KR20160105575A - 노면 프로파일 측정 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

노면 프로파일 측정 시스템, 및 방법이 개시된다. 노면 프로파일 측정 시스템은, 고주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 고주파 측정부, 저주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 저주파 측정부, 및 상기 두 프로파일을 적절히 결합하여 각각의 단점이었던 측정불가 영역을 모두 측정하는 프로파일 결합부를 포함한다.

Description

노면 프로파일 측정 방법 및 시스템{Method and system for measuring road surface profile}

본 발명은 계측 시스템, 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토목, 건축 분야에서 사용되는 계측 시스템, 및 방법에 관한 것이다.

도로나 교량에 있어서, 노면의 평탄성의 파악은 교량이나 도로의 시공 평가나 유지 관리 측면에 있어서 매우 중요한 자료로서 활용된다. 이러한 노면의 평탄성 파악을 위해 노면의 프로파일을 측정하게 된다.

노면의 프로파일을 측정하는 기술은 크게 두가지가 존재한다.

1. 수직 높낮이 측정 방식

2. 경사 측정 방식

첫 번째 방식에 쓰이는 센서의 한 예로 가속도 센서와 레이저 변위센서이다. 가속도 센서로부터 얻어진 가속도 값을 두 번 적분하여 높낮이 변위데이터를 만들고, 측정 모듈과 노면과의 거리를 측정하여 둘의 차를 이용하여 실제 노면의 높낮이를 계산하는 방식이다.

도 1은 수직 높낮이 측정방식의 조사 개념도이고, 도 2는 도 1에서의 요철 계산식이다.

여기서 문제점은 가속도 값을 두 번적분함에 있어 발산 현상이다. 이를 제거하기 위해 필터링 기법을 사용하고 있다. 발산의 주 원인은 온도차 등에 의한 센서 옵셋 변화에서 기인한다. 이 작은 옵셋 변화가 두 번 적분과정을 거쳐 발산하게 된다. 이러한 발산은 하이패스 필터링을 통해 제거할 수 있다. 하지만 실제 저주파 영역의 노면 프로파일도 같이 제거된다. 따라서 위와같은 방식의 프로파일 측정방법에 있어서는 저주파 영역의 프로파일을 측정할 수 없다. 시간축을 거리축을 대신하여 생각해 보면 대략 30m보다 짧은 형상의 파장만 측정이 가능하다.

두 번째 방식에 쓰이는 센서의 한 예로 자이로와 가속도 센서를 이용한 경사계를 들 수 있다. 순간순간의 노면 경사를 측정하여 이를 진행 거리와 경사각을 이용하여 순간높이를 계산하고 이를 누적하여 노면의 프로파일을 측정하는 방식이다. 노면의 경사를 측정하기 위해서는 최소 두 포인트의 접점이 필요하다. 이 접점의 간격으로 인해 이 간격보다 ?은 파장대의 요철은 측정할 수 없다는 한계를 가지고 있다.

도 3은 자이로와 가속도 센서를 이용한 경사계에서의 조사 개념도.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수직 높낮이 측정 방시과 경사 측정 방식에서의 문제점들을 해결할 수 있는 노면 프로파일 측정 시스템, 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 노면 프로파일 측정 시스템은, 고주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 고주파 측정부, 저주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 저주파 측정부, 및 상기 두 프로파일을 적절히 결합하여 각각의 단점이었던 측정불가 영역을 모두 측정하는 프로파일 결합부를 포함한다.

아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명이 개시된다.

본 발명에 의하면, 수직 높낮이 측정 방시과 경사 측정 방식에서의 문제점들을 해결할 수 있게 된다.

도 1은 수직 높낮이 측정방식의 조사 개념도.
도 2는 도 1에서의 요철 계산식.
도 3은 자이로와 가속도 센서를 이용한 경사계의 조사 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 측정 시스템에서의 측정 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명은 위 두 가지 방식의 결합을 통해 각각의 장점만으로 이루어진 새로운 측정방법을 소개한다. 즉, 고주파 영역을 측정할 수 있는 시스템에서는 고주파 영역의 프로파일을 얻고, 저주파 영역을 측정할 수 있는 시스템에서는 저주파 영역의 프로파일을 얻는다. 이 두 프로파일을 적절히 결합하여 각각의 단점이었던 측정불가 영역을 모두 측정할 수 있는 프로파일 측정기를 만들어 낼 수 있다.

두 센서를 결합할 때 주의할 점은 두 센서로부터 얻어지는 프로파일의 주파수 분석을 통해 게인이 1이 되도록 적절히 결합하는 것이다. 아래 예와 같이 결합할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 측정 시스템에서의 측정 개념도.

이는 각 시스템의 주파수 특성을 파악하여 결합할 때 이득 곡선을 연산하면 구현할 수 있다.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (2)

1. 고주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 고주파 측정부;
   저주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 저주파 측정부; 및
   상기 두 프로파일을 적절히 결합하여 각각의 단점이었던 측정불가 영역을 모두 측정하는 프로파일 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 프로파일 측정 시스템.
2. 고주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 고주파 측정 단계;
   저주파 영역의 노면 프로파일을 얻는 저주파 측정 단계;; 및
   상기 두 프로파일을 적절히 결합하여 각각의 단점이었던 측정불가 영역을 모두 측정하는 프로파일 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 프로파일 측정 방법.

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