KR20110066360A - Tunnel surface inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터널 표면 검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수로터널, 양수터널, 도로나 철도를 위한 터널 등의 내부 표면의 균열이나 크랙, 누수여부, 백태현상 등을 검사하기 위한 터널 표면 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel surface inspection apparatus, and more specifically, tunnel surface inspection apparatus for inspecting cracks, cracks, leaks, baektae phenomenon, etc. of the inner surface of the tunnel for the water tunnel, pumping tunnel, road or railway It is about.
최근에 산업화가 가속됨에 따라 수로터널, 양수터널, 도로나 철도를 위한 터널 등이 급속도로 증가하고 있는 실정에 있다.Recently, as industrialization accelerates, water tunnels, pumping tunnels, and tunnels for roads and railways are rapidly increasing.
이러한 터널들은 시간이 지남에 따라, 누수, 백태현상, 크랙(균열 등)이 발생하게 되며, 이를 오랫동안 방치하는 경우, 터널 붕괴나 내부의 전선 등에 따른 누전 등에 의해 화재가 발생하는 등 안전사고의 위험을 안고 있다.These tunnels are leaked over time, white phenomena, cracks (cracking, etc.), if left for a long time, the risk of safety accidents, such as fire due to tunnel collapse or short circuit due to internal wires, etc. Is holding.
따라서, 이러한 사고의 예방을 위해서는 터널의 내부 표면에 대한 정기적인 검사가 필요하게 된다. 이러한 터널의 내부표면에 대한 검사는 검사자가 직접 터널로 들어가 육안으로 확인하고 이를 스케치하거나 표시하는 방법으로 수행되어 왔다.Therefore, regular inspection of the inner surface of the tunnel is necessary to prevent such an accident. Inspection of the inner surface of these tunnels has been performed by the inspector entering the tunnel directly and visually checking and sketching or marking them.
그러나 이러한 종래의 터널 표면 검사 방법은 검사자가 직접 터널 내부로 들어가야 하기 때문에 시설물의 특성상 유독가스 등에 의한 질식 등의 위험이 존재하 며. 송배전케이블의 손상이나 누수 등에 따른 감전사고의 위험이 항상 존재하게 되어, 정확하고 지속적인 검사가 어렵다. 또한 육안검사의 특성상 정확한 검사가 어렵다.However, in the conventional tunnel surface inspection method, the inspector must enter the tunnel directly. Therefore, there is a risk of asphyxiation due to toxic gas due to the nature of the facility. There is always a risk of electric shock due to damage or leakage of transmission and distribution cables, so it is difficult to accurately and continuously inspect. In addition, due to the nature of visual inspection, accurate inspection is difficult.
따라서 보다 안전하면서도 정확한 터널 표면검사를 위한 장치의 필요성이 대두되어 왔다.Therefore, there is a need for a device for safer and more accurate tunnel surface inspection.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 터널 표면 검사장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a tunnel surface inspection apparatus that can overcome the above-mentioned conventional problems.
본 발명의 다른 목적은 터널의 내부표면을 정확하고 안전하게 검사할 수 있는 터널 표면 검사장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a tunnel surface inspection apparatus that can accurately and safely inspect the inner surface of the tunnel.
본 발명의 또 다른 목적은 안전사고를 예방할 수 있는 터널 표면 검사장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a tunnel surface inspection apparatus that can prevent a safety accident.
본 발명의 또 다른 목적은 스캐너를 이용하여 터널 내부 표면을 검사할 수 있는 터널 표면 검사장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a tunnel surface inspection apparatus capable of inspecting a tunnel inner surface using a scanner.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 수로터널, 양수터널, 도로나 철도를 위한 터널의 내부 표면을 검사하기 위한 터널 표면 검사장치는, 상기 터널의 길이방향을 주방향으로 하여 이동이 가능한 이송유닛과; 상기 이동유닛의 상부에 위치되고, 높낮이 조절이 가능한 텔레 스코픽 방식의 리프트와; 상기 리프트의 상단부에 구비된 회전축에 하부단이 연결되어, 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽으로 이어지는 터널의 곡면을 따라 일정각도로 왕복 회전운동하도록 구성되며, 길이 조절이 가능한 텔레스코픽 방식의 로봇암과; 상기 로봇암의 상단부에 구비되며, 상기 로봇암의 회전에 따라 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽으로 이어지는 터널의 내부표면(곡면)을, 레이저 또는 광을 이용하여 스캔하여 스캔이미지를 생성하는 센서헤드를 구비한다.According to an embodiment of the present invention for achieving some of the above technical problems, the tunnel surface inspection apparatus for inspecting the inner surface of the tunnel for the water tunnel, pumping tunnel, road or railway according to the present invention, the length of the tunnel A transfer unit which is movable in a main direction; A telescopic lift positioned on an upper portion of the mobile unit and capable of adjusting a height; The lower end is connected to the rotary shaft provided in the upper end of the lift, it is configured to reciprocally rotate at a predetermined angle along the curved surface of the tunnel leading to the left wall of the tunnel, the ceiling surface of the tunnel, and the right wall of the tunnel, the length adjustment is Possible telescopic robotic arms; It is provided on the upper end of the robot arm, and the inner surface (curve) of the tunnel leading to the left wall of the tunnel, the ceiling surface of the tunnel, and the right wall of the tunnel as the robot arm rotates, by using a laser or light And a sensor head for generating a scanned image.
상기 터널 표면 검사장치는, 유선 또는 무선으로 전송되는 명령에 응답하여 상기 센서헤드의 스캔동작, 상기 로봇암의 회전각도 제어 및 길이조절, 및 상기 리프트의 높이조절을 제어하는 컨트롤박스를 더 구비할 수 있다.The tunnel surface inspection apparatus may further include a control box for controlling the scan operation of the sensor head, the rotation angle control and the length adjustment of the robot arm, and the height adjustment of the lift in response to a command transmitted by wire or wirelessly. Can be.
상기 터널 표면 검사장치는, 상기 적어도 하나의 센서헤드에서 스캔되어 전송되는 상기 스캔이미지를 연산처리하여 2차원 또는 3차원 이미지를 생성함에 의해, 상기 터널 내부 표면의 크랙발생여부, 누수여부, 백태현상 발생여부, 크랙의 깊이 및 사이즈, 누수영역이나 백태현상 발생영역의 사이즈 정보를 포함하는 터널 표면정보를 제공하는 제어 컴퓨터를 더 구비할 수 있다.The tunnel surface inspection apparatus generates a two-dimensional or three-dimensional image by processing the scanned image scanned and transmitted from the at least one sensor head, thereby causing cracks, leaks, and white phenomena on the inner surface of the tunnel. A control computer for providing tunnel surface information including information on whether or not to occur, depth and size of cracks, and size information of a leaking area or a white spot developing area may be further provided.
상기 터널 표면 검사장치는, 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽과의 거리측정을 통하여, 상기 이송유닛이 터널의 중심부로 이동하도록 이송정보를 제공하고, 상기 리프트의 높낮이 조절 및 상기 로봇암의 길이조절을 위한 거리정보를 제공하기 위한 거리측정유닛을 더 구비할 수 있다.The tunnel surface inspection apparatus, through the distance measurement of the left wall of the tunnel, the ceiling surface of the tunnel, and the right wall of the tunnel, provides the transfer information to move the transfer unit to the center of the tunnel, and adjust the height of the lift And a distance measuring unit for providing distance information for adjusting the length of the robot arm.
상기 센서헤드는, 상기 제어컴퓨터에서 제공되는 기준패턴이미지를 상기 터 널 내부 표면에 주사하는 프로젝터와, 상기 기준패턴이미지가 주사된 상기 터널 내부표면을 촬영하여 상기 스캔이미지를 생성하는 카메라를 구비하며, 상기 제어컴퓨터는, 상기 스캔이미지와 상기 기준패턴이미지를 비교하여 패턴의 변형정보를 통해 상기 2차원 또는 3차원 이미지를 생성하여 상기 표면정보를 제공할 수 있다.The sensor head includes a projector for scanning a reference pattern image provided from the control computer on an inner surface of the tunnel, and a camera for photographing the inner surface of the tunnel in which the reference pattern image is scanned to generate the scanned image. The control computer may provide the surface information by comparing the scan image with the reference pattern image to generate the two-dimensional or three-dimensional image through deformation information of the pattern.
상기 센서헤드는, 레이저 슬릿빔을 상기 터널 내부 표면에 주사하는 레이저빔 발생기와; 상기 레이저 슬릿빔이 주사된 상기 터널 내부표면을 촬영하여 상기 표면정보가 담긴 상기 스캔이미지를 생성하는 카메라를 구비할 수 있다.The sensor head comprises: a laser beam generator for scanning a laser slit beam onto the tunnel inner surface; And a camera for photographing the inner surface of the tunnel in which the laser slit beam is scanned to generate the scan image containing the surface information.
본 발명에 따르면, 스캐너를 이용하여 터널 내부 표면을 검사함에 의해, 정확하고 정밀한 검사가 가능해지며, 작업자가 직접 육안으로 검사할 필요가 없어 안전사고의 위험을 줄일 수 있고, 비용절감이 가능해진다.According to the present invention, by inspecting the interior surface of the tunnel by using a scanner, accurate and precise inspection is possible, and the operator does not have to inspect the human eye directly, thereby reducing the risk of safety accidents and reducing costs.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings without intending to intend to provide a thorough understanding of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 표면 검사장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 상기 터널 표면검사장치의 구성 블록도이다. 도 1은 높이조절이나 거리조절이 수행되지 않은 상태의 사시도이고, 도 2는 높이조절 및 거리조절이 수행된 상태의 사시도, 도 3은 실제 터널(T)에서의 작업동작을 나타내는 사시도이다.1 to 3 schematically show a tunnel surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram of the tunnel surface inspection apparatus. 1 is a perspective view of a state in which no height adjustment or distance adjustment is performed, FIG. 2 is a perspective view of a state in which the height adjustment and the distance adjustment are performed, and FIG. 3 is a perspective view showing a working operation in an actual tunnel T.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 표면 검사장치(100)는, 수로터널, 양수터널, 도로나 철도를 위한 터널의 내부 표면을 검사하기 위한 것으로, 이송유닛(120), 리프트(130), 로봇암(140), 센서헤드(150)를 구비한다. 또한 컨트롤 박스(160) 및 제어컴퓨터(170)를 구비한다. 상기 제어컴퓨터(170)는 상기 터널표면검사장치(100)와 일체형으로 구비될 수도 있으나, 상기 터널 표면검사장치(100)와 유선 또는 무선으로 연결되는 분리형으로 구비될 수도 있다. 상기 제어컴퓨터(170)가 상기 터널 표면검사장치(100)에 내장되어 일체형으로 구성되는 경우, 상기 컨트롤박스(160)는 상기 제어컴퓨터(170)에 포함되는 구성일 수 있다. 즉 상기 제어컴퓨터(170)가 상기 컨트롤박스(160)의 제어 기능을 함께 수행할 수 있다.1 to 4, the tunnel
상기 이송유닛(120)은 상기 터널의 길이방향을 주방향으로 하여 이동이 가능한 구성을 가진다. 상기 이송유닛(120)은 상기 터널의 길이방향을 주방향으로 하여 이동이 가능하도록 구동바퀴가 구비될 수 있다. 상기 이송유닛(120)의 이동이 사람 등의 외부의 힘에 의해 수동으로 수행되는 경우에는 별도의 장치가 필요없으나, 모터에 의해 자동으로 이동이 가능하도록 설계되는 경우에는, 모터와 모터제어를 위한 제어장치등이 필요하게 된다. 상기 제어장치 등은 상기 컨트롤 박스(160)에 포함되는 구성일 수 있다.The
또한 상기 이송유닛(120)의 원활한 이동을 위해 거리측정유닛(도 4의 110, 도 1∼3에서는 미도시)을 구비할 수 있다.In addition, to facilitate the movement of the
상기 거리측정유닛(110)은 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽 과의 거리측정을 통하여, 상기 이송유닛(120)이 터널의 중심부(center)로 이동하도록 이송정보를 제공하기 위한 것으로, 레이저를 이용한 거리측정유닛이 이용될 수 있다.The
상기 거리측정유닛(110)은 상기 로봇암(140)의 회전축 중심부 또는 상기 리프트(130)의 상단부분을 포함하여 거리측정이 용이한 위치에 구비될 수 있다.The
상기 리프트(130)는 상기 이동유닛(120)의 상부에 위치되고, 높낮이 조절이 가능한 텔레스코픽 방식으로 구비된다. 높낮이 조절이 가능한 구성을 가지는 것은 상기 리프트(130)를 통해 높낮이를 조절함에 의해 원하는 높이에서 터널의 곡면을 스캔하기 위한 것이다.The
상기 로봇암(140)은 상기 리프트(130)의 상단부에 구비된 회전축에 하부단이 연결되어, 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽으로 이어지는 터널의 곡면을 따라 일정각도로 왕복 회전운동하도록 구성되며, 길이 조절이 가능한 텔레스코픽 방식으로 구비된다. 상기 로봇암(140)의 회전각도는 180도가 되는 것이 바람직하나, 원하는 다양한 각도로 조절이 가능할 것이다.The
상기 로봇암(140)이 길이조절이 가능하도록 구성되는 것은 상기 센서헤드(150)와 상기 터널 내부 표면과의 거리를 일정하게 유지시켜 정확하고 정밀한 스캔이 가능하도록 하고, 한번에 스캔되는 스캔영역의 확대 및 축소를 위한 것이다.The
상기 리프트(130)의 높낮이 조절 및 상기 로봇암(140)의 길이조절이 수동으로 수행되는 경우에는 필요없을 수 있으나, 상기 리프트(130)의 높낮이 조절 및 상기 로봇암(140)의 길이조절을 상기 터널 표면검사장치(100)가 자동으로 수행하도록 하는 경우에는, 상기 리프트(130)의 상단부 및 상기 로봇암(140)의 상단부에 거리 측정유닛을 별도로 구비하거나 상기 거리측정유닛(110)을 이용하여 터널 천정면 또는 터널 좌우측벽과의 거리를 측정하여, 원하는 거리가 유지되도록 상기 리프트(130)의 높낮이조절 및 상기 로봇암(140)의 길이조절을 수행할 수 있다.If the height adjustment of the
상기 리프트(130) 및 상기 로봇암(140)을 텔레스코픽 리프트 방식으로 구성하는 것은 로봇암(140)의 회전시에 상당히 큰 하중이 전달되므로 떨림이나 흔들림을 최소화하기 위한 것이며, 유압식 시스템으로 구성된다.The configuration of the
상기 리프트(130)의 상단부에 구비된 회전축은 상기 로봇암(140)의 회전을 위한 것으로, 모터의 회전중심축이 된다. 즉 상기 로봇암(140)의 회전을 위한 모터가 상기 리프트(130)의 상단부(180)에 장착되어 상기 로봇암(140)의 회전을 제어하게 된다.The rotation shaft provided at the upper end of the
상기 모터는 전자식 브레이크가 내장되어 축에서 브레이크를 잡는 방식의 서보모터가 사용되며, 확실한 브레이크 장치를 위해 외부에 2차 브레이크가 장착될 수 있다. 또한 표면 검사중에 상기 터널 표면검사장치(100)의 미끄러짐을 방지하기 위해 휠에서 브레이크를 잡는 방식이 아닌 모터의 축에서 브레이크를 잡는 전자식 마그네틱 브레이크 방식이 적용될 수 있다.The motor uses a servo motor in which a brake is mounted on the shaft with an electronic brake built therein, and a secondary brake may be externally mounted for a reliable brake device. In addition, in order to prevent slippage of the tunnel
상기 컨트롤 박스(160)는 유선 또는 무선으로 전송되는 명령에 응답하여 상기 센서헤드(150)의 스캔동작, 상기 로봇암(140)의 회전각도 제어 및 길이조절, 및 상기 리프트(130)의 높이조절을 제어하게 된다. 필요에 따라 상기 이송유닛(120)의 이동 제어도 가능하다.The
상기 센서헤드(150)는 상기 로봇암(140)의 상단부에 구비되며, 상기 로봇암(140)의 회전에 따라 터널의 좌측벽, 터널의 천정면, 및 터널의 우측벽으로 이어지는 터널의 내부표면(곡면)을, 레이저 또는 광을 이용하여 스캔하여 스캔이미지를 생성하여 제공하게 된다.The
상기 센서헤드(150)는 광을 이용하는 광학식 스캐너 또는 레이저 슬릿빔을 이용하는 레이저 스캐너 일 수 있다. 상기 광학식 스캐너는 스캔영역이 작으나 스캔 정밀도가 높은 것으로 알려져 있으며, 레이저 스캐너는 스캔영역은 넓으나 스캔 정밀도는 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있다. 따라서, 필요에 따라 광학식 스캐너 또는 레이저 스캐너를 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 상기 센서헤드(150)에는 광 또는 레이저가 주사되는 주사부와 카메라의 촬영을 위한 촬영부로 구분된다.The
상기 제어컴퓨터(170)는 상기 스캔이미지를 연산처리하여 생성한 2차원 또는 3차원 이미지를 이용하여 상기 터널 내부 표면의 크랙발생여부, 누수여부, 백태현상 발생여부, 크랙의 깊이 및 사이즈, 누수영역이나 백태현상 발생영역의 사이즈 정보를 포함하는 터널 표면정보를 제공하게 된다.The
상기 센서헤드(150)가 광학식 스캐너인 경우에, 상기 센서헤드(150)는 카메라와 프로젝터를 구비한다.When the
상기 프로젝터는 상기 제어컴퓨터(170)에서 제공되는 기준패턴이미지를 상기 터널 곡면에 광의 형태로 주사한다. 상기 카메라는 상기 기준패턴이미지가 주사된 상기 터널 곡면을 촬영하여 상기 스캔이미지를 생성하여 상기 제어 컴퓨터(160)에 제공하게 된다.The projector scans the reference pattern image provided from the
상기 제어컴퓨터(170)는 상기 스캔이미지와 상기 기준패턴이미지를 비교하여 패턴의 변형정보를 통해 상기 2차원 또는 3차원 이미지를 생성하여 상기 표면정보를 제공 및 저장하게 된다. 또한 상기 표면정보를 2차원 또는 3차원 입체 형상의 이미지로 생성하기 위하여, 상기 프로젝터에서 발생하는 광을 기준 패턴화한 기준 패턴이미지를 상기 터널 곡면에 주사(영사)하도록 하고, 상기 터널 표면 형상에 따라 변형된 형태로 촬영되는 스캔이미지를 기준 패턴이미지와 비교하여 터널 표면에 대한 형상을 포함하는 표면정보를 제공하게 된다.The
상기 센서헤드(150)가 레이저 스캐너인 경우에는 상기 센서헤드(150)는 레이저빔 발생기와 카메라를 구비한다.When the
상기 레이저빔 발생기는 레이저 슬릿빔을 상기 터널 곡면(표면)에 주사하고, 상기 카메라는 상기 레이저 슬릿빔이 주사된 상기 터널 곡면을 촬영하여 상기 표면 정보가 담긴 상기 스캔이미지를 생성하여 상기 제어컴퓨터(170)에 제공하게 된다.The laser beam generator scans a laser slit beam onto the tunnel curved surface (surface), and the camera photographs the tunnel curved surface on which the laser slit beam is scanned to generate the scan image containing the surface information to control the computer. 170).
상기 제어컴퓨터(170)는 상기 스캔이미지를 통해 레이저의 높이정보나 굴곡정보 등 변형정보를 통해 상기 2차원 또는 3차원 이미지를 생성하여 상기 표면정보를 제공 및 저장한다.The
이하 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 상기 터널 표면 검사장치(100)의 전체적인 동작을 설명한다.Hereinafter, the overall operation of the tunnel
우선 표면검사가 필요한 터널의 바닥 이동로 상에 상기 터널 표면 검사장치(100)를 설치한 후, 상기 터널의 길이방향으로 상기 이송유닛(120)을 통해 상기 터널표면검사장치(100)를 이동시킨다.First, the tunnel
이동 중에 거리측정유닛(110)을 이용하여 터널의 중심축과 터널의 천정면, 좌측벽면, 우측벽면과의 거리를 측정하여 상기 터널 표면검사장치(100)가 터널의 중심부(터널 상단 원통부의 중심축)에 위치되도록 한다. 이동은 상기 터널 표면검사장치(100)의 컨트롤박스(160)에 부착된 레버(또는 버튼) 및 외부 유무선 리모콘을 이용하여 수행된다.By measuring the distance between the central axis of the tunnel, the ceiling surface, the left wall, and the right wall of the tunnel by using the
검사 영역에 도착 시 상기 터널 표면검사장치(100)의 컨트롤박스(160)에 부착된 레버(버튼) 또는 유무선 리모콘를 이용하여 상기 리프트(130)를 터널의 상단 원통부의 중심점까지 이송시킨다. 이는 상기 리프트(130)의 높낮이 조절을 통해 가능하다.Upon arrival at the inspection area, the
상기 리프트(130)의 높낮이 조절은 상기 터널 표면검사장치(100) 자체에서 상기 터널의 천정면까지의 거리측정을 통하여 자동으로 수행될 수 있다. 이는 컨트롤박스(160)에 내장된 별도의 프로그램으로 가능할 것이다.Height adjustment of the
상기 터널의 천정면까지의 거리측정은 상기 거리측정유닛(110)으로도 가능하고 별도의 거리측정유닛을 통해서도 가능할 것이다.The distance measurement to the ceiling surface of the tunnel may be possible with the
그리고, 상기 터널 외벽과 상기 센서헤드(150)의 검사 거리 확보를 위해서 역시 상기 터널표면검사장치(100)의 컨트롤 박스(160)에 부착된 레버(버튼) 또는 유무선 리모콘를 조작하여 상기 로봇암(140) 길이를 조절한다. 상기 리프트(130)의 경우와 마찬가지로 상기 로봇암(140)의 길이조절은 상기 터널 표면검사장치(100)가 자동으로 조절하는 것이 가능하다. 즉 미리 원하는 검사거리를 설정한 상태에서, 상기 거리측정유닛(110) 또는 별도의 거리측정유닛을 통해 터널 곡면과 상기 센서 헤드(150)의 검사거리확보가 가능하다.In addition, in order to secure the inspection distance between the tunnel outer wall and the
상기 터널 표면검사장치(100)가 원하는 위치에 도달하고, 리프트(130)의 높낮이 조절 및 로봇암(140)의 길이조절이 완료되면, 외부 유무선 리모콘을 이용하여 나 자동으로 측정 영역 지점으로 센서헤드(150) 이송을 위한 회전축을 동작시킨다.When the tunnel
상기 회전축의 동작은 상기 리프트(130)의 상단부(180)에 구비된 모터를 동작시킴에 의해 가능하다. 상기 회전축의 회전에 의해 상기 로봇암(140)이 일정각도로 왕복회전운동을 하게되고, 상기 센서헤드(150)를 통해 상기 터널의 곡면을 스캔한다. 이때 터널 곡면의 전체면적 스캔을 위해 상기 로봇암(140)의 회전각도의 조절이 가능하다.Operation of the rotating shaft is possible by operating the motor provided in the
스캔이 완료되면, 상기 이송유닛(120)을 전진시키면서 상기 스캔동작을 계속하게 된다.When the scan is completed, the scan operation is continued while advancing the
상기 센서헤드(150)가 광학식 스캐너 인 경우에는 상기 제어컴퓨터(170)에서 기준패턴이미지를 전송하여 상기 프로젝터를 통하여 기준패턴이미지를 주사하고 터널 표면을 촬영하는 방식으로 스캔이미지를 획득한다.When the
상기 센서헤드(150)가 레이저 스캐너인 경우에는 상기 레이저 빔 발생기를 통해 레이저 슬릿빔을 주사하고 터널 표면을 촬영하는 방식으로 스캔이미지를 획득하게 된다.When the
상기 센서헤드(150)를 통해 획득된 스캔이미지는 상기 제어 컴퓨터(160)로 제공되고, 상기 제어컴퓨터(170)에서는 상기 스캔이미지를 연산처리하여 2차원 또는 3차원 이미지를 생성함에 의해, 상기 터널 내부 표면의 크랙발생여부, 누수여 부, 백태현상 발생여부, 크랙의 깊이 및 사이즈, 누수영역이나 백태현상 발생영역의 사이즈 정보를 포함하는 터널 표면정보를 제공하게 된다.The scanned image acquired through the
광학식 스캐너를 일예로 들면, 검사거리가 1.5m인 상태에서 739mm x 554mm의 영역을 촬영하며, 평균 0.3mm의 해상도(Resolution)를 가진다.For example, using an optical scanner, an area of 739 mm x 554 mm is photographed with an inspection distance of 1.5 m and has an average resolution of 0.3 mm.
높이 7m의 터널의 경우 상부 원통형 천정면의 반지름은 3.3m이고 이 크기의 터널 기준 시 1구간(회전 로봇을 이용하여 터널의 곡면을 따라 180도 회전하며 스캔하는 구간)의 길이는 10.5m가 된다. 1회 스캔 시간(1회 스캔 후 로봇암(140)의 회전 및 댐핑(Damping) 감소 시간을 포함한 시간)을 20초로 잡을 경우 1구간 스캔을 15회 할 경우 300초, 즉 5분으로 계산할 수 있으나 상기 로봇암(140)이 안정되지 않을 경우 시간은 더 늘어날 수 있다.In the case of a tunnel with a height of 7m, the radius of the upper cylindrical ceiling surface is 3.3m, and the length of one section (scanning by rotating 180 degrees along the curved surface of the tunnel using a rotating robot) becomes 10.5m based on the tunnel of this size. . If one scan time (the time including the rotation and damping reduction time of the
터널 길이 100m를 스캔하게 되면 터널 진행 방향으로 550mm 씩 이동하며 182회 스캔을 하게 되며, 이렇게 될 경우 총 스캔거리는 100.1m. 예상 소요 시간은 15시간 10분이 될 수 있다.If you scan the tunnel length 100m, it travels 550mm in the direction of tunnel progression and performs 182 scans. In this case, the total scan distance is 100.1m. Estimated time can be 15 hours and 10 minutes.
여기서 1구간 내에서 12도씩 15회 회전하도록 설정하는 것은 상기 컨트롤 박스(160)를 통해 자동적으로 수행되며, 이외에도 다양한 각도 및 회전수 설정이 가능하다.Here, the setting to rotate 15 times by 12 degrees within one section is automatically performed through the
전체적으로, 상기 터널 표면검사장치(100)는 상기 이송유닛(120)을 이용해서 터널 내부를 이동하면서 상기 센서헤드(150)를 터널 곡면을 따라 회전시켜서 터널 측벽 및 천정면의 영상을 획득하고, 측정된 다수의 검사 영상으로 크랙(Crack)의 유무 판별 및 크랙(Crack)의 세부 정보 검사 등을 상기 제어컴퓨터(170)의 소프트 웨어를 활용하여 수행하게 된다.Overall, the tunnel
상술한 실시예에 따르면, 상기 터널 표면검사장치(100)가 유무선 리모콘을 이용하여 수동 작동하도록 설명하는 부분이 있으나, 이는 하나의 실시예이며, 상기 터널 표면검사장치(100)는 자체적으로 거리측정유닛(110)을 이용하여 터널 중심부로의 이동, 상기 리프트(130)의 높낮이 조절 및 상기 로봇암(140)의 길이조절, 상기 센서헤드(150)를 통한 스캔동작이 미리 설정된 값에 의해 자동으로 수행하도록 하는 것이 가능하다.According to the above-described embodiment, there is a part for manual operation of the tunnel
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스캐너를 이용하여 터널 내부 표면을 검사함에 의해, 정확하고 정밀한 검사가 가능해지며, 작업자가 직접 육안으로 검사할 필요가 없어 안전사고의 위험을 줄일 수 있고, 비용절감이 가능해진다.As described above, according to the present invention, by inspecting the inner surface of the tunnel using a scanner, accurate and precise inspection is possible, and the operator does not have to inspect the human eye directly, thereby reducing the risk of safety accident, Savings are possible.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.The foregoing description of the embodiments is merely illustrative of the present invention with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and thus should not be construed as limiting the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the basic principles of the present invention.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 표면 검사장치의 개략도이고,1 to 3 is a schematic diagram of a tunnel surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 1 내지 도 3의 터널 표면검사장치의 블록도이다.4 is a block diagram of the tunnel surface inspection apparatus of FIGS. 1 to 3.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110 : 거리측정유닛 120 : 이송유닛110: distance measuring unit 120: transfer unit
130 : 리프트 140 : 로봇암130: lift 140: robot arm
150 : 센서헤드 160 : 컨트롤 박스150: sensor head 160: control box
170 : 제어컴퓨터170: control computer
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