KR20110017493A - 고압수관 내부 영상촬영 자주차 - Google Patents

고압수관 내부 영상촬영 자주차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP68 등급의 완전방수가 이루어져서 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)이 내재하고 있는 부단수(不斷水) 상수관로와 같은 고압수관의 내부에 투입되어 관내면에 생성된 스케일(Scale)이나 오염물질을 비디오 영상 신호로 접사 촬영하여 외부로 전송하고 관내면의 노후 정도나 손상여부를 검사하기 위한 고압송수관 내부 영상촬영 자주차에 관한 것이다.
본 발명은 카메라가 장착된 본체를 구비하고, 본체의 구동축을 따라서 외부로부터 본체의 내부로 고압수가 침투하는 것을 차단시키는 밀봉부를 포함하는데, 이러한 밀봉부는 내부에 복수의(이중) 챔버(Chamber)가 축을 따라 형성되고, 그 챔버들의 내부에는 각각 쿼드링(Quadrant Rubber Ring)과 오일(Oil)이 내장된다. 상기 쿼드링과 오일은 자주차가 부단수 고수압 내재 상태의 관내부로 투입될 때에 바퀴 휠 회전 축을 통해 챔버의 내부로 강력하게 밀려들어오는 고압수에 의해 물이 차체 내부로 리크(leak)되는 것을 막아주는 효과를 발생시켜준다.
상기 쿼드링과 오일의 방수 기능 원리는 강한 수압이 외부에서 챔버 내부로 밀려들어오면 챔버내부를 채우고 있는 쿼드링이 수압을 받는 바깥 방향(차체외부로 향하는 방향) 모서리 부분에서부터 변형되어지게 되고 이러한 쿼드링의 변형은 챔버의 내측면과 구동축의 외주면에 쿼드링의 접착면을 더욱 강하게 밀착시키는 효과를 발생시켜 챔버와 구동축의 사이 틈새를 완전 밀봉시키고, 챔버 내부에 위치된 쿼드링과 함께 충전된 오일을 통하여 구동축 주위에서 물이 차체 내부로 흘러들어 가는 현상을 차단하는 방수기능을 형성하게 된다.
본 발명에 의하면 회전축부가 많은 구조적 특성상 차체 내부로 물이 스며들어가기 쉬운 시중의 일반적인 관로 CCTV 조사 차량의 불완전한 방수성능을 완전방수 등급으로 끌어올릴 수 있으며 그에 따라 기존에 불가능한 것으로 판단되어 온 부단수 상수관로와 같은 고압수관의 내부에서도 실시간으로 관로 내부의 각종 스케일 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상 촬영하여 외부로 전송함으로써 손상여부를 쉽게 검사할 수 있다.
부단수(不斷水) 상수관로, 영상촬영 자주차, 카메라, 쿼드링, 오일

Description

고압수관 내부 영상촬영 자주차{VEHICLE HAVING A CCTV CAMERA FOR INSPECTING THE INSIDE OF A HIGH PRESSURIZED WATER PIPE}
본 발명은 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수(不斷水) 상수관로와 같은 고압수관의 내부에 투입되어 슬러지나 오염물질을 촬영하여 외부로 전송하고 손상여부를 검사하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 듀얼오일디펜스챔버(DUAL OIL DEFENSE CHAMBER) 구조의 밀봉부를 이용하여 본체의 바퀴 구동축 부위와 카메라 구동축 부위에 대한 방수성능을 극대화하여 완벽한 방수가 이루어지도록 함으로써 부단수 상수관로의 내부에서 실시간으로 관로 내부의 각종 스케일 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상촬영하여 손상여부를 검사할 수 있도록 된 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 관한 것이다.
일반적으로 하수관로와 상수관로의 가장 큰 차이는 일반 하수관로와 달리 부단수(不斷水) 상수관은 내부에는 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있다는 사실이다.
이러한 차이의 근본적인 이유는 하수관로는 그 물의 흐름을 유도함에 있어 관로의 높이 차이를 이용한 자연구배(Slope)를 통한 자연유수 원리를 이용하고 있 으나, 상수관로의 경우에는 높은 압력을 걸어 목적지점까지 물을 강제적으로 송압하는 원리를 이용하고 있기 때문이다.
이러한 차이점 때문에 그 동안 하수관로에는 관내부에 CCTV 촬영검사 로봇을 투입할 수 있었지만, 상수관로에는 사실상 투입조사 사례가 전무해왔다. 일단 상수관로에 투입하고자 해도 부단수 상태의 관로 내부에 높은 수압을 견디며 투입할 수 있는 방법도 없었고, 또한 일단 투입해도 마찬가지로 그 수압을 견딜 수 있는 강력한 방수성을 가진 종래에는 로봇이 존재하지 않았기 때문이다.
이와 같이 부단수(不斷水) 상수관로와 같은 고압수관의 내부에 투입되는 영상촬영 장치의 중요한 기능은 방수성능인데, 종래의 하수관로 조사용 로봇 장치에 비해 월등한 방수성능을 가져야 한다.
종래의 하수관로 조사 장비는 완전 침수(whole submersion) 환경이 아닌 부분적 침수(partial submersion) 또는 일시적 침수(temporary submersion) 상태의 환경에서 운용을 하기 때문에 그 방수성능의 등급이 IP67 선에서 충분히 그 성능을 보장 받는다.
그러나 부단수(不斷水) 상수관로와 같은 고압수관의 운용 환경은 5-8 kg /㎠의 고압수에 완전 침수된 환경 하에 장비가 운용되어져야 하기 때문에 완전방수설계, 즉 IP68 급의 중요성은 재론의 여지가 없다. 따라서 당업계에서는 완전방수가 가능하여 고압수관의 내부를 자유롭게 이동하면서 영상촬영을 할 수 있는 로봇 또는 장치가 절실하게 요구되는 실정이었다.
그리고 상수관로 내부는 하수관로와 달리 상하좌우의 구분이 분명치 않음으 로 인해 단수상태에서 하수관로 조사 장비를 이용하여 이상지점에 대한 조사가 이루어진 이후에도 상수관로의 내면 상의 정확한 이상부위에 대한 기록 및 분석대응이 어렵다.
따라서 고압수관의 내부를 CCTV로 조사하는 로봇 또는 장치가 촬영하고 있는 관내면의 특정 부위를 외부에서 정확하게 위치를 파악할 수 있음으로써 관로유지보수에 정확성과 효율성을 제고(提高)할 수 있는 기술 개발이 요구되는 실정이었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 방수성능을 극대화하여 내부에 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로와 같은 관로 내부에서도 완전방수가 이루어짐으로써 실시간으로 관로 내부의 각종 스케일(scale) 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상촬영하여 외부로 전송함으로써 손상여부를 쉽게 검사할 수 있도록 된 고압수관 내부 영상촬영 자주차를 제공하는 데 있다.
그리고 본 발명의 다른 기술적 과제는 관로의 내부를 CCTV로 촬영하는 과정에서, 관로 내면의 특정 이상 부위에 대한 정확한 위치 각도를 화살표 방식의 그래픽을 이용하여 정확히 화면상에 나타내 줌으로써 정확한 손상부위의 관내면상의 위치파악이 가능하여 관로유지보수에 정확성과 효율성을 제고(提高)할 수 있는 고압수관 내부 영상촬영 자주차를 제공하는 데 있다.
또한 이러한 디지털 프로그래밍 기술에는 동시에 카메라 자동원점복귀 기술 이 함께 포함되어 짐으로 인하여 상하좌우 구분이 불분명한 상수관로의 내면 검사에서 항상 카메라가 원점을 정렬할 수 있는 기능을 갖는 것을 목표로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 관로의 내부를 CCTV로 촬영하는 과정에서, 관로 내부의 카메라 위치 조작이 쉽게 이루어져서 한층 더 쉽게 관로의 내부를 CCTV로 촬영하여 외부로 영상을 송출하고, 관로의 손상위치를 파악할 수 있는 고압수관 내부 영상촬영 자주차를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차는, 외부의 콘트롤러에 연결케이블로 접속되어 원격조정되며, 관로의 내부를 이동하면서 슬러지나 오염물질을 촬영하여 외부로 전송하고, 모니터에 영상을 출력하여 관로 내부의 손상여부를 검사하기 위한 장치에 있어서, 관로의 내부에 삽입가능한 보디를 구비하고, 상기 보디의 전후에 바퀴들이 각각 장착된 본체; 상기 본체의 전방에 위치된 카메라를 구비하고, 상기 카메라를 회전가능하게 장착한 사이드암을 구비하며, 카메라가 촬영한 고압수관의 내부 영상을 외부 콘트롤러로 송출하는 촬영부; 상기 본체의 내부에서 바퀴들을 회전시켜 본체의 전후진을 이루는 모터와, 상기 본체 전방의 사이드암을 회전시켜 카메라의 원주방향 회전을 이루는 모터 및, 상기 사이드암의 내측에 위치된 카메라의 틸팅회전을 이루는 모터를 구비하여 본체의 이동, 카메라의 회전 및 틸팅동작을 구현하는 구동부; 및 상기 본체의 보디와 상기 구동부의 모터에 의해서 회전하는 다수의 구동축 사이에 각각 장착되고, 내부에는 쿼드링과 오일이 각각 충전되는 챔버를 각각 구비하며, 상기 각각의 구동축을 따라서 외부로부터 본체의 내부로 고압수가 침투하는 것을 차단시키는 밀봉부;를 포함하여 상기 보디와 구동축의 연결부위에서 완전방수를 이루고, 관로의 내부를 자유롭게 이동하면서 영상을 촬영하도록 구성된 것이다.
따라서 본 발명은 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로와 같은 관로 내부에서 완벽한 방수가 이루어져서 실시간으로 관로 내부의 각종 스케일 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상촬영하여 외부로 전송함으로써 손상여부를 쉽게 검사할 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 밀봉부는 내부에 복수의 챔버가 형성되어 쿼드링과 오일이 각각의 챔버내부에 각 1식 내장되며, 상기 바퀴들이 각각 양측단에 고정된 제1 및 제2 구동축, 상기 사이드암이 연결된 제3 구동축 및, 상기 사이드 암의 내측에서 카메라가 장착된 제4 구동축을 감싸도록 형성된 보디와 사이드 암의 오목한 장착공간 내에 각각 볼트 결합으로 고정된 것이다. 이와 같은 구조를 통하여 본 발명은 모듈화(Module)를 통해 밀봉부를 주기적으로 교체 장착할 수 있음으로써 부단수 상수관로와 같은 관로의 고수압(High Pressure of Water)가 구동축을 따라서 본체의 내부로 침투되는 것을 완벽하게 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 쿼드링은 각각 원형의 모서리가 쿼드링 단면의 원주방향으로 90°를 유지하면서 4방향으로 돌출형성되고, 상기 원형의 4방향 모서리들은 각각 챔버의 내측면과 구동축의 외주면에 밀착되며, 바퀴 축 또는 카메라 회전축을 타고 상기 챔버의 내부로 밀려들어오는 고압수에 의한 압력으로 상기 원형의 모서리들은 형태변형되어 쿼드링이 각각 챔버의 내측면과 구동축의 외 주면에 가압 밀착됨으로써 상기 챔버와 구동축의 사이 틈새를 완전 밀봉시키는 것이다. 따라서 밀봉부는 챔버 내부에 위치된 쿼드링과 충전된 오일을 통하여 구동축 주위에서 완전 방수를 이룰 수 있다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 카메라의 회전 및 틸팅 작동시, 카메라의 회전각도와 틸팅각도를 각각 검출하는 센서들과, 상기 센서들에 의해서 검출된 신호에 기초하여 외부의 모니터상에서 원으로 관로의 형태를 표시하고, 상기 원의 내부에서 화살표의 길이 및 방향으로 카메라의 회전 및 틸팅 위치를 표시하는 프로그램을 포함하는 카메라 위치 표시부를 콘트롤러에 추가 포함한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 센서들은 사이드암을 회전시키는 모터의 배면에 장착되고, 카메라를 틸팅시키는 모터의 배면에 각각 장착되며, 상기 모터의 구동축들이 각각 회전한 각도를 검출하여 외부의 콘트롤러에 전기적 신호로 송출시키는 것이다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 카메라의 회전 및 틸팅 작동시, 상기 콘트롤러에 구비된 리셋버튼의 누름 작동으로 상기 카메라의 회전 및 틸팅 위치로부터 카메라의 최초 위치로 자동 복귀시키는 프로그램을 포함하는 카메라 자동정렬부를 콘트롤러에 추가 포함한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 본체는 각각의 바퀴들 가장자리에 관로의 내경 곡률을 따라서 외주면이 테이퍼 형성된 경사면을 형성하여 관로의 내부 벽면과의 바퀴 접촉면적이 크게 이루어져서 관로의 내부 벽면을 타고 올라가도 뒤집어지지 않고 이동하도록 구성된다. 따라서 본 발명의 자주차는 관로의 내부 이동 및 회전이 보다 자유롭게 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 의하면 방수성능을 극대화하여 전자 부품들과 구동 모터들이 내장된 본체로부터 돌출하는 구동축의 연결부위에서 완전방수를 이룰 수 있다. 따라서 내부에 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로와 같은 관로의 내부에서 자유롭게 이동하다. 결과적으로 회전축부가 많은 구조적 특성상 차체 내부로 물이 스며들어가기 쉬운 시중의 일반적인 하수도 관로 CCTV 조사 로봇의 불완전한 방수성능을 완전방수 등급으로 끌어올릴 수 있으며, 그에 따라 기존에 불가능한 것으로 판단되어 온 부단수 상수관로와 같은 고압수관의 내부에서도 실시간으로 관로 내부의 각종 스케일 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상촬영하여 외부로 전송함으로써 부단수 상수관로의 내부 손상여부를 쉽게 검사할 수 있는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면 관로의 내부를 CCTV로 촬영하여 외부로 영상을 송출하는 과정에서 카메라가 관내면의 특정 부위에 위치하는 정확한 각도를 화살표 방식의 그래픽을 이용하여 정확히 모니터의 화면상에 나타내 줄수 있다. 따라서 보다 정확하게 관로의 손상위치를 파악할 수 있게 되어 관로유지보수에 정확성과 효율성을 제고(提高)할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 카메라의 회전 및 틸팅 작동시, 카메라의 회전 및 틸팅 위치로부터 카메라의 최초 위치로 콘트롤러에 구비된 리셋버튼을 누름 으로써 쉽게 정렬시킬 수 있다. 따라서 카메라의 위치 조작이 쉽게 이루어져서 한층 더 쉽게 관로의 내부를 CCTV로 촬영하여 외부로 영상을 송출하고 관로의 손상위치를 파악할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100)는, 도 1에 전체적으로 도시된 바와 같이, 외부의 콘트롤러(110)에 연결케이블(120)로 접속되어 원격조정되며, 도 6에 도시된 바와 같이 내부에 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로(P)의 내부를 이동하면서 슬러지나 오염물질을 촬영하여 외부로 전송하고, 모니터(130)에 영상을 출력하여 관로(P) 내부의 손상여부를 검사하기 위한 장치이다.
본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100)는 관로(P)의 내부에 삽입가능한 보디(142)를 구비하고, 상기 보디(142)의 전후에 바퀴(W)들이 각각 장착된 본체(140)를 구비한다.
이와 같은 본체(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전후에 각각 제1 및 제2 구동축(150a)(150b)이 보디(142)의 외측으로 돌출되고, 각각 바퀴(W)가 장착되며, 바퀴(W)의 전후 회전으로 본체(140)는 전후로 이동한다.
그리고, 이와 같은 본체(140)는 보디(Body)(142)의 구조에 있어서 방수성능을 고려하여 기존의 장치들이 채택해 온 상판덮개방식(roof cover)을 벗어나 사이드 커버(Side Cover)(144) 방식을 채택하고 있다. 또한 본체(140)의 후미에 있는 연결케이블(120)도 보디(142)와 일체형으로 설계되어 본체(140)에 누수가 될 만한 구조적 리크(Leak) 가능성을 최소화하고 있다.
또한 본 발명은 상기 본체(140)의 전방에 위치된 카메라(162)를 구비하고, 상기 카메라(162)를 회전가능하게 장착한 사이드암(170a)(170b)을 구비하며, 카메라(162)가 촬영한 고압수관의 내부 영상을 외부 콘트롤러(110)로 송출하는 촬영부(160)를 구비한다.
이와 같은 촬영부(160)는 CCTV를 구성하기 위한 카메라(162)를 사이드암(170a)(170b)의 내측에 장착하고 있는데, 이와 같은 카메라(162)는 관로(P) 내부의 영상을 촬영하여 콘트롤러(110)로 전송하고, 모니터(130) 상에서 관로(P) 내부영상을 디스플레이 하게 된다.
그리고 상기 촬영부(160)는 상기 본체(140)의 보디(142)에 대해서 카메라(162)를 관로(P)의 원주방향으로 회전시키기 위한 제3 구동축(150c)을 본체(140)의 보디(142)를 관통하여 형성하고 있으며, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측에는 카메라(162)를 틸팅 회전시키기 위한 제4 구동축(150d)을 장착하고 있다.
또한 본 발명은 본체(140)의 이동, 카메라(162)의 회전 및 틸팅동작을 구현 하는 구동부(180)를 상기 본체(140)의 내부에 내장하고 있다.
이와 같은 구동부(180)는 상기 본체(140)의 내부에서 바퀴(W)들을 회전시켜 본체(140)의 전후진을 이루는 모터(182)와, 상기 본체(140) 전방의 사이드암(170a)(170b)을 회전시켜 카메라(162)의 원주방향 회전을 이루는 모터(184) 및, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측에 위치된 카메라(162)의 틸팅회전을 이루는 모터(186)를 구비한다.
상기 본체(140)의 전후진을 이루는 모터(182)는, 예를 들면 본체(140)의 중앙에 위치되고, 다수의 기어(G)들을 통하여 상기 제1 및 제2 구동축(150a)(150b)에 연결되어 바퀴(W)들을 정역회전시킨다.
또한 카메라(162)의 원주방향 회전을 이루는 모터(184)는 본체(140)의 전방에 위치되고 제3 구동축(150c)을 통하여 사이드암(170a)(170b)을 정역회전시켜 그 내측에 장착된 카메라(162)를 회전작동시킨다.
그리고 카메라(162)의 틸팅회전을 이루는 모터(186)는 상기 사이드암(170a)(170b)의 내부에 장착되고, 타이밍 벨트(188)를 통하여 제4 구동축(150d)에 연결되어 사이드암(170a)(170b)의 내측에서 카메라(162)를 틸팅회전시킨다.
이와 같이 상기 구동부(180)는 각각의 모터(182)(184)(186)들을 동작시켜서 본체(140)의 전후진 이동, 카메라(162)의 회전 및 틸팅동작을 구현하게 된다.
그리고 본 발명은 상기 각각의 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 따라서 외부로부터 본체(140)의 내부로 고압수가 침투하는 것을 차단시키는 밀봉부(200)를 구비한다.
이와 같은 밀봉부(200)는 듀얼오일디펜스챔버(DUAL OIL DEFENSE CHAMBER) 구조로 이루어지는데, 상기 본체(140)의 보디(142)와 상기 구동부(180)의 다수의 모터(182)(184)(186)에 의해서 회전하는 다수의 구동축(150a)(150b)(150c)(150d) 사이에 각각 장착되고, 내부에는 쿼드링(210)과 오일(222)이 각각 충전되는 챔버(220)를 각각 구비한 구조이다.
이와 같은 듀얼오일디펜스챔버 구조의 밀봉부(200)를 통하여 상기 보디(142)와 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 연결부위에서 완전방수를 이루고, 관로(P)의 내부를 자유롭게 이동하면서 영상을 촬영할 수 있게 되는데, 이와 같은 밀봉부(200)는 오일(222)과 물이 서로 혼합되지 못하는 성향을 이용하여, 본체(140)의 방수에 가장 취약한 부분인 구동축(150a)(150b)(150c)(150d) 부분에 각각 장착된다.
이와 같은 밀봉부(200)는 내부에 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 에워싸는 챔버(Chamber)(220)를 설치하고, 그 챔버(220) 내부에 오일(222)을 채워 넣어 구동축(150a)(150b)(150c)(150d) 틈새로 스며들어 오는 외부의 물을 챔버(220) 내부의 충전된 오일(222) 내압으로 인해 외부방향으로 밀어내는 원리이다. 또한 더불어 이와같은 챔버(220)를 이중으로 배치함으로써 외부로부터 내부로 침투하는 고압수를 다중으로 방어하는 원리이다.
이와 같은 밀봉부(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(220)의 내부에 각각 장착되는 독특한 구조의 쿼드링(210)을 갖는다. 이와 같은 쿼드링(210)은 각각 원형 모서리(212)가 쿼드링(210) 단면의 원주방향으로 90°를 유지 하면서 4방향으로 돌출형성되고, 상기 원형의 모서리(212)들은 각각 챔버(220)의 내측면과 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 밀착된 구조이다.
이와 같은 밀봉부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(220)의 내부로 밀려들어오는 고압수에 의한 압력으로 상기 원형의 모서리(212)들은 형태변형되어 각각 챔버(220)의 내측면과 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 가압됨으로써 상기 챔버(220)와 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 사이 틈새를 완전 밀봉시키는 것이다.
또한 챔버(220) 내부에 위치된 쿼드링(210)과 함께 충전된 오일(222)을 통하여 구동축(150a)(150b)(150c)(150d) 주위에서 물이 차체 내부로 흘러들어가는 현상을 차단하는 방수기능을 형성하게 된다.
보다 구체적으로 설명하자면, 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)이 관통된 보디(142)의 안쪽에 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 감싸도록 마치 반지가 손가락에 끼워져 있는 것처럼 밀봉부(200)를 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)에 끼워 크로스 핀(Crossed Pin)(미 도시)으로 고정한다.
그리고 밀봉부(200)의 챔버(220) 내부에는 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)과 만나는 부위에 쿼드링(Quad Ring)(210)이 내장되어져 있는데, 이 쿼드링(210)은 그 특성상 외부로부터 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 타고 밀려 스며 들어오는 고압수의 압력을 받게 되면 자연적으로 변형이 이루어져서 횡압력이 가중될수록 종방향 변형운동을 갖게 된다.
따라서 고압수압에 의해 더욱더 챔버(220)의 내측면과 구동 축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 밀착되는 결과를 만들어내고, 결과적으로 챔버(220) 내부에 밀려들어온 물은 챔버(220) 내부에 갇히게 되어 바깥쪽으로나, 안쪽으로나 그 어느 방향으로도 운동방향을 가지지 못하게 된다.
그리고 이러한 쿼드링(210)의 수밀성 강화 작용에 추가되어 오일(222)을 챔버(220) 내부에 충진함으로써 물과 반발성이 강한 오일(222)은 좁은 챔버(220) 내부에서 일정한 압력을 형성하여 외부로부터 스며들어오는 물의 진입운동을 최소화하게 된다. 물론 이러한 구조로도 물의 침투를 완벽하게 막지는 못할 수 있는데, 이를 위하여 상기 밀봉부(200)는 교체가능한 구조로 이루어진다.
즉 상기 밀봉부(200)는 바퀴(W)들이 각각 양측단에 고정된 제1 및 제2 구동축(150a)(150b), 상기 사이드암(170a)(170b)이 연결된 제3 구동축(150c) 및, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측에서 카메라(162)가 장착된 제4 구동축(150d)을 감싸도록 형성된 보디(142)와 사이드암(170a)(170b)의 오목한 장착공간(S) 내에 각각 볼트(B) 결합으로 고정된 것이다.
도 6에는 이와 같은 밀봉부(200)가 제1 및 제2 구동축(150a)(150b)에 장착된 구조가 확대된 상태로 도시되어 있다. 즉 본체(140)의 보디(142)에 형성된 오목한 장착공간(S) 내에 각각 볼트(B) 결합으로 고정된 것이어서 볼트(B) 탈착을 통해서 정기적으로 밀봉부(200)를 교체해 줄 수 있고, 결과적으로 본체(140)의 내부에는 절대 물이 새들어오지 못하게 할 수 있다. 또한 그러한 교체작업의 편리성을 확보하기 위해 밀봉부(200)는 반영구 고정 방식이 아닌 볼트(B) 고정방식으로 설계된 것이다.
따라서 본 발명은 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로(P) 내부에서 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 연결부위에 완전방수를 이룰 수 있고, 부단수 상수관로(P)의 고수압(High Pressure of Water)가 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 따라서 본체(140)의 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지한다.
그리고 본 발명은 상기 카메라(162)의 회전 및 틸팅 작동시, 카메라(162)의 회전각도와 틸팅각도를 각각 검출하는 센서(230a)(230b)들과, 상기 센서(230a)(230b)들에 의해서 검출된 신호에 기초하여 외부의 모니터(130) 상에서 원(240)으로 관로(P)의 형태를 표시하고, 상기 원(240)의 내부에서 화살표(242)의 길이 및 방향으로 카메라(162)의 회전 및 틸팅 위치를 표시하는 프로그램을 포함하는 카메라 위치 표시부를 콘트롤러(110)에 추가 포함한다.
즉 상수관로(P)와 같은 고압수관의 내부 상태는 부단수(不斷水) 상태이기 때문에 상하좌우가 쉽게 식별 불가능한 내부구조를 가진다. 그에 따라 촬영 검사 도중 어떤 이상 부위가 발견되어져도 그 위치가 정확히 파악되지 않을 수 있다. 또한 측면 접사회전 촬영의 경우에는 화면만 모니터링해서는 지금 회전되고 있는 위치가 정확히 몇 시 방향인지를 분간하기 어려운 것이다.
따라서 본 발명은 카메라(162)의 촬영 위치 및 방향에 대한 정보를 모니터링에 그래픽으로 표시하는 CODS(Camera Operating Display on the Screen) 프로그램 기능을 카메라 위치 표시부가 담당하게 된다.
즉 도 7에 도시된 모니터(130) 상의 그래픽에서 원(240)은 관로(P)의 횡단면 을 의미하고 화살표(242)는 카메라(162)의 촬영 방향을 의미하는데, 화살표(242)의 길이가 짧아지는 것은 카메라(162)의 촬영 각도가 점점 정면을 향하고 있다는 것을 의미하고, 반대로 길어진다면 그것은 카메라(162)의 촬영 방향이 측면을 향할 때 그 각도가 커지고 있음을 의미한다. 이로써 검사자는 관로(P) 내부에 어떤 변형이 이루어진 정도와 위치를 정확히 확인할 수 있다.
이를 위하여 본체(140) 및 사이드암(170a)(170b)에는 각각 센서(230a)(230b)가 장착되는데, 사이드암(170a)(170b)을 회전시키는 모터(184)의 배면에는 회전센서(230a)가 장착되고, 카메라(162)를 틸팅시키는 모터(186)의 배면에는 틸팅센서(230b)가 각각 장착된다.
이와 같은 회전센서(230a)와 틸팅센서(230b)들은 모터(184)(186)의 구동축(150c)(150d)들이 각각 회전한 각도를 검출하여 외부의 콘트롤러(110)에 전기적 신호로 송출하고, 콘트롤러(110)는 이와 같은 센서(230a)(230b) 값을 수신하며, 그 값을 계산하여 틸팅모터(186)와 회전모터(184)가 구동축(150c)(150d)을 회전시킨 각도를 계산해 낼 수 있고, 그 계산값에 의해서 카메라(162)가 현재 어디를 바라보고 있다는 것을 도 7에 도시된 바와 같이, 모니터(130)상의 일측에서 원(240)과 화살표(242)의 그래픽으로 표시해주게 된다.
또한 본 발명은 상기 카메라(162)의 회전 및 틸팅 작동시, 상기 콘트롤러(110)에 구비된 리셋버튼(미 도시)의 누름 작동으로 상기 카메라(162)의 회전 및 틸팅 위치로부터 카메라(162)의 최초 위치로 자동 복귀시키는 프로그램을 포함하는 카메라 자동정렬부를 콘트롤러(110)에 추가 포함한다.
이와 같은 카메라 자동 정렬부(Camera Position Automatic Return)는 도 8a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 구비된 카메라(162)가 측시방향으로 회전되어 검사 도중에 어느 방향을 비추고 있더라도 검사자가 리셋버튼(미 도시)의 누름으로써 도 8b에 도시된 바와 같이, 카메라(162)의 방향을 다시 정면으로 원위치 시키고자 할 때 사용할 수 있는 일종의 프로그래밍 기능이다. 이 기능은 어떤 이상부위의 발견시 그 위치를 카메라 위치 표시부가 그래픽 표시 상태로 확인하는 것과는 별도로 육안으로 명확히 확인케 해줄 수 있는 장점이 있다. 보통 한번 측시 회전 촬영을 하고 난 후에는 이 기능의 버튼을 눌러 줌으로써 다시 정렬된 로봇의 상태에서 주행을 손쉽게 할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 본체(140)는 각각의 바퀴(W)들 가장자리에 관로(P)의 내경 곡률을 따라서 외주면이 테이퍼 형성된 경사면(Wa)을 형성한 구조이다.
즉 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 바퀴(W)들은 그 단면상 외주면이 경사면(Wa)을 형성한 구조이다. 이와 같은 구조에서는 관로(P)의 내부 벽면과의 바퀴(W) 접촉면적이 크게 이루어져서 관로(P)의 내부 벽면을 타고 올라가도 뒤집어지지 않는다. 따라서 본 발명의 자주차(100)는 관로(P)의 내부 이동 및 회전이 보다 자유롭게 이루어진다.
미 설명 부호(L)은 조명등이고, (C)는 커버이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100)는 본체(140)를 관통하여 형성된 제1 및 제2 구동축(150a)(150b), 상기 사이드암(170a)(170b)이 연결된 제3 구동축(150c) 및, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측 에서 카메라(162)가 장착된 제4 구동축(150d)을 감싸도록 밀봉부(200)가 각각 장착된다.
그리고 이와 같은 밀봉부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(220)의 내부로 밀려들어오는 고압수에 의한 압력으로 상기 쿼드링(210)의 원형 모서리(212)들은 형태변형되어 각각 챔버(220)의 내측면과 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 가압됨으로써 상기 챔버(220)와 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 사이 틈새를 완전 밀봉시키게 된다.
또한 이러한 쿼드링(210)의 수밀성 강화 작용에 추가되어 오일(222)을 챔버(220) 내부에 충진함으로써 물과 반발성이 강한 오일(222)은 좁은 챔버(220) 내부에서 일정한 압력을 형성하여 외부로부터 스며들어오는 물의 진입운동을 최소화시키는 것이다.
뿐만 아니라 이와 같은 밀봉부(200)들은 볼트(B) 탈착을 통하여 교체가능한 구조로 이루어짐으로써 주기적으로 교체하면 방수성능을 극대화하여 전자 부품들과 구동 모터(182)(184)(186)들이 내장된 본체(140)로부터 돌출하는 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 연결부위에서 완전방수를 이룰 수 있다.
따라서 본 발명은 내부에 5-8kg/㎠ 정도의 고수압(High Pressure of Water)가 내재하고 있는 부단수 상수관로(P)의 내부에서 자유롭게 이동하면서 실시간으로 관로(P) 내부의 각종 스케일 상태와 노후 정도를 CCTV로 영상촬영하여 외부로 전송함으로써 부단수 상수관로(P)의 내부 손상여부를 쉽게 검사할 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 관로(P)의 내부를 CCTV로 촬영하여 외부로 영상을 송출하 는 과정에서 카메라(162)의 촬영 위치 및 방향에 대한 정보를 모니터링에 그래픽으로 표시하는 CODS(Camera Operating Display on the Screen) 프로그램 기능을 내장하고 있기 때문에 카메라(162)가 관내면의 특정 부위에 위치하는 정확한 각도를 화살표(242) 방식의 그래픽을 이용하여 정확히 모니터(130)의 화면상에 나타내 줄수 있다. 따라서 보다 정확하게 관로(P)의 손상위치를 파악할 수 있게 되어 관로(P)의 유지보수에 정확성과 효율성을 제고(提高)할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 카메라(162)의 회전및 틸팅 작동시, 카메라 자동 정렬부(Camera Position Automatic Return)의 프로그래밍 기능을 내장하여 카메라(162)의 회전및 틸팅 위치로부터 카메라(162)의 최초 위치로 콘트롤러(110)에 구비된 리셋버튼을 누름으로써 쉽게 정렬시킬 수 있다. 따라서 카메라(162)의 위치 조작이 쉽게 이루어져서 한층 더 쉽게 관로(P)의 내부를 CCTV로 촬영하여 외부로 영상을 송출하고 관로(P)의 손상위치를 파악할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 예를 들면 본 발명에 구비된 밀봉부(200)는 상기에서 제1 내지 제4 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)에 적용된 것으로 설명되었으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 즉 보다 구조적인 개선과 기능이 추가되어 보다 많은 수의 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)이나, 별도의 회전축들이 추가적으로 구비될 수 있지만 본 발명은 이와 같은 모든 축에 밀봉부(200)가 장착될 수 있음은 분명하다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차를 도시한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 구비된 밀봉부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 구비된 밀봉부의 쿼드링을 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 구비된 밀봉부에서 밀봉이 이루어지는 메카니즘을 설명한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 구비된 밀봉부가 바퀴를 장착한 구동축에 설치된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에서 카메라 위치 표시부를 통해 카메라의 회전및 틸팅 위치를 모니터 상에 표시하는 상태를 도시한 설명도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에서 카메라가 측시방향으로 회전된 상태를 도시한 설명도이다.
도 8b는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에서 카메라가 정면으로 향한 최초 위치로 정렬된 상태를 도시한 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 고압수관 내부 영상촬영 자주차에서 바퀴에 형성된 경사면이 관로의 내경부에 일치하는 상태를 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100..... 고압수관 내부 영상촬영 자주차
110..... 콘트롤러 120..... 연결케이블
130..... 모니터 140..... 본체
142..... 보디 144..... 사이드 커버
150a,150b,150c,150d... 구동축 160..... 촬영부
162..... 카메라 170a,170b.... 사이드암
180..... 구동부 182,184,186.... 모터
188..... 타이밍 벨트 200..... 밀봉부
210..... 쿼드링 212..... 원형 모서리
220..... 챔버 222..... 오일
230a,230b.... 센서 240..... 원
242..... 화살표 B..... 볼트
C..... 커버 G..... 기어
L..... 조명등 P..... 관로
S..... 장착공간 W..... 바퀴 Wa..... 경사면

Claims (7)

  1. 외부의 콘트롤러(110)에 연결케이블(120)로 접속되어 원격조정되며, 관로(P)의 내부를 이동하면서 스케일(scale) 상태, 슬러지나 오염물질을 촬영하여 외부로 전송하고, 모니터(130)에 영상을 출력하여 관로(P) 내부의 손상여부를 검사하기 위한 고압수관 내부 영상촬영 자주차에 있어서,
    관로(P)의 내부에 삽입가능한 보디(142)를 구비하고, 상기 보디(142)의 전후에 바퀴(W)들이 각각 장착된 본체(140);
    상기 본체(140)의 전방에 위치된 카메라(162)를 구비하고, 상기 카메라(162)를 회전가능하게 장착한 사이드암(170a)(170b)을 구비하며, 카메라(162)가 촬영한 관로(P)의 내부 영상을 외부 콘트롤러(110)로 송출하는 촬영부(160);
    상기 본체(140)의 내부에서 바퀴(W)들을 회전시켜 본체(140)의 전후진을 이루는 모터(182)와, 상기 본체(140) 전방의 사이드암(170a)(170b)을 회전시켜 카메라(162)의 원주방향 회전을 이루는 모터(184) 및, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측에 위치된 카메라(162)의 틸팅회전을 이루는 모터(186)를 구비하여 본체(140)의 이동, 카메라(162)의 회전 및 틸팅동작을 구현하는 구동부(180); 및
    상기 본체(140)의 보디(142)와 상기 구동부(180)의 모터(182)(184)(186)에 의해서 회전하는 다수의 구동축(150a)(150b)(150c)(150d) 사이에 각각 장착되고, 내부에는 쿼드링(210)과 오일(222)이 각각 충전되는 챔버(220)를 각각 구비하며, 상기 각각의 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 따라서 외부로부터 본체(140)의 내부로 고압수가 침투하는 것을 차단시키는 밀봉부(200);를 포함하여 상기 보디(142)와 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 연결부위에서 완전방수를 이루고, 관로(P)의 내부를 자유롭게 이동하면서 영상을 촬영하도록 구성됨을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉부(200)는 내부에 복수의 챔버(220)가 형성되어 쿼드링(210)과 오일(222)이 각각의 챔버(220) 내부에 각 1식 내장되며, 상기 바퀴(W)들이 각각 양측단에 고정된 제1 및 제2 구동축(150a)(150b), 상기 사이드암(170a)(170b)이 연결된 제3 구동축(150c) 및, 상기 사이드암(170a)(170b)의 내측에서 카메라(162)가 장착된 제4 구동축(150d)을 감싸도록 형성된 보디(142)와 사이드암(170a)(170b)의 오목한 장착공간(S) 내에 각각 볼트(B) 결합으로 고정된 것임을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  3. 제 2항에 있어서, 상기 쿼드링(210)은 각각 원형의 모서리(212)가 쿼드링(210) 단면의 원주방향으로 90°를 유지하면서 4방향으로 돌출형성되고, 상기 원형의 4방향 모서리(212)들은 각각 챔버(220)의 내측면과 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 밀착되며, 상기 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)을 타고 상기 챔버(220)의 내부로 밀려들어오는 고압수 에 의한 압력으로 상기 원형의 모서리(212)들은 형태변형되어 쿼드링(210)이 각각 챔버(220)의 내측면과 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 외주면에 가압됨으로써 상기 챔버(220)와 구동축(150a)(150b)(150c)(150d)의 사이 틈새를 완전 밀봉시키는 것임을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  4. 제 1항에 있어서, 상기 카메라(162)의 회전및 틸팅 작동시, 카메라(162)의 회전각도와 틸팅각도를 각각 검출하는 센서(230a)(230b)들과, 상기 센서(230a)(230b)들에 의해서 검출된 신호에 기초하여 외부의 모니터(130) 상에서 원(240)으로 관로(P)의 형태를 표시하고, 상기 원(240)의 내부에서 화살표(242)의 길이및 방향으로 카메라(162)의 회전및 틸팅 위치를 표시하는 프로그램을 포함하는 카메라 위치 표시부를 콘트롤러(110)에 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  5. 제 4항에 있어서, 상기 센서(230a)(230b)들은 사이드암(170a)(170b)을 회전시키는 모터(184)의 배면에 장착되고, 카메라(162)를 틸팅시키는 모터(186)의 배면에 각각 장착되며, 상기 모터(184)(186)의 구동축(150c)(150d)들이 각각 회전한 각도를 검출하여 외부의 콘트롤러(110)에 전기적 신호로 송출시키는 것임을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  6. 제 1항에 있어서, 상기 카메라(162)의 회전및 틸팅 작동시, 상기 콘트롤 러(110)에 구비된 리셋버튼의 누름 작동으로 상기 카메라(162)의 회전및 틸팅 위치로부터 카메라(162)의 최초 위치로 자동 복귀시키는 프로그램을 포함하는 카메라 자동정렬부를 콘트롤러(110)에 추가 포함한 것임을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
  7. 제 1항에 있어서, 상기 본체(140)는 각각의 바퀴(W)들 가장자리에 관로(P)의 내경 곡률을 따라서 외주면이 테이퍼 형성된 경사면(Wa)을 형성하여 관로(P)의 내부 벽면과 바퀴(W)의 접촉면적이 크게 이루어져서 관로(P)의 내부 벽면을 타고 올라가도 뒤집어지지 않고, 이동하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 고압수관 내부 영상촬영 자주차(100).
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