KR20130137464A - Apparatus and system for borehole viewer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보어홀 뷰어에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 대상 지반에 존재하는 절리 등의 특성을 파악하기 위해 보어홀 내부의 영상을 획득하는 보어홀 뷰어 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a borehole viewer, and more particularly, to a borehole viewer device and system for acquiring an image inside the borehole in order to grasp the characteristics of joints and the like present in the target ground.
일반적으로, 건설 현장이나 토목 현장 등에서 구조물의 설계시 이루어지는 지반이나 암반의 시추조사와 관련하여, 토목구조물의 안정성에 절대적인 영향을 미치는 지하 암반에 분포하고 있는 불연속면(절리, 편리, 층리, 엽리 및 단층 등)의 방향성을 파악하기 위해서 터널, 사면 및 기초 등의 시추조사가 수행된다.In general, in connection with the drilling of the ground or rock in the design of a structure at a construction site or a civil engineering site, discontinuities (joint, convenient, stratified, foliated, and faulted) distributed in underground rocks that have an absolute influence on the stability of civil structures. Etc., drilling surveys of tunnels, slopes and foundations are conducted.
예를 들면, 터널내에서 강관 다단 그라우팅(Grouting) 또는 프리그라우팅 수행시, GIN(Grouting Intensity Number) 기법의 적용을 위해서 대상 지반에 존재하는 절리의 특성에 대한 파악이 중요하다. 특히, 주입 가능한 틈을 가진 절리의 개수에 대한 조사가 수행되어야만 요구되는 주입 체적을 산정할 수 있다.For example, it is important to understand the characteristics of joints in the ground to apply the GIN (Grouting Intensity Number) technique when performing steel pipe multi-grouting or pre-grinding in tunnels. In particular, it is necessary to investigate the number of joints with an injectable gap in order to estimate the required injection volume.
이때, 보어홀(Borehole) 영상자료의 획득을 위해서는 지금까지 여러 가지 장비들이 개발되어 활용되고 있다. 특히, 1990년대에 개발된 보어홀 스캐너인 텔레뷰어(Televiewer)와 BIPS(Borehole Image Processing System)는 보어홀의 상태를 정량적인 위치좌표 하에서 영상으로 포착함으로써 절리 구조를 해석하는데 매우 유용한 것으로 판단되고 있다.At this time, various devices have been developed and utilized so far to obtain a borehole image data. In particular, the Borehole scanners Televiewer and BIPS (Borehole Image Processing System) developed in the 1990s are considered to be very useful for analyzing the joint structure by capturing the borehole state as an image under quantitative position coordinates.
이러한 두 장비의 특징으로서, BIPS는 카메라의 광학적 특성을 이용하여 보어홀 벽의 실영상을 포착하는 반면에, 텔레뷰어는 초음파가 보어홀의 암측에 반사되어 오는 세기를 측정하여 보어홀의 상태를 영상화한다.As a feature of these two devices, BIPS captures the actual image of the borehole wall using the optical characteristics of the camera, while the televiewer measures the intensity of the ultrasonic waves reflected on the borehole's arm to image the state of the borehole. .
이와 같이 BIPS와 같은 장비를 이용하여 그라우팅 이전에 주입을 위한 지반조사가 이루어져야 하며, 주입 이후에는 주입을 확인할 수 있는 시스템이 갖추어져야 한다. BIPS의 경우, 보어홀 내부의 조사를 목적으로 하기 때문에, 수직방향으로만 주입이 가능하다. 그러나 터널 막장 전방에 대한 조사 시에는 수평방향 조사가 가능한 시스템으로 구성되어야 하며, 보어홀 내부 스캐닝 속도를 높일 필요가 있다. In this way, the ground survey for injection should be done before grouting using equipment such as BIPS, and after injection, a system for checking the injection should be equipped. In the case of BIPS, since the inside of the borehole is intended to be irradiated, injection is possible only in the vertical direction. However, when irradiating in front of the tunnel face, it should be composed of a system capable of horizontal irradiation, and it is necessary to increase the scanning speed inside the borehole.
하지만, 종래의 기술에 따른 BIPS의 경우, 하나의 이미지 센서와 회전경을 이용하기 때문에, 보어홀 내부 스캐닝에 상당한 시간이 소요된다는 문제점이 있었다. 또한, 국내에서 사용되고 있는 BIPS 시스템은 외산장비로서 상당히 고가라는 문제점이 있었다.However, in the BIPS according to the related art, since one image sensor and a rotating mirror are used, there is a problem that a considerable time is required for scanning inside the borehole. In addition, the BIPS system used in Korea has a problem that it is quite expensive as foreign equipment.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 1대의 전면 카메라 및 2대의 측면 카메라를 이용하여 보어홀 내부 영상을 획득함으로써 보어홀 내부 스캐닝 시간을 단축시킬 수 있는, 보어홀 뷰어 장치 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above-mentioned problems, the borehole viewer device that can reduce the scanning time inside the borehole by acquiring the inside of the borehole using one front camera and two side cameras And to provide a system.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 수직 천공, 경사 천공 및 수평 천공에 대하여 공통적으로 사용하고 보어홀 내부를 간편하게 조사할 수 있는, 보어홀 뷰어 장치 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a borehole viewer device and system that can be commonly used for vertical drilling, inclined drilling and horizontal drilling and can easily examine the inside of the borehole.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 보어홀 뷰어 장치는, 보어홀(Borehole) 내에 삽입되어 보어홀의 전면 및 측면 영상을 획득하기 위한 보어홀 뷰어 장치에 있어서, 원통 형상의 본체; 천공의 종류에 따라 무게추나 기본 지지대를 연결할 수 있도록 상기 본체와 체결되는 체결구; 상기 본체의 전면에 형성되는 전면 카메라 윈도우; 상기 전면 카메라 윈도우 내에 배치되어 보어홀 전면의 영상을 획득하는 1대의 전면 카메라; 상기 본체의 측면에 외주방향으로 형성되는 측면 카메라 윈도우; 상기 측면 카메라 윈도우 내의 상부 및 하부에 배치되고, 천공의 표면에 대하여 360ㅀ전체의 절리면 영상을 획득하도록 그 중심에 양면거울을 배치하고 상부와 하부에 영상 센서를 장착하여 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득하는 2대의 측면 카메라; 상기 전면 카메라 윈도우에 조명을 제공하는 전면 백색 LED; 및 상기 측면 카메라 윈도우에 조명을 제공하는 측면 백색 LED를 포함하여 구성된다.As a means for achieving the above-described technical problem, the borehole viewer device according to the present invention is inserted into a borehole (borehole) in the borehole viewer device for obtaining the front and side images of the borehole, the cylindrical body ; Fasteners are fastened to the main body so as to connect the weight or the basic support according to the type of drilling; A front camera window formed on the front of the main body; One front camera disposed in the front camera window to obtain an image of the front of the borehole; A side camera window formed in an outer circumferential direction on a side of the main body; A cross section disposed on the same vertical plane in the perforation, disposed at the upper and lower sides of the side camera window, and having a mirror mirror positioned at the center thereof to obtain an entire joint surface image of 360 ° with respect to the surface of the perforation, and an image sensor mounted at the top and the bottom thereof. Two side cameras simultaneously acquiring images; A front white LED providing illumination to the front camera window; And a side white LED providing illumination to the side camera window.
여기서, 상기 본체는, 상기 천공의 종류가 수직 천공이거나 경사 천공인 경우, 상기 체결구와 연결되는 원통형 파이프 형태의 무게추와 결합하여 사용될 수 있고, 상기 본체는, 삼각대를 이용하여 보어홀 뷰어를 천공으로 내려서 넣는 방식으로서, 방수 쉴드 케이블로 패킹된 전력 및 데이터 케이블을 지지축으로 하여 운용될 수 있다.Here, the main body, when the type of drilling is a vertical drilling or inclined drilling, can be used in combination with the weight of the cylindrical pipe form connected to the fastener, the main body, the boring hole viewer using a tripod As a lowering method, the power and data cables packed with the waterproof shield cable can be operated as the support shaft.
여기서, 상기 본체는, 상기 천공의 종류가 수평 천공인 경우, 기본 지지대와 결합한 형태로 구성되어, 추가 지지대를 연속적으로 연결하여 사용되며, 상기 본체는, 사각 파이프 형태의 추가 지지대를 연속적으로 연결하면서 상기 추가 지지대를 지지축으로 하여 운용될 수 있다.Here, when the type of the perforation is a horizontal perforation, the main body is configured in the form of a combination with the basic support, it is used by continuously connecting additional supports, the main body, while continuously connecting the additional support of the square pipe form The additional support may be operated with the support shaft.
여기서, 상기 사각 파이프 형태의 추가 지지대가 움직이거나 회전하지 않도록 고정시키는 지지대 고정틀을 천공 입구에 설치하여 보어홀 뷰어 장치가 회전하거나 수직 또는 수평 이동하는 것을 방지할 수 있다.Here, by installing a support fixing frame for fixing the additional support of the square pipe form not to move or rotate to prevent the borehole viewer device to rotate or move vertically or horizontally.
여기서, 상기 측면 카메라는, 상기 측면 카메라 윈도우의 상부에 배치되는 상부 카메라(Upper Camera); 상기 측면 카메라 윈도우의 하부에 배치되는 하부 카메라(Lower Camera); 및 보어홀의 측면 영상을 획득하도록 상기 상부 카메라 및 상기 하부 카메라 사이에 대각선으로 배치되는 양면거울을 포함할 수 있다.The side camera may include an upper camera disposed on an upper side of the side camera window; A lower camera disposed under the side camera window; And a double-sided mirror disposed diagonally between the upper camera and the lower camera to acquire a side image of the borehole.
여기서, 상기 전면 카메라 및 측면 카메라는 각각 2MB 내지 5MB 픽셀을 갖는 CMOS 방식의 디지털 영상 센서를 사용하여 보어홀 영상을 획득할 수 있다.Here, the front camera and the side camera may acquire a borehole image using a CMOS digital image sensor having 2MB to 5MB pixels, respectively.
여기서, 상기 전면 및 측면 카메라는 각각 자동 초점(Auto Focusing: AF) 렌즈를 사용하여 천공의 직경 변화에 대응하여 자동으로 초점을 조절할 수 있다.Here, the front and side cameras may adjust the focus automatically in response to a change in diameter of the perforation using an auto focusing lens.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 보어홀 뷰어 시스템은, 보어홀 뷰어를 통해 획득된 보어홀 내 영상을 처리하는 보어홀 뷰어 시스템에 있어서, 보어홀의 전면 영상을 획득하는 1대의 전면 카메라; 보어홀의 측면 영상을 획득하는 2대의 측면 카메라; 상기 전면 카메라 및 상기 측면 카메라를 각각 구동하는 카메라 인터페이스 보드; 상기 카메라 인터페이스 보드를 통해 획득된 영상 데이터를 취합하는 LAN 허브; 및 상기 LAN 허브를 통해 전달된 영상 데이터를 기설치된 운영 소프트웨어에 의하여 프레임 단위로 각각 저장하는 운영 컴퓨터를 포함하되, 상기 측면 카메라는 측면 카메라 윈도우 내의 상부 및 하부에 배치되고, 천공의 표면에 대하여 360ㅀ전체의 절리면 영상을 획득하도록 그 중심에 양면거울을 배치하고 상부와 하부에 영상 센서를 장착하여 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득하는 것을 특징으로 한다.As another means for achieving the above-described technical problem, the borehole viewer system according to the present invention, in the borehole viewer system for processing the image in the borehole obtained through the borehole viewer, to obtain a front image of the borehole One front camera; Two side cameras for acquiring side images of the borehole; A camera interface board driving the front camera and the side camera, respectively; A LAN hub that collects image data acquired through the camera interface board; And an operating computer for storing image data transmitted through the LAN hub in units of frames by pre-installed operating software, wherein the side cameras are disposed above and below the side camera window, and are 360 degrees with respect to the surface of the perforation. (2) A double-sided mirror is disposed at the center of the joint to acquire an image of the entire joint surface, and an image sensor is mounted at the top and the bottom thereof to simultaneously acquire a cross-sectional image located on the same vertical plane in the perforation.
여기서, 상기 카메라 인터페이스 보드는, 상기 전면 및 측면 카메라로부터 획득된 보어홀 전면 및 측면 영상 데이터를 분류하는 데이터 분류부(Data Sorter); 상기 분류된 데이터를 저장하는 데이터 메모리(Data Memory); 상기 분류된 데이터를 처리하는 메인 프로세서; 및 상기 전면 및 측면 카메라로부터 각각 획득한 영상 데이터를 TCP/IP 기반의 이더넷 방식으로 전송시키는 이더넷 드라이버(Ethernet Driver)를 포함할 수 있다.The camera interface board may include: a data sorter for classifying borehole front and side image data obtained from the front and side cameras; A data memory for storing the classified data; A main processor for processing the classified data; And an Ethernet driver for transmitting the image data obtained from the front and side cameras, respectively, using an Ethernet based TCP / IP method.
본 발명에 따르면, 1대의 전면 카메라 및 2대의 측면 카메라를 이용하여 보어홀 내부 영상을 획득함으로써 보어홀 내부 스캐닝 시간을 단축시킬 수 있다.According to the present invention, the inside of the borehole scanning time can be shortened by acquiring the inside of the borehole using one front camera and two side cameras.
본 발명에 따르면, 수직 천공, 경사 천공 및 수평 천공에 대하여 공통적으로 사용할 수 있고, 또한, 보어홀 내부를 간편하게 조사할 수 있다.According to the present invention, the vertical drilling, the diagonal drilling and the horizontal drilling can be used in common, and the inside of the borehole can be easily irradiated.
본 발명에 따르면, 기존의 BIPS에 비해 저렴하게 보어홀 뷰어 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a borehole viewer device at a lower cost than conventional BIPS.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 본체를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치에서 체결구 결합 시 케이블 연결의 방수처리를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 내부에 배치되는 측면 카메라를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 제작 샘플을 예시하는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 제작 샘플에 대한 현장 시험을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 시스템의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직 및 경사 천공을 위한 보어홀 뷰어 장치를 예시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 수평 천공을 위한 보어홀 뷰어 장치를 예시하는 도면이다.1 is a view showing a borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a main body of a borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating waterproofing of the cable connection when the fastener is coupled in the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a side camera disposed in the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph illustrating a production sample of a borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a field test on a manufactured sample of a borehole viewer device according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
7 is a block diagram of a borehole viewer system according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a borehole viewer device for vertical and inclined drilling according to an embodiment of the present invention.
9A to 9C are diagrams illustrating a borehole viewer device for horizontal drilling according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치는 다양한 크기의 천공경에 적용할 수 있도록 구현되며, 이를 위해 천공 규격을 정리하면 다음의 표 1과 같다. 표 1은 공종별 직경을 나타내며, 주로 NX공이 시추에 많이 사용되지만, 그라우팅 주입공은 NX공보다 더 작기 때문에 공경이 50mm 수준인 AX공까지 적용할 수 있도록 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 외경은 45mm 수준으로 제작된다. The borehole viewer device according to the embodiment of the present invention is implemented to be applicable to various sizes of boring diameters. To this end, the drilling standards are summarized in Table 1 below. Table 1 shows the diameters of each type of ball, but mainly used for drilling, but the grouting injection hole is smaller than the NX ball borehole viewer device according to an embodiment of the present invention to be applied to AX ball with a hole diameter of 50mm level The outer diameter of is manufactured to 45mm level.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치를 나타내는 도면으로서, 도 1의 a)는 보어홀 뷰어 장치의 측면도이고, 도 1의 b)는 보어홀 뷰어 장치의 전면도이며, 도 1의 c)는 무게추를 나타낸다.1 is a view showing a borehole viewer device according to an embodiment of the present invention, Figure 1a) is a side view of the borehole viewer device, Figure 1b is a front view of the borehole viewer device, Figure 1 C) represents the weight.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)는 보어홀(Borehole) 내에 삽입되어 보어홀의 전면 및 측면 영상을 획득하기 위한 보어홀 뷰어 장치로서, 본체(110), 체결부(120), 전면 카메라 윈도우(130), 측면 카메라 윈도우(140), 전면 백색 LED(150), 측면 백색 LED(160), 바퀴(170) 및 무게추(180)를 포함하며, 상기 전면 카메라 윈도우(130) 내에 1대의 전면 카메라가 배치되고, 상기 측면 카메라 윈도우(140) 내부에 2대의 측면 카메라가 배치된다.Referring to FIG. 1, the
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)는 2M 픽셀 이상의 고해상도 영상 센서인 3대의 카메라를 이용하여 천공의 전면 및 측면 영상데이터를 획득한다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(10)는, 앞쪽 및 뒤쪽에 삼각형 모양으로 배치된 바퀴(Wheel: 170)를 이용하여 천공 내에서의 중심을 잡을 수 있도록 함으로써, 수직 천공과 경사 및 수평 천공에 대하여 공통적으로 사용할 수 있다. 특히, 수직 천공과 경사 천공의 경우, 천공 내부에 물이 차 있을 경우에 발생하는 부력을 상쇄하기 위하여 도 1의 c)에 도시된 바와 같이 무게추(180)를 장착하여 천공을 따라 진행하며 절리를 측정할 수 있다.As shown in FIG. 1, the borehole viewer device 10 according to an embodiment of the present invention may be centered in the
본체(110)는 원통 형상이며, 체결부(120)는 천공의 종류에 따라 무게추(180)나 기본 지지대를 연결할 수 있도록 상기 본체(110)와 체결된다.The
전면 카메라 윈도우(130)는 상기 본체의 전면에 투명한 재질로 형성된다.The
1대의 전면 카메라는 상기 전면 카메라 윈도우(130) 내에 배치되어 보어홀 전면의 영상을 획득한다.One front camera is disposed in the
측면 카메라 윈도우(140)는 상기 본체의 측면에 외주방향으로 명한 재질로 형성된다.The
2대의 측면 카메라는 상기 측면 카메라 윈도우 내의 상부 및 하부에 배치되고, 천공의 표면에 대하여 360ㅀ전체의 절리면 영상을 획득하도록 그 중심에 양면거울을 배치하고 상부와 하부에 영상 센서를 장착하여 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득한다.Two side cameras are disposed in the upper and lower portions of the side camera window, and a double-sided mirror is disposed at the center thereof so as to obtain a 360 ° whole joint surface image with respect to the surface of the perforation, and an image sensor is mounted at the top and the bottom of the perforation. Simultaneously acquire cross-sectional images located on the same vertical plane.
전면 백색 LED(150)는 상기 전면 카메라 윈도우(130)에 조명을 제공하고, 측면 백색 LED(160)는 상기 측면 카메라 윈도우(140)에 조명을 제공한다.Front
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 본체를 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a main body of a borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)의 본체(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 카메라 1기와 측면 카메라 2기가 각각 전면 카메라 윈도우(130) 및 측면 카메라 윈도우(140) 내부에 탑재되고, 각각의 카메라는 백색 LED(150, 160)를 이용하여 조명을 제공한다. 또한, 천공의 종류에 따라 무게추나 기본 지지대를 연결할 수 있도록 체결구(120)가 배치된다.As shown in FIG. 2, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치에서 체결구 결합 시 케이블 연결의 방수처리를 예시하는 도면이다.3 is a view illustrating waterproofing of the cable connection when the fastener is coupled in the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)는, 현장에서 체결구(120)를 풀고 본체(110)의 전력선과 데이터 케이블을 연장 케이블(190)과 연결한 후 체결구(12)를 닫음으로써 그 내부가 밀봉되어 방수가 유지된다. 즉, 본체(110)와 체결구(120)를 방수 커넥터(210)로 체결하고, 서로 밀봉 결합됨으로써 방수 처리된다.As shown in FIG. 3, the
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 내부에 배치되는 측면 카메라를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 제작 샘플을 예시하는 사진이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치의 제작 샘플에 대한 현장 시험을 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 4 is a view showing a side camera disposed inside the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a photograph illustrating a manufacturing sample of the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention. 6 is a view showing an on-site test of the production sample of the borehole viewer device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)에서 측면 카메라(220)는 상부 카메라(221), 하부 카메라(222) 및 양면거울(223)을 포함하며, 상기 측면 카메라(220)의 배치 및 구성은 도 4에 도시된 바와 같다.In the
측면 카메라(220)는 천공의 표면에 대하여 360ㅀ 전체의 절리면 영상을 획득하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 구조로 구성되며, 그 중심에 양면거울(223)을 배치하고, 상부와 하부에 각각 상부 카메라(221) 및 하부 카메라(222)를 장착함으로써, 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득할 수 있게 된다.The
종래의 기술에 따른 보어홀 뷰어가 360ㅀ로 회전하는 회전 거울과 1개의 카메라를 이용하는 방식이기 때문에, 측정 속도가 매우 느리며 천공의 표면에 대한 절리면을 측정 및 촬영한 영상의 화질이 우수하지 못한 문제점이 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 측면 카메라(220)는 이러한 문제점을 해결할 수 있다.Since the borehole viewer according to the related art uses a rotating mirror and a single camera rotating at 360 °, the measurement speed is very slow and the image quality of the image measured and photographed on the joint surface of the perforated surface is not excellent. However, the
특히, 상기 상부 카메라(221) 및 하부 카메라(222)에 사용된 영상 센서는 2M 픽셀 이상 최대 5M 픽셀을 가지는 CMOS 방식의 디지털 영상 센서로서, 화질 및 영상의 해상도가 기존의 장비에 비하여 향상되도록 제작된다.In particular, the image sensor used in the
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)의 제작 샘플은, 도 5에 도시된 바와 같이, 측면 카메라(220)의 위치와 각도, 양면거울의 각도와 크기, 등의 설계 파라미터를 찾기 위하여 제작된다.In the production sample of the
또한, 제작된 보어홀 뷰어 장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 보어홀 뷰어 장치(100)를 천공(300)에 설치하여 현장 평가를 수행하며, 이때, 이러한 보어홀 뷰어 장치(100)의 샘플 제작 시 정상적인 측정 영상을 획득할 수 있도록 방수를 고려하는 것이 바람직하다.In addition, the manufactured
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 시스템의 구성도이다.On the other hand, Figure 7 is a block diagram of a borehole viewer system according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 시스템은, 전면 및 후면 카메라, 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c), LAN 허브(420) 및 운영 컴퓨터(430)를 포함하며, 상기 운영 컴퓨터(430)는 운영 소프트웨어(440)에 의해 동작된다.Referring to FIG. 7, a borehole viewer system according to an embodiment of the present invention includes a front and rear camera,
1개의 전면 카메라 및 2대의 후면 카메라는 각각 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c)가 장착된다. 즉, 보어홀 뷰어의 본체(110) 내에 위치한 3대의 카메라는 각각 본체(110) 내에 장착된 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c)에 의하여 구동되며, 3대의 카메라로부터 각각 획득한 영상 데이터는 TCP/IP 기반의 이더넷 방식으로 전송되어 운영 컴퓨터(430)와 연결되어 전송된다.One front camera and two rear cameras are mounted with
구체적으로, 상기 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c)는 데이터 분류부(Data Sorter: 411), 데이터 메모리(Data Memory: 412), 메인 프로세서(413) 및 이더넷 드라이버(Ethernet Driver: 414)를 포함한다.Specifically, the
상기 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c)의 데이터 분류부(411)는 상기 전면 및 측면 카메라로부터 획득된 보어홀 전면 및 측면 영상 데이터를 분류한다. 또한, 데이터 메모리(412)는 상기 분류된 데이터를 저장하고, 메인 프로세서(413)는 상기 분류된 데이터를 처리한다. 또한, 이더넷 드라이버(414)는 상기 전면 및 측면 카메라로부터 각각 획득한 영상 데이터를 TCP/IP 기반의 이더넷 방식으로 전송시킨다.The
LAN 허브(420)는 상기 카메라 인터페이스 보드(410a, 410b, 410c)로부터 전송된 영상 데이터를 취합한다.The
따라서 영상 데이터는 상기 LAN 허브(420)를 통해 취합된 후에, 상기 운영 컴퓨터(430)에 설치된 운영 소프트웨어(440)에 의하여 프레임 단위로 각 영상이 저장된다. 특히, 영상 센서인 카메라의 렌즈는 자동 초점(Auto Focusing: AF) 렌즈를 사용함으로써 천공의 직경에 다소의 변화가 발생하더라도 자동으로 초점을 조절할 수 있고, 이에 따라 선명한 영상을 획득할 수 있다.Therefore, after the image data is collected through the
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직 및 경사 천공을 위한 보어홀 뷰어 장치를 예시하는 도면이다.8 is a view illustrating a borehole viewer device for vertical and inclined drilling according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치는, 수직 천공과 경사 천공의 경우, 천공의 내부에 물이 차 있을 경우가 많기 때문에, 도 8에 도시된 바와 같이, 보어홀 뷰어 장치(100)의 체결구(120)에 원통형 파이프 형태의 무게추(180)를 연결함으로써 본체(110)와 무게추(180)를 완전 결합시키고, 상기 무게추(180)의 중앙을 연장 케이블(190)이 통과하도록 형성하고, 또한, 삼각대를 이용하여 수직 천공에 내려 넣는 방식을 사용한다.In the borehole viewer apparatus according to the embodiment of the present invention, since the water is often filled in the interior of the perforation in the case of the vertical drilling and the diagonal drilling, as shown in FIG. By connecting the
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 수평 천공을 위한 보어홀 뷰어 장치를 예시하는 도면으로서, 도 9a는 기본 지지대를 연결하는 것을 나타내고, 도 9a는 연장 지지대를 연결하는 것을 나타내며, 도 9c는 지지대 고정틀을 나타낸다.9A to 9C are diagrams illustrating a borehole viewer device for horizontal drilling according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9A shows connecting a basic support, and FIG. 9A shows connecting an extension support. 9c represents the support frame.
도 9a에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 체결구(120)에 연장 지지대 연결을 위한 기본 지지대(230)를 연결하고, 또한, 천공 깊이에 따라 도 9b에 도시된 바와 같이, 추가 지지대(240)를 연장하여 연결함으로써 천공을 따라 절리면 측정을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 9A, the
특히, 보어홀 측정 중에 보어홀 뷰어 장치(100)가 회전하거나 수직 또는 수평 이동하는 현상을 막기 위하여, 도 9c에 도시된 바와 같이, 천공 입구에 지지대 고정틀(250)을 설치하고, 사각 파이프 형태의 추가 지지대(240)가 움직이거나 회전하지 않도록 고정된 상태에서 보어홀 뷰어 장치(100)를 운용하는 것이 바람직하다. 이때, 전력 및 데이터 케이블인 연장 케이블(190)은 추가 지지대(240)의 표면에 있는 홈에 매립되어 클립으로 고정하여 사용할 수 있다.In particular, in order to prevent the
구체적으로, 천공의 종류에 따른 보어홀 뷰어 장치의 운용 방식은 다음의 표 2에 도시된 바와 같다.Specifically, the operation method of the borehole viewer device according to the type of drilling is shown in Table 2 below.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)는, 수직 천공 및 경사 천공에 대해서, 본체(110)와 무게추(120)를 결합한 형태로 구성하고, 구체적으로, 삼각대를 이용하여 보어홀 뷰어를 천공으로 내려서 넣는 방식으로서, 방수 쉴드 케이블로 패킹된 전력 및 데이터 케이블인 연장 케이블(190)을 지지축으로 하여 운용한다.As shown in FIG. 8, the
또한, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보어홀 뷰어 장치(100)는, 수평 천공에 대해서, 본체(110)와 기본 지지대(230)를 결합한 형태로 구성하고, 추가 지지대(240)를 연속적으로 연결하여 구성하며, 지지대(240)를 추가로 연결하며 보어홀 뷰어 장치(100)를 밀어 넣는 방식으로서, 지지대(240)를 지지축으로 하여 운용된다.In addition, as shown in Figures 9a to 9c, the
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 1대의 전면 카메라 및 2대의 측면 카메라를 이용하여 보어홀 내부 영상을 획득함으로써 보어홀 내부 스캐닝 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 수직 천공, 경사 천공 및 수평 천공에 대하여 공통적으로 사용할 수 있고, 또한, 보어홀 내부를 간편하게 조사할 수 있으며, 기존의 BIPS에 비해 저렴하게 보어홀 뷰어 장치를 제조할 수 있다.As a result, according to an exemplary embodiment of the present invention, an internal borehole scanning time may be shortened by acquiring an internal borehole image using one front camera and two side cameras. In addition, it can be commonly used for vertical drilling, inclined drilling and horizontal drilling, and also can easily inspect the inside of the borehole, and can manufacture a borehole viewer device at a lower cost than conventional BIPS.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 보어홀 뷰어 장치
110: 본체
120: 체결구
130: 전면 카메라 윈도우
140: 측면 카메라 윈도우
150: 전면 백색 LED
160: 측면 백색 LED
170: 바퀴(Wheel)
180: 무게추
190: 연장 케이블
210: 방수 커넥터
220: 측면 카메라
221: 상부 카메라(Upper Camera)
222: 하부 카메라(Lower Camera)
223: 양면거울
230: 기본 지지대
240: 추가 지지대
250: 지지대 고정틀
300: 현장 보어홀
410a, 410b, 410c: 카메라 인터페이스 보드
411: 데이터 분류부(Data Sorter)
412: 데이터 메모리(Data Memory)
413: 메인 프로세서
414: 이더넷 드라이버(Ethernet Driver)
420: LAN 허브
430: 운영 컴퓨터
440: 운영 소프트웨어100: borehole viewer device
110:
120: fastener
130: front camera window
140: side camera window
150: front white LED
160: side white LED
170: wheel
180: weight
190: extension cable
210: waterproof connector
220: side camera
221: Upper Camera
222: Lower Camera
223: double-sided mirror
230: base support
240: additional support
250: support frame
300: on-site borehole
410a, 410b, 410c: camera interface board
411: Data sorter
412: Data Memory
413: main processor
414: Ethernet Driver
420: LAN hub
430: operating computer
440: operating software
Claims (13)
원통 형상의 본체;
천공의 종류에 따라 무게추나 기본 지지대를 연결할 수 있도록 상기 본체와 체결되는 체결구;
상기 본체의 전면에 형성되는 전면 카메라 윈도우;
상기 전면 카메라 윈도우 내에 배치되어 보어홀 전면의 영상을 획득하는 1대의 전면 카메라;
상기 본체의 측면에 외주방향으로 형성되는 측면 카메라 윈도우;
상기 측면 카메라 윈도우 내의 상부 및 하부에 배치되고, 천공의 표면에 대하여 360ㅀ전체의 절리면 영상을 획득하도록 그 중심에 양면거울을 배치하고 상부와 하부에 영상 센서를 장착하여 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득하는 2대의 측면 카메라;
상기 전면 카메라 윈도우에 조명을 제공하는 전면 백색 LED; 및
상기 측면 카메라 윈도우에 조명을 제공하는 측면 백색 LED
를 포함하는 보어홀 뷰어 장치.A borehole viewer device inserted into a borehole to acquire front and side images of the borehole,
A cylindrical body;
Fasteners are fastened to the main body so as to connect the weight or the basic support according to the type of drilling;
A front camera window formed on the front of the main body;
One front camera disposed in the front camera window to obtain an image of the front of the borehole;
A side camera window formed in an outer circumferential direction on a side of the main body;
A cross section disposed on the same vertical plane in the perforation, disposed at the upper and lower sides of the side camera window, and having a mirror mirror positioned at the center thereof to obtain an entire joint surface image of 360 ° with respect to the surface of the perforation, and an image sensor mounted at the top and the bottom thereof. Two side cameras simultaneously acquiring images;
A front white LED providing illumination to the front camera window; And
Side white LEDs provide illumination to the side camera windows
Borehole viewer device comprising a.
상기 본체는, 상기 천공의 종류가 수직 천공이거나 경사 천공인 경우, 상기 체결구와 연결되는 원통형 파이프 형태의 무게추와 결합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 1,
The main body is a borehole viewer device, characterized in that used in combination with a weight in the form of a cylindrical pipe connected to the fastener, when the type of drilling is vertical or oblique drilling.
상기 본체는, 삼각대를 이용하여 보어홀 뷰어를 천공으로 내려서 넣는 방식으로서, 방수 쉴드 케이블로 패킹된 전력 및 데이터 케이블을 지지축으로 하여 운용되는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.3. The method of claim 2,
The main body is a method of lowering the borehole viewer into a hole by using a tripod, the borehole viewer device characterized in that it is operated using a power and data cable packed with a waterproof shield cable as a support shaft.
상기 본체는, 상기 천공의 종류가 수평 천공인 경우, 기본 지지대와 결합한 형태로 구성되어, 추가 지지대를 연속적으로 연결하여 사용되는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 1,
The main body, when the type of the perforation is a horizontal perforation, the borehole viewer device, characterized in that it is configured in combination with the basic support, it is used by connecting additional support continuously.
상기 본체는, 사각 파이프 형태의 추가 지지대를 연속적으로 연결하면서 상기 추가 지지대를 지지축으로 하여 운용되는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.5. The method of claim 4,
The main body is a borehole viewer device, characterized in that operated by using the additional support as a support shaft while continuously connecting the additional support in the form of a square pipe.
상기 사각 파이프 형태의 추가 지지대가 움직이거나 회전하지 않도록 고정시키는 지지대 고정틀을 천공 입구에 설치하여 보어홀 뷰어 장치가 회전하거나 수직 또는 수평 이동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 5,
Borehole viewer device characterized in that the borehole viewer device to prevent the borehole viewer device to rotate or move vertically or horizontally by installing a support fixing frame for fixing the additional support of the square pipe form so as not to move or rotate.
상기 측면 카메라 윈도우의 상부에 배치되는 상부 카메라(Upper Camera);
상기 측면 카메라 윈도우의 하부에 배치되는 하부 카메라(Lower Camera); 및
보어홀의 측면 영상을 획득하도록 상기 상부 카메라 및 상기 하부 카메라 사이에 대각선으로 배치되는 양면거울
을 포함하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 1, wherein the side camera,
An upper camera disposed above the side camera window;
A lower camera disposed under the side camera window; And
Double-sided mirror disposed diagonally between the upper camera and the lower camera to obtain a side image of the borehole
Borehole viewer device comprising a.
상기 전면 카메라 및 측면 카메라는 각각 2MB 내지 5MB 픽셀을 갖는 CMOS 방식의 디지털 영상 센서를 사용하여 보어홀 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 7, wherein
And the front and side cameras acquire a borehole image using a CMOS digital image sensor having 2MB to 5MB pixels, respectively.
상기 전면 및 측면 카메라는 각각 자동 초점(Auto Focusing: AF) 렌즈를 사용하여 천공의 직경 변화에 대응하여 자동으로 초점을 조절하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 장치.The method of claim 7, wherein
And the front and side cameras automatically adjust focus in response to a change in diameter of the perforation using an auto focusing lens.
보어홀의 전면 영상을 획득하는 1대의 전면 카메라;
보어홀의 측면 영상을 획득하는 2대의 측면 카메라;
상기 전면 카메라 및 상기 측면 카메라를 각각 구동하는 카메라 인터페이스 보드;
상기 카메라 인터페이스 보드를 통해 획득된 영상 데이터를 취합하는 LAN 허브; 및
상기 LAN 허브를 통해 전달된 영상 데이터를 기설치된 운영 소프트웨어에 의하여 프레임 단위로 각각 저장하는 운영 컴퓨터
를 포함하되,
상기 측면 카메라는 측면 카메라 윈도우 내의 상부 및 하부에 배치되고, 천공의 표면에 대하여 360ㅀ전체의 절리면 영상을 획득하도록 그 중심에 양면거울을 배치하고 상부와 하부에 영상 센서를 장착하여 천공 내의 동일한 수직면에 위치한 단면 영상을 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 시스템.A borehole viewer system for processing an image in a borehole obtained through a borehole viewer,
One front camera for acquiring the front image of the borehole;
Two side cameras for acquiring side images of the borehole;
A camera interface board driving the front camera and the side camera, respectively;
A LAN hub that collects image data acquired through the camera interface board; And
Operating computer for storing the image data transmitted through the LAN hub in units of frames by the pre-installed operating software
Including,
The side cameras are arranged at the top and bottom of the side camera window, the mirror is placed on the center so as to obtain a 360-degree whole joint image with respect to the surface of the perforation, and the image sensor is mounted at the top and the bottom of the same vertical plane in the perforation. Borehole viewer system, characterized in that to acquire a cross-sectional image located at the same time.
상기 전면 및 측면 카메라로부터 획득된 보어홀 전면 및 측면 영상 데이터를 분류하는 데이터 분류부(Data Sorter);
상기 분류된 데이터를 저장하는 데이터 메모리(Data Memory);
상기 분류된 데이터를 처리하는 메인 프로세서; 및
상기 전면 및 측면 카메라로부터 각각 획득한 영상 데이터를 TCP/IP 기반의 이더넷 방식으로 전송시키는 이더넷 드라이버(Ethernet Driver)
를 포함하는 보어홀 뷰어 시스템.The method of claim 10, wherein the camera interface board,
A data sorter for classifying borehole front and side image data obtained from the front and side cameras;
A data memory for storing the classified data;
A main processor for processing the classified data; And
Ethernet driver for transmitting the image data acquired from the front and side cameras respectively by TCP / IP based Ethernet method
Borehole viewer system comprising a.
상기 전면 카메라 및 측면 카메라는 각각 2MB 내지 5MB 픽셀을 갖는 CMOS 방식의 디지털 영상 센서를 사용하여 보어홀 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 시스템.The method of claim 10,
The front camera and the side camera is a borehole viewer system, characterized in that to obtain a borehole image using a CMOS digital image sensor having a 2MB to 5MB pixel, respectively.
상기 전면 및 측면 카메라는 각각 자동 초점(Auto Focusing: AF) 렌즈를 사용하여 천공의 직경 변화에 대응하여 자동으로 초점을 조절하는 것을 특징으로 하는 보어홀 뷰어 시스템.The method of claim 10,
And the front and side cameras automatically adjust focus in response to a change in diameter of the perforations using an auto focusing lens.
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