KR20230061011A - 지중변위계 완제품 상태의 시험이 가능한 성능검증장치 - Google Patents

지중변위계 완제품 상태의 시험이 가능한 성능검증장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터널주변 지반의 변위를 측정하는 지중변위계를 보정하는 계측장비에 있어서, 상기 지중변위계는 다수의 앵커부와 하나의 출력앵커부를 포함하되, 상기 다수의 앵커부 각각과 상기 하나의 출력앵커부 사이에는 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화를 감지하기 위해 연결현에 의해 연결되고, 상기 다수의 앵커부는 대해 순차적으로 일렬로 배치되며, 상기 다수의 앵커부 사이에는 상기 다수의 연결현이 내장되어 보호하는 다수의 커버부로 형성되며, 상기 계측장비는 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현에서 측정되는 출력값을 획득하여 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 성능검증장치가 제공된다.

Description

지중변위계 완제품 상태의 시험이 가능한 성능검증장치{Finished Underground displacement gauge performance verification device}
본 발명은 지중변위계 완제품 상태에서의 시험이 가능한 성능검증장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터널 등 원지반의 인장변위에 따라 변형되는 지중변위계의 출력값을 획득하여 검증하는 지중변위계 성능검증장치에 관한 것이다.
터널 등을 굴착하거나 댐을 건설하는 등 대형 토목공사 현장에서는 공사 지역의 기초암반이나 지반 등의 구성상태와 거동상태를 사전에 정확히 조사하고 이를 토대로 토목공사의 설계와 시공계획을 기획하여 시공한다.
터널 굴착 및 시공시 터널 상부 지반에서 발생하는 변위값은 터널굴착과 관련된 지보 및 굴착조건 등의 상호 영향을 수치적으로 표현해주고 있는 매우 의미 있는 정보로서, 이를 제대로 분석, 평가함에 따라 굴착중인 터널의 안정성 판단은 물론 타설된 지보재에 대한 지보효과를 정량적으로 평가하여 경제적 터널 시공을 유도할 수 있는 자료로 활용되고 있으며 이러한 필요로 인해서 지중변위계가 사용되어 왔다.
특히, 터널 지반의 거동 및 이완영역 범위 파악과 이에 따른 지보재의 상태를 확인하여 굴진거리 조정 및 추가적인 보강방안을 제시하는 정밀계측은 터널안정성 확보에 매우 중요한 부분임에도 불구하고 종래의 사용되고 있는 지중변위계들은 성능검사 규정이 미비하거나 센서길이가 약 3 ~ 6m 이상인 지중변위계 완제품의 검증하는 장비가 전무하여 검증되지 않은 기기들이 무분별하게 사용됨에 따라 계측기기의 정밀도 및 정확도의 신뢰성이 떨어져 터널 안정성 평가의 적정성이 우려되는 실정으로 계측기기의 성능을 검증할 수 있는 시스템 개발이 요구되는 바이다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0083120호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0055207호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-1999-0024134호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인장변위에 따라 변형되는 지중변위계의 출력값을 획득하여 검증함으로써 완제품 상태에서의 시험이 가능하여 정밀도 및 정확도의 신뢰성을 확보할 수 있는 성능검증장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 터널의 변위를 측정하는 지중변위계 완제품을 보정하는 계측장비에 있어서, 상기 지중변위계는 다수의 앵커부와 하나의 출력앵커부를 포함하되, 상기 다수의 앵커부 각각과 상기 하나의 출력앵커부 사이에는 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화를 감지하기 위해 연결현에 의해 연결되고, 상기 다수의 앵커부는 대해 순차적으로 일렬로 배치되며, 상기 다수의 앵커부 사이에는 상기 다수의 연결현이 내장되어 보호하는 다수의 커버부로 형성되며,
상기 계측장비는 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현에서 측정되는 출력값을 획득하여 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품의 성능검증장치가 제공된다.
또한, 상기 계측장비는, 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현의 측정값을 획득할 때, 상기 각각의 앵커부를 모두 고정시킨 후 상기 출력앵커부를 인장시켜 상기 인장변위에 따라 변형되는 상기 연결현의 출력값을 획득한 후 상기 연결현의 측정값을 검증하며, 상기 인장변위는 모든 연결현이 동일길이가 변위되도록 하여 동일길이변화에 따라 출력되는 출력값을 획득함으로써 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품의 성능검증장치가 제공된다.
또한, 상기 지중변위계는, 3개 내지 6개의 앵커부와 하나의 출력앵커부로 형성됨에 따라 상기 앵커부 중 출력앵커부와 가장멀리 배치된 앵커부를 제1앵커부라 하고, 제1앵커부와 출력앵커부(470) 사이에 배치되면서 제1앵커부(410)에 가까이 배치된 순서에 맞추어 배열된 앵커부를 제2앵커부(420), 제3앵커부(430), 제4앵커부(440), 제5앵커부, 제6앵커부라 하며, 제1앵커부(410)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제1연결현(412), 제2앵커부(420)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제2연결현(422), 제3앵커부(430)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제3연결현(432), 제4앵커부(440)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제4연결현(442), 제5앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제5연결현, 제6앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제6연결현이라 하고, 상기 제1앵커부(410)와 제2앵커부(420) 사이를 커버하는 커버부를 제1커버부(411), 제2앵커부(420)와 제3앵커부(430) 사이를 커버하는 커버부를 제2커버부(421), 제3앵커부(430)와 제4앵커부(440) 사이를 커버하는 커버부를 제3커버부(431), 제4앵커부(441)와 제5앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제4커버부, 제5앵커부와 제6앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제5커버부, 제6앵커부와 출력앵커부(470) 사이를 커버하는 커버부를 제6커버부라 할 때, 상기 제1 내지 제6커버부는 외력에 의해 변형되는 플라스틱으로 형성되면서, 상기 제1커버부(411)의 내부에는 제1연결현이 배치되고, 상기 제2커버부(421)의 내부에는 제1 및 제2연결현이 배치되고, 상기 제3커버부(431)의 내부에는 제1 내지 제3연결현이 배치되고, 상기 제4커버부(441)의 내부에는 제1 내지 제4연결현이 배치되고, 상기 제5커버부의 내부에는 제1 내지 제5연결현이 배치되고, 상기 제6커버부의 내부에는 제1 내지 제6연결현이 배치되어, 상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이에 배치된 연결현이 상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 거리가 변화됨에 따라 상기 제1 내지 제6연결현을 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품의 성능검증장치가 제공된다.
또한, 상기 계측기는, 각 앵커부를 고정하는 고정척과, 상기 고정척을 지지하는 지지대(100)와, 상기 고정척 중 출력앵커부를 지지하는 출력고정척(150)을 이동시키는 구동부(200)와, 상기 출력고정척의 이동변위를 측정하는 변위측정기(220)와, 상기 각 연결현에서 출력되는 출력값을 분석하는 분석부(390)를 포함하여 이루어져, 상기 구동부(200)에 의해 상기 출력고정척을 이동시키면서 상기 변위측정기(220)로 출력고정척의 변위에 따른 변위값을 측정하고, 상기 변위에 따라 각 연결현에서 출력되는 출력값을 측정하여 상기 변위값과 상기 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 성능검증장치가 제공된다.
또한, 상기 고정척은, 상기 제1앵커부를 고정하는 제1고정척(110)과, 상기 제2앵커부를 고정하는 제2고정척(120)과, 상기 제3앵커부를 고정하는 제3고정척(130)과, 상기 제4앵커부를 고정하는 제4고정척(140)과, 상기 제5앵커부를 고정하는 제5고정척과, 상기 제6앵커부를 고정하는 제6고정척을 포함하며, 상기 제1 내지 제6고정척은 상기 지지부(100)에 결합되어 상기 출력고정척(150)이 이동함에 따라 상기 출력앵커부가 변위할 때 상기 제1 내지 제6앵커부는 고정되어 상기 제1 내지 제6연결현이 변위하는 것을 특징으로 하는 지중변위계 성능검증장치가 제공된다.
또한, 상기 구동부(200)는, 상기 지지대(100)에 결합되면서 상기 출력고정척이 탑재된 리이어 가이드(210)와, 상기 출력고정척에 연결되어 상기 출력고정척을 좌우로 이동시키는 이동모듈(300)로 이루어지되, 상기 이동모듈(300)과 연결된 너트부(310)와, 상기 너트부(310)와 나사 결합되면서 고정되어 회전하는 나사부(320)와, 상기 나사부(320)를 회전시키는 모터(330)로 형성되어, 상기 나사부(320)가 고정되면서 회전함에 따라 상기 너트부(310)가 좌우로 이동하면서 상기 이동모듈(300)에 연결된 출력고정척을 좌우로 이동시키는 것을 특징으로 하는 지중변위계 성능검증장치가 제공된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 지중변위계의 정밀도 및 정확도의 신뢰성을 확보할 수 있는 지중변위계 성능검증장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 계측장비를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 계측장비의 구동부 및 이동모듈을 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지중변위계를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제1함수, 제2함수, 제3함수 및 제4함수를 개략적으로 도시한 도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 계측장비를 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 계측장비의 구동부 및 이동모듈을 개략적으로 도시한 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지중변위계를 개략적으로 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제1함수, 제2함수, 제3함수 및 제4함수를 개략적으로 도시한 도이다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이 본 발명은 터널의 변위를 측정하는 지중변위계를 보정하는 계측장비에 있어서, 상기 지중변위계는 다수의 앵커부와 하나의 출력앵커부를 포함한다.
그리고 상기 다수의 앵커부 각각과 상기 하나의 출력앵커부 사이에는 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화를 감지하기 위해 연결현에 의해 연결된다.
또한, 상기 다수의 앵커부는 순차적으로 일렬로 배치되고, 상기 다수의 앵커부 사이에는 상기 다수의 연결현이 내장되어 보호하는 다수의 커버부로 형성된다.
그리고 상기 계측장비는 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현에서 측정되는 출력값을 획득하여 상기 연결현의 측정값을 검증한다.
또한, 상기 계측장비는, 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현의 측정값을 획득할 때, 상기 각각의 앵커부를 모두 고정시킨 후 상기 출력앵커부를 인장시켜 상기 인장변위에 따라 변형되는 상기 연결현의 출력값을 획득한 후 상기 연결현의 측정값을 검증한다.
또한, 상기 인장변위는 모든 연결현이 동일길이가 변위되도록 하여 동일길이변화에 따라 출력되는 출력값을 획득함으로써 상기 연결현의 측정값을 검증한다.
즉, 종래에는 연결현의 장력에 대한 출력주파수만을 측정하여 출력값으로 사용해왔다. 그러나 지중변위계의 조립상의 오차로 인하여 연결현의 길이가 달라질 수 있으며, 앵커부의 형상, 커버부의 길이차이, 재질 등에 의해 출력값이 변형되어 측정에러를 발생시켰다.
따라서 본 발명에서는 지중변위계의 앵커부와 커버부 및 연결현 등의 모든 인자들을 수용하여 캘리브레이션(calibration) 함으로써 정확한 출력값을 획득하여 검증함으로써 지중변위계의 정밀도 및 정확도의 신뢰성을 확보하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 지중변위계는, 3개 내지 6개의 앵커부와 하나의 출력앵커부로 형성됨에 따라 상기 앵커부 중 출력앵커부와 가장멀리 배치된 앵커부를 제1앵커부가 구비되고, 상기 제1앵커부와 출력앵커부(470) 사이에 배치되면서 제1앵커부(410)에 가까이 배치된 순서에 맞추어 배열된 앵커부를 제2앵커부(420), 제3앵커부(430), 제4앵커부(440), 제5앵커부, 제6앵커부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1앵커부(410)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제1연결현(412), 제2앵커부(420)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제2연결현(422), 제3앵커부(430)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제3연결현(432), 제4앵커부(440)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제4연결현(442), 제5앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제5연결현, 제6앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제6연결현이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1앵커부(410)와 제2앵커부(420) 사이를 커버하는 커버부를 제1커버부(411), 제2앵커부(420)와 제3앵커부(430) 사이를 커버하는 커버부를 제2커버부(421), 제3앵커부(430)와 제4앵커부(440) 사이를 커버하는 커버부를 제3커버부(431), 제4앵커부(441)와 제5앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제4커버부, 제5앵커부와 제6앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제5커버부, 제6앵커부와 출력앵커부(470) 사이를 커버하는 커버부를 제6커버부라 할 때, 상기 제1 내지 제6커버부는 외력에 의해 변형되는 플라스틱으로 형성되면서 상기 제1커버부(411)의 내부에는 제1연결현이 배치된다.
또한, 상기 제2커버부(421)의 내부에는 제1 및 제2연결현이 배치되고, 상기 제3커버부(431)의 내부에는 제1 내지 제3연결현이 배치되고, 상기 제4커버부(441)의 내부에는 제1 내지 제4연결현이 배치되고, 상기 제5커버부의 내부에는 제1 내지 제5연결현이 배치되고, 상기 제6커버부의 내부에는 제1 내지 제6연결현이 배치되어 상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이에 배치된 연결현이 상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 거리가 변화됨에 따라 상기 제1 내지 제6연결현을 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증한다.
여기서, 앵커부가 3개인 지중변위계는 제4 내지 제6앵커부와, 제4 내지 제6연결현과, 제4 내지 제6커버부가 제외되며, 앵커부가 4개인 지중변위계는 제5 내지 제6앵커부와, 제5 내지 제6연결현과, 제5 내지 제6커버부가 제외되고, 앵커부가 5개인 지중변위계는 제6앵커부와, 제6연결현과, 제6커버부가 제외된다.
또한, 상기 앵커부와 연결현 및 커버부의 개수는 일실시예로써 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 계측기는, 각 앵커부를 고정하는 고정척과, 상기 고정척을 지지하는 지지대(100)와, 상기 고정척 중 출력앵커부를 지지하는 출력고정척(150)을 이동시키는 구동부(200)와, 상기 출력고정척의 이동변위를 측정하는 변위측정기(220)와, 상기 각 연결현에서 출력되는 출력값을 분석하는 분석부(390)를 포함하여 이루어져 상기 구동부(200)에 의해 상기 출력고정척을 이동시키면서 상기 변위측정기(220)로 출력고정척의 변위에 따른 변위값을 측정하고, 상기 변위에 따라 각 연결현에서 출력되는 출력값을 측정하여 상기 변위값과 상기 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증한다.
또한, 상기 고정척은, 상기 제1앵커부를 고정하는 제1고정척(110)과, 상기 제2앵커부를 고정하는 제2고정척(120)과, 상기 제3앵커부를 고정하는 제3고정척(130)과, 상기 제4앵커부를 고정하는 제4고정척(140)과, 상기 제5앵커부를 고정하는 제5고정척과, 상기 제6앵커부를 고정하는 제6고정척을 포함한다.
또한, 상기 제1 내지 제6고정척은 상기 지지부(100)에 결합되어 상기 출력고정척(150)이 이동함에 따라 상기 출력앵커부가 변위할 때 상기 제1 내지 제6앵커부는 고정되어 상기 제1 내지 제6연결현이 변위하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부(200)는, 상기 지지대(100)에 결합되면서 상기 출력고정척이 탑재된 리이어 가이드(210)와, 상기 출력고정척에 연결되어 상기 출력고정척을 좌우로 이동시키는 이동모듈(300)로 이루어진다.
또한, 상기 이동모듈(300)과 연결된 너트부(310)와, 상기 너트부(310)와 나사 결합되면서 고정되어 회전하는 나사부(320)와, 상기 나사부(320)를 회전시키는 모터(330)로 형성되어, 상기 나사부(320)가 고정되면서 회전함에 따라 상기 너트부(310)가 좌우로 이동하면서 상기 이동모듈(300)에 연결된 출력고정척을 좌우로 이동시킨다.
한편, 상기 지중변위계는, 4개의 앵커부와 하나의 출력앵커부로 형성되고, 제4앵커부와 출력앵커부(450)를 연결하는 제4연결현의 길이를 L(단위길이)하며, 상기 제1 내지 제4커버의 길이는 동일함에 따라 제1앵커부(410)와 출력앵커부를 연결하는 제1연결현의 길이는 4L 이 되고, 2앵커부(420)와 출력앵커부를 연결하는 제2연결현의 길이는 3L 이 되고, 제3앵커부(430)와 출력앵커부를 연결하는 제3연결현의 길이는 2L 이 되고, 제4앵커부(440)와 출력앵커부를 연결하는 제4연결현의 길이는 1L 이 된다.
그리고 상기 출력앵커부의 처음위치에서 제1차변위를 D 라고 할 때, 제1연결현(412)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 4L+D 가 되고 이때 출력값은 11P가 되며, 제2연결현(422)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 3L+D 이 되고 이때 출력값은 21P가 되며, 제3연결현(432)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 2L+D 이 되고 이때 출력값은 31P가 되며, 제4연결현(442)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 1L+D 이 되고 이때 출력값은 41P가 된다.
그리고 상기 출력앵커부의 처음위치에서 제2차변위를 2D 라고 할 때, 제1연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 4L+2D 이 되고 이때 출력값은 12P가 되며, 제2연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 3L+2D 이 되고 이때 출력값은 22P가 되며, 제3연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 2L+2D 이 되고 이때 출력값은 32P가 되며, 제4연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 1L+2D 이 되고 이때 출력값은 42P가 된다.
그리고 상기 출력앵커부의 처음위치에서 제3차변위를 3D 라고 할 때, 제1연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 4L+3D 이 되고 이때 출력값은 13P가 되며, 제2연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 3L+3D 이 되고 이때 출력값은 23P가 되며, 제3연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 2L+3D 이 되고 이때 출력값은 33P가 되며, 제4연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 1L+3D 이 되고 이때 출력값은 43P가 된다.
그리고 상기 출력앵커부의 처음위치에서 제4차변위를 4D 라고 할 때, 제1연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 4L+4D 이 되고 이때 출력값은 14P가 되며, 제2연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 3L+4D 이 되고 이때 출력값은 24P가 되며, 제3연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 2L+4D 이 되고 이때 출력값은 34P가 되며, 제4연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 1L+4D 이 되고 이때 출력값은 44P가 되도록 출력앵커부의 변위를 조절하여 각 연결현의 변위에 대한 출력값을 측정한다.
또한, 상기 제1연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 11P와, 상기 제1연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 12P와, 상기 제1연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 13P와, 상기 제1연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 14P를 통해 제1연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제1함수를 만들 수 있다.
또한, 상기 제2연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 21P와, 상기 제2연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 22P와, 상기 제2연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 23P와, 상기 제2연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 24P를 통해 제2연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제2함수를 만들 수 있다.
또한, 상기 제3연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 31P와, 상기 제3연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 32P와, 상기 제3연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 33P와, 상기 제3연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 34P를 통해 제3연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제3함수를 만들 수 있다.
또한, 상기 제4연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 41P와, 상기 제4연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 42P와, 상기 제4연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 43P와, 상기 제4연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 44P를 통해 제4연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제4함수를 만들어 상기 제1 내지 제4함수를 통해 출력값이 측정되면 이를 통해 변위값을 유추한다.
또한, 상기 제1함수 내지 제4함수는 1차 또는 5차 방정식이며, 3차방정식일 경우, 상기 제1함수는 y1 = a11x3 +a12x2+ a13x + a14 이고, 상기 제2함수는 y2 = a21x3 +a22x2+ a23x + a24 이고, 상기 제3함수는 y3 = a31x3 +a32x2+ a33x + a34 이고, 상기 제4함수는 y4 = a41x3 +a42x2+ a43x + a44 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1함수 내지 제4함수가 3차방정식일 경우, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 제1함수에서 x(가로축)와 y1(세로축) 에 (D, 11P), (2D, 12P), (3D, 13P), (4D, 14P)를 넣고 연립방정식에서 각 상수인 a11, a12, a13, a14를 구하여 수식을 완성하고, 상기 제2함수에서 x(가로축)와 y2(세로축) 에 (D, 21P), (2D, 22P), (3D, 23P), (4D, 24P)를 넣고 연립방정식에서 각 상수인 a21, a22, a23, a24를 구하여 수식을 완성하고, 상기 제3함수에서 x(가로축)와 y3(세로축) 에 (D, 31P), (2D, 32P), (3D, 33P), (4D, 34P)를 넣고 연립방정식에서 각 상수인 a31, a32, a33, a34를 구하여 수식을 완성하고, 상기 제1함수에서 x(가로축)와 y4(세로축) 에 (D, 41P), (2D, 42P), (3D, 43P), (4D, 44P)를 넣고 연립방정식에서 각 상수인 a41, a42, a43, a44를 구하여 수식을 완성할 수 있다.
여기서 각 함수를 3차 방정식으로 가정하였으나, 사용되는 센서의 특성에 따라 해당 센서의 특성을 잘 표현하는 함수로 가정될 수 있음은 당연하다.
또한, 상기 제1함수 내지 제4함수에서 구한 각각의 상수들을 제어부의 메모리에 저장한 다음 실제 상기 지중변위계를 현장에 설치하여 측정을 할 때 제1연결현에서 얻어진 실제값이 P1인 경우 상기 메모리에 저장된 a11, a12, a13, a14를 활용하여 실제 변위값 D1을 구하고, 제2연결현에서 얻어진 실제값이 P2인 경우 상기 메모리에 저장된 a21, a22, a23, a24를 활용하여 실제 변위값 D2를 구하고, 제3연결현에서 얻어진 실제값이 P3인 경우 상기 메모리에 저장된 a31, a32, a33, a34를 활용하여 실제 변위값 D3을 구하고, 제4연결현에서 얻어진 실제값이 P4인 경우 상기 메모리에 저장된 a41, a42, a43, a44를 활용하여 실제 변위값 D4를 구하여 각 연결현에서 얻어진 실제측정값을 상기 각 상수을 사용하여 보정함으로써 정확한 실제변위값을 측정할 수 있다.
여기서 P1, P2, P3, P4은 센서로부터 출력되는 값이고 상기 출력된 값은 전기적인 신호값으로 이를 분석부에서 필요한 값으로 변환 또는 분석한다.
또한 D1, D2, D3, D4은 변위값으로 각앵커부가 지중변위에 대해 변형된 값을 의미한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 지지대 110 : 제1고정척
120 : 제2고정척 130 : 제3고정척
140 : 제4고정척 150 : 출력고정척
200 : 구동부 210 : 리니어 가이드
220 : 변위측정기 300 : 이동모듈
310 : 너트부 320 : 나사부
330 : 모터 390 : 분석부
400 : 지중변위계 410 : 제1앵커부
411 : 제1커버부 412 : 제1연결현
420 : 제2앵커부 421 : 제2커버부
422 : 제2연결현 430 : 제3앵커부
431 : 제3커버부 432 : 제3연결현
440 : 제4행커부 441 : 제4커버부
442 : 제4연결현 470 : 출력앵커부

Claims (9)

  1. 터널의 변위를 측정하는 지중변위계 완제품을 보정하는 계측장비에 있어서,
    상기 지중변위계는 다수의 앵커부와 하나의 출력앵커부를 포함하되,
    상기 다수의 앵커부 각각과 상기 하나의 출력앵커부 사이에는 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화를 감지하기 위해 연결현에 의해 연결되고,
    상기 다수의 앵커부는 대해 순차적으로 일렬로 배치되며,
    상기 다수의 앵커부 사이에는 상기 다수의 연결현이 내장되어 보호하는 다수의 커버부로 형성되며,
    상기 계측장비는 상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현에서 측정되는 출력값을 획득하여 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계측장비는,
    상기 각각의 앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 길이변화에 따른 상기 연결현의 측정값을 획득할 때, 상기 각각의 앵커부를 모두 고정시킨 후 상기 출력앵커부를 인장시켜 상기 인장변위에 따라 변형되는 상기 연결현의 출력값을 획득한 후 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인장변위는 모든 연결현이 동일길이가 변위되도록 하여 동일길이변화에 따라 출력되는 출력값을 획득함으로써 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지중변위계는,
    3개 내지 6개의 앵커부와 하나의 출력앵커부로 형성됨에 따라 상기 앵커부 중 출력앵커부와 가장멀리 배치된 앵커부를 제1앵커부라 하고,
    제1앵커부와 출력앵커부(470) 사이에 배치되면서 제1앵커부(410)에 가까이 배치된 순서에 맞추어 배열된 앵커부를 제2앵커부(420), 제3앵커부(430), 제4앵커부(440), 제5앵커부, 제6앵커부라 하며,
    제1앵커부(410)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제1연결현(412), 제2앵커부(420)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제2연결현(422), 제3앵커부(430)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제3연결현(432), 제4앵커부(440)와 출력앵커부(470)에 고정되어 연결되는 연결현을 제4연결현(442), 제5앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제5연결현, 제6앵커부와 출력앵커부에 고정되어 연결되는 연결현을 제6연결현이라 하고,
    상기 제1앵커부(410)와 제2앵커부(420) 사이를 커버하는 커버부를 제1커버부(411), 제2앵커부(420)와 제3앵커부(430) 사이를 커버하는 커버부를 제2커버부(421), 제3앵커부(430)와 제4앵커부(440) 사이를 커버하는 커버부를 제3커버부(431), 제4앵커부(441)와 제5앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제4커버부, 제5앵커부와 제6앵커부 사이를 커버하는 커버부를 제5커버부, 제6앵커부와 출력앵커부(470) 사이를 커버하는 커버부를 제6커버부라 할 때,
    상기 제1 내지 제6커버부는 외력에 의해 변형되는 플라스틱으로 형성되면서 상기 제1커버부(411)의 내부에는 제1연결현이 배치되고,
    상기 제2커버부(421)의 내부에는 제1 및 제2연결현이 배치되고, 상기 제3커버부(431)의 내부에는 제1 내지 제3연결현이 배치되고,
    상기 제4커버부(441)의 내부에는 제1 내지 제4연결현이 배치되고, 상기 제5커버부의 내부에는 제1 내지 제5연결현이 배치되고, 상기 제6커버부의 내부에는 제1 내지 제6연결현이 배치되어,
    상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이에 배치된 연결현이 상기 제1 내지 제6앵커부와 상기 출력앵커부 사이의 거리가 변화됨에 따라 상기 제1 내지 제6연결현을 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 계측기는,
    각 앵커부를 고정하는 고정척과, 상기 고정척을 지지하는 지지대(100)와,
    상기 고정척 중 출력앵커부를 지지하는 출력고정척(150)을 이동시키는 구동부(200)와,
    상기 출력고정척의 이동변위를 측정하는 변위측정기(220)와,
    상기 각 연결현에서 출력되는 출력값을 분석하는 분석부(390)를 포함하여 이루어져,
    상기 구동부(200)에 의해 상기 출력고정척을 이동시키면서 상기 변위측정기(220)로 출력고정척의 변위에 따른 변위값을 측정하고,
    상기 변위에 따라 각 연결현에서 출력되는 출력값을 측정하여 상기 변위값과 상기 출력값을 통해 상기 연결현의 측정값을 검증하는 것을 특징하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고정척은,
    상기 제1앵커부를 고정하는 제1고정척(110)과, 상기 제2앵커부를 고정하는 제2고정척(120)과, 상기 제3앵커부를 고정하는 제3고정척(130)과, 상기 제4앵커부를 고정하는 제4고정척(140)과, 상기 제5앵커부를 고정하는 제5고정척과, 상기 제6앵커부를 고정하는 제6고정척을 포함하며,
    상기 제1 내지 제6고정척은 상기 지지부(100)에 결합되어 상기 출력고정척(150)이 이동함에 따라 상기 출력앵커부가 변위할 때 상기 제1 내지 제6앵커부는 고정되어 상기 제1 내지 제6연결현이 변위하는 것을 특징으로 하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구동부(200)는,
    상기 지지대(100)에 결합되면서 상기 출력고정척이 탑재된 리이어 가이드(210)와,
    상기 출력고정척에 연결되어 상기 출력고정척을 좌우로 이동시키는 이동모듈(300)로 이루어지되,
    상기 이동모듈(300)과 연결된 너트부(310)와,
    상기 너트부(310)와 나사 결합되면서 고정되어 회전하는 나사부(320)와,
    상기 나사부(320)를 회전시키는 모터(330)로 형성되어,
    상기 나사부(320)가 고정되면서 회전함에 따라 상기 너트부(310)가 좌우로 이동하면서 상기 이동모듈(300)에 연결된 출력고정척을 좌우로 이동시키는 것을 특징으로 하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지중변위계는,
    4개의 앵커부와 하나의 출력앵커부로 형성되고, 제4앵커부와 출력앵커부(450)를 연결하는 제4연결현의 길이를 L(단위길이)하며,
    상기 제1 내지 제4커버의 길이는 동일함에 따라 제1앵커부(410)와 출력앵커부를 연결하는 제1연결현의 길이는 4L 이 되고, 2앵커부(420)와 출력앵커부를 연결하는 제2연결현의 길이는 3L 이 되고, 제3앵커부(430)와 출력앵커부를 연결하는 제3연결현의 길이는 2L 이 되고, 제4앵커부(440)와 출력앵커부를 연결하는 제4연결현의 길이는 1L 이 되며,
    출력앵커부의 처음위치에서 제1차변위를 D 라고 할 때, 제1연결현(412)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 4L+D 가 되고 이때 출력값은 11P가 되며, 제2연결현(422)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 3L+D 이 되고 이때 출력값은 21P가 되며, 제3연결현(432)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 2L+D 이 되고 이때 출력값은 31P가 되며, 제4연결현(442)은 제1변위 D로 인하여 총길이는 1L+D 이 되고 이때 출력값은 41P가 되며,
    출력앵커부의 처음위치에서 제2차변위를 2D 라고 할 때, 제1연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 4L+2D 이 되고 이때 출력값은 12P가 되며, 제2연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 3L+2D 이 되고 이때 출력값은 22P가 되며, 제3연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 2L+2D 이 되고 이때 출력값은 32P가 되며, 제4연결현은 제2변위 2D로 인하여 총길이는 1L+2D 이 되고 이때 출력값은 42P가 되며,
    출력앵커부의 처음위치에서 제3차변위를 3D 라고 할 때, 제1연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 4L+3D 이 되고 이때 출력값은 13P가 되며, 제2연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 3L+3D 이 되고 이때 출력값은 23P가 되며, 제3연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 2L+3D 이 되고 이때 출력값은 33P가 되며, 제4연결현은 제3변위 3D로 인하여 총길이는 1L+3D 이 되고 이때 출력값은 43P가 되며,
    출력앵커부의 처음위치에서 제4차변위를 4D 라고 할 때, 제1연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 4L+4D 이 되고 이때 출력값은 14P가 되며, 제2연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 3L+4D 이 되고 이때 출력값은 24P가 되며, 제3연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 2L+4D 이 되고 이때 출력값은 34P가 되며, 제4연결현은 제4변위 4D로 인하여 총길이는 1L+4D 이 되고 이때 출력값은 44P가 되도록 출력앵커부의 변위를 조절하여 각 연결현의 변위에 대한 출력값을 측정하는 것을 특징으로 하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 11P와, 상기 제1연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 12P와, 상기 제1연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 13P와, 상기 제1연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 14P를 통해 제1연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제1함수를 만들고,
    상기 제2연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 21P와, 상기 제2연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 22P와, 상기 제2연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 23P와, 상기 제2연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 24P를 통해 제2연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제2함수를 만들고,
    상기 제3연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 31P와, 상기 제3연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 32P와, 상기 제3연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 33P와, 상기 제3연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 34P를 통해 제3연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제3함수를 만들고,
    상기 제4연결현의 제1차변위 1D에 따라 측정된 출력값 41P와, 상기 제4연결현의 제2차변위 2D에 따라 측정된 출력값 42P와, 상기 제4연결현의 제3차변위 3D에 따라 측정된 출력값 43P와, 상기 제4연결현의 제4차변위 4D에 따라 측정된 출력값 44P를 통해 제4연결현의 변위에 따라 변화하는 출력값을 활용하여 제4함수를 만들어 상기 제1 내지 제4함수를 통해 출력값이 측정되면 이를 통해 변위값을 유추하는 것을 특징으로 하는 지중변위계 완제품 성능검증장치.
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