KR20190025175A

KR20190025175A - 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20190025175A
Application number: KR1020170110883A
Authority: KR
Inventors: 이병주; 김인배; 도종남; 박창호; 문상수; 김진홍
Original assignee: 한국도로공사
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-03-11
Also published as: KR101962947B1

Abstract

본 발명에 의하면, 파형강판의 변위 측정 장치에 있어서, 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률을 가지며 자력에 의하여 부착되기 위한 고정부재(10), 고정부재(10)에 결합되는 베이스(22) 상에 고정된 상태에서 레이저빔의 조사에 의한 거리를 측정하기 위한 레이저빔 송수신모듈(20), 및 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 일방향으로 전환하기 위한 경로 변환모듈(40)로 이루어지는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치가 제공된다.

Description

저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치 및 그 방법{Displacement measurement system of corrugated steel plates with precise allignment and method threreof}

본 발명은 파형 강판으로 이루어진 암거에 대하여 이동 설치할 수 있는 파형 강판의 변위측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파형 강판으로 이루어진 구조물에 있어서 파형 강판의 변위 측정에 필요한 레이저 광원의 조사 방향 변위시에 발생되는 진동을 저감하도록 함으로써 조사 타켓의 정렬을 보다 정확히 하여 정확한 파형 강판의 변위를 측정할 수 있는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치에 관한 것이다.

도로구조물 중 터널이나 암거는 형상이 단순한 구조물이지만, 산을 굴착하거나 흙을 다지고 쌓아서 만들기 때문에 단면형상을 유지하는 것이 아주 중요한 요소이다. 이 구조물 중 특히 동일한 곡률을 갖고 일정한 크기로 제단된 주름진 강판을 연결 조립한 다음 흙을 덮고 다져서 단면에 압축력을 도입하여 하중에 저항하도록 하는 역학적인 개념을 가진 파형강판 구조물의 경우, 경제성과 시공성이 우수하여 암거 또는 개착터널 구조물에 많이 적용되는 구조형식이다. 완성된 단면은 옹벽과 일체된 반원형, 원형 그리고 타원형의 형상을 가지게 되며, 흙의 다짐으로 환압축이론에 의해 압축력이 되입되며, 모멘트 발생을 억제하도록 하고 있다. 하지만, 시공과정에서 뒤채움 다짐이 불량하거나 강판체결과정에서 품질관리가 소홀하게 될 경우 단면 변형으로 인한 구조안전성에 문제가 발생하는 경우가 종종 나타나고 있다. 또한, 주변의 진동, 지반의 변형과 같은 지반의 부등침하, 또는 공용하중이 과다하게 작용하는 경우 구조물 단면에 휨 모멘트가 증가하게 되며, 이로 인하여 단면이 변형되거나 조립연결부 이격으로 누수가 발생하는 손상이 나타난다. 변형이 과다하게 진전될 경우 저항능력을 상실한 소성파과에 도달하며, 도로의 침하파손과 함께 교통사고와 인명피해를 유발시키기도 한다.

따라서 구조물의 안전성을 확보하기 위하여 파형강판으로 구성된 터널과 암거 구조물에 대해서는 주기적으로 변형의 정도를 측정하고 손상발생 유무를 점검하고 있다. 이 파형강판 구조물의 변형에 대한 조사는 점검자가 구조물 내부의 특정 위치를 지정하고 지정단면에서 천단부와 양측면의 3점 또는 5점 위치에 마크로 표시한 다음 단면 중심에서 마크 위치까지의 거리를 측정하게 되는데, 줄자나 거리측정기를 이용하여 일일이 거리를 재면서 설계값이나 초기측정값과 비교하여 그 거리의 변화량과 정보를 획득하고 있는 실정이다.

즉, 고소작업차 등을 이용하여 일일이 암거 내부의 마크 위치와 단면중심 까지의 거리를 자를 이용하여 직접 측정하거나 측량기 등으로 거리를 측정하여 내공변위에 대한 정보를 획득하고 있다.

그러나, 주기적으로 고소작업차를 이용한 거리측정 또는 측량기를 설치하여 측정하는 작업이 반복될 경우 작업시간이 많이 소요되며, 수작업으로 발생하는 작업오차가 커서 작업결과에 대한 신뢰도가 낮을 뿐만 아니라 내공변위의 진전여부에 대한 데이터의 관리가 어려운 등 많은 문제점이 있다.

또한, 종래의 구조물 변형정도 판별을 위한 측정작업은 일일이 수작업에 의하여 수행되기 때문에 구조물의 일부 위치에 대하여서만 선별적으로 수행됨으로써 구조물의 전반적인 형상변화 정도만을 측정할 수 있을 뿐 국부적으로 발생하는 변형과 이로 인한 붕괴의 원초적인 징후를 판단하기에는 어려운이 따른다.

따라서 이러한 제반 문제점을 해결할 수 있는 방법 중에 하나로 암거 변형에 관한 측정 시스템의 개발이 필요한 바, 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2012-50220호에서처럼 파형강판 암거의 변위 측정 시스템을 개발한 바 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 특허출원 제10-2012-50220호에 의하면, 본 발명의 일면에 의하면, 암거(200) 내부에서 이동하기 위한 본체(110), 본체(110)에 탑재되어 암거의 파형강판(210)에 대하여 원격 거리를 측정하기 위한 원격 거리측정부(120), 원격 거리측정부(120)에 의하여 측정된 파형강판(210)에 대한 연속적인 거리 값으로부터 요철부(212)를 판별하기 위한 요철판별부(130A), 및 요철판별부(130A)에 의하여 판별된 요부(212a) 또는 철부(212b)의 위치에 대하여 원격 거리측정부(120)에 의하여 측정된 거리에 대한 측정 위치값(H)과 기준 위치값(Hc)에 대한 차이를 검출하여 암거의 변형에 대한 데이터를 생성하기 위한 변형 데이터생성부(140)를 포함하는 파형강판을 구비한 암거의 변형에 관한 측정 시스템이 제공되고 있다.

대한민국 특허출원 제10-2012-50220호에 의하면 파형강판을 구비한 암거에 대하여 별도의 마크를 요하지 않음으로써 신속하고 정확하게 암거의 변형을 측정할 수 있는 효과가 있으나, 원격 거리측정부가 암거 내부에서 이동하기 위한 본체에 구비되어 이동되면서 변위 측정에 필요한 데이터를 수집하고 있기 때문에, 진동 발생과 포트와 같은 장애물 등으로 인하여 데이터 수집의 장애가 있는 경우가 있을 뿐만 아니라 이에 대한 데이터 보정 작업이 필요한 제한이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2016-99205호에 의하여 파형강판에 본체의 탈부착을 통하여 파형강판의 변위를 측정할 수 있는 기술을 개발한 바 있다.

그러나 이 경우 파형강판의 변위 측정에 필요한 레이저 광의 조사 방향 변환시에 레이저 광원의 발진기의 회전 구동에 따른 과부하로 인하여 많은 전력이 소모될 뿐만 아니라 상대적으로 큰 무게를 가진 레이저 광원의 발진기가 일정각도로 회전운동 후의 급격한 정지에 따른 관성의 변화로 인하여 댐핑(damping) 현상이 일어나는 문제점이 있다. 이와 같은 댐핑 현상으로 인하여 정확한 레이저 광의 시준이 어려울 뿐만 아니라 그에 따른 정확한 파형강판의 변위측정의 한계를 가지는 문제점이 있다. 또한, 레이저 광원 발진기의 회전 운동을 위한 모듈에 대한 내구성이 저하될 뿐만 아니라 댐핑 현상에 따른 측정 시간이 지연되는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 파형 강판으로 이루어진 구조물에 대하여 파형 강판의 변위측정에 필요한 레이저 광원의 시준의 댐핑 현상을 방지하여 보다 정확하고 신속한 파형강판의 변위를 측정할 수 있는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 내구성이 향상되는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일면에 의하면, 파형강판의 변위 측정 장치에 있어서, 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률을 가지며 자력에 의하여 부착되기 위한 고정부재(10), 고정부재(10)에 결합되는 베이스(22) 상에 고정된 상태에서 레이저빔의 조사에 의한 거리를 측정하기 위한 레이저빔 송수신모듈(20), 및 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 일방향으로 전환하기 위한 경로 변환모듈(40)로 이루어지는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치가 제공된다.

여기서, 고정부재(10)는 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률의 요홈면(12)을 구비하며, 강자성 매질로 이루어진 자력부재(미도시)가 내재되는 것이 바람직하다.

또한, 자력부재는 강자성의 영구자석이나 전자석으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 베이스(22)는 레이저빔(L)의 경로 정렬을 위하여 고정부재(10)에 대하여 3차원적으로 가변되어 고정 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 레이저빔 송수신모듈(20)은 레이저빔(L)을 발진하여 송신기 위한 레이저빔 발진모듈(24), 송신된 레이저를 수신하기 위한 레이저빔 수신모듈(26), 레이저빔 수신모듈에 의하여 수신된 레이저빔의 위상차 분석을 통하여 거리를 측정하기 위한 거리측정모듈(28), 및 레이저빔의 발진에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈(미도시)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 반사경(42)은 레이저빔 송수신모듈(20)의 레이저빔(L)은 연장부재(32)의 방향으로 송수신된 상태에서 파형강판(C)의 절곡면을 따라 레이저빔(L)이 경로변환되도록 경로 변환모듈(40)의 회전축(46)에 대하여 경사지게 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 발진되어 송신되는 레이저빔(L)의 최초 수평경로의 정확성 여부를 검출하기 위한 관성측정모듈(50)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(60)는 파형강판(C)의 비틀림으로 인하여 파형강판(C)의 절곡면의 절곡 라인의 부착이 지면에 대하여 수직으로 입상되어 있지 않을 경우, 레이저빔(L)의 송수신 경로에 따른 각 조사 위치에 대한 보정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 경로 변환모듈(40)은 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 절곡면인 절곡 라인의 일방향으로 전환하는 것이 바람직하다.

또한, 경로 변환모듈(40)은 반사경(42)을 회전시키기 위한 회전축(46)을 구비한 스텝핑 모터(44)로 이루어지며, 회전축(46)의 단부에는 반사경(42)을 결합시키기 위한 마운트(46′)를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 반사경(42)은 회전축(46)에 대하여 수직이 아닌 경사진 각으로 마운트(46′)에 결합되어 파형강판(C)의 내부에 대하여 절곡면의 절곡 라인 일방향으로 레이저빔(L)이 조사될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(60)는 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 송수신된 레이저빔(L)에 대하여 거리측정모듈(28)가 레이저빔(L)의 거리를 측정함에 있어서, 프로파일링을 위한 조사 포인트(P)들을 결정할 수 있도록 스텝핑 모터(44)의 회전 반경을 일정한 간격으로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(60)는 스텝핑 모터(44)의 구동을 제어하여 얻어진 조사 포인트(P)에 대한 거리 측정값들을 기반으로 하여 파형강판(C)의 형상을 프로파일링하는 것이 바람직하다.

또한, 반사경(42)의 마운트(46′)에는 레이저빔(L)이 조사되는 위치에 대한 파형강판(C)의 이미지 데이터(D_i)를 획득하기 위한 영상입력부(70)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 영상입력부(70)는 파형강판(C)의 내부에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위한 CCD 소자로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 영상입력부(70)에 의하여 입력된 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)를 획득하며, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩시키는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩과정에서, 정상적인 설계치를 갖는 파형강판(C) 라인에 대하여 변위를 가진 조사 포인트(P)들은 이미지 데이터(D_i)의 변위에 대한 데이터를 나타내도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 이미지 데이터(D_i)의 변위에 대한 데이터는 3차원의 데이터로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 지지대는 자력부재 대신에 파형강판(C)의 하단부에 결합되는 콘크리트 구조물의 상면에 안착되는 지지대로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 일면에 의하면, 고정부재(10)를 파형강판(C)의 절곡면 일측에 대응하여 부착시키는 제1 단계, 제어부(60)에 의하여 스텝핑 모터(44)를 파형강판(C)의 절곡면을 따라 일정 간격으로 회전하도록 하면서 레이저빔 송수신모듈(20)을 구동시키는 제2 단계, 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 송수신되는 레이저빔에 대하여 거리측정모듈(28)에 의하여 반사경(42)으로부터 조사 포인트(P)까지의 거리를 연산하는 제3 단계, 및 제어부(60)는 조사 포인트(P)들의 거리값에 의하여 파형강판(C)의 변위에 대한 프로파일링 데이터를 획득하는 제4 단계를 포함하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 방법이 제공된다.

따라서 레이저빔의 발진을 위한 모듈과 거리측정모듈 등이 고정부재에 결합되는 베이스 상에 고정된 상태에서 레이저빔이 경사진 반사경의 회전에 의하여 레이저빔의 경로를 변경함으로써 레이저빔의 경로에 대한 데이터 획득시 반사경의 회전을 통하여 레이저빔에 대한 노이즈 현상을 방지하여 보다 정확한 파형강판에 대한 데이터를 획득할 수 있다.

도 1은 특허출원 제10-2012-50220호의 개략적인 변위 측정의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치가 파형 강판에 부착된 상태에서 레이저 빔의 조사과정을 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치의 개략적인 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치가 파형 강판에 부착된 상태에서 레이저 빔의 조사과정을 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치에 의하면, 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률을 가지며 자력에 의하여 부착되기 위한 고정부재(10), 고정부재(10)에 결합되는 베이스(22) 상에 고정된 상태에서 레이저빔의 조사에 의한 거리를 측정하기 위한 레이저빔 송수신모듈(20), 및 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 일방향으로 전환하기 위한 경로 변환모듈(40)로 이루어진다.

고정부재(10)는 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률의 요홈면(12)을 구비하며, 강자성 매질로 이루어진 자력부재(미도시)가 내재된다. 자력부재는 강자성의 영구자석이나 전자석으로 이루어질 수 있다.

베이스(22)는 고정부재(10)에 대하여 결합되며, 이 때, 레이저빔(L)의 경로 정렬을 위하여 고정부재(10)에 대하여 3차원적으로 가변되어 고정 결합되는 것이 바람직하다. 레이저빔(L)을 초기에 정렬시킴에 있어서 시준의 기준이 되는 파형강판(C)의 경로에 대응하도록 고정부재(10)는 베이스(22)에 대하여 가변적으로 고정 결합된다.

레이저빔 송수신모듈(20)은 레이저빔(L)을 발진하여 송신기 위한 레이저빔 발진모듈(24), 송신된 레이저를 수신하기 위한 레이저빔 수신모듈(26), 레이저빔 수신모듈에 의하여 수신된 레이저빔의 위상차 분석을 통하여 거리를 측정하기 위한 거리측정모듈(28), 및 레이저빔의 발진에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈(미도시)로 이루어진다.

레이저빔 송수신모듈(20)에 있어서 레이저빔 발진모듈(24)과 레이저빔 수신모듈(26)은 모두 베이스(22)에 고정되어 있기 때문에 레이저빔의 발진과 수신시 레이저빔의 흔들림에 따른 거리측정의 데이터 손실이 없을 뿐만 아니라 노이즈 현상이 방지된다.

레이저빔 송수신모듈(20)의 레이저빔(L)은 연장부재(32)의 방향으로 조사된다.

본 발명의 바람직한 변형예에 의하면, 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 발진되어 송신되는 레이저빔(L)의 최초 수평경로, 즉 지면에 대하여 수평인 경로의 정확성 여부를 검출하기 위한 관성측정모듈(50)을 더 구비한다. 관성측정모듈(50)은 파형강판(C)의 비틀림 등으로 인하여 파형강판(C)의 절곡 라인의 부착이 지면에 대하여 수직으로 입상되어 있지 않을 경우, 레이저빔(L)의 송수신 경로에 따른 각 조사 위치에 대한 보정이 이루어지도록 한다. 이와 같이 조사 위치의 보정에 따라 보다 정확한 파형강판(C)의 형상을 프로파일링할 수 있다.

경로 변환모듈(40)은 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 절곡면의 일방향으로 전환한다.

경로 변환모듈(40)은 반사경(42)을 회전시키기 위한 회전축(46)을 구비한 스텝핑 모터(44)로 이루어지며, 회전축(46)의 단부에는 반사경(42)을 결합시키기 위한 마운트(46′)를 구비한다. 이 때, 반사경(42)은 회전축(46)에 대하여 수직이 아닌 경사진 각으로 마운트(46′)에 결합되어 파형강판(C)의 내부에 대하여 절곡면 일방향으로 레이저빔(L)이 조사될 수 있도록 한다.

한편, 제어부(60)는 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 송수신된 레이저빔(L)에 대하여 거리측정모듈(28)가 레이저빔(L)의 거리를 측정함에 있어서, 프로파일링을 위한 조사 포인트(P)들을 결정할 수 있도록 스텝핑 모터(44)의 회전 반경을 일정한 간격으로 제어한다. 한편. 제어부(60)는 스텝핑 모터(44)의 구동을 제어하여 얻어진 조사 포인트(P)에 대한 거리 측정값들을 기반으로 하여 파형강판(C)의 형상을 프로파일링한다.

한편, 반사경(42)의 마운트(46′)에는 레이저빔(L)이 조사되는 위치에 대한 파형강판(C)의 이미지 데이터(D_i)를 획득하기 위한 영상입력부(70)를 더 구비한다.

영상입력부(70)는 파형강판(C)의 내부에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위한 CCD 소자로 이루어지는 것이 바람직하다. 영상입력부(70)에 의하여 입력된 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)를 획득할 수 있으며, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩시킨다. 이 때, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩과정에서, 정상적인 설계치를 갖는 파형강판(C) 라인에 대하여 변위를 가진 조사 포인트(P)들은 이미지 데이터(D_i)의 변위에 대한 데이터를 나타내도록 한다. 그에 따라 3차원적인 입체형상이 획득되어 시각적인 데이터의 편의성을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 도면중의 미설명 부호 48′은 스텝핑 모터(44)의 마운트이며, 48은 스텝핑 모터(44)와 마운트(48′)를 케이싱하기 위한 케이싱이며, 22′은 레이저빔 송수신모듈(20), 관성측정모듈(50), 제어부(60)를 하우징하기 위한 하우징이다.

한편, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치는 파형강판(C)에 대하여 고정부재(10)가 자력에 의하여 파형강판(C)의 절곡면에 결합되고 있으나, 다른 변형예에 의하면, 고정부재(10) 대신에 지지대(미도시)로 이루어질 수도 있다. 지지대는 파형강판(C)의 하단부에 결합되는 콘크리트 구조물의 상면에 안착되는 지지대로 이루질 수도 있다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정의 방법이 제공된다.

먼저, 고정부재(10)를 파형강판(C)의 절곡면 일측에 대응하여 부착시킨다.

이후, 제어부(60)에 의하여 스텝핑 모터(44)를 파형강판(C)의 절곡면을 따라 일정 간격으로 회전하도록 하면서 레이저빔 송수신모듈(20)을 구동시킨다.

이 때, 제어부(60)는 영상입력부(70)를 구동하여 레이저빔이 조사되는 조사 포인트(P)를 중심으로 하는 영상이 입력되도록 하는 것이 바람직하다.

이후, 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 송수신되는 레이저빔에 대하여 거리측정모듈(28)에 의하여 반사경(42)으로부터 조사 포인트(P)까지의 거리를 연산한다.

이후, 제어부(60)는 조사 포인트(P)들의 거리값에 의하여 파형강판(C)의 변위에 대한 프로파일링 데이터를 획득한다.

한편, 제어부(60)는 영상입력부(70)에 의하여 입력된 영상에 대하여 프로파일링된 된 데이터를 중첩하여 3차원의 파형강판(C)에 대한 데이터를 출력한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 레이저빔의 발진을 위한 모듈과 거리측정모듈 등이 고정부재에 결합되는 베이스 상에 고정된 상태에서 레이저빔이 경사진 반사경의 회전에 의하여 레이저빔의 경로를 변경함으로써 레이저빔의 경로에 대한 데이터 획득시 반사경의 회전을 통하여 레이저빔에 대한 노이즈 현상을 방지하여 보다 정확한 파형강판에 대한 데이터를 획득할 수 있다.

C: 파형 강판
L: 레이저빔
P: 조사 포인트
10: 고정부재
20: 레이저빔 송수신모듈
22: 베이스
24: 레이저빔 발진모듈
26: 레이저빔 수신모듈
28: 거리측정모듈
32: 연장부재
40: 경로 변환모듈
42: 반사경
44: 스텝핑 모터
46: 회전축
46′: 마운트
48: 케이싱
48′: 모터 마운트
50: 관성측정모듈
60: 제어부
70: 영상입력부

Claims

파형강판의 변위 측정 장치에 있어서,
파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률을 가지며 자력에 의하여 부착되기 위한 고정부재(10);
고정부재(10)에 결합되는 베이스(22) 상에 고정된 상태에서 레이저빔의 조사에 의한 거리를 측정하기 위한 레이저빔 송수신모듈(20); 및
베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 일방향으로 전환하기 위한 경로 변환모듈(40)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제1항에 있어서, 고정부재(10)는 파형강판(C)의 요철면에 대응하는 곡률의 요홈면(12)을 구비하며, 강자성 매질로 이루어진 자력부재(미도시)가 내재되는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제2항에 있어서, 자력부재는 강자성의 영구자석이나 전자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제2항에 있어서, 베이스(22)는 레이저빔(L)의 경로 정렬을 위하여 고정부재(10)에 대하여 3차원적으로 가변되어 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제2항에 있어서, 레이저빔 송수신모듈(20)은 레이저빔(L)을 발진하여 송신기 위한 레이저빔 발진모듈(24), 송신된 레이저를 수신하기 위한 레이저빔 수신모듈(26), 레이저빔 수신모듈에 의하여 수신된 레이저빔의 위상차 분석을 통하여 거리를 측정하기 위한 거리측정모듈(28), 및 레이저빔의 발진에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈(미도시)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제5항에 있어서, 반사경(42)은 레이저빔 송수신모듈(20)의 레이저빔(L)은 연장부재(32)의 방향으로 송수신된 상태에서 파형강판(C)의 절곡면을 따라 레이저빔(L)이 경로변환되도록 경로 변환모듈(40)의 회전축(46)에 대하여 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제6항에 있어서, 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 발진되어 송신되는 레이저빔(L)의 최초 수평경로의 정확성 여부를 검출하기 위한 관성측정모듈(50)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제7항에 있어서, 제어부(60)는 파형강판(C)의 비틀림으로 인하여 파형강판(C)의 절곡면의 절곡 라인의 부착이 지면에 대하여 수직으로 입상되어 있지 않을 경우, 레이저빔(L)의 송수신 경로에 따른 각 조사 위치에 대한 보정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제6항에 있어서, 경로 변환모듈(40)은 베이스(22)로부터 연장된 연장부재(32)에 안착되며 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 조사되는 레이저빔(L)의 송수신 경로를 반사경(42)의 회전에 의하여 파형강판(C)의 절곡면인 절곡 라인의 일방향으로 전환하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제9항에 있어서, 경로 변환모듈(40)은 반사경(42)을 회전시키기 위한 회전축(46)을 구비한 스텝핑 모터(44)로 이루어지며, 회전축(46)의 단부에는 반사경(42)을 결합시키기 위한 마운트(46′)를 구비하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제10항에 있어서, 반사경(42)은 회전축(46)에 대하여 수직이 아닌 경사진 각으로 마운트(46′)에 결합되어 파형강판(C)의 내부에 대하여 절곡면의 절곡 라인 일방향으로 레이저빔(L)이 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제11항에 있어서, 제어부(60)는 레이저빔 송수신모듈(20)에 의하여 송수신된 레이저빔(L)에 대하여 거리측정모듈(28)가 레이저빔(L)의 거리를 측정함에 있어서, 프로파일링을 위한 조사 포인트(P)들을 결정할 수 있도록 스텝핑 모터(44)의 회전 반경을 일정한 간격으로 제어하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제12항에 있어서, 제어부(60)는 스텝핑 모터(44)의 구동을 제어하여 얻어진 조사 포인트(P)에 대한 거리 측정값들을 기반으로 하여 파형강판(C)의 형상을 프로파일링하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제13항에 있어서, 반사경(42)의 마운트(46′)에는 레이저빔(L)이 조사되는 위치에 대한 파형강판(C)의 이미지 데이터(D_i)를 획득하기 위한 영상입력부(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제14항에 있어서, 영상입력부(70)는 파형강판(C)의 내부에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위한 CCD 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제14항에 있어서, 영상입력부(70)에 의하여 입력된 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)를 획득하며, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩시키는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제16항에 있어서, 제어부(60)는 조사 포인트(P)의 중심을 기준으로 한 일정 영역들의 이미지 데이터(D_i)들을 연속적으로 배치함으로써 전체 파형강판(C)로 이루어진 암거 내부의 형상에 대하여 레이저빔 송수신모듈(20)로부터 획득된 각 조사 포인트(P)들의 프로파일링된 변위측정의 데이터(D_d)를 중첩과정에서, 정상적인 설계치를 갖는 파형강판(C) 라인에 대하여 변위를 가진 조사 포인트(P)들은 이미지 데이터(D_i)의 변위에 대한 데이터를 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제17항에 있어서, 이미지 데이터(D_i)의 변위에 대한 데이터는 3차원의 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
제7항에 있어서, 지지대는 자력부재 대신에 파형강판(C)의 하단부에 결합되는 콘크리트 구조물의 상면에 안착되는 지지대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 장치.
고정부재(10)를 파형강판(C)의 절곡면 일측에 대응하여 부착시키는 제1 단계;
제어부(60)에 의하여 스텝핑 모터(44)를 파형강판(C)의 절곡면을 따라 일정 간격으로 회전하도록 하면서 레이저빔 송수신모듈(20)을 구동시키는 제2 단계;
레이저빔 송수신모듈(20)로부터 송수신되는 레이저빔에 대하여 거리측정모듈(28)에 의하여 반사경(42)으로부터 조사 포인트(P)까지의 거리를 연산하는 제3 단계; 및
제어부(60)는 조사 포인트(P)들의 거리값에 의하여 파형강판(C)의 변위에 대한 프로파일링 데이터를 획득하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 방법.
제20항에 있어서, 제2 단계에서 제어부(60)는 영상입력부(70)를 구동하여 레이저빔이 조사되는 조사 포인트(P)를 중심으로 하는 영상이 입력되도록 하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 방법.
제21항에 있어서, 제어부(60)는 영상입력부(70)에 의하여 입력된 영상에 대하여 프로파일링된 된 데이터를 중첩하여 3차원의 파형강판(C)에 대한 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 저진동에 따른 정확한 정렬을 가진 파형 강판의 변위측정 방법.