KR20170136130A - 교량 처짐 계측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 빔 도트의 위치 이동량 또는 복수 개 도트 간의 상대좌표 변화량을 이용하여 교량의 처짐을 감시하고 그 처짐 변위를 측정할 수 있는 교량 처짐 계측 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템은, 교량의 하부 구조물 상에 설치되어 일 방향으로 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과; 상기 교량의 상부 구조물 상에 설치되고, 일 면에 개방구가 형성되어 있으며, 상기 개방구를 제외한 나머지 면은 외부 입사광을 차폐하도록 형성된 암실 케이스와; 상기 암실 케이스 내부에 상기 개방구를 대향하도록 설치되는 결상 플레이트; 및 상기 암실 케이스 내부에 설치되어 상기 결상 플레이트에 맺히는 이미지를 촬영하는 촬상 장치를 포함한다.

Description

교량 처짐 계측 시스템{SYSTEM FOR MEASURING BRIDGE DEFLECTION}

본 발명은 교량의 처짐을 감시하기 위한 장치로서, 보다 상세하게는 레이저 빔 도트의 위치 이동량 또는 복수 개 도트 간의 상대좌표 변화량을 이용하여 교량의 처짐을 감시하고 그 처짐 변위를 측정하기 위한 교량 처짐 계측 시스템에 관한 것이다.

건설 구조물 상태 평가에 있어서, 외력에 의한 구조물의 변위 내지 변형은 가장 중요한 측정 항목 중 하나에 해당한다.

건설 구조물 중 특히 교량의 경우 그 처짐 변형에 대한 감시 및 측정이 중요한데, 종래 교량 처짐 측정 장치는 접촉식 변위계를 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 것이 일반적이었다.

도 1은 종래 접촉식 변위계를 이용한 교량 처짐 측정 시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 교량 처짐 측정 장치는 조립식 작업대(3)를 지상에 설치하고, 그 조립식 작업대(3) 상단에 변위계(2)를 설치하여, 해당 변위계(2)가 교량 상부 구조물(1)(예컨대, 거더 등)에 접촉된 상태에서 교량의 처짐 발생시 변위계(2)에 가해지는 외력을 통해 해당 교량의 처짐을 측정하도록 구성된다.

그런데, 이러한 종래 접촉식 변위계는 교하 공간이 일반도로, 하천 또는 바다인 경우에는 고정점 설치가 불가능하기 때문에, 접촉식 변위계를 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 것이 불가능한 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여, 카메라와 이미지 프로세싱 기법을 적용한 교량의 처짐 측정 기술이 개발되어 유럽에서 상용화되어 있고 최근 국내에도 도입되고 있다.

그러나, 이와 같이 이미지 프로세싱 기법을 적용한 교량의 처짐 측정 기술은 원거리 측정을 위하여 고가의 망원렌즈 등이 요구되며, 원거리에서 망원렌즈를 사용하기 때문에 바람 등에 의해 기준점이 미세하게 떨리는 경우 오차가 발생하는 단점이 있었다. 또한, 교량의 안전진단은 주로 차량 통행이 적은 야간에 이루어지는 바, 시야확보를 위하여 별도의 조명을 설치하여야 하는 번거로움이 있었다.

최근 들어 드론, 로봇 등 무인 점검체를 이용하여 산업기간 시설물 관리하려는 시도가 늘어나는 추세이나, 상기 경우 카메라가 설치된 동체의 좌표가 지속적으로 변동되기 때문에, 이들 단독으로는 비전 기술을 이용한 교량 변위 측정이 어려운 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 카메라를 이용한 이미지 프로세스 기법을 기반으로 교량의 처짐을 감시하고 그 수직 변위를 측정할 수 있는 교량 처짐 계측 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 교하 공간이 일반도로, 하천 또는 바다인 경우에도 교량의 처짐 계측이 가능하고, 바람, 안개 등의 외부 환경에 의한 측정결과 오차를 배제할 수 있으며, 뛰어난 측정 정밀도를 보장하면서도 상대적으로 저렴한 비용으로 설치 및 운용 가능한 교량 처짐 계측 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템은, 교량의 하부 구조물 상에 설치되어 일 방향으로 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과; 상기 교량의 상부 구조물 상에 설치되고, 일 면에 개방구가 형성되어 있으며, 상기 개방구를 제외한 나머지 면은 외부 입사광을 차폐하도록 형성된 암실 케이스와; 상기 암실 케이스 내부에 상기 개방구를 대향하도록 설치되는 결상 플레이트; 및 상기 암실 케이스 내부에 설치되어 상기 결상 플레이트에 맺히는 이미지를 촬영하는 촬상 장치;를 포함한다.

그리고, 상기 레이저 빔은 상기 개방구를 경유하여 상기 결상 플레이트에 입사되고, 상기 촬상 장치는 상기 결상 플레이트에 맺히는 상기 레이저 빔의 도트 이미지를 촬영하도록 구성된다.

그리고, 상기 교량의 처짐에 따른 상기 도트의 상기 결상 플레이트 내 위치 변화를 이용하여 상기 교량의 변위를 계측하는 관리 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템에 의하면, 교하 공간이 일반도로, 하천 또는 바다인 경우에도 교량의 처짐 계측이 가능하고, 저가의 장거리 레이저 빔을 사용하여 정밀한 변위 측정이 가능하게 되었다.

또한, 암실 케이스 내부의 결상 플레이트에 맺히는 레이저 빔 도트의 변동량만을 측정하기 때문에 주야에 상관없이 별도의 조명설비가 필요하지 않으며, 원거리 측정이 아니기 때문에 고속프레임 측정이 가능한 일반 산업용 카메라의 활용만으로도 저렴하면서도 고속/고정밀의 변위측정 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 암실 케이스에 의해, 레이저 빔 도트가 결상 플레이트에 보다 선명하게 결상될 수 있고, 촬상 장치가 외부광에 노출될 경우 야기될 수 있는 신호 왜곡을 최소화할 수 있으며, 바람, 안개 등의 외부 환경에 의한 측정결과 오차를 배제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 접촉식 변위계를 이용한 교량 처짐 측정 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 촬상 장치와 결상 플레이트가 내장된 암실 케이스의 사시도.
도 4는 도 3의 길이 방향 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템에 의해 획득된 도트 이미지 정보의 일례.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 처짐 계측 시스템의 개략도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 처짐 계측 시스템에 의해 획득된 도트 이미지 정보의 일례.

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 촬상 장치와 결상 플레이트가 내장된 암실 케이스의 사시도이고, 도 4는 도 3의 길이 방향 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템은 교량의 처짐을 감시하고 그 처짐에 따른 변위를 측정하기 위한 장치로서, 레이저 광원(30), 암실 케이스(40), 결상 플레이트(50) 및 촬상 장치(60)를 포함한다.

본 발명의 레이저 광원(30)은 레이저 빔(P1)을 출사하는 장치로서, 레이저 광원(30)으로부터 출사되는 레이저 빔(P1)은 암실 케이스(40) 측으로 직진하여 결상 플레이트(50)에 입사될 수 있도록 구성된다.

이러한 레이저 광원(30)은 교량에 설치되는데, 특히 교량에 있어서 수직 변위가 없거나 최소인 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 레이저 광원(30)은 수직 변위가 거의 발생하지 않는 교량 하부 구조물(10)에 설치되고, 상기 '교량 하부 구조물(10)'은 예컨대 교량의 상부 구조물(20)을 지지하는 교각 내지 교대 등일 수 있다.

본 발명의 암실 케이스(40)는 레이저 광원(30)으로부터 출사되어 직진하는 레이저 빔(P1) 경로 상에 배치되고, 내부 공간에 구비되는 결상 플레이트(50)와 촬상 장치(60)에 암실을 제공하는 박스 형태의 함체로 구성된다.

이러한 암실 케이스(40)는 교량에 설치되고, 특히 교량에 있어서 최대 변위가 발생할 수 있는 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 암실 케이스(40)는 변위가 쉽게 발생하는 교량 상부 구조물(20)에 설치되고, 상기 '교량 상부 구조물(20)'은 예컨대 교량의 하부 구조물(10)에 의해 지지되는 교량 거더일 수 있다.

보다 바람직하게는, 암실 케이스(40)는 교량 거더에 있어서 최대 변위가 발생할 수 있는 지점 즉, 상호 이웃하는 교각 사이의 중심부 또는 한 쌍의 교대 사이의 중심부에 설치되는 것이 좋다.

암실 케이스(40)는 그 내/외부가 연통될 수 있도록 일 면에 개방구(41)가 형성되어 있고, 상기 개방구(41)를 제외한 나머지 면은 외부 입사광을 차폐할 수 있는 재질로 형성된다.

그리고, 암실 케이스(40)는 상기 개방구(41)가 레이저 광원(30)을 대향하도록 설치되어 레이저 광원(30)으로부터 출사되는 레이저 빔(P1)은 개방구(41)를 경유하여 암실 케이스(40) 내부로 진입하도록 구성된다.

상기와 같은 암실 케이스(40)에 의해, 후술할 레이저 빔 도트가 결상 플레이트(50)에 보다 선명하게 결상될 수 있고, 촬상 장치가 외부광에 노출될 경우 야기될 수 있는 신호 왜곡을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명의 결상 플레이트(50)는 개방구(41)를 통해 암실 케이스(40) 내부로 진입한 레이저 빔(P1)이 입사되어 그 입사 지점에 도트(Dot) 형태의 상(이하, '레이저 빔 도트'라 칭함)이 맺히도록 기능하는 얇은 판체이다.

결상 플레이트(50)는 암실 케이스(40) 내부에 개방구(41)를 대향하도록 배치되며, 바람직하게는 개방구(41)로부터 내측으로 소정 거리 이격된 위치에 수직하게 설치된다.

특히 촬상 장치(60)가 결상 플레이트(50)의 후방에 배치되게 구성할 경우, 결상 플레이트(50)는 암실 케이스(40) 내부의 중심 영역에 수직하게 설치하는 것이 가장 바람직하다.

결상 플레이트(50)는 촬상 장치(60)의 설치 위치에 따라 (반)투명 또는 불투명 재질로 형성할 수 있다.

도 3 및 도 4와 같이 촬상 장치(60)가 결상 플레이트(50)의 후방에 배치되게 구성하면, 촬상 장치(60)는 결상 플레이트(50)의 후면을 촬영하게 된다. 그런데, 레이저 빔 도트는 결상 플레이트(50)의 앞면에 맺히게 되는 바, 후면에서도 상기 레이저 빔 도트 이미지를 촬영할 수 있도록 해당 결상 플레이트(50)는 투명 또는 반투명 재질로 형성되어야 한다.

그런데, 촬상 장치(60)를 결상 플레이트(50)의 전방(예컨대, 전방 상측 영역)에 배치하여 결상 플레이트(50)의 앞면을 촬영하도록 구성한다면, 촬상 소자는 결상 플레이트(50)의 앞면에 맺힌 레이저 빔 도트를 촬영하게 되는 바, 해당 결상 플레이트(50)는 불투명 재질로 형성할 수도 있다.

참고로, 결상 플레이트(50)의 '앞면'이란 개방구(41)에 대향하는 면을 지칭하고, 후면이란 앞면의 반대면을 지칭한다.

본 발명의 촬상 장치(60)는 암실 케이스(40) 내부에 설치되어 결상 플레이트(50)에 맺히는 이미지를 획득하는 소자로서, 예컨대 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 구성할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 촬상 장치(60)는 결상 플레이트(50)의 후방에 배치되고, 적어도 이미지 획득을 위한 구성(예컨대, 광학계)은 암실 케이스(40) 내부에 수용되어 외부광이 차폐된 상태에서 레이저 빔 도트를 촬영할 수 있도록 구성된다.

또 다른 실시예로서, 촬상 장치(60)는 전술한 바와 같이 결상 플레이트(50)의 전방에 설치될 수 있다. 상기 경우, 촬상 장치(60)는 레이저 빔의 진행 경로를 벗어난 위치에 설치되어야 하며, 예컨대 결상 플레이트(50) 전방 상측, 전방 하측, 전방 좌측 및 전방 우측 중에서 선택된 어느 하나의 위치에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 촬상 장치(60)는 교량 처짐에 따른 변위의 동적 측정이 가능해야 하는 바, 고속 프레임 측정이 가능한 일반 산업용 카메라로 구성되고, 구체적으로는 단위 시간당 100 프레임(100 frame per sencond) 이상의 신호처리가 가능한 카메라로 구성하는 것이 바람직하다.

촬상 장치(60)에 의해 동적으로 획득되는 레이저 빔 도트 이미지는 유무선 통신 회선을 통해 관리 서버로 지속 전송되고, 관리 서버는 이에 탑재된 이미지 프로세싱 알고리즘을 통해 해당 도트 이미지 정보를 처리하여 교량 처짐을 계측하게 된다.

이하에서는, 전술한 구성을 통해 교량의 처짐을 감지하고 그 처짐 변위를 측정하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 교량 처짐 계측 시스템에 의해 획득된 도트 이미지 정보의 일례로서, 도 5의 'K1'은 교량의 처짐 발생 전 획득된 도트 이미지이고, 도 5의 'K2'는 교량의 처짐 발생 후 획득되는 도트 이미지이다.

먼저, 교량의 처짐 발생 전, 교량의 하부 구조물(10)에 설치된 레이저 광원(30)으로부터 레이저 빔(P1)을 출사시키면, 해당 레이저 빔은 암실 케이스(40) 내부에 구비된 결상 플레이트(50)에 조사되어 특정 지점에 도트 이미지를 형성하게 된다.

도 5 예시의 경우, 교량의 처짐 발생 전에는 결상 플레이트(50)의 중심부에 상이 맺힌 도트 이미지(이하, '초기 도트 이미지(K1)'라 칭함)를 획득하게 된다.

이후, 교량의 처짐이 발생하게 되면, 특히 교량의 상부 구조물(20)(예컨대, 거더 등)의 수직 변위가 발생되고, 이에 연동하여 상부 구조물(20)에 설치된 암실 케이스(40) 역시 수직 방향 위치 변동이 발생된다.

반면, 교량의 하부 구조물(10)은 수직 변위가 거의 발생되지 않기 때문에, 하부 구조물(10)에 설치된 레이저 광원(30) 역시 수직 방향 위치 변화가 거의 발생되지 않게 된다.

결국, 교량의 처짐이 발생되면, 수직 위치 변동이 발생한 암실 케이스(40)는 수직 위치 변화가 발생하지 않는 레이저 빔 경로에 대하여 그 상대적 위치가 변경되게 되고, 이에 의해 결상 플레이트(50)의 레이저 빔 조사점 역시 최초 조사점 대비 그 위치가 변경되게 된다.

도 5의 'K2'는 이와 같이 교량의 처짐 발생에 따라 결상 플레이트(50)의 레이저 빔 조사점이 변경된 모습을 보여주고 있다. 즉, 교량 처짐 발생 전 도트 이미지 (K1)는 결상 플레이트(50)의 중심부에 위치하나, 교량 처짐 발생 후 도트 이미지(이하, '이동 도트 이미지(K2)'라 칭함)는 최초 도트 이미지(K1)의 위치로부터 소정 거리 이동된 지점에 상이 맺히게 되고, 이로부터 최초 도트 이미지(K1) 대비 이동 도트 이미지 (K2)의 이동량을 도출할 수 있게 된다.

그리고, 항상 일정한 거리에 설치된 카메라에 의하여 결정되는 환산계수를 이와 같이 도출된 이동량에 대입함으로써 발생 변위를 산출할 수 있고, 교량의 처짐 진행에 따라 그 위치가 점진적으로 변화하는 도트의 이동량을 지속적으로 검출함으로써 교량의 변위량을 측정할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 처짐 계측 시스템의 개략도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 처짐 계측 시스템은 레이저 광원(35), 기준 도트(70), 레이저 빔 도트(80) 및 촬상용 비행 유닛(90)을 포함한다.

본 발명의 레이저 광원(35)은 레이저 빔을 출사하는 장치로서, 레이저 광원(35)으로부터 출사되는 레이저 빔(P2)은 교량의 상부 구조물(20) 측으로 직진하여 해당 상부 구조물(20)의 일면 상에 조사될 수 있도록 구성된다.

이러한 레이저 광원(35)은 교량에 설치되는데, 특히 교량에 있어서 수직 변위가 없거나 최소인 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 레이저 광원(35)은 수직 변위가 거의 발생하지 않는 교량 하부 구조물(10)에 설치되고, 상기 '교량 하부 구조물(10)'은 예컨대 교량의 상부 구조물(20)을 지지하는 교각 내지 교대 등일 수 있다.

본 발명의 기준 도트(70)는 교량의 상부 구조물(20)의 일면 상에 점 모양으로 구비되는 구성이다. 참고로, 레이저 빔이 조사되는 상부 구조물(20)의 '일면'은 상기 기준 도트(70)가 형성되는 상부 구조물(20)의 '일면'과 동일한 면에 해당한다.

바람직한 실시예에 따르면, 기준 도트(70)는 페인트, 부착물 또는 발광소자 등을 점 모양으로 형성하여, 상부 구조물(20)의 일면 상에 도포, 부착 또는 장착할 수 있다.

이렇게 형성되는 기준 도트(70)는 상부 구조물(20)의 일면 상에 고정되게 구비되어 상부 구조물(20)의 처짐 발생시 이와 함께 수직 이동하도록 구성된다.

한편, 기준 도트(70)는 점 모양의 페인트, 부착물 또는 발광소자를 상부 구조물(20)의 일면에 바로 도포, 부착 또는 장착하거나, 또는 별도의 판체(85)에 기준 도트(70)를 형성한 후 해당 판체(85)를 상부 구조물(20)의 일면 상에 설치할 수도 있음은 물론이다.

이러한 기준 도트(70)는 교량에 형성되는데, 특히 교량에 있어서 최대 변위가 발생할 수 있는 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 기준 도트(70)는 변위가 쉽게 발생하는 교량 상부 구조물(20)에 설치되고, 상기 '교량 상부 구조물(20)'은 예컨대 교량의 하부 구조물(10)에 의해 지지되는 교량 거더일 수 있다.

보다 바람직하게는, 기준 도트(70)는 교량 거더에 있어서 최대 변위가 발생할 수 있는 지점 즉, 상호 이웃하는 교각 사이의 중심부 또는 한 쌍의 교대 사이의 중심부에 설치되는 것이 좋다.

본 발명의 레이저 빔 도트(80)는 레이저 광원(35)으로부터 출사되어 교량 상부 구조물(20)에 입사되는 레이저 빔(P2)에 의한 도트(Dot) 형태의 이미지를 지칭한다.

즉, 레이저 광원(35)으로부터 출사되는 레이저 빔(P2)은 교량 상부 구조물(20)의 일면에 조사되어 그 입사 지점에 도트 형태의 상(이하, '레이저 빔 도트(80)'라 칭함)이 맺히게 된다.

이러한 레이저 빔 도트(80)는 교량 상부 구조물(20)의 일면 중 기준 도트(70)가 구비되어 있는 영역에 형성되도록 구성되고, 보다 구체적으로는 기준 도트(70)로부터 수직 상부 또는 수직 하부로 소정 거리 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상용 비행 유닛(90)은 공중 비행을 통해 교량 상부 구조물(20)에 형성된 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80)를 촬영하여 그 이미지 자료를 획득하기 위한 장치이다.

바람직한 실시예에 따르면, 촬상용 비행 유닛(90)은 카메라(95)가 탑재되고 원격 비행 제어가 가능한 드론으로 구성할 수 있으며, 상기 경우 작업자가 드론을 조종하여 해당 교량에 형성된 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80)를 촬영하게 된다.

한편, 촬상용 비행 유닛(90)에 탑재되는 카메라(95)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 구성할 수 있다.

촬상용 비행 유닛(90)에 의해 획득되는 도트 이미지 정보는 관리 서버로 입력되고, 관리 서버는 이에 탑재된 이미지 프로세싱 알고리즘을 통해 해당 도트 이미지 정보를 처리하여 교량 처짐을 계측하게 된다.

구체적으로, 관리 서버는 교량의 처짐에 따른 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80) 간의 상대 변위를 연산하여 해당 교량의 처짐을 계측할 수 있게 된다.

이하에서는, 전술한 본 발명의 또 다른 실시예의 구성을 통해 교량의 처짐을 감지하고 그 처짐 변위를 측정하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 처짐 계측 시스템에 의해 획득된 도트 이미지 정보의 일례로서, 도 7(a)는 '교량의 처짐 발생 전 획득된 기준 도트와 레이저 빔 도트 이미지이고, 도 7(b)는 교량의 처짐 발생 후 획득되는 기준 도트와 레이저 빔 도트 이미지이다. 참고로, 도 7의 예시는 레이저 빔 도트가 기준 도트의 수직 하부에 형성되도록 구성한 것이다.

먼저, 교량의 처짐 발생 전, 교량의 하부 구조물(10)에 설치된 레이저 광원(35)으로부터 레이저 빔을 출사시키면, 해당 레이저 빔은 교량 상부 구조물(20)에 조사되어 기준 도트(70)의 수직 하부 위치에 도트 이미지를 형성하게 된다.

교량의 처짐 발생 전에는 도 7(a)와 같이 기준 도트(70)로부터 수직 하부로 'L1' 만큼 이격된 위치에 레이저 빔 도트(80)의 상이 맺히게 된다.

이후, 교량의 처짐이 발생하게 되면, 특히 교량의 상부 구조물(20)(예컨대, 거더 등)의 수직 변위가 발생되고, 이에 연동하여 상부 구조물(20)에 고정된 기준 도트(70) 역시 수직 방향 위치 변동이 발생된다.

반면, 교량의 하부 구조물(10)은 수직 변위가 거의 발생되지 않기 때문에, 하부 구조물(10)에 설치된 레이저 광원(35) 역시 수직 방향 위치 변화가 거의 발생되지 않게 된다.

결국, 교량의 처짐이 발생되면, 수직 위치 변동이 발생한 기준 도트(70)는 수직 위치 변화가 발생하지 않는 레이저 빔 경로에 대하여 그 상대적 위치가 변경되게 되고, 이에 의해 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80) 간에는 상대적 변위가 발생하게 된다.

도 7(b)는 이와 같은 교량 처짐(C1)에 따라 발생되는 상대 변위를 보여주고 있다. 즉, 교량 처짐 발생 전 기준 도트(도 7(a)의 '70')는 레이저 빔 도트(80)에 대하여 'L1' 만큼 이격된 거리에 위치하나, 교량 처짐 발생 후 기준 도트(도 7(b)의 '70')는 교량 처짐에 따른 변위(D1)에 의해 레이저 빔 도트(80)에 대하여 'L2'(여기서, L2〈 L1) 만큼 이격된 거리에 위치하게 된다. 즉, 교량 처짐 발생시, 교량의 처짐 정도에 비례하여 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80) 간의 상대 변위도 변화하게 되는 것이다. 참고로, 도 7의 'L1' 및 'L2'는 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80)의 각 중심점 간의 거리를 의미한다.

관리 서버는 촬상용 비행 유닛(90)에 의해 제공되는 도트 이미지 정보에서 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80)의 상대 좌표를 추출하고, 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80) 간의 상대 변위에 따른 상대 좌표의 변화량을 측정함으로써 교량 변위를 계측할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다.

예컨대, 도 2 실시예의 경우, 레이저 광원(30)은 교량 하부 구조물(10)에 설치되고, 암실 케이스(40)는 교량 상부 구조물(20)에 설치되는 것으로 구성하였으나, 이와 반대로 교량 하부 구조물(10)에 설치되는 암실 케이스(40), 교량 상부 구조물(20)에 설치되는 레이저 광원(30)으로 구성하여도 동일한 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

마찬가지로, 도 6 실시예의 경우, 레이저 광원(35)은 교량 하부 구조물(10)에 설치되고, 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80)는 교량 상부 구조물(20)에 형성되는 것으로 구성하였으나, 이와 반대로 교량 하부 구조물(10)에 설치되는 기준 도트(70)와 레이저 빔 도트(80), 교량 상부 구조물(20)에 설치되는 레이저 광원(35)으로 구성하여도 동일한 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10: 교량 하부 구조물
20: 교량 상부 구조물
30,35: 레이저 광원
40: 암실 케이스
50: 결상 플레이트
60: 촬상 장치
70: 기준 도트
80: 레이저 빔 도트
90: 촬상용 비행 유닛\
95: 카메라

Claims (7)

1. 교량의 처짐을 감시하고 그 변위를 측정하기 위한 장치로서,
   상기 교량의 하부 구조물 상에 설치되어 일 방향으로 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원;
   상기 교량의 상부 구조물 상에 설치되고, 일 면에 개방구가 형성되어 있으며, 상기 개방구를 제외한 나머지 면은 외부 입사광을 차폐하도록 형성된 암실 케이스;
   상기 암실 케이스 내부에 상기 개방구를 대향하도록 설치되는 결상 플레이트; 및
   상기 암실 케이스 내부에 설치되어 상기 결상 플레이트에 맺히는 이미지를 촬영하는 촬상 장치;를 포함하고,
   상기 레이저 빔은 상기 개방구를 경유하여 상기 결상 플레이트에 입사되고, 상기 촬상 장치는 상기 결상 플레이트에 맺히는 상기 레이저 빔의 도트 이미지를 촬영하도록 구성되며,
   상기 교량의 처짐에 따른 상기 도트의 상기 결상 플레이트 내 위치 변화를 이용하여 상기 교량의 변위를 계측하는 관리 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 관리 서버는 상기 도트의 위치 변화에 따른 이동량을 측정하여 상기 교량의 변위를 계측하는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 결상 플레이트는 투명 또는 반투명 재질로 이루어진 판체로 구성되고,
   상기 촬상 장치는 상기 결상 플레이트 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 레이저 광원은 상기 하부 구조물을 대체하여 상기 상부 구조물 상에 설치되고, 상기 암실 케이스는 상기 상부 구조물을 대체하여 상기 하부 구조물 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
5. 교량의 처짐을 감시하고 그 변위를 측정하기 위한 장치로서,
   상기 교량의 하부 구조물 상에 설치되어 상기 교량의 상부 구조물로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
   상기 교량의 상부 구조물 상에 고정되게 구비되는 기준 도트;
   상기 기준 도트로부터 수직 상부 또는 수직 하부로 이격된 위치에 상기 레이저 빔이 입사되어 형성되는 레이저 빔 도트;
   공중 비행을 통해 상기 기준 도트와 상기 레이저 빔 도트를 촬영하는 촬상용 비행 유닛; 및
   상기 교량의 처짐에 따른 상기 기준 도트와 상기 레이저 빔 도트 간의 상대 변위를 이용하여 상기 교량의 변위를 계측하는 관리 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 관리 서버는 상기 기준 도트와 상기 레이저 빔 도트의 상대 좌표를 추출하고, 상기 상대 변위에 따른 상기 상대 좌표의 변화량을 측정하여 상기 교량의 변위를 계측하는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.
   
7. 제5 항에 있어서,
   상기 기준 도트는 점 모양으로 형성된 페인트, 부착물 또는 발광소자가 상기 상부 구조물의 일면 상에 도포, 부착 또는 장착되는 것을 특징으로 하는 교량 처짐 계측 시스템.

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