KR20130090280A - 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치 - Google Patents

레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치 Download PDF

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KR20130090280A
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Abstract

본 발명은 영상취득부에서 취득된 전방영상의 일부가 레이저 프로파일러에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있고, 영상취득부 및 레이저 프로파일러의 높이를 상,하방향으로 조절함과 동시에 레이저 프로파일러의 레이저빔 조사방향을 조절할 수 있으며, 영상취득부가 전방영상과 측방영상을 동시에 취득할 수 있는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 제공한다.
본 발명의 탐사장치는, 탐사용 자주차에 설치되어 관로 내부의 전방영상 및 측방영상과 취득하는 영상취득부와, 영상취득부 후방측 상부에 위치하여 원추형상의 레이저빔을 주사하는 레이저 프로파일러와, 레이저 프로파일러의 레이저빔 주사방향을 조절하는 경사조절기구와, 영상취득부 및 레이저 프로파일러의 높이를 조절하는 상하조절기구와, 영상취득부의 측방향을 조명하는 측방영상용 광원과, 영상취득부의 전방을 조명하는 전방영상용 광원으로 이루어진 것이다.

Description

레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치{Internal Exploration Equipment of Pipeline}
본 발명은 하수관의 내부 탐사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로 내부 상태의 영상취득과 관경 변형률을 측정하기 위한 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치에 관한 것이다.
일반적으로 지하에 매설된 하수관의 관로 내부 상태를 영상으로 확인하기 위하여, 관로 내부를 주행하는 탐사용 자주차에 영상취득을 위한 장치를 설치하고, 탐사용 자주차가 주행하면서 취득한 영상을 전달받아 이를 분석하는 시스템은 이미 도입되어 사용되어 왔다.
그 중 하나는 CCTV 측정이 가능한 탐사용 자주차(로봇)를 관로 내에 투입하여 주행시키면서 하수관 내부의 형상을 취득하는 방식이다. 이는 CCTV를 이용하여 관로 내부를 동영상 녹화하는 아날로그 방식으로서, 사용자의 판단에 따라 이상개소의 전방 및 측방을 주시 촬영하고, 이상개소 부분을 캡춰하여 보고서를 작성하며, 이상항목 집계표에 의하여 이상개소의 등급을 산출하였는데, 이러한 기존의 방법으로는 관내 이음부의 이완이나 토사의 퇴적 등과 같은 가시적인 판단만을 수행할 수 있다.
그런데, 최근에는 하수관 용도로 연성관(PE, PVC, GRP)을 사용하면서 상재하중 및 활하중(교통하중)에 따른 하수관의 관경 변형률 문제가 대두되면서 하수관의 관경 변형률을 측정할 수 있는 장비들이 요구되고 있다.
이러한 하수관의 관경 변형률을 측정할 수 있는 탐사 시스템으로 레이저빔을 이용하는 방법과 거리센서를 이용하는 방법이 있다.
레이저빔을 이용한 탐사 시스템은, 벨런스 브러시가 외부에 설치된 탐사용 하우징을 하수관 안둘레면에 접촉시켜 수동으로 전진하는 방식이다. 따라서 탐사용 하우징을 수동으로 관로 내에 투입해야 하는 한계가 있을 뿐만 아니라, 일반적으로 연결관 돌출이나, 퇴적토 등의 기타 장애물이 존재하는 하수관 또는 관경이 변형된 하수관에는 탐사용 하우징을 투입할 수 없어 실질적으로 활용하기 어려운 문제가 있다.
거리센서를 이용한 탐사 시스템은, 하수관의 관경 변형률 측정과 CCTV촬영 조사를 동시에 수행하는 방법으로, 좌우거리감지센서와 상하거리감지센서가 하수관 내부의 정중앙에 위치하여 관경의 상하 좌우 거리를 측정하도록 된 것이나, 총 4포인트의 취득값으로 관경 변형률을 측정할 수밖에 없기 때문에, 실제로 발생하는 여러 형태의 불균일한 관변형(좌상방향 변형, 우상방향 변형)에 대응할 수 없는 문제가 있고, 더욱이 하수관 내부에 퇴적물이 존재하는 경우에는 관경 변형률이 발생한 것으로 오인하여 거리센서의 측정값을 왜곡시키는 문제가 있다.
공개특허 10-2011-0040998호에 개시된 하수관거 변형률 측정장치는, 상기한 거리센서를 이용한 탐사 시스템에서 4포인트의 취득값으로 변형률을 측정하는 한계를 벗어나기 위해 개발된 것으로, 원통형 센서 마운트에 위치한 다수의 거리 측정센서를 활용하여 데이터를 취득하고 원형을 추정하기 위해 최소제곱법을 적용한 하수관의 변형률 연산 모듈을 탑재한 기술이다.
그러나, 원통형 센서 마운트에 위치한 다수의 거리 측정센서를 활용한 탐사기술도 마찬가지로 하수관이 완전한 상태에서 관경 변형률 측정이 가능하며, 점단위의 취득데이터를 변환하여 관경 변형률을 측정해야 하는 기술적 한계를 가진다. 따라서 하수관 내부에서 발생되는 각종 관 변형, 관 비틀림, 관 튀어나옴, 퇴적토 상태 등 각종 관 내부 상태에 의해 실제 관경 변형상태를 취득하기 어려운 문제가 있다.
한편, 하수관의 관경 변형률 측정 시스템의 첨단기술로서 레이저 프로파일러를 활용한 기술이 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이 CCTV(1)를 설치한 탐사용 자주차(2) 선단에 전방으로 돌출시킨 지지봉(3)을 고정하고, 이 지지봉(3) 끝단에 레이저 프로파일러(4)를 부착한 구성으로, 관로 내에서 탐사용 자주차(2)를 주행시키면서 CCTV에 의해 전방영상을 취득하고, 레이저 프로파일러(4)에 의해서는 하수관 안둘레면에 레이저빔이 주사되어 형성된 원형의 레이저 프로파일을 취득하여, 영상패턴의 잡음을 제거한 후, 도 2에 도시된 바와 같이 퇴적토량을 산출하거나, 도 3에 나타낸 바와 같이 하수관의 정상적인 관경과 취득한 원형의 레이저 프로파일을 비교하여 관경 변형률을 산술 할 수 있는 알고리즘을 포함하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술은, 레이저 프로파일러(4)가 탐사용 자주차(2)의 전방으로 길게 돌출되어 CCTV(1)의 전방에 위치하기 때문에, 전방영상의 일부가 가려지는 영상취득 문제가 있고, 주행중에도 레이저 프로파일러(4)가 하수관의 중심과 평행한 상태를 계속 유지해야 하나, 레이저 프로파일러(4) 또는 탐사용 자주차(2)과 하수관의 중심이 평행상태를 유지하지 못하고 조금이라도 기울어지면 왜곡된 원형의 레이저 프로파일을 취득하여 관경이 변형된 것으로 인식하는 단점이 있다.
또한 작업자가 관로 내에 탐사 장치를 투입할 때 탐사용 자주차(2)의 전방으로 길게 돌출된 레이저 프로파일러(4) 때문에 지상에서 맨홀을 통하여 삽입하는 작업이 어렵고, 때로는 조사자가 맨홀 내에 직접 진입하여 레이저 프로파일러(4)를 부착하여 조사를 진행해야 하는 번거로움이 있으며, 무엇보다도 종래기술에서 레이저 프로파일러(4)를 이용하는 방식은, 영상패턴의 인식 정밀도 향상을 위해 전방영상의 조명을 어둡게 해야만 원형의 레이저 프로파일을 취득할 수 있기 때문에, 하수관 내부 상태조사를 위한 CCTV의 영상취득기능을 병행할 수 없는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 탐사용 자주차에 설치되는 레이저 프로파일러로서 원추형상의 레이저빔을 주사하는 방식을 채택하여 영상취득부의 후방에 레이저 프로파일러를 위치시키는 것을 가능하게 함으로써 영상취득부에서 취득된 전방영상의 일부가 레이저 프로파일러에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있고, 레이저 프로파일러를 탐사용 자주차에 근접 설치하여 장치 전체 사이즈를 작게 함으로써 작업자가 관로 내에 탐사 장치를 투입할 때 작업이 편리하며, 조사자가 맨홀 내에 직접 진입하여 레이저 프로파일러를 부착해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 탐사용 자주차에 설치되는 영상취득부 및 레이저 프로파일러의 높이를 상,하방향으로 조절할 수 있도록 함과 동시에, 레이저 프로파일러의 레이저빔 조사방향을 조절할 수 있도록 하여 하수관의 관경에 대응하여 최적화된 관로 내부영상과 원형의 레이저빔 프로파일을 얻을 수 있고, 탐사용 자주차의 주행중에도 영상취득부와 레이저 프로파일러의 설치높이와 레이저 프로파일러의 레이저빔 조사방향을 조절할 수 있도록 함으로써 하수관의 내부상태에 대응하여 정확한 내부영상과 왜곡을 최소화한 원형의 레이저빔 프로파일을 취득할 수 있는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 영상취득부가 전방영상과 측방영상을 동시에 취득할 수 있도록 하여 파노라마 방식의 진보된 형태의 하수관 상태평가 영상 데이터를 취득할 수 있고, 측방영상용 광원과 전방영상용 광원을 구비하여 레이저 프로파일러의 작동시에는 전방영상용 광원을 어둡게 하거나 소등하여 원형의 레이저빔 프로파일을 취득하는 기능과 측방영상용 광원에 의한 하수관 내부상태 영상을 취득하는 기능을 병행할 수 있는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사 장치에 있어서, 구동모터가 탑재되어 하수관의 관로를 따라 주행하는 탐사용 자주차; 상기 탐사용 자주차에 설치되어 관로 내부 영상을 취득하는 영상취득부; 상기 영상취득부의 후방측 상부에 위치하도록 상기 탐사용 자주차에 설치되어 원추형상의 레이저빔을 전방으로 주사하도록 된 레이저 프로파일러; 및 상기 레이저 프로파일러의 레이저빔 주사방향을 조절하기 위한 경사조절기구를 포함하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 상기 탐사용 자주차에 구비되어 영상취득부와 레이저 프로파일러의 설치높이를 조절하는 상하조절기구를 더 포함하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치에 특징이 있다.
또한 본 발명의 상기 상하조절기구는, 상기 영상취득부 및 레이저 프로파일러가 함께 설치되는 고정대와, 일단은 상기 탐사용 자주차와 회전 자유롭게 연결되고 타단은 상기 고정대에 고정된 경사지지대와, 실린더몸체는 상기 탐사용 자주차와 회전 자유롭게 연결되고 실린더로드는 상기 경사지지대와 회전 자유롭게 연결되어 상기 경사지지대의 일단을 중심으로 하여 경사지지대를 회전시키는 공압실린더로 이루어진 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 경사조절기구가, 상기 상하조절기구의 고정대에 일단이 회전 자유롭게 연결되고 상면에 레이저 프로파일러가 놓여지는 받침대와, 상기 고정대에 나사맞춤되어 상단부가 받침대를 받쳐 지지하는 조절나사봉과, 상기 조절나사봉에 고정된 종동기어와, 상기 고정대에 회전 자유롭게 설치된 회전축에 고정되어 상기 종동기어에 이 맞물림된 구동기어와, 상기 회전축에 고정된 워엄기어와, 상기 워엄기어에 이 맞물림된 워엄과, 상기 워엄을 회전시키기 위한 전동모터로 이루어진 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 상하조절기구의 고정대에 설치되어 영상취득부의 측방향을 조명하기 위한 측방영상용 광원과, 상기 탐사용 자주차의 선단부에 설치되어 영상취득부의 전방을 조명하기 위한 전방영상용 광원을 구비하며, 상기 영상취득부는 관로 내부의 전방 및 측방 영상을 동시에 취득하기 위한 렌즈어댑터 및 디지털카메라를 구비한 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 전방으로 원추형상의 레이저빔을 주사하도록 된 레이저 프로파일러가 탐사용 자주차의 전방에 설치된 영상취득부의 후방측 상부에 위치됨에 따라, 영상취득부에서 취득되는 전방영상을 가리는 부분 없이 온전한 상태로 얻을 수 있고, 레이저 프로파일러를 탐사용 자주차에 최대한 근접 설치하는 것에 의해 탐사 장치의 전체 사이즈가 작아짐에 따라 작업자가 관로 내에 탐사 장치를 투입할 때 작업이 매우 편리한 장점이 있다.
또한 본 발명은, 경사조절기구에 의해 레이저 프로파일러의 레이저빔 주사방향이 조절되고, 상하조절기구에 의해 영상취득부와 레이저 프로파일러의 설치높이가 조절됨에 따라, 하수관의 관경 사이즈에 대응하여 호환 사용이 가능함은 물론 최적의 위치에서 정확한 내부영상 및 원형의 레이저빔 프로파일을 얻을 수 있으며, 경사조절기구와 상하조절기구를 하수관 외부에서 원격조절하는 것이 가능하므로, 탐사용 자주차의 주행중에도 하수관의 내부 상태에 따라 영상취득부 및 레이저 프로파일러의 설치높이와 레이저 프로파일러의 레이저빔 주사방향을 조절하여 정확한 내부영상과 왜곡을 최소화한 원형의 레이저빔 프로파일을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 영상취득부의 렌즈어댑터 및 디지털카메라를 통해 관로 내면의 전방 및 측면 영상을 동시에 취득할 수 있게 되므로, 파노라마 방식의 진보된 형태의 하수관 상태평가 데이터를 취득할 수 있고, 측방영상용 광원과 전방영상용 광원으로 전방과 측방을 각각 조명할 수 있게 되므로, 레이저 프로파일러의 작동시에는 전방영상용 광원을 어둡게 하거나 소등하는 것에 의해 원형의 레이저빔 프로파일을 취득하는 기능과 측방영상용 광원에 의한 하수관 내부상태 영상을 취득하는 기능을 병행하는 것이 가능한 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래의 레이저 프로파일러를 이용한 탐사장치의 사용상태도.
도 2는 종래의 탐사장치에 의한 퇴적토량 자동분석 화면.
도 3은 종래의 탐사장치에 의한 관경 변형률 자동분석 화면.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 앞에서 본 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 뒤에서 본 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 탐사장치의 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 탐사장치에서 영상취득부를 확대하여 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 탐사장치에서 레이저 프로파일러의 경사조절기구를 나타낸 주요부 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 탐사장치의 사용상태도.
도 10은 본 발명에 따른 탐사장치에서 레이저 프로파일러의 영점 시연 사진.
도 11은 본 발명에 따른 탐사장치의 영상취득부에서 취득된 파노라마 화면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치를 나타낸 사시도 및 측면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 탐사장치는, 탐사용 자주차(10), 영상취득부(20) 및 레이저 프로파일러(30)를 구비하고 있다.
탐사용 자주차(10)는, 도시하지 않은 구동모터가 내부에 탑재되어 하수관의 내부 관로를 따라 주행하는 역할을 하는 것으로, 좌우 양측에 복수개의 구동륜(11)이 배치되어 있다. 구동륜(11)은 탐사 대상이 되는 하수관의 관경 사이즈를 고려하여 영상취득부(20)가 관로의 좌우측 중앙에 위치하도록 축방향 길이가 조절 가능하도록 구성된 것을 채용하는 것이 좋다.
영상취득부(20)는 후술하는 상하조절기구(40)에 의해 탐사용 자주차(10)의 앞 부분에 설치되고, 도 7에 도시된 바와 같이 하수관 내부의 전방 및 측방 영상을 동시에 취득하는 렌즈어댑터(21) 및 디지털카메라(22)로 이루어진 것으로, 이에 관한 자세한 사항은 특허등록 제0657226호(관내의 전방측면 동시 영상출력 방법과 장치)에 기재되어 있다.
레이저 프로파일러(30)는 원추형상의 레이저빔을 전방으로 주사하도록 구성된 것을 채용하고, 원추형상의 레이저빔 주사각도(θ)는 예를 들면 60~90°범위로 하는 것이 바람직하다. 레이저 프로파일러(30)는, 후술하는 상하조절기구(40)에 의해 영상취득부(20)의 후방측 상부에 설치되는 것으로, 레이저빔 주사영역으로부터 영상취득부(20)가 벗어나 있도록 설치위치를 설정한다.
이러한 레이저 프로파일러(30)는, 하수관의 안둘레면에 원추형상의 레이저빔을 조사하여 원형의 레이저빔 프로파일을 취득하게 되고, 이 원형의 레이저빔 프로파일과 컴퓨터의 조사분석프로그램을 통해 미리 저장된 하수관의 정상적인 관경을 비교함으로써 관경 변형률을 자동 측정할 수 있도록 된 것이다.
또한 본 발명은 탐사용 자주차(10)에 영상취득부(20)와 레이저 프로파일러(30)의 설치높이를 조절하는 상하조절기구(40)와, 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 주사방향을 조절하기 위한 경사조절기구가 구비되어 있다.
상기 상하조절기구(40)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 영상취득부(20)와 레이저 프로파일러(30)를 고정하기 위한 고정대(41)를 구비하고, 고정대(41)는 막대형상의 경사지지대(42)에 의해 탐사용 자주차(10)에 설치된다.
경사지지대(42)는, 탐사용 자주차(10)쪽 일단을 힌지축(43)에 의해 탐사용 자주차(10)와 회전 자유롭게 연결하고, 고정대(41)쪽 타단을 상기 고정대(41)에 고정하여 설치되며, 공압실린더(44)에 의해 힌지축(43)을 중심으로 소정각도 회전하여 고정대(41)에 설치된 영상취득부(20)와 레이저 프로파일러(30)의 높이를 상,하방향으로 조절할 수 있게 한다.
공압실린더(44)는 실린더몸체(44a)와 실린더로드(44b)로 이루어지고, 실린더몸체(44a)는 탐사용 자주차(10)와 회전 자유롭게 연결되고, 실린더로드(44b)는 경사지지대(42)에 형성한 고정부(42a)와 회전 자유롭게 연결함으로써 설치되며, 공압실린더(44)에 공압을 작용시켜 실린더로드(44b)를 출몰시키는 것에 의해 경사지지대(42)가 힌지축(43)을 중심으로 소정각도 회전하도록 되어 있다.
그리고 경사조절기구(50)는, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 상하조절기구(40)의 고정대(41)와 레이저 프로파일러(30) 사이에 설치되는 것으로, 고정대(41)에 일단이 힌지축(51)에 의해 회전 자유롭게 연결되고 상면에 레이저 프로파일러(30)가 놓여져 고정되는 받침대(52)를 구비한다. 받침대(52)의 타단은 조절나사봉(53)의 상단부가 받쳐 지지하도록 되어 있고, 조절나사봉(53)의 하부는 고정대(41)를 관통하여 나사맞춤되어 있다.
상기 조절나사봉(53)에는 종동기어(54)가 고정되어 있고, 종동기어(54)에 이 맞물림되는 구동기어(55)는 고정대(41)에 회전 자유롭게 설치된 회전축(56)에 고정되어 있다. 또한 회전축(56)에는 워엄기어(57)가 고정되고, 워엄기어(57)에는 워엄(58)이 이 맞물림되며, 워엄(58)은 전동모터(59)의 모터축(59a)에 고정되어 있다.
따라서 전동모터(59)를 정,역회전방향으로 구동하는 것에 의해 발생한 회전운동은 워엄(58)과 워엄기어(57)를 통해 감속되고, 이어서 구동기어(55)와 종동기어(54)에 의해 조절나사봉(53)에 전달되며, 조절나사봉(53)의 정,역방향 회전에 의해 받침대(52)가 힌지축(51)을 중심으로 소정각도 회전하여 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 조절할 수 있게 된다. 이때 상기 종동기어(54)와 구동기어(55)의 축방향 길이는 조절나사봉(53)의 정,역회전에 의해 종동기어(54)의 축방향 위치가 변화하여도 이 맞물림 상태를 계속 유지할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
다시 도 4 내지 도 6을 참조하면, 영상취득부(20)에서 전방영상 및 측방영상을 동시에 취득하기 위해 할로겐 조명을 사용하는 경우, 거리에 따른 명암차로 인하여 전방영상 및 측면영상의 조명중첩 현상으로 해상도가 저하될 염려가 있다.
따라서 본 발명에서는 할로겐 조명 대신에 LED 조명을 채택하여 미세한 밝기조절이 가능하고 해상도를 극대화시킨 측방영상용 광원(23)과 전방영상용 광원(24)을 구비한다. 측방영상용 광원(23)은 영상취득부(20) 후방에 위치하여 고정대(41)에 고정된 원통형 광원고정대(45)의 바깥둘레면을 따라 원주방향으로 다수개 배치함으로써 영상취득부(20)의 측방을 조명하도록 구성되고, 전방영상용 광원(24)은 탐사용 자주차(10)의 전방 단부에 설치함으로써 영상취득부(20)의 전방을 조명하도록 구성된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면, 다음과 같다. 먼저 탐사장치를 하수관의 관로 내에 투입하기 전에 영상취득부(20)의 높이와 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 설정하는 영점작업을 한다.
즉, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이 탐사할 하수관과 동일한 안지름을 가지는 영점 조정용 하수관을 마련하여 관로 내에 탐사장치를 투입한 다음, 상하조절기구(40)의 공압실린더(44)에 공압을 작용하여 실린더로드(44b)를 출몰시키면, 경사지지대(42)가 힌지축(43)을 중심으로 하여 정,역방향으로 소정각도 회전하게 되므로, 영상취득부(20)가 실선으로 도시된 위치와 가상선으로 도시된 위치 사이에서 이동되어 높이가 조절되고, 이로써 하수관의 관경 중심에 영상취득부(20)를 위치시킬 수 있다. 이러한 상하높이조절 기능은 하나의 탐사장치를 하수관의 관경 사이즈가 다른 하수관에도 호환 사용을 가능하게 하므로, 매우 효율적이고 경제적인 이점이 있다.
이어서, 도 8에서와 같이 경사조절기구(50)의 전동모터(59)를 구동하여 모터축을 정,역방향으로 회전시키게 되면, 모터축(59a)에 고정된 워엄(58)이 정,역방향으로 회전하고 이에 이 맞물림된 워엄기어(57)에 의해 회전축(56)의 회전속도가 감속되며, 회전축(56)에 고정된 구동기어(55)와 이에 이 맞물림된 종동기어(54)에 의해 조절나사봉(53)이 정,역방향으로 회전하게 된다.
조절나사봉(53)은 고정대(41)에 나사맞춤된 것이므로, 조절나사봉(53)의 정,역방향 회전에 의해 조절나사봉(53)이 상,하방향으로 이동하게 되고, 레이저 프로파일러(30)가 놓여진 받침대(52)는 힌지축(51)을 중심으로 하여 정,역방향으로 소정각도 회전된다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 실선으로 도시된 조사방향과 점선으로 도시된 조사방향과 같이 조절할 수 있게 되고, 실선으로 도시된 조사방향과 같이 레이저빔이 조사되어 관로의 안둘레면에 형성되는 원형의 레이저빔이 진원에 가깝게 조정함으로써 영점을 잡을 수 있다(도 10의 영점 시연 사진참조).
이와 같이하여 영상취득부(20)의 높이와 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 조정하여 영점이 완료되면, 탐사할 하수관의 내부 관로에 탐사장치를 투입하여 탐사용 자주차(10)를 주행시키고, 측방영상용 광원(23)과 전방영상용 광원(24)으로 관로 내부의 전방과 측방을 조명하면서 영상취득부(20)의 렌즈어댑터(21) 및 디지털카메라(22)를 이용하여 관로 내부의 전방영상과 측방영상을 취득한다. 영상취득부(20)에 의해 취득된 전방영상과 측방영상으로는 도 11에 나타낸 바와 같이 파노라마 방식의 진보된 형태의 하수관 상태 평가데이터를 얻을 수 있다.
또한, 레이저 프로파일러(30)에 의해서는 원추형상의 레이저빔을 하수관의 안둘레면에 주사하는 것에 의해 하수관의 안둘레면에 형성되는 원형의 레이저빔 프로파일을 취득하게 되고, 이 원형의 레이저빔 프로파일을 컴퓨터의 조사분석프로그램을 통해 미리 저장된 하수관의 정상적인 관경과 비교함으로써 관경 변형률을 측정할 수 있다.
이때, 본 발명은 측방영상용 광원(23)과 전방영상용 광원(24)으로 전방과 측방을 각각 조명할 수 있게 되므로, 레이저 프로파일러(30)의 작동시에는 전방영상용 광원(24)을 어둡게 조절하거나 소등하는 것에 의해 원형의 레이저빔 프로파일을 취득하는 기능과 측방영상용 광원(23)에 의한 하수관 내부 상태영상을 취득하는 기능을 병행할 수 있다.
또한, 영상취득부(20)의 높이를 조절하는 상하조절기구(40)가 공압실린더(44)에 의해 작동하고, 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 조절하는 경사조절기구(50)가 전동모터(59)에 의해 작동하는 것이므로, 본 발명의 탐사장치를 하수관 내의 관로에 투입하여 주행시키면서 관로의 내부상태에 따라 영상취득부(20)의 높이와 레이저 프로파일러(30)의 레이저빔 조사방향을 조절할 수 있고, 이로써 정확한 관로의 내부영상과 왜곡을 최소화한 원형의 레이저빔 프로파일을 얻을 수 있다.
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 탐사용 자주차 20 : 영상취득부
21 : 렌즈어댑터 22 : 디지털카메라
23 : 측방영상용 광원 24 : 전방영상용 광원
30 : 레이저 프로파일러 40 : 상하조절기구
41 : 고정대 42 : 경사지지대
44 : 공압실린더 50 : 경사조절기구
52 : 받침대 53 : 조절나사봉
54 : 종동기어 55 : 구동기어
56 : 회전축 57 : 워엄기어
58 : 워엄 59 : 전동모터

Claims (5)

  1. 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사 장치에 있어서,
    구동모터가 탑재되어 하수관의 관로를 따라 주행하는 탐사용 자주차;
    상기 탐사용 자주차에 설치되어 관로 내부 영상을 취득하는 영상취득부;
    상기 영상취득부의 후방측 상부에 위치하도록 상기 탐사용 자주차에 설치되어 원추형상의 레이저빔을 전방으로 주사하도록 된 레이저 프로파일러; 및
    상기 레이저 프로파일러의 레이저빔 주사방향을 조절하기 위한 경사조절기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탐사용 자주차에 구비되어 영상취득부와 레이저 프로파일러의 설치높이를 조절하는 상하조절기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상하조절기구는,
    상기 영상취득부 및 레이저 프로파일러가 함께 설치되는 고정대와, 일단은 상기 탐사용 자주차와 회전 자유롭게 연결되고 타단은 상기 고정대에 고정된 경사지지대와, 실린더몸체는 상기 탐사용 자주차와 회전 자유롭게 연결되고 실린더로드는 상기 경사지지대와 회전 자유롭게 연결되어 상기 경사지지대의 일단을 중심으로 하여 경사지지대를 회전시키는 공압실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 경사조절기구는,
    상기 상하조절기구의 고정대에 일단이 회전 자유롭게 연결되고 상면에 레이저 프로파일러가 놓여지는 받침대와, 상기 고정대에 나사맞춤되어 상단부가 받침대를 받쳐 지지하는 조절나사봉과, 상기 조절나사봉에 고정된 종동기어와, 상기 고정대에 회전 자유롭게 설치된 회전축에 고정되어 상기 종동기어에 이 맞물림된 구동기어와, 상기 회전축에 고정된 워엄기어와, 상기 워엄기어에 이 맞물림된 워엄과, 상기 워엄을 회전시키기 위한 전동모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 상하조절기구의 고정대에 설치되어 영상취득부의 측방향을 조명하기 위한 측방영상용 광원과, 상기 탐사용 자주차의 선단부에 설치되어 영상취득부의 전방을 조명하기 위한 전방영상용 광원을 구비하며, 상기 영상취득부는 관로 내부의 전방 및 측방 영상을 동시에 취득하기 위한 렌즈어댑터 및 디지털카메라를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 프로파일러를 이용한 하수관 내부 탐사장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104728556A (zh) * 2015-01-16 2015-06-24 谢博 一种通风管道探测车
CN104655650B (zh) * 2015-01-27 2017-05-17 中国矿业大学 基于激光光幕扫描的刚性罐道缺陷检测装置及其检测方法
CN106402576B (zh) * 2016-09-18 2018-07-27 燕山大学 一种管道检测机器人
CN108562939B (zh) * 2018-04-20 2019-09-24 杭州德飙新能源科技有限公司 一种用于石油勘探的电法探测装置
CN108561130B (zh) * 2018-04-20 2019-10-15 绍兴市亚索新能源科技有限公司 一种石油勘探方法
CN109630807A (zh) * 2018-12-24 2019-04-16 傅秋莹 一种管道电线无损检测的爬行机器人
CN111664317A (zh) * 2020-05-13 2020-09-15 易忠萍 一种管道内检测智能机器人
CN114738595B (zh) * 2022-04-07 2023-03-21 东北大学 一种管道巡检机器人及巡检方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0771792B2 (ja) * 1990-06-11 1995-08-02 日本リモテック株式会社 小型全地形走行ロボット
JP3143207B2 (ja) * 1992-05-20 2001-03-07 大阪瓦斯株式会社 導管環境認識装置
JP2000012939A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Ushio Inc レーザ装置の光源ユニット用テーブル装置
KR100537047B1 (ko) * 2002-12-13 2005-12-16 탑전자산업 주식회사 협소공간 정밀 탐사용 자주차
KR101087012B1 (ko) * 2009-02-19 2011-11-25 탑전자산업 주식회사 관로 검사 및 보수용 로봇

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