KR20170087376A - 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치 - Google Patents

레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치에 관한 것으로, 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어질 수 있도록 함으로써 레이저 통해 관로 상의 크랙(또는 파손) 위치와 크기 등을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 관로 내부를 촬상하여 크랙이나 파손 부위의 위치 및 크기를 측정하는 관로 내부의 크랙 측정장치에 있어서, 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모듈; 구동모듈의 정역 회전구동에 따라 좌우로 정역 회전되는 회전체모듈; 회전체모듈에 틸트 가능하게 설치되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 카메라모듈; 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈을 일정 각도로 틸트시키는 카메라 틸트모듈; 카메라모듈의 전면에 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 끝단부 양측에 레이저광을 조사하여 두 측정점을 포인팅하는 레이저모듈; 카메라모듈의 전면에 구성되어지되 관로 내부에 빛을 조사하여 조명할 수 있도록 하는 조명모듈; 구동모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈의 좌우 회전에 따른 회전각을 측정하는 카메라 회전각 측정센서; 및 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈의 틸트에 따른 틸트각도를 측정하는 카메라 틸트각 측정센서를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치{Pipe internal crack measuring apparatus using a laser}
본 발명은 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전전은 물론 일정 각도의 틸트를 통해 관로 상의 크랙을 레이저를 이용한 측정할 수 있도록 한 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하수관이나 통신관 및 가스관 등과 같은 관로의 내부를 조사하는 경우 관로 내부 조사용으로 사용되는 카메라는 작업자가 케이블을 손으로 밀어넣는 방식과 소형 트레일러 등에 탑재하여 스스로 전진할 수 있게 하는 방식을 필요에 따라서 선택하여 사용할 수 있다.
전술한 바와 같은 카메라는 주로 관로의 개량공사나 준설 후 준공용으로 사용하기도 하고, 신도시나 신공단 조성시 관로의 이상 유무를 조사하기 위하여 사용하기도 한다. 또한, 하수처리장에 하수관로를 통하여 필요없이 들어오는 과다한 침입수를 찾아내고자 할 때와 시가지 침수나 축대붕괴 및 도로함몰 등의 원인을 조사하고자 할 때에도 사용한다.
한편, 종래 기술에 따른 카메라에 관한 기술을 서술하면 다음과 같다.
먼저, 카메라는 원통형의 하우징과 하우징 선단부에 관로의 내부를 관측 가능하게 빛을 조사하는 LED 및 LED 사이에는 관로의 내부를 관측하는 렌즈부가 위치하면서 하우징 선단부에 설치된다.
그리고, 전술한 하우징 내부에는 렌즈부를 통해 수집한 관로 내부의 정보를 전기적 신호로 바꾸어 주는 촬상소자를 구비한 카메라 모듈이 설치되고, 이 카메라 모듈에는 정보를 수집하여 전달하는 동시에 LED의 작동을 단속하는 컨트롤부가 연결된다.
아울러, 전술한 컨트롤부에는 케이블의 선단부가 연결되고, 이 케이블의 후단부에는 전달된 정보를 바탕으로 하수관의 모양을 모니터에 나타내어 주는 중앙 제어부가 연결된다.
전술한 바와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 작업자가 중앙 제어부를 온 시키면 중앙 제어부는 컨트롤부에 명령을 전달하여 LED를 온 시킴으로써 전방을 관측 가능하게 빛을 조사하게 된다. 이와 동시에 렌즈부는 전방의 모습이 촬상소자에 투영되게 하는데, 이로 인하여 촬상소자는 전방의 모습을 전기적 신호로 변환하여 카메라 모듈을 통해 컨트롤부에 정보를 전달하게 된다.
그리고, 전술한 컨트롤부는 케이블을 통해 중앙제어부에 정보를 전달하고, 중앙 제어부는 전달된 정보를 바탕으로 렌즈부의 전방 모습을 모니터에 나타내어 준다. 이러한 상태에서 작업자는 관측하고자 하는 관로나 기타 관로 등에서 카메라를 전진시키기 위해 삽입시킨 후 케이블을 손으로 관로 내부에 밀어 넣는다.
전술한 바와 같이 카메라가 관로 내부를 전진하게 되면 내부의 모습에 대한 정보가 렌즈부를 통하여 촬상소자, 카메라모듈, 컨트롤부 및 중앙제어부 등을 순차적으로 거치면서 모니터에 나타나게 된다. 특히, 모니터에는 관로 내부 길이방향 전체가 단순히 표시되는 것이어서 원근감이 전혀 없어 관내부의 변형정도(어느 정도 함몰되었는지, 어느 정도 크랙이 발생되었는지, 어느 위치에 어느 정도의 변형이 발생되었는지 등)를 정확히 파악할 수 없으므로 그 측정 데이터의 신뢰성이 크게 저하되는 문제점이 지적된다.
대한민국 공개특허공보 특2003-0084584호(2003.11.01.자 공개) 대한민국 공개특허공보 특2001-0048434호(2001.06.15.자 공개) 대한민국 등록실용신안 제20-0178084호(2000.04.15.자 공고)
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어질 수 있도록 함으로써 레이저 통해 관로 상의 크랙(또는 파손) 위치와 크기 등을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어지는 구조의 측정장치를 통해 관로 내부의 어느 위치 상에 크랙(또는 파손)이 형성되더라도 위치를 정확히 파악하여 측정이 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어지는 구조의 측정장치를 통해 직선 형태의 관로와 곡관 형태의 관로에 상관없이 크랙의 측정이 가능하도록 함에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어지는 구조의 측정장치를 통해 크랙의 측정면과 90도 각도로 수직하게 측정하거나 측정면과 90도의 측정이 불가한 경우 경사각으로 측정이 가능하도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치는 관로 내부를 촬상하여 크랙이나 파손 부위의 위치 및 크기를 측정하는 관로 내부의 크랙 측정장치에 있어서, 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모듈; 구동모듈의 정역 회전구동에 따라 좌우로 정역 회전되는 회전체모듈; 회전체모듈에 틸트 가능하게 설치되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 카메라모듈; 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈을 일정 각도로 틸트시키는 카메라 틸트모듈; 카메라모듈의 전면에 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 끝단부 양측에 레이저광을 조사하여 두 측정점을 포인팅하는 레이저모듈; 카메라모듈의 전면에 구성되어지되 관로 내부에 빛을 조사하여 조명할 수 있도록 하는 조명모듈; 구동모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈의 좌우 회전에 따른 회전각을 측정하는 카메라 회전각 측정센서; 및 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈의 틸트에 따른 틸트각도를 측정하는 카메라 틸트각 측정센서를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 구동모듈은 원통 형태로 형성되어 외형을 구성하는 구동모듈 케이스; 구동모듈 케이스 내부에 설치되어 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모터; 및 구동모듈 케이스 내부에 좌우 회전 가능하게 설치되어 선단 중심을 통해 회전체모듈이 결합되어지되 구동모터의 정역 구동에 의해 구동되어 회전체모듈을 정역 구동시키는 회전체 구동기구의 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 구성에서 회전체모듈은 하부 중심에 구동모듈의 회전체 구동기구에 결합 고정되는 결합축이 형성된 하부구조; 및 하부구조의 상부 양측에 일정 길이로 대향 형성되어 사이에 카메라모듈이 틸트 가능하도록 지지하는 지지폴의 구성으로 이루어질 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 구성에서 카메라모듈은 양측면에 틸트축이 형성되어 회전체모듈의 양측 지지폴 내측면에 틸트 가능하게 결합되는 카메라모듈 케이스; 및 카메라모듈 케이스의 내부에 설치되어 전면을 통해 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 촬상카메라의 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 카메라모듈의 틸트 각도는 180∼210도의 범위로 틸트가 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 카메라 틸트모듈은 회전체모듈의 하부구조 상에 설치되어 전원의 인가에 의해 구동되는 카메라 틸트 구동모터; 카메라 틸트 구동모터의 구동축 상에 구성되는 원동풀리; 카메라모듈의 틸트축 상에 구성되는 종동풀리; 및 원동풀리와 종동풀리에 걸어감기되어 카메라 틸트 구동모터의 구동에 따른 구동력을 종동풀리에 전달하여 카메라모듈의 틸트가 이루어지도록 하는 벨트의 구성으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 구성에서 카메라 회전각 측정센서는 회전체모듈의 회전량을 측정하여 카메라모듈의 좌우 회전각도를 측정함으로써 관로 내부의 크랙이나 파손 위치가 360도 중 어느 각도의 위치에 있는지를 판별할 수 있도록 한 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구성에서 카메라 틸트각 측정센서는 카메라모듈의 틸트된 각도를 측정하여 관로 내부의 촬상된 크랙이나 파손 위치가 촬상카메라와의 경사각이 얼마인지를 알 수 있도록 하는 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 레이저모듈의 상하 길이와 좌우 길이는 설정된 값으로 이루어진다.
나아가, 본 발명에 따른 구성에서 구동모듈, 회전체모듈, 카메라모듈, 레이저모듈 및 조명모듈로 구성된 크랙 측정장치는 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 장착되어 관로 내부의 이동이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 기술에 따르면 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어질 수 있도록 함으로써 레이저 통해 관로 상의 크랙(또는 파손) 위치와 크기 등을 보다 정확하게 측정할 수 있다는 효과가 발현된다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어지는 구조의 측정장치를 통해 관로 내부의 어느 위치 상에 크랙(또는 파손)이 형성되더라도 위치를 정확히 파악하여 측정이 이루어질 수 있도록 한다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 관로 조사용 로봇에 탑재되어 관로 내부를 이동하는 가운데 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어지는 구조의 측정장치를 통해 직선 형태의 관로와 곡관 형태의 관로에 상관없이 크랙의 측정이 가능함은 물론, 크랙의 측정면과 90도 각도로 수직하게 측정하거나 측정면과 90도의 측정이 불가한 경우 경사각으로 측정이 가능하다는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치를 보인 사시 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치를 보인 단면 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 보인 사시 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 보인 정면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 사시 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 측면 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 단면 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 측정면과 90도 각도로 수직하게 위치시킨 것을 보인 개략도.
도 9 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 측정면과 경사각으로 위치시킨 것을 보인 개략도.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치를 보인 사시 구성도, 도 2 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치를 보인 단면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 보인 사시 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 보인 정면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 사시 구성도, 도 6 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 측면 구성도, 도 7 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구동모듈 내부구조를 보인 단면 구성도이다.
먼저, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치는 관로 내부의 크랙이나 파손이 발생시 크랙의 위치 및 크기를 측정하기 위한 것으로, 카메라의 좌우 회전과 틸트를 통해 크랙이나 파손 부위의 측정면이 관로 내부의 어느 위치에 있든 위치와 크기의 측정이 가능하도록 하는 기술이다.
도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치(100)는 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모듈(110), 구동모듈(110)의 정역 회전구동에 따라 좌우로 정역 회전되는 회전체모듈(120), 회전체모듈(120)에 틸트 가능하게 설치되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 카메라모듈(130), 회전체모듈(120)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)을 일정 각도로 틸트시키는 카메라 틸트모듈(140), 카메라모듈(130)의 전면에 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 끝단부 양측에 레이저광을 조사하여 두 측정점을 포인팅하는 레이저모듈(150), 카메라모듈(130)의 전면에 구성되어지되 관로 내부에 빛을 조사하여 조명할 수 있도록 하는 조명모듈(160), 구동모듈(110)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)의 좌우 회전에 따른 회전각을 측정하는 카메라 회전각 측정센서(170) 및 회전체모듈(120)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)의 틸트에 따른 틸트각도를 측정하는 카메라 틸트각 측정센서(180)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치(100)는 관로 내부를 조사하기 위한 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 장착되어 관로 내부의 이동이 이루어진다. 이때, 관로 내부 크랙 측정장치(100)를 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 장착 고정시 구동모듈(110) 부분이 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 고정되어 장착이 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같이 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 장착된 관로 내부 크랙 측정장치(100)는 관로 내부를 이동하기 전에 조명모듈(160)과 카메라모듈(130)을 온(On)시켜 관로 내부를 이동하는 가운데 관로 내부를 촬상하게 된다. 이처럼 카메라모듈(130)을 통해 관로 내부의 촬상에 따른 촬상 데이터는 외부의 모니터링 장치(도시하지 않음)에 전송이 이루어져 작업자 또는 관리자로 하여금 관로 내부를 모니터를 통해 확인 할 수 있도록 한다.
그리고, 전술한 바와 같이 카메라모듈(130)을 통해 관로 내부를 촬상하는 가운데 관로 내부에 크랙이나 파손 부위가 확인되는 경우 도 8 에 도시된 바와 같이 카메라모듈(130)을 크랙이나 파손 부위의 측정면과 90도 각도로 수직하게 위치시켜 레이저모듈(150)을 통해 크랙이나 파손 부위의 크기를 측정할 수 있도록 한다. 이때, 크랙이나 파손 부위의 측정면과 90도의 측정이 불가한 경우에는 도 9 에 도시된 바와 같이 레이저모듈(150)을 통해 레이저를 경사각으로 조사하여 측정이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
전술한 바와 같이 레이저모듈(150)에 의해 크랙이나 파손 부위의 측정 데이터는 모니터링 장치로 전송이 되어 모니터 상에 화면으로 디스플레이되어 작업자로 하여금 레이저모듈(150)에 의해 측정된 데이터 상의 측정점을 디스플레이 화면 상에서 마우스 포인터를 이동시켜 두 측정점의 위치를 설정함으로써 모니터링 장치에 탑재된 알고리즘을 통해 크랙이나 파손 부위의 크기를 산출할 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 관로 내부 크랙 측정장치(100)는 관로 내부의 어느 위치에 크랙이나 파손 부위가 있든지 구동모듈(110)의 정역 구동에 따른 회전체모듈(120)의 좌우 정역 회전과 카메라모듈(130)의 틸트를 통해 크랙이나 파손 부위의 측정면과 90도 각도로 수직하게 위치시켜 측정할 수 있음은 물론, 크랙이나 파손 부위의 측정면과 90도의 측정이 불가한 경우 일정 위치에서 회전체모듈(120)의 좌우 정역 회전과 카메라모듈(130)의 틸트를 통해 경사각으로 측정할 수가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 관로 내부 크랙 측정장치(100)는 카메라모듈(130)을 좌우로 정역 회전시키거나 틸트시킬 수 있도록 함으로써 직선관 형태의 관로나 곡관 형태의 관로에 상관없이 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 위치 및 크기를 측정할 수 있는 기술임을 알 수 있다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치(100)를 구성하는 각각의 구성요소를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명을 구성하는 구동모듈(110)은 회전체모듈(120)을 좌우로 정역 회전시키기 위한 것으로, 이러한 구동모듈은 도 1, 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 관로 내부 크랙 측정장치(100)의 하부구조를 형성하여 전원의 인가에 따라 정역 구동되어 회전체모듈(120)을 좌우로 정역 회전시킴으로써 카메라모듈(130)이 좌우로 정역 회전될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 구동모듈(110)은 원통 형태로 형성되어 외형을 구성하는 구동모듈 케이스(112). 구동모듈 케이스(112) 내부에 설치되어 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모터(114) 및 구동모듈 케이스(112) 내부에 좌우 회전 가능하게 설치되어 선단 중심을 통해 회전체모듈(120)이 결합되어지되 구동모터(114)의 정역 구동에 의해 구동되어 회전체모듈(120)을 정역 구동시키는 회전체 구동기구(116)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 구동모듈(110)의 구성에서 구동모터(114)와 회전체 구동기구(116)는 상호 기어 물림에 의해 연결되어 전원의 인가에 의해 구동모타(114)의 정역 구동이 이루어지면 구동모터(114)의 모터축과 기어를 통해 구동력이 전달되어 회전체 구동기구(116)의 좌우 정역 회전이 이루어지게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 구동모듈(110)은 구동모터(114)와 회전체 구동기구(116)를 통해 회전체모듈(120)을 좌우의 어느 방향으로든 360도 회전이 가능하도록 함으로써 회전체모듈(120)에 설치된 카메라모듈(130)을 관로 내부의 크래이나 파손 부위인 측정면으로 대향되도록 할 수가 있다. 즉, 구동모듈(110)은 카메라모듈(130)의 좌우 회전을 통해 촬상카메라(134)를 측정면(크랙이나 파손 부위)으로 향할 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 회전체모듈(120)은 구동모듈(110)의 정역 구동에 의해 좌우로 정역 회전을 통해 카메라모듈(130)의 좌우 정역 회전이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 이러한 회전체 모듈(120)은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 구동모듈(110)의 회전체 구동기구(116) 상에 결합되어 구동모터(114)의 정역 구동에 의한 회전체 구동기구(116)의 정역 회전에 따라 좌우로 정역 회전된다.
전술한 바와 같이 구성된 회전체모듈(120)은 앞서와 같이 구동모듈(110)의 회전체 구동기구(116) 상에 결합되어 구동모터(114)의 정역 구동에 의한 회전체 구동기구(116)의 정역 회전에 따라 좌우로 정역 회전됨에 따라 카메라모듈(130)의 좌우 정역 회전이 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 카메라모듈(130)은 회전체모듈(120)의 좌우 회전에 따른 좌우 회전과 틸트구조에 의해 틸트가 이루어져 카메라코듈(130)의 전면을 어떠한 각도로도 위치시킬 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같은 회전체모듈(120)의 구성은 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이 하부 중심에 구동모듈(110)의 회전체 구동기구(116)에 결합 고정되는 결합축(122-1)이 형성된 하부구조(122) 및 하부구조(122)의 상부 양측에 일정 길이로 대향 형성되어 사이에 카메라모듈(130)이 틸트 가능하도록 지지하는 지지폴(124)의 구성으로 이루어진다.
따라서, 전술한 바와 같이 구성된 회전체모듈(120)은 하부구조(122)_의 결합축(122-1)을 통해 구동모듈(110)의 회전체 구동기구(116)에 결합되는 구조이기 때문에 구동모터(114)의 정역 구동에 의한 회전체 구동기구(116)의 정역 회전이 이루어지게 되면 회전체모듈(120) 역시 좌우로 정역 회전이 이루어지게 된다. 이처럼 회전체모듈(120)의 좌우 정역 회전이 이루어지면 회전체모듈(120)에 틸트 가능하게 설치된 카메라모듈(130) 역시 좌우 정역 회전이 이루어지게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 카메라모듈(130)은 관로 내부를 촬상하기 위한 것으로, 이러한 카메라모듈(130)은 도 1 내지 4 에 도시된 바와 같이 회전체모듈(120) 상에 틸트 가능하게 설치되어 회전체모듈(120)의 좌우 정역 회전과 카메라모듈(130)의 틸트를 통해 관로 내부의 어떠한 위치의 크랙이나 파손 부위의 촬상이 가능한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성되는 카메라모듈(130)은 도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 양측면에 틸트축(132-1)이 형성되어 회전체모듈(120)의 양측 지지폴(124) 내측면에 틸트 가능하게 결합되는 카메라모듈 케이스(132) 및 카메라모듈 케이스(132)의 내부에 설치되어 전면을 통해 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 촬상카메라(134)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 카메라모듈(130)의 구성에서 촬상카메라(134)는 카메라모듈 케이스(122)의 전면을 향해 구성되기 때문에 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하기 위해서는 촬상카메라(134)를 크랙이나 파손 부위로 향하도록 좌우 회전 및 틸트가 이루어지도록 하여야 한다.
다시 말해서, 전술한 카메라모듈(130)의 촬상카메라(124)를 좌우 회전 및 틸트시키기 위해서는 구동모듈(110)의 정역 구동에 의한 회전체모듈(120)의 좌우 회전을 통해 카메라모듈(130)의 좌우 회전이 이루어질 수 있도록 한 상태에서 관로 내부의 측정면인 크랙이나 파손 부위로 촬상카메라(134)의 전면이 향할 수 있도록 카메라모듈(130)을 틸트시키게 된다.
전술한 바와 같은 카메라모듈(130)의 틸트 각도는 180∼210도의 범위로 틸트가 이루어질 수 있도록 구성된다. 따라서, 카메라모듈(130)을 구성하는 촬상카메라(134)의 틸트 각도 역시 180∼210도의 범위로 틸트가 이루어게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 카메라 틸트모듈(140)은 카메라모듈(130)을 일정 각도로 틸트시키기 위한 것으로, 이러한 카메라 틸트모듈(140)은 도 2 에 도시된 바와 같이 회전체모듈(120)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)을 일정 각도로 틸트시킴으로써 카메라모듈(130)을 구성하는 카메라모듈 케이스(132) 상에 설치된 촬상카메라(134)를 관로 내부에 형성된 크랙이나 파손 부위로 촬상카메라(134)가 향할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 카메라 틸트모듈(140)은 회전체모듈(120)의 하부구조(122) 상에 설치되어 전원의 인가에 의해 구동되는 카메라 틸트 구동모터(142), 카메라 틸트 구동모터(142)의 구동축 상에 구성되는 원동풀리(144), 카메라모듈(130)의 틸트축(132-1) 상에 구성되는 종동풀리(146) 및 원동풀리(144)와 종동풀리(146)에 걸어감기되어 카메라 틸트 구동모터(142)의 구동에 따른 구동력을 종동풀리(146)에 전달함으로써 카메라모듈(130)의 틸트가 이루어지도록 하는 벨트(148)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 카메라 틸트모듈(140)을 통해 크랙이나 파손 부위의 측정면으로 카메라모듈(130)을 틸트시키는 작용은 먼저, 구동모듈(110)의 구동을 통해 회전체모듈(120)을 회전시켜 관로 내부의 크랙이나 파손 부위인 측정면 방향으로 카메라모듈(130)을 회전시킨 다음, 카메라 틸스모듈(140)의 구동을 통해 카메라모듈(130)의 전면이 측정면으로 향하도록 틸트시킨다.
전술한 바와 같이 카메라모듈(130)을 틸트시키는 과정에서 틸트된 카메라모듈(130)의 전면은 도 8 에 도시된 바와 같이 관로 내부의 크랙이나 파손 부위인 측정면과 90도 각도로 수직하게 위치될 수 있도록 틸트될 수도 있고, 도 9 에 도시된 바와 같이 90도의 측정이 불가한 경우 경사각으로 틸트될 수도 있다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 레이저모듈(150)은 관로 내부의 측정면인 크랙이나 파손 부위로 레이저광을 조사하기 위한 위한 것으로, 이러한 레이저모듈(150)은 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 카메라모듈(130)의 전면에 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 양측 일측에 레이저광을 조사하여 두 측정점을 포인팅하게 된다.
전술한 바와 같은 레이저모듈(150)은 카메라모듈(130) 상에 구성되기 때문에 카메라모듈(130)과 함께 좌우 회전과 틸트가 이루어진다. 즉, 구동모듈(110)의 정역 구동에 의한 회전체모듈(120)의 좌우 회전을 통해 카메라모듈(130)의 좌우 회전이 이루어질 때 레이저모듈(150)의 좌우 회전이 이루어지고, 관로 내부의 측정면인 크랙이나 파손 부위로 촬상카메라(134)의 전면이 향할 수 있도록 카메라모듈(130)이 틸트될 때 레이저모듈(140)의 틸트가 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 레이저모듈(150)에 의해 관로 내부의 측정면인 크랙이나 파손 부위의 측정데이터는 모니터링 장치로 전송되어 탑재된 알고리즘을 통해 관로 내부의 측정면인 크랙이나 파손 부위의 위치나 크기의 산출이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 전술한 바와 같은 카메라모듈(130)의 전면에 대각선 방향 양측에 구성된 레이저모듈(150)의 상하 길이와 좌우 길이는 설정된 값으로 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 두 레이저모듈(150)의 좌우길이와 상하길이는 이미 설정되어 알고 있는 상태라 할 수 있다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 조명모듈(160)은 관로 내부에 광을 조사하여 작업자가 모니터를 통해 눈으로 확인하면서 관로 내부를 조사할 수 있도록 하는 것으로, 이러한 조명모듈(160)은 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 카메라모듈(130)의 전면에 설치되어 촬상카메라(134)의 전면이 향하는 방향으로 광을 조사하여 관로 내부를 밝히게 된다.
전술한 바와 같은 조명모듈(160)은 카메라모듈(130)의 전면에 구성되어지되 레이저모듈(150)과는 다른 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부에 빛을 조사하게 된다. 이때, 조명모듈(160)은 카메라모듈(130)의 전면에 구성되기 때문에 카메라모듈(130)의 촬상카메라(134)가 향하는 전면을 향해 빛이 조사된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 카메라 회전각 측정센서(170)는 촤상카메라(134)의 회전된 각도를 측정하기 위한 것으로, 이러한 카메라 회전각 측정센서(170)는 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 구동모듈(110)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)의 좌우 회전에 따른 회전각을 측정한다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 카메라 회전각 측정센서(170)는 회전체모듈(120)의 회전량을 측정하여 카메라모듈(130)의 좌우 회전각도를 측정함으로써 관로 내부의 크랙이나 파손 위치인 측정면이 360도 중 어느 각도의 위치에 있는지를 판별할 수 있도록 한 구성이라 할 수 있다.
전술한 바와 같은 카메라 회전각 측정센서(170)는 도 5, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 구동모듈(110)을 구성하는 회전체 구동기구(116)의 회전량을 측정함으로써 촤상카메라(134)의 좌우 회전각도를 측정하게 된다. 이에 따라, 관로 내부의 크랙이나 파손 부위인 측정면이 관로 내부의 360도 중 어느 각도의 위치에 있는지를 알 수가 있게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 카메라 틸트각 측정센서(180)는 카메라모듈(130)의 틸트 각도를 측정하기 위한 것으로, 이러한 카메라 틸트각 측정센서(180)는 도 2 에 도시된 바와 같이 회전체모듈(120)의 내부 일측에 설치되어 카메라모듈(130)의 틸트에 따른 틸트각도를 측정하게 된다.
전술한 바와 같이 구성되는 카메라 틸트각 측정센서(180)는 카메라모듈의 틸트된 각도를 측정하여 관로 내부의 촬상된 크랙이나 파손 위치인 측정면과 촬상카메라(134)와의 경사각이 얼마인지를 알 수 있도록 한다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이 카메라 틸트각 측정센서(180)는 도 8 에 도시된 바와 같이 관로 내부의 크랙이나 파손 부위인 측정면과 90도 각도로 수직하게 측정하는 경우가 가장 바람직하지만 도 9 에 도시된 바와 같이 90도의 측정이 불가한 경우 측정면의 크기를 측정하기 위해서는 측정면과 촬상카메라(134)의 경사각을 측정할 필요가 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 측정면과 90도 각도로 수직하게 위치시킨 것을 보인 개략도이다.
도 8 에서와 같이 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치(100)의 카메라모듈(130)을 관로 내부의 크랙이나 파손 부위인 측정면에 수직으로 위치시키는 것이 가능한 경우에는 로봇을 측정면에 근접시킨 상태에서 카메라모듈(130)을 좌우 회전 및 틸트를 통해 측정면과 촬상카메라(134)를 90도 각도로 수직하게 위치시킨 상태에서 측정이 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 카메라모듈(130)을 좌우 회전 및 틸트를 통해 측정면과 촬상카메라(134)를 90도 각도로 수직하게 위치시킨 상태에서 레이저모듈(150)에 의해 측정된 측정데이터는 모니터링 상에서 두 레이저모듈(150)의 좌우길이와 상하길이를 알고 있기 때문에 모니터의 픽셀 간격만 알면 크랙이나 파손 부위의 크기를 알 수가 있게 된다.
도 9 는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치의 구성에서 카메라모듈을 측정면과 경사각으로 위치시킨 것을 보인 개략도이다.
반면, 도 9 에 도시된 바와 같이 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 측정면과 90도의 측정이 불가능한 경우에는 카메라모듈(130)의 좌우 회전과 틸트를 통해 촬상카메라(134)가 측정면을 향해 경사각이 되도록 한 상태에서 레이저모듈(140)을 통해 레이저를 경사각으로 조사하여 측정이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
전술한 바와 같이 경사각으로 측정된 데이터는 측정된 경사각과 측정거리를 통해
Figure pat00001
를 계산함으로써 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 측정면 크기를 알 수 있도록 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 카메라모듈(130)을 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어질 수 있도록 함으로써 관로 내부의 어느 위치 상에 크랙(또는 파손)이 형성되더라도 위치를 정확히 파악하여 측정이 이루어질 수 있도록 할 수가 있음은 물론, 레이저 통해 관로 상의 크랙(또는 파손) 위치와 크기 등을 보다 정확하게 측정할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 카메라모듈(130)을 좌우 회전은 물론 일정 각도의 틸트가 이루어질 수 있도록 함으로써 직선 형태의 관로와 곡관 형태의 관로에 상관없이 크랙의 측정이 가능함은 물론, 크랙의 측정면과 90도 각도로 수직하게 측정하거나 측정면과 90도의 측정이 불가한 경우 경사각으로 측정이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
100. 관로 내부 크랙 측정장치
110. 구동모듈
112. 구동모듈 케이스
114. 구동모터
116. 회전체 구동기구
120. 회전체모듈
122. 하부구조
122-1. 결합축
124. 지지폴
130. 카메라모듈
132. 카메라모듈 케이스
132-1. 틸트축
134. 촬상카메라
140. 카메라 틀트모듈
142. 카메라 틸트 구동모터
144. 원동풀리
146. 종동풀리
148. 벨트
150. 레이저모듈
160. 조명모듈
170. 카메라 회전각 측정센서
180. 카메라 틸트각 측정센서

Claims (10)

  1. 관로 내부를 촬상하여 크랙이나 파손 부위의 위치 및 크기를 측정하는 관로 내부의 크랙 측정장치에 있어서,
    전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모듈;
    상기 구동모듈의 정역 회전구동에 따라 좌우로 정역 회전되는 회전체모듈;
    상기 회전체모듈에 틸트 가능하게 설치되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 카메라모듈;
    상기 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 상기 카메라모듈을 일정 각도로 틸트시키는 카메라 틸트모듈;
    상기 카메라모듈의 전면에 대각선 방향 양측에 구성되어 관로 내부의 크랙이나 파손 부위의 끝단부 양측에 레이저광을 조사하여 두 측정점을 포인팅하는 레이저모듈;
    상기 카메라모듈의 전면에 구성되어지되 관로 내부에 빛을 조사하여 조명할 수 있도록 하는 조명모듈;
    상기 구동모듈의 내부 일측에 설치되어 상기 카메라모듈의 좌우 회전에 따른 회전각을 측정하는 카메라 회전각 측정센서; 및
    상기 회전체모듈의 내부 일측에 설치되어 상기 카메라모듈의 틸트에 따른 틸트각도를 측정하는 카메라 틸트각 측정센서를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동모듈은 원통 형태로 형성되어 외형을 구성하는 구동모듈 케이스;
    상기 구동모듈 케이스 내부에 설치되어 전원의 인가에 의해 정역 구동되는 구동모터; 및
    상기 구동모듈 케이스 내부에 좌우 회전 가능하게 설치되어 선단 중심을 통해 상기 회전체모듈이 결합되어지되 상기 구동모터의 정역 구동에 의해 구동되어 상기 회전체모듈을 정역 구동시키는 회전체 구동기구의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전체모듈은 하부 중심에 상기 구동모듈의 회전체 구동기구에 결합 고정되는 결합축이 형성된 하부구조; 및
    상기 하부구조의 상부 양측에 일정 길이로 대향 형성되어 사이에 상기 카메라모듈이 틸트 가능하도록 지지하는 지지폴의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 카메라모듈은 양측면에 틸트축이 형성되어 상기 회전체모듈의 양측 지지폴 내측면에 틸트 가능하게 결합되는 카메라모듈 케이스; 및
    상기 카메라모듈 케이스의 내부에 설치되어 전면을 통해 관로 내부의 크랙이나 파손 부위를 촬상하는 촬상카메라의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 카메라모듈의 틸트 각도는 180∼210도의 범위로 틸트가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 카메라 틸트모듈은 회전체모듈의 하부구조 상에 설치되어 전원의 인가에 의해 구동되는 카메라 틸트 구동모터;
    상기 카메라 틸트 구동모터의 구동축 상에 구성되는 원동풀리;
    상기 카메라모듈의 틸트축 상에 구성되는 종동풀리; 및
    상기 원동풀리와 종동풀리에 걸어감기되어 상기 카메라 틸트 구동모터의 구동에 따른 구동력을 종동풀리에 전달하여 상기 카메라모듈의 틸트가 이루어지도록 하는 벨트의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 카메라 회전각 측정센서는 상기 회전체모듈의 회전량을 측정하여 상기 카메라모듈의 좌우 회전각도를 측정함으로써 상기 관로 내부의 크랙이나 파손 위치가 360도 중 어느 각도의 위치에 있는지를 판별할 수 있도록 한 구성인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 카메라 틸트각 측정센서는 상기 카메라모듈의 틸트된 각도를 측정하여 상기 관로 내부의 촬상된 크랙이나 파손 위치가 상기 촬상카메라와의 경사각이 얼마인지를 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저모듈의 상하 길이와 좌우 길이는 설정된 값인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 구동모듈, 회전체모듈, 카메라모듈, 레이저모듈 및 조명모듈로 구성된 크랙 측정장치는 관로 조사용 로봇이나 관로 조사용 트레일러에 장착되어 관로 내부의 이동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치.
KR1020160010279A 2016-01-20 2016-01-27 레이저를 이용한 관로 내부 크랙 측정장치 KR20170087376A (ko)

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