KR20200028440A - 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇은 몇개의 순차적으로 연결되는 프레임을 포함하고, 프레임은 헤드 프레임(8), 미들 프레임(14) 및 꼬리 프레임(17)을 포함하며, 각 프레임에는 자외선 조사램프가 고정되며, 자외선 조사램프는 프레임의 원주방향에 분포된 램프 플레이트(10) 및 램프 플레이트(10)에 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 포함하고; 각각의 프레임에는 외면에 나사산이 설치되고 프레임의 원주방향을 따라 회전 가능한 스프링 슬리브(4)가 설치되며; 각각의 프레임에는 능동 암(6)이 연결되고, 능동 암(6)은 2개의 지지 암이 교차 연결되어 이루어지며, 제1 지지 암의 일단은 프레임에 고정되고 제2 지지 암의 일단에는 능동 암 너트(9)가 연결되고, 능동 암 너트(9)는 상기 스프링 슬리브(4)에 씌움 연결되어 스프링 슬리브(4) 외면의 나사산과 배합되며; 꼬리 프레임(17)의 말단에는 케이블을 통해 제어 시스템에 연결되는 제2 항공 커넥터(15)가 설치되며, 꼬리 프레임(17) 내에는 네트워크 전송 모듈 및 제1 전력 반송파 모듈이 더 설치되고, 제1 전력 반송파 모듈은 상기 제2 항공 커넥터(15)와 연결되며; 케이블은 전력 케이블이다. 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 통해 복사가 더 균일하고 경화 효과를 향상시키며, 스프링 슬리브(4) 및 능동 암(6)의 결합을 통해 상이한 파이프 직경 요구를 만족시켜 물질적 원가 및 시간적 원가를 절약할 수 있다.

Description

자외선 경화 파이프라인 복구 로봇 및 시스템
본 발명은 자외선 경화 파이프라인 분야에 속하고, 구체적으로 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇 및 시스템에 관한 것이다.
다양한 파이프라인은 다년간 사용된 후 부식, 부적절한 사용 관리 등 원인으로 인해 다양한 파손 및 노출이 불가피하게 발생하여 심각한 경제적 손실을 초래한다. 그러나 전체 파이프라인을 모두 새것으로 교체하려면 작업량이 굉장히 크고 물자 소모가 크며 공정 기간이 길다. 어떻게 경제적이고 효율적이며 빠르게 파이프라인의 안전 사용을 복구할 지는 국내외에서 큰 관심을 받고 있기에 파이프라인 복구 기술에 대한 연구는 아주 중요한 의미가 있다.
자외선 경화법은 배관을 늘이는 방법으로 재료 호스를 지하 파이프라인 내에 끌어들인다. 자외선 경화 기술에 의해 경화 후, 기존의 파이프라인 내에 새로운 파이프를 덧대 원 파이프라인의 기능을 대체한다. 이러한 방법은 재료 호스를 끌어들일 때 아주 큰 견인력을 필요로 하고 일반적으로 파이프라인 내에 필름을 미리 설치한 다음 시공을 진행한다. 이런 방법은 시공 효율이 높고 몇 시간이면 파이프라인의 복구 갱신이 가능하며, 시공 과정이 친환경적이고 안전한 특징을 겸비하고 교통 등에 대한 영향이 작다. 따라서 100 % 굴착이 필요없는 덧대기 복구로서 작업용 구덩이를 팔 필요가 없다.
현재 중국에는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇의 생산, 연구 개발이 없는 실정이다. 중국 외의 다른 나라에는 생산 업체가 있기는 하나, 이런 업체가 생산한 로봇은 상이한 파이프 직경의 파이프라인에 적용될 수 없고 경화 효과에 영향을 준다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상이한 파이프 직경의 파이프라인에 적용될 수 있고 경화 효과를 향상시킬 수 있는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 아래와 같은 과제의 해결 수단을 사용한다.
자외선 경화 파이프라인 복구 로봇은 몇개의 순차적으로 연결되는 프레임을 포함하고, 프레임은 헤드 프레임, 미들 프레임 및 꼬리 프레임을 포함하며, 헤드 프레임의 선단에는 전방 카메라가 연결되고, 각 프레임에는 자외선 조사램프가 고정되며, 각 프레임에는 능동 암(Active arm)이 연결되며, 능동 암의 말단에는 파이프라인의 내벽에서 롤링되는 바퀴가 연결되고,
헤드 프레임과 미들 프레임 사이, 미들 프레임 사이, 미들 프레임과 꼬리 프레임 사이는 모두 제1 항공 커넥터를 통해 연결되고, 꼬리 프레임의 말단에는 케이블을 통해 제어 시스템에 연결되는 제2 항공 커넥터가 설치되며,
상기 자외선 조사램프는 프레임의 원주방향에 분포된 램프 플레이트 및 램프 플레이트에 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 포함하고;
각각의 프레임에는 외면에 나사산이 설치되고 프레임의 원주방향을 따라 회전 가능한 스프링 슬리브가 설치되며;
상기 능동 암의 개수는 적어도 3개이고 프레임의 원주방향을 따라 균일하게 분포되고; 각각의 능동 암은 2개의 지지 암이 교차 연결되어 이루어지며, 제1 지지 암의 일단은 프레임에 고정되고, 제1 지지 암의 타단에는 상기 바퀴가 연결되며, 제2 지지 암의 일단에는 능동 암 너트가 연결되고, 능동 암 너트는 상기 스프링 슬리브에 씌움 연결되어 스프링 슬리브 외면의 나사산과 배합되며, 제2 지지 암의 타단에는 상기 바퀴가 연결되며;
각각의 프레임에는 모두 환경 감지 센서가 설치되고, 각각의 프레임 내에는 마이크 프로세서가 설치되며, 환경 감지 센서의 출력단은 상기 마이크로 프로세서와 연결되고, 마이크로 프로세서는 또한 자외선 LED 램프의 스위치 제어단과 연결되며; 상기 꼬리 프레임 내에는 네트워크 전송 모듈 및 제1 전력 반송파 모듈이 더 설치되고, 제1 전력 반송파 모듈은 상기 제2 항공 커넥터와 연결되며; 상기 케이블은 전력 케이블이다.
상기 해결수단에 따르면, 상기 전방 카메라의 외부에는 케이스가 설치되고, 케이스에는 헤드 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 기압 지시등 및 에어 밸브가 설치된다.
상기 해결수단에 따르면, 상기 전방 카메라의 케이스에는 전방 카메라의 회전을 구동시키는 구동축 및 구동기구가 연결되고, 구동기구는 헤드 프레임 중의 마이크로 프로세서에 의해 제어된다.
상기 해결수단에 따르면, 상기 꼬리 프레임에는 꼬리 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 후방 카메라가 더 연결된다.
상기 해결수단에 따르면, 상기 꼬리 프레임에는 꼬리 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 거리측정부가 더 설치된다.
자외선 경화 파이프라인 복구 시스템은 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇, 케이블 드럼 및 제어 시스템을 포함하고;
상기 케이블 드럼은 꼬리 프레임과 연결되는 전력 케이블, 상기 제1 전력 반송파 모듈과 데이터 인터랙션을 진행하는 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 상기 제어 시스템과 신호 전송을 진행하는 네트워크 통신 모듈을 포함하며, 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 네트워크 통신 모듈은 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유리한 효과는 아래와 같다. 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 통해 복사가 더 균일하고 조절성이 강하며 전력소모가 낮고 경화 효과를 향상시킨다. 스프링 슬리브 및 능동 암의 결합을 통해 능동 암의 연장을 조절함으로써 상이한 파이프 직경 요구를 만족시켜, 다양한 파이프 직경의 파이프라인마다 대응되는 능동 암을 다시 배치할 필요가 없기에 물질적 원가 및 시간적 원가를 절약할 수 있다. 전력선 반송파 방식을 사용하여, 케이블이 전력 케이블만 구비하고 통신 케이블이 없기에 케이블 부피 및 무게를 감소하여 사용 시 견인력을 감소할 수 있고, 사용이 더 편리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 프레임의 구조 모식도이다.
도 2는 도 1의 좌측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미들 프레임의 구조 모식도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 꼬리 프레임의 구조 모식도이다.
도 6은 도 5의 우측면도이다.
아래 구체적인 구현예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇을 제공하고, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 프레임은 헤드 프레임(8), 미들 프레임(14) 및 꼬리 프레임(17)을 포함하며, 헤드 프레임(8)의 선단에는 전방 카메라(1)가 연결되고, 각 프레임에는 자외선 조사램프가 고정되며, 각 프레임에는 능동 암(6)이 연결되며, 능동 암(6)의 말단에는 파이프라인의 내벽에서 롤링되는 바퀴(5)가 연결되고, 헤드 프레임(8)과 미들 프레임(14) 사이, 미들 프레임(14) 사이, 미들 프레임(14)과 꼬리 프레임(17) 사이는 모두 제1 항공 커넥터(12)를 통해 연결되고, 꼬리 프레임(17)의 말단에는 케이블을 통해 제어 시스템에 연결되는 제2 항공 커넥터(15)가 설치되며, 상기 자외선 조사램프는 프레임의 원주방향에 분포된 램프 플레이트(10) 및 램프 플레이트(10)에 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 포함한다. 우리는 구체적인 공정에서 선행기술에 따른 로봇 경화 효율이 만족스럽지 못하다는 것을 발견하였다. 대부분의 업체는 모두 자외선 경화 라이너 배관 재료 및 공법 등 방면으로부터 개선하고자, 자세한 탐구 분석을 통해 선행기술이 사용하는 것은 수은램프로서 복사가 균일하지 못하고 조절성이 모자라서 경화 효율이 떨어지게 된다는 것을 발견하였다. 우리는 자외선 LED 램프로 수은램프를 대체하였는데, 자외선 LED 램프는 모두 램프 플레이트(10)에 균일하게 분포되어, 복사가 아주 균일하고 조절성이 아주 좋기에 경화 효율을 향상시킬 수 있다. 이 밖에, 이러한 대체는 다른 효과도 가져오는데, 수은램프는 전력 소모가 높고 중금속 오염이 존재하나 자외선 LED 램프는 전력 소모가 작고 전기에너지를 절약하여 친환경적이다.
각각의 프레임에는 외면에 나사산이 설치되고 프레임의 원주방향을 따라 회전 가능한 스프링 슬리브(4)가 설치되며; 상기 능동 암(6)의 개수는 적어도 3개이고 프레임의 원주방향을 따라 균일하게 분포되고; 각각의 능동 암(6)은 2개의 지지 암이 교차 연결되어 이루어지며, 제1 지지 암의 일단은 프레임에 고정되고, 제1 지지 암의 타단에는 상기 바퀴(5)가 연결되며, 제2 지지 암의 일단에는 능동 암 너트(9)가 연결되고, 능동 암 너트(9)는 상기 스프링 슬리브(4)에 씌움 연결되어 스프링 슬리브(4) 외면의 나사산과 배합되며, 제2 지지 암의 타단에는 상기 바퀴(5)가 연결된다. 본 실시예에서, 제1 지지 암과 제2 지지 암을 X 형상으로 연결된다. 제1 지지 암과 제2 지지 암은 다른 형상으로 변환될 수도 있는데, 예를 들어 “ㅅ”자 형, 거꾸로 된 “V” 형 등도 능동 암(6)의 연장이 가능하다. 사용 시 스프링 슬리브(4)의 나사산을 회전시키면, 나사산과 연결된 능동 암 너트(9)가 프레임의 축방향을 따라 이동하면서 능동 암(6)의 신축이 가능해진다.
각각의 프레임에는 모두 환경 감지 센서가 설치되고, 각각의 프레임 내에는 마이크 프로세서가 설치되며, 환경 감지 센서의 출력단은 상기 마이크로 프로세서와 연결되고, 마이크로 프로세서는 또한 자외선 LED 램프의 스위치 제어단과 연결되며; 상기 꼬리 프레임 내에는 네트워크 전송 모듈 및 제1 전력 반송파 모듈이 더 설치되고, 제1 전력 반송파 모듈은 상기 제2 항공 커넥터와 연결되며; 상기 케이블은 전력 케이블이다.
상기 전방 카메라(1)의 외부에는 케이스가 설치되고, 케이스에는 헤드 프레임(8) 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 기압 지시등(2) 및 에어 밸브(7)가 설치된다. 상기 전방 카메라(1)의 케이스에는 전방 카메라(1)의 회전을 구동시키는 구동축(3) 및 구동기구가 연결되고, 구동기구는 헤드 프레임(8) 중의 마이크로 프로세서에 의해 제어된다. 전방 카메라(1)의 앞측 원주방향에는 조명등(13)이 설치되어 전방 카메라(1)의 촬영이 더 명확해질 수 있다. 상기 꼬리 프레임에는 꼬리 프레임(17) 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 후방 카메라(16)가 더 연결된다. 상기 꼬리 프레임(17)에는 꼬리 프레임(17) 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 거리측정부(18)가 더 설치된다.
자외선 경화 파이프라인 복구 시스템은 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇, 케이블 드럼 및 제어 시스템을 포함하고, 상기 케이블 드럼은 꼬리 프레임(17)과 연결되는 전력 케이블, 상기 제1 전력 반송파 모듈과 데이터 인터랙션을 진행하는 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 상기 제어 시스템과 신호 전송을 진행하는 네트워크 통신 모듈을 포함하며, 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 네트워크 통신 모듈은 순차적으로 연결된다.
환경 감지 센서 및 전방 카메라(1), 후방 카메라(16), 거리측정부(18)가 수집한 데이터는 모두 마이크로 프로세서를 통해 네트워크 전송 모듈에 전송되고, 제1 전력 반송파 모듈을 통해 디지털 신호를 전력 신호에 베어링하여 전력 반송파 신호로서 케이블 드럼에 전송하며, 케이블 드럼 중의 제2 전력 반송파 모듈은 전력 반송파 신호를 디지털 신호로 해석하고 네트워크를 통해 제어 시스템에 전송한다. 제어 시스템의 제어 신호는 네트워크를 통해 케이블 드럼에 전송되고, 제2 전력 반송파 모듈은 전력 신호를 제1 전력 반송파 모듈에 전송하고, 제어 신호를 베어링한 전력 반송파 신호는 제1 전력 반송파 모듈에 의해 디지털 신호로 해석된 후 네트워크 전송 모듈을 거쳐 각 마이크로 프로세서에 전송되어 제어된다.
이상의 실시예는 본 발명의 설계 사상 및 특징을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 내용을 이해하고 실시하도록 하는데 그 목적이 있으며, 본 발명의 보호범위가 상기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명에 개시된 원리, 설계 사상에 따라 진행한 등가 변환 또는 수식은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.
1: 전방 카메라,
2: 기압 지시등,
3: 구동축,
4: 스프링 슬리브,
5: 바퀴,
6: 능동 암,
7: 에어 밸브,
8: 헤드 프레임,
9: 능동 암 너트,
10: 램프 플레이트,
11: 온도 센서,
12: 제1 항공 커넥터,
13: 조명등,
14: 미들 프레임,
15: 제2 항공 커넥터,
16: 후방 카메라,
17: 꼬리 프레임,
18: 거리측정부.

Claims (6)

  1. 몇개의 순차적으로 연결되는 프레임을 포함하고, 프레임은 헤드 프레임, 미들 프레임 및 꼬리 프레임을 포함하며, 헤드 프레임의 선단에는 전방 카메라가 연결되고, 각 프레임에는 자외선 조사램프가 고정되며, 각 프레임에는 능동 암(Active arm)이 연결되며, 능동 암의 말단에는 파이프라인의 내벽에서 롤링되는 바퀴가 연결되는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇에 있어서,
    헤드 프레임과 미들 프레임 사이, 미들 프레임 사이, 미들 프레임과 꼬리 프레임 사이는 모두 제1 항공 커넥터를 통해 연결되고, 꼬리 프레임의 말단에는 케이블을 통해 제어 시스템에 연결되는 제2 항공 커넥터가 설치되며,
    상기 자외선 조사램프는 프레임의 원주방향에 분포된 램프 플레이트 및 램프 플레이트에 균일하게 분포된 자외선 LED 램프를 포함하고;
    각각의 프레임에는 외면에 나사산이 설치되고 프레임의 원주방향을 따라 회전 가능한 스프링 슬리브가 설치되며;
    상기 능동 암의 개수는 적어도 3개이고 프레임의 원주방향을 따라 균일하게 분포되고; 각각의 능동 암은 2개의 지지 암이 교차 연결되어 이루어지며, 제1 지지 암의 일단은 프레임에 고정되고, 제1 지지 암의 타단에는 상기 바퀴가 연결되며, 제2 지지 암의 일단에는 능동 암 너트가 연결되고, 능동 암 너트는 상기 스프링 슬리브에 씌움 연결되어 스프링 슬리브 외면의 나사산과 배합되며, 제2 지지 암의 타단에는 상기 바퀴가 연결되며;
    각각의 프레임에는 모두 환경 감지 센서가 설치되고, 각각의 프레임 내에는 마이크 프로세서가 설치되며, 환경 감지 센서의 출력단은 상기 마이크로 프로세서와 연결되고, 마이크로 프로세서는 또한 자외선 LED 램프의 스위치 제어단과 연결되며; 상기 꼬리 프레임 내에는 네트워크 전송 모듈 및 제1 전력 반송파 모듈이 더 설치되고, 제1 전력 반송파 모듈은 상기 제2 항공 커넥터와 연결되며; 상기 케이블은 전력 케이블인 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방 카메라의 외부에는 케이스가 설치되고, 케이스에는 헤드 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 기압 지시등 및 에어 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전방 카메라의 케이스에는 전방 카메라의 회전을 구동시키는 구동축 및 구동기구가 연결되고, 구동기구는 헤드 프레임 중의 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 꼬리 프레임에는 꼬리 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 후방 카메라가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 꼬리 프레임에는 꼬리 프레임 중의 마이크로 프로세서와 연결되는 거리측정부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇.
  6. 자외선 경화 파이프라인 복구 시스템에 있어서,
    이는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 자외선 경화 파이프라인 복구 로봇, 케이블 드럼 및 제어 시스템을 포함하고,
    상기 케이블 드럼은 꼬리 프레임과 연결되는 전력 케이블, 상기 제1 전력 반송파 모듈과 데이터 인터랙션을 진행하는 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 상기 제어 시스템과 신호 전송을 진행하는 네트워크 통신 모듈을 포함하며, 제2 전력 반송파 모듈, 마이크로 프로세서 및 네트워크 통신 모듈은 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 파이프라인 복구 시스템.
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