수 없으므로 구조물의 시간 이력 평가를 비교할 수 없을 뿐 아니라, 콘크리트의 내부와 같은 보이지 않는 부위나 인력의 접근이 어려운 부위의 하자는 경험이 풍부한 기술자라도 발견할 수 없다.

또한, 안전진단 후 데이터의 보관은 대부분 문서로 작성하여 보관되고 있으므로, 방대한 양의 데이터를 체계적으로 관리할 수 없는 문제점이 있었다.

특히, 콘크리트에 발생하는 균열의 경우 구조물의 이력, 환경, 균열이 발생한 위치, 방향, 폭, 길이 등 여러 가지 인자에 대한 데이터 베이스가 분류되어야 하는데 이에 대한 체계적인 관리를 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로 정확성과 자동화에 따른 효율성이 증가하며 균열상황을 정확하게 분석할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 점검자의 육안검사에 의존하지 않는 객관적인 데이터를 수집할 수 있으며 교통통제 등의 시간적 제약과 인력으로 접근이 어려운 공간적인 제약에서 벗어나도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 영상처리장치로부터 얻어진 데이터를 지속적으로 기록하여 체계적으로 분류하여 저장함으로써 데이터를 효율적으로 관리·운영할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 계면활성제와 형광물질을 혼합한 액체를 검사할 교량의 상판에 살포한 후 하부에서 형광물질에 반응하는 카메라를 이용하여 촬영하여 교량이 상판에 균열 생겼는지를 정확하게 분석할 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교량의 상판을 지지하는 빔에 설치되는 받침대;

상기 받침대에 설치되는 적어도 하나 이상의 레일;

상기 레일을 따라 이동하는 이송용 대차;

상기 대차에 의하여 운반되며, 조명장치를 구비하여 구조물의 외관 데이터를 획득하여 전기적인 영상신호로 출력하는 카메라;

상기 카메라에서 출력되는 영상신호를 수신하여 송신하고, 영상장치를 제 어하기 위하여 송신되는 제어신호를 송신하는 송수신기;

상기 대차의 바퀴에 설치되어 대차가 이동하는 위치 정보를 펄스신호로 변환하여 출력하는 엔코더;

상기 송수신기에서 입력되는 영상신호와, 상기 엔코더에서 출력되는 신호를 카운트하여 교량의 이동 거리별로 영상화하여 저장하고, 입력되는 영상신호를 기록하는 메모리장치;로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기의 다양한 실시 예들은 설명을 위한 것이라는 것이며 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명이 생략된다는 것에 유의하여야 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 교량의 상판을 지지하는 빔에 설치되는 받침대(10);

상기 받침대에 설치되는 적어도 하나 이상의 레일(18);

상기 레일을 따라 이동하는 이송용 대차(20);

상기 대차에 의하여 운반되며, 조명장치를 구비하여 구조물의 외관 데이터를 획득하여 전기적인 영상신호로 출력하는 영상인식장치로 구성되며,

상기 받침대(10)는 교량(100)의 상판(110)을 받히는 빔(120)에 설치되는 것으로 수평을 유지하도록 설치되는 것으로, 소정의 길이를 갖는 다수의 받침대를 서로 연결하여 사용하는 것으로, 각 받침대는 도 2에 도시된 바와 같이 평편한 면을 이루는 받침판(12)과 상기 받침판(12)를 연결하기 위한 연결판(15)으로 구성되며, 상기 받침판(12)는 하부에 이를 지지하기 위한 보강판(13)을 구비하며, 상기 보강판(13)은 아치모양을 이루는 지지판(16)과 받침판과 지지판을 연결하는 지지간(17)로 구성되어 있다. 이때 소정의 길이를 갖는 각 받침대(12)를 서로 연결하는 지점에는 연결판(16)에 의해 서로 연결하도록 설치하는데 이때에는 받침판(12)에 형성 된 장공(14)과 연결판(16)에 형성된 장공(19)에 도시하지 않은 볼트를 사용하여 서로 결합한다.

이후 상기 받침대에 레일(18)을 설치하게 되는데 상기 레일(18)은 후술하는 대차(20)에 따라 하나 또는 두개의 레일이 설치되며, 이는 대차가 하나의 레일을 이용할 경우와 두개의 레일을 이용하는 대차를 사용하느냐에 따라 달라질 수 있다.

대차(20)의 하부에는 레일의 측면을 지지하는 지지로울러(22)와 레일의 상면에서 주행하는 주행바퀴(24)로 구성된 이송수단을 구비하고 있으며, 상기 이송수단은 대차가 이동할 수 있도록 하는 기계적인 장치, 구체적으로는 엔진 또는 배터리 등과 같은 동력 발생수단으로부터 동력을 전달받아 구동하는 이동하는 장치이며, 대차의 상부에 설치되는 영상인식장치가 탑재되어 있다.

상기 영상인식장치(30)는 카메라(31)에서 출력되는 영상신호를 수신하여 송신하고, 카메라를 제어하기 위하여 송신되는 제어신호를 송신하는 송수신기(32)와 상기 대차의 이송수단에 설치되어 대차가 이동하는 위치정보를 펄스신호로 변환하여 출력하는 엔코더(33)와 상기 송수신기에서 입력되는 영상신호와, 상기 엔코더에서 출력되는 신호를 카운트하여 교량의 이동 거리별로 영상화하여 저장하고, 입력되는 영상신호를 처리하는 신호처리부와 상기 신호처리부(35)에서 처리된 영상을 디스플레이하는 모니터(38)와 신호들을 기록하는 데이터베이스(39)로 구성된다.

위와 같이 구성되는 본 발명은 대차에 탑재된 영상인식장치가 교량의 하부에서 이동하면서 교량의 하부를 촬영하여 이를 데이터베이스에 저장함과 동시에 모니터를 통해 시각적으로 확인할 수 있도록 한 것으로 이를 보다 상세히 설명하면 하 기와 같다.

검사 대상이 되는 교량의 하부에 설치되는 받침판(10)에 설치된 레일(18)에 대차가 이동할 수 있도록 설치하는데 이때에는 지지로울러(22)가 레일(18)의 측면에 지지되어 이탈을 방지하며, 상부의 주행바퀴(24)가 구동하면 대차(20)는 레일(18)을 따라 일정한 속도로 이동하게 된다.

이때 대차(20)의 상부에 탑재되는 영상인식장치(30)의 카메라(31)는 팬틸트제어장치에 의해 상하 좌우로 회전할 수 있도록 설치되어 있는 것으로 카메라(31)에서 촬영된 영상신호는 송수신기(32)를 통해 영상신호처리장치(35)에서 디지털신호로 변환하여 이를 모니터(38)로 신호를 출력하여 점검자는 모니터(38)를 통해 시각적으로 확인할 수 있게 된다.

위의 대차(22)가 주행하는 과정에서 주행바퀴(24)에 설치되어 있는 엔코더(33)는 대차가 이동하는 속도 및 대차의 위치 정보를 펄스신호로 변환하여 출력하며, 영상신호처리부는 송수신기(32)에서 입력되는 영상신호와, 엔코더(33)에서 출력되는 신호를 카운트하여 이동 거리별 교량 하부 구조물을 영상화하여 메모리에 저장하고, 저장된 영상을 영상신호처리부가 이미지 처리를 하여 교량 구조물의 위치별 균열밀도, 균열위치, 균열두께, 균열길이 등과 같은 균열을 검출하고, 검출된 균열정보를 모니터에 영상으로 디스플레이함과 동시에 데이터 베이스에 저장하게 된다.

따라서 교량 하부의 균열이 발생할 경우 점검자는 모니터를 통해 시각적으로 확인할 수 있는 것이며, 이상부위의 위치를 명확히 파악할 수 있게 되는 것이다.

또한 교량의 상부에서 형광물질을 포함하는 계면활성제를 도포하면 교량의 상판이 균열된 부위를 통해 형광물질이 하부로 스며들게 되며, 이때 균열부위를 통해 상부에서 흐르는 형광물질을 탐지하기 위하여서는 형광물질 감지카메라를 사용하여 감지할 수도 있으며, 위의 과정과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 정확성과 자동화에 따른 효율성이 증가하며 균열상황을 정확하게 파악할 수 있으며, 점검자의 육안검사에 의존하지 않고 객관적인 데이터를 수집할 수 있으며 교통통제 등의 시간적 제약과 인력으로 접근이 어려운 공간적인 제약에서 벗어날 수 있게 되는 것이다.

또한 영상처리장치로부터 얻어진 데이터를 지속적으로 기록하여 체계적으로 분류하여 저장함으로써 데이터를 효율적으로 관리·운영할 수 있게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 교량의 상판을 지지하는 빔에 설치되는 받침대;

   상기 받침대에 설치되는 레일;

   상기 레일을 따라 이동하는 이송용 대차;

   상기 대차에 의하여 운반되며, 조명장치를 구비하여 구조물의 외관 데이터를 획득하여 전기적인 영상신호로 출력하는 카메라;

   상기 카메라에서 출력되는 영상신호를 수신하여 송신하고, 카메라를 제어하기 위하여 송신되는 제어신호를 송신하는 송수신기;

   상기 대차의 바퀴에 설치되어 대차가 이동하는 위치정보를 펄스신호로 변환하여 출력하는 엔코더;

   상기 송수신기에서 입력되는 영상신호와, 상기 엔코더에서 출력되는 신호를 카운트하여 교량의 이동 거리별로 영상화하여 저장하고, 입력되는 영상신호를 기록하는 메모리장치;로 구성됨을 특징으로 하는 교량점검장치.
2. 청구항 1에 있어서

   상기 레일은 하나 또는 두개의 레일이 나란히 설치된 것임을 특징으로 하는 교량점검장치.
3. 청구항 1에 있어서

   상기 카메라는 팬틸트 조정이 가능한 것임을 특징으로 하는 교량점검장치.
4. 청구항 1 내지 3항 중 어느 한항에 있어서

   상기 카메라는 형광물질 감지카메라임을 특징으로 하는 교량점검장치.

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