KR20180088993A - 대형탱크 주행플랜트 3d 스캔용 로봇시스템 - Google Patents

대형탱크 주행플랜트 3d 스캔용 로봇시스템 Download PDF

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KR20180088993A
KR20180088993A KR1020170013485A KR20170013485A KR20180088993A KR 20180088993 A KR20180088993 A KR 20180088993A KR 1020170013485 A KR1020170013485 A KR 1020170013485A KR 20170013485 A KR20170013485 A KR 20170013485A KR 20180088993 A KR20180088993 A KR 20180088993A
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김이곤
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전남대학교산학협력단
㈜하이테크엔지니어링
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Abstract

본 발명은 구조물에 달라붙어 자유 이동이 가능하고 3D 스캔을 지원하여 구조물의 공간적 환경에 구애받지 않고 정확한 정보를 획득할 수 있는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템에 관한 것으로, 구조물의 벽면에 달라붙어 이동할 수 있는 트랙커와, 상기 트랙커의 상부에 설치되어 높낮이를 조절하는 리프트와, 상기 리프트의 상부에 설치되는 자세조정 장착구조물과, 상기 자세조정 장착구조물의 상부에 설치되어 리프트의 작동에 따라 승,하강되고 자세조정 장착구조물의 회전으로 자세가 조정되면서 구조물을 검사할 수 있도록 하는 3D 스캐너를 포함한다.

Description

대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템{ROBOT SYSTEM FOR 3D SCAN TRAVELING PLANT OF TANK}
본 발명은 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물에 달라붙어 자유 이동이 가능하고 3D 스캔을 지원하여 구조물의 공간적 환경에 구애받지 않고 정확한 정보를 획득할 수 있는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템에 관한 것이다.
일반적으로 중화학설비에서 저유탱크는 철판들이 서로 용접되어 제작되는데 이 용접부위의 용접결함은 내부에 저장된 유류나 가스등을 누출할 수 있는 원인으로 작용하고 있고, 설비의 정지, 화재, 폭발과 같은 2차적 사고를 유발할 수도 있다.
또한, 저유탱크는 보통 크기가 대형이므로 비계와 같은 철제 구조물을 이용하여 검사자가 비파괴 검사장비로 검사하기에는 추락재해와 같은 위험성이 크다.
또한, 종래의 비파괴 검사는 검사자의 수작업으로 모든 검사가 이루어지므로 검사자의 숙련도에 따라 검사 결과가 달라져 검사의 정확성을 담보하기 힘든 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 스스로 배관 또는 저유탱크의 외부를 이동하며 결함을 측정할 수 있는 비파괴 검사용 트랙커 장치(대한민국 공개특허공보 제10-2012-0119757호)를 개발한 바 있다.
종래의 비파괴 검사용 트랙커 장치는 배관이나 저유탱크 등의 외면에 달라붙어 스스로 이동하며 결함을 검출할 수 있으므로 검사자의 재해 위험이 없고 정밀한 결함검사를 수행할 수 있으므로 매우 유용한 기술이다.
한편, 종래의 비파괴 검사용 트랙커 장치는 저유탱크의 외면에 요철이 존재할 경우 초음파 센서와 저유탱크의 외면이 서로 떨어져 공극이 발생할 수 있으므로 이러한 공극은 결함검출의 정밀도를 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 종래의 비파괴 검사용 트랙커 장치는 무선통신을 통해 외부로부터 제어신호를 전송받아 동작할 수는 있으나 결함발생 유무나 결함위치 등을 정밀하게 측정하여 외부로 전송해 줄 수는 없는 문제점이 있다.
즉, 검사가 모두 종료된 후에 결함발생 유무나 결함위치 등을 알 수 있으므로 검사도중 결함부위의 검출에 관한 정보를 검사자가 즉시 인지할 수 없고 검사 도중 결함부위의 보수 등이 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0119757호 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0100173호
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 구조물에 자력으로 부착되어 자유 이동되고 공간에 맞춰 높낮이를 조절하면서 3D 스캔으로 구조물의 정보를 정확하고 안정적으로 획득할 수 있어 작업의 효율 및 안전성을 높일 수 있도록 한 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템은 구조물의 벽면에 달라붙어 이동할 수 있는 트랙커와, 상기 트랙커의 상부에 설치되어 높낮이를 조절하는 리프트와, 상기 리프트의 상부에 설치되는 자세조정 장착구조물과, 상기 자세조정 장착구조물의 상부에 설치되어 리프트의 작동에 따라 승,하강되고 자세조정 장착구조물의 회전으로 자세가 조정되면서 구조물을 검사할 수 있도록 하는 3D 스캐너를 포함할 수 있다.
상기 트랙커의 상부에는 리프트를 설치할 수 있도록 결합구가 설치될 수 있다.
상기 트랙커는 로봇 본체와, 상기 로봇 본체의 양측 전,후에 복수개로 구비되고 로봇 본체가 구조물에 달라붙어 이동할 수 있게 하는 마그네틱 휠과, 상기 로봇 본체의 내부에 마그네틱 휠과 연결되어 마그네틱 휠을 회전시킬 수 있도록 하는 구동부와, 상기 로봇 본체 내에 구동부와 전기적으로 연결되어 구동부의 작동을 제어할 수 있는 컨트롤모듈을 포함할 수 있다.
상기 로봇 본체는 컨트롤모듈이 설치되는 중앙부 본체와, 상기 중앙부 본체의 양측에 연결편으로 연결되어 구동부 및 마그네틱 휠이 설치될 수 있도록 하는 제1,2측부 본체로 이루어질 수 있다.
상기 구동부는 로봇 본체 내에 설치되며 컨트롤모듈과 전기적으로 연결되는 모터와, 상기 모터에 설치되어 모터의 구동에 따라 회전되는 웜 샤프트와, 상기 마그네틱 휠에 연결되고 웜 샤프트에 맞물려 웜 샤프트의 회전에 따라 회전되면서 마그네틱 휠을 회전시키는 웜 휠을 포함할 수 있다.
상기 구동부는 각각의 마그네틱 휠 마다 각각 설치될 수 있다.
상기 리프트는 트랙커 상부에 설치되는 바닥판과, 상기 바닥판 상부에 설치되어 절첩되면서 높낮이를 조절하는 링크와, 상기 링크에 설치되어 링크를 절첩시킬 수 있도록 하는 실린더와, 상기 링크의 상부에 설치되며 자세조정 장착구조물 및 3D 스캐너를 설치하기 위한 연결판을 포함할 수 있다.
상기 자세조정 장착구조물은 리프트 상부에 고정되는 고정구와, 상기 고정구에 연결되며 3D 스캐너의 촬영방향을 조절할 수 있도록 좌,우로 회전되는 회전구와, 상기 회전구에 연결되고 3D 스캐너가 연결되어 3D 스캐너의 촬영각도를 조절할 수 있도록 각도가 조절되는 각도조절구를 포함할 수 있다.
상기에서와 같이 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템에 의하면, 탱크의 구조물 벽면에 달라붙어 이동이 가능하고 높낮이 조절이 가능하며 각도 및 방향을 조절하면서 3D 스캐너로 구조물의 구조 진단 정보를 정확하고 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템을 도시한 분리사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 트랙커의 내부구성을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 리프트를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 자세조정 장착구조물을 도시한 정면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 측(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템을 도시한 분리사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 트랙커의 내부구성을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 리프트를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템의 자세조정 장착구조물을 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템은 트랙커(100)와, 리프트(200)와, 자세조정 장착구조물(300)과, 3D 스캐너(400)를 포함하게 된다.
상기 트랙커(100)는 3D 스캐너(400)를 이용하여 구조물을 진단할 수 있도록 구조물에 달라붙어 이동할 수 있게 된다.
도 3에서와 같이, 상기 트랙커(100)는 로봇 본체(110)와, 마그네틱 휠(120)과, 구동부(130)와, 컨트롤모듈(140)을 포함하게 된다.
상기 로봇 본체(110)는 컨트롤모듈(140)이 설치되는 중앙부 본체(111)와, 상기 중앙부 본체(111)의 양측에 연결편(114)으로 연결되는 제1,2측부 본체(112,113)로 이루어지게 된다.
상기 마그네틱 휠(120)은 로봇 본체(110)의 제1,2측부 본체(112,113)의 외측 전,후에 설치되어 구조물의 벽면에 달라붙어 회전되면서 이동할 수 있게 된다.
상기 구동부(130)는 제1,2측부 본체(112,113) 내에 컨트롤모듈(140)과 전기적으로 연결되고 마그네틱 휠(120)과 연결되어 컨트롤모듈(140)의 제어에 따라 작동되면서 마그네틱 휠(120)을 회전시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 구동부(130)는 제1,2측부 본체(112,113) 내에 설치되고 컨트롤모듈(140)과 전기적으로 연결되어 컨트롤모듈(140)의 제어에 따라 구동되는 모터(131)와, 상기 모터(131)에 설치되어 모터(131)의 구동에 따라 회전되는 웜 샤프트(132)와, 상기 마그네틱 휠(120)에 연결되고 웜 샤프트(132)에 맞물려 웜 샤프트(132)의 회전에 따라 회전되면서 마그네틱 휠(120)을 회전시킬 수 있도록 하는 웜 휠(133)을 포함하게 된다.
상기에서 구동부(130)는 각각의 마그네틱 휠(120) 마다 각각 설치된다.
즉, 상기 컨트롤모듈(140)의 제어에 따라 모터(131)가 구동되고 상기 모터(131)의 구동으로 웜 샤프트(132) 및 웜 휠(133)이 회전되면서 상기 웜 휠(133)에 연결되는 마그네틱 휠(120)이 회전되어 트랙커(100)가 구조물에 달라붙은 상태에서 이동할 수 있게 된다.
상기 컨트롤모듈(140)은 로봇 본체(110)의 중앙부 본체(111) 내에 설치되고 상기 모터(131)와 전기적으로 연결되어 모터(131)의 작동을 제어할 수 있게 된다.
그리고, 상기 트랙커(100)의 상부에는 로봇 본체(110)를 덮고 리프트(200)를 설치하기 위한 결합구(150)가 설치되어지게 된다.
도 1 및 도 4에서와 같이, 상기 리프트(200)는 트랙커(100)의 상부에 설치되어 3D 스캐너(400)를 승,하강시킬 수 있도록 높낮이를 조절할 수 있게 된다.
상기 리프트(200)는 트랙커(100) 상부의 결합구(150)에 설치되는 바닥판(210)과, 상기 바닥판(210)의 상부에 설치되어 접혔다 펼쳐지면서 3D 스캐너(400)의 높낮이를 조절하는 링크(220)와, 상기 링크(220)에 설치되어 링크(220)를 절첩시킬 수 있도록 하는 실린더(230)와, 상기 링크(220)의 상부에 설치되며 3D 스캐너(400)를 설치하기 위한 자세조정 장착구조물(300)을 설치하는 연결판(240)을 포함하게 된다.
즉, 상기 트랙커(100) 상에 리프트(200)가 설치되어 실린더(230)의 작동에 따라 링크(220)가 펼쳐지면서 상승하여 3D 스캐너(400)의 높이를 높게 할 수 있으며 상기 실린더(230)의 작동으로 링크(220)가 접혀지면서 하강하여 3D 스캐너(400)의 높이를 낮출 수 있게 된다.
도 1 및 도 5에서와 같이, 상기 자세조정 장착구조물(300)은 리프트(200)의 상부에 설치되어 3D 스캐너(400)의 각도 및 방향을 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 자세조정 장착구조물(300)은 리프트(200)의 연결판(240) 상에 볼팅 고정되는 고정구(310)와, 상기 고정구(310)에 연결되어 3D 스캐너(400)의 촬영방향으로 조절할 수 있도록 좌,우로 회전되는 회전구(320)와, 상기 회전구(320)에 연결되면서 3D 스캐너(400)가 연결되어 3D 스캐너(400)의 촬영각도를 조절하기 위해 각도가 조절되는 각도조절구(330)로 이루어지게 된다.
상기 3D 스캐너(400)는 자세조정 장착구조물(300)의 각도조절구(330) 상에 설치되어 대형탱크 구조물의 구조를 진단하게 된다.
또한, 상기 3D 스캐너(400)는 리프트(200)의 작동에 따라 승,하강되고 자세조정 장착구조물(300)의 회전으로 방향 및 각도가 조정되어 구조물의 구조 진단 정보를 정확하고 효율적으로 획득할 수 있게 된다.
상기에서 3D 스캐너(400)의 기술적 구성은 이미 널리 통용되어 사용되고 있으므로 이에 대한 자세한 기술구성 및 작동상태는 생략하기로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템에 따른 작동상태를 살펴보면 아래와 같다.
상기 트랙커(100)를 구조 진단을 하기 위한 대형탱크의 구조물에 위치시키면 상기 마그네틱 휠(120)의 자력에 의해 구조물에 트랙커(100)가 달라붙게 되고 컨트롤모듈(140)의 제어에 따라 모터(131)가 구동되고 웜 샤프트(132) 및 웜 휠(133)이 회전되면서 마그네틱 휠(120)이 회전되어 구조물에 트랙커(100)가 달라붙은 상태에서 이동할 수 있게 된다.
그리고, 상기 트랙커(100)가 이동되면서 상기 3D 스캐너(400)가 구조물의 구조를 진단하게 된다.
또한, 상기 3D 스캐너(400)가 구조물을 스캔 시 상기 실린더(230)의 작동으로 링크(220)가 접혀지거나 펼쳐지면서 상기 3D 스캐너(400)의 높낮이를 조절하고 상기 자세조정 장착구조물(300)을 회전시켜 3D 스캐너(400)의 방향 및 각도를 조절하게 됨으로써 구조물의 구조 진단 부위에 맞출 수 있게 된다.
이와 함께, 상기 리프트(200)의 승,하강에 따라 3D 스캐너(400)의 높이를 낮추거나 높일 수 있어 구조물의 공간적 환경에 구애받지 않고 3D 스캐너(400)의 스캔이 용이하여 구조물의 정확한 정보 획득이 가능하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 트랙커 110 : 로봇 본체
111 : 중앙부 본체 112 : 제1측부 본체
113 : 제2측부 본체 114 : 연결편
120 : 마그네틱 휠 130 : 구동부
131 : 모터 132 : 웜 샤프트
133 : 웜 휠 140 : 컨트롤모듈
150 : 결합구 200 : 리프트
210 : 바닥판 220 : 링크
230 : 실린더 240 : 연결판
300 : 자세조정 장착구조물 310 : 고정구
320 : 회전구 330 : 각도조절구
400 : 3D 스캐너

Claims (8)

  1. 구조물의 벽면에 달라붙어 이동할 수 있는 트랙커;
    상기 트랙커의 상부에 설치되어 높낮이를 조절하는 리프트;
    상기 리프트의 상부에 설치되는 자세조정 장착구조물; 및
    상기 자세조정 장착구조물의 상부에 설치되어 리프트의 작동에 따라 승,하강되고 자세조정 장착구조물의 회전으로 자세가 조정되면서 구조물을 검사할 수 있도록 하는 3D 스캐너;
    를 포함하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙커의 상부에는 리프트를 설치할 수 있도록 결합구가 설치되는 것을 특징으로 하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙커는,
    로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 양측 전,후에 복수개로 구비되고 로봇 본체가 구조물에 달라붙어 이동할 수 있게 하는 마그네틱 휠;
    상기 로봇 본체의 내부에 마그네틱 휠과 연결되어 마그네틱 휠을 회전시킬 수 있도록 하는 구동부; 및
    상기 로봇 본체 내에 구동부와 전기적으로 연결되어 구동부의 작동을 제어할 수 있는 컨트롤모듈;
    을 포함하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로봇 본체는 컨트롤모듈이 설치되는 중앙부 본체와, 상기 중앙부 본체의 양측에 연결편으로 연결되어 구동부 및 마그네틱 휠이 설치될 수 있도록 하는 제1,2측부 본체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 로봇 본체 내에 설치되며 컨트롤모듈과 전기적으로 연결되는 모터;
    상기 모터에 설치되어 모터의 구동에 따라 회전되는 웜 샤프트; 및
    상기 마그네틱 휠에 연결되고 웜 샤프트에 맞물려 웜 샤프트의 회전에 따라 회전되면서 마그네틱 휠을 회전시키는 웜 휠;
    을 포함하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 구동부는 각각의 마그네틱 휠 마다 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트는,
    상기 트랙커 상부에 설치되는 바닥판;
    상기 바닥판 상부에 설치되어 절첩되면서 높낮이를 조절하는 링크;
    상기 링크에 설치되어 링크를 절첩시킬 수 있도록 하는 실린더; 및
    상기 링크의 상부에 설치되며 자세조정 장착구조물 및 3D 스캐너를 설치하기 위한 연결판;
    을 포함하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세조정 장착구조물은,
    상기 리프트 상부에 고정되는 고정구;
    상기 고정구에 연결되며 3D 스캐너의 촬영방향을 조절할 수 있도록 좌,우로 회전되는 회전구; 및
    상기 회전구에 연결되고 3D 스캐너가 연결되어 3D 스캐너의 촬영각도를 조절할 수 있도록 각도가 조절되는 각도조절구;
    를 포함하는 대형탱크 주행플랜트 3D 스캔용 로봇시스템.
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