WO2022080575A1 - 적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템 - Google Patents

적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2022080575A1
WO2022080575A1 PCT/KR2020/016834 KR2020016834W WO2022080575A1 WO 2022080575 A1 WO2022080575 A1 WO 2022080575A1 KR 2020016834 W KR2020016834 W KR 2020016834W WO 2022080575 A1 WO2022080575 A1 WO 2022080575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pipeline
camera
infrared sensor
intelligent
pipeline inspection
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/016834
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
고세진
김영수
김지훈
Original Assignee
탑전자산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 탑전자산업 주식회사 filed Critical 탑전자산업 주식회사
Publication of WO2022080575A1 publication Critical patent/WO2022080575A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • F16L55/34—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained the pig or mole being moved step by step

Definitions

  • the present invention relates to a pipeline inspection system, and more particularly, to a pipeline inspection system including an intelligent pipeline inspection robot having an infrared sensor and a gyroscope sensor.
  • the existing pipeline inspection system generally uses a wired method to remotely control from the ground by mounting a camera and lighting on a remotely movable moving body.
  • the completion and aging survey of all sewer pipes includes the measurement results of the pipe diameter and the slope (slope) value among the survey items. Due to the absence of the agency, we are investigating these two survey items in an objective and inaccurate way that relied on manpower.
  • the camera when using a camera to inspect a pipe, the camera is supposed to shoot an image by fixing the height of the camera in the center of the pipe. It is a common practice to correctly adjust the height of the camera by guessing the eye without re-adjusting the camera to the center of the pipeline.
  • the pipe diameter measurement technology by means of a radial mechanism means that a device with several probe (rod)-shaped sensors that expand radially like an umbrella is pushed into the inside of the pipe and towed while the pipe diameter is changed (deformation due to distortion or damage) It refers to a device that can measure in real time and calculate in the form of a graph.
  • this type of device is applied to an actual sewage pipe, it is difficult to accurately measure it due to factors such as sludge (sewage sludge pile) or a protruding connection pipe at the bottom of the sewer pipe.
  • the problem to be solved by the present invention is to overcome all the incomplete shortcomings of the existing tube diameter measurement technology by means of a radial mechanism and the tube diameter measurement technology using laser light, in consideration of the complex and rough environment inside the pipeline, using an infrared sensor
  • An object of the present invention is to provide a pipe inspection system that can precisely measure the diameter of the pipe even if foreign substances such as sludge and stagnant substances exist inside the pipe.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a pipeline inspection system capable of accurately photographing the inside of the pipeline by using the infrared sensor included in the intelligent pipeline inspection robot, in which the camera is located precisely in the center of the pipeline.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a pipeline inspection system capable of precisely measuring the inclination of a pipeline using a gyroscope sensor included in an intelligent pipeline inspection robot.
  • a pipeline inspection system for solving the above problems includes an intelligent pipeline inspection robot configured to travel inside a pipeline, and a control unit electrically connected to the intelligent pipeline inspection robot to provide a control signal,
  • the intelligent pipeline inspection robot includes a robot body including a gyroscope sensor for measuring the inclination inside the pipeline in real time, a plurality of driving wheels rotatably coupled to the robot body, and a first connection part to the robot body.
  • a camera lift that is coupled and whose height can be adjusted through a vertical drive motion, and a camera head coupled to the camera lift through a second connection part, wherein the camera head includes a first surface and a second surface facing each other A head body, a camera coupled to one end of the head body positioned between the first surface and the second surface and configured to photograph the inside of the conduit, disposed on the first surface of the head body, the first infrared rays
  • a first infrared sensor including a transmitter and a first infrared receiver, and a second infrared sensor disposed on the second surface of the head body, the second infrared sensor including a second infrared transmitter and a second infrared receiver
  • the camera comprises: The height is adjusted to be located at the center of the conduit based on the sensing values of the first infrared sensor and the second infrared sensor, respectively.
  • the camera head in order to position the camera in the center of the conduit, is adjusted in height by the camera lift in a direction perpendicular to the bottom surface of the conduit to make a vertical reciprocating motion, and the first infrared ray
  • the sensor measures a first distance between the first infrared sensor and the inner wall of the pipeline adjacent to the first infrared sensor in a direction horizontal to the bottom surface of the pipeline, and the second infrared sensor is the bottom surface of the pipeline Measure a second distance between the second infrared sensor and the inner wall of the conduit adjacent to the second infrared sensor in a direction horizontal to the camera, wherein the sum of the first distance and the second distance is the longest can be located in
  • the camera head is moved up and down
  • the first distance and the second distance are re-measured through the first infrared sensor and the second infrared sensor while reciprocating, and the camera is located at the point where the sum of the first distance and the second distance is the longest.
  • the position of the camera can be readjusted.
  • the sum of the first distance and the second distance and the pre-stored distance between the first infrared sensor and the second infrared sensor can be measured as the diameter of the pipe.
  • the intelligent pipeline inspection robot provides the pipeline inclination raw data measured while the inspection robot travels in a horizontally installed pipeline using the gyroscope sensor to the controller in real time, and the controller includes the pipeline gradient Based on the raw data, it is possible to generate a first graph with the driving distance of the intelligent pipe inspection robot and the inclination inside the pipe as axes and display it on the monitor.
  • the controller when the inspection robot abruptly meets obstacles such as stones and temporarily jumps while driving in a pipeline, the controller sets the measured values exceeding a preset reference range among the measured values of the pipeline inclination raw data as an abrupt value , and when generating the first graph, the abrupt value may be excluded.
  • the controller may further display the occurrence position of the abrupt value and an image inside the pipeline at the occurrence position as a video image on the monitor.
  • control unit converts the first graph based on the pipeline slope raw data, and generates a second graph using the driving distance of the intelligent pipeline inspection robot and the height of the pipeline as an axis to be displayed on the monitor. more can be displayed.
  • the intelligent pipeline inspection robot may include a body lighting unit coupled to the front end of the robot body to illuminate the front.
  • the camera head may include a head lighting unit coupled to the head body to illuminate a front light.
  • the diameter of the pipe can be precisely measured using an infrared sensor, and there are elements that impede various pipe diameter measurement such as sludge on the bottom surface of the pipe or connection and protrusion on the side. It is possible to accurately measure the pipe diameter without distortion, and because there is water in the pipe, it is possible to automatically measure the pipe diameter even if the lower part of the inspection robot is partially submerged in water.
  • the camera can be accurately positioned at the center of the pipe to accurately photograph the inside of the pipe without distortion.
  • Positioning the camera in the center of the pipeline like this can comply with the official investigation rules set by the government and ensure the accuracy of the investigation.
  • the inclination value of the pipeline regardless of whether obstacles that abruptly generate the gradient of the pipeline exist inside the pipeline using the gyroscope sensor included in the intelligent pipeline inspection robot. can be measured consistently and precisely, and various types of graphs can be provided in real time through the control unit.
  • FIG. 1 is a view showing a pipe inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram specifically illustrating a camera head of an intelligent pipeline inspection robot included in the pipeline inspection system of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view showing the operation of the pipeline inspection system according to an embodiment of the present invention as viewed from a cross-section taken along line A-A' in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the intelligent pipe inspection robot included in the pipe inspection system of FIG. 1 proceeds to measure the inclination of the pipe.
  • 5 and 6 are views illustrating a first graph and a second graph displayed by the controller as the intelligent pipeline inspection robot of FIG. 4 proceeds inside the pipeline.
  • FIG. 1 is a view showing a pipe inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram specifically illustrating a camera head of an intelligent pipeline inspection robot included in the pipeline inspection system of FIG. 1 .
  • a pipeline inspection system 1000 may include an intelligent pipeline inspection robot 100 , a controller 200 , a connection cable 300 , and a cable winding unit 400 .
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 is a robot for performing inspection of the pipeline PP, and may perform the inspection while proceeding along the pipeline PP.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may take an image inside the pipeline PP using a camera to be described later.
  • the camera may be adjusted to be located at the center of the conduit PP.
  • Various sensors such as an infrared sensor, may be used to position the camera at the center of the conduit PP, and will be described later in more detail with reference to FIGS. 2 to 3 .
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may precisely measure the inclination (or inclination) of the pipeline PP, including a gyroscope sensor, which will be described later.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 moves along the pipeline PP, and may measure the inclination of the pipeline PP in real time.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may perform a pipeline inspection while moving along the first direction X inside the pipeline PP.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 moves along the pipeline PP, and may acquire an internal image of the pipeline PP and gradient data (pipe gradient raw data) of the pipeline PP.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may enter the interior of the pipeline PP through a manhole (or manhole area EA) formed from the ground toward the pipeline PP.
  • a manhole or manhole area EA
  • EA manhole area
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may include a robot body 10 , a driving wheel 20 , a camera lift 30 , and a camera head 40 .
  • the robot body 10 is a part constituting the external skeleton of the intelligent pipeline inspection robot 100 and may support all parts and components.
  • one end of the robot body 10 may be provided with a configuration for connecting to the connection cable (300).
  • the body lighting unit 11 for illuminating the interior of the conduit PP may be mounted on the robot body 10 .
  • the body lighting unit 11 may be coupled to the front end of the robot body 10 to illuminate the front.
  • the body lighting unit 11 may include light emitting diodes emitting white light, but is not limited thereto.
  • the robot body 10 may include a gyroscope sensor 12 for measuring the inclination of the conduit PP in real time.
  • the gyroscope sensor 12 may detect an x-axis acceleration, a y-axis acceleration, and a z-axis acceleration, and generate gyroscope data corresponding to the detection result.
  • the gyroscope sensor 12 may measure the inclination in the first direction (X), the second direction (Y), and the third direction (Z) as pitch, roll, and yaw, respectively. can be detected to generate gyroscope data.
  • the gyroscope sensor 12 may be manufactured as a microelectronic component by applying MEMS (Microelectromechanical Systems) technology, and may be a gyroscope sensor using a verification mass.
  • MEMS Microelectromechanical Systems
  • the gyroscope sensor 12 can measure the x-axis acceleration, the y-axis acceleration, and the z-axis acceleration by a Coriolis force generated according to the movement of the verification mass provided therein, and through this, the robot The inclination (or rotational force) of the body 10 may be detected.
  • the gyroscope data generated by the gyroscope sensor 12 may be utilized as pipeline gradient raw data by the intelligent pipeline inspection robot 100 and/or the control unit 200, and based on the pipeline gradient raw data, the pipeline (PP) ) can be measured in real time.
  • the robot body 10 may further include a driving motor (not shown) for driving the intelligent pipeline inspection robot 100 .
  • the driving motor may provide power for starting the intelligent pipeline inspection robot 100 and power for operating internal components of the intelligent pipeline inspection robot 100 .
  • the robot body 10 may further include a battery (not shown) as a power source of the intelligent pipeline inspection robot 100 .
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may be wirelessly connected to the control unit 200 to receive an operation signal.
  • the driving wheel 20 may be rotatably coupled to the robot body 10 .
  • the robot body 10 may include a plurality of driving wheel coupling parts (not shown) to which the driving wheel 20 is mounted.
  • a plurality of driving wheels 20 may be provided, and in one embodiment, a total of six driving wheels 20 may be provided, three on each side of the robot body 10 . , but is not limited thereto.
  • the number of the driving wheels 20 and the size of each of the driving wheels 20 may be adjusted differently according to the size, shape, diameter, etc. of the conduit PP.
  • the camera lift 30 may be configured to connect the robot body 10 and a camera head 40 to be described later with each other.
  • one end of the camera lift 30 is connected to the robot body 10 through the first connection unit 31 , and the other end of the camera lift 30 is connected to the camera head ( ) through the second connection unit 32 . 40) can be connected.
  • the camera lift 30 coupled to the robot body 10 through the first connection part 31 may rotate about the first connection part 31 as an axis. Accordingly, the height of the camera lift 30 may be adjusted, and the height of the camera head 40 connected to the other end of the camera lift 30 may be adjusted.
  • the camera head 40 may include a camera and various sensors for inspecting the pipeline (PP).
  • the camera head 40 may be connected to the camera lift 30 through the second connection part 32 .
  • the camera head 40 may rotate about the second connection part 32 as an axis, and may rotate to maintain a level even when the camera lift 30 rotates.
  • the camera head 40 may be further equipped with a leveling sensor.
  • the camera head 40 will be described in more detail with further reference to FIG. 2 .
  • the camera head 40 may include a head body 41 , a camera 42 , a head lighting unit 43 , and an infrared sensor 44 .
  • the camera head 40 is described as including only the camera 42 and the infrared sensor 44, but this corresponds to a simplified configuration to clearly explain the features of the present invention.
  • the camera head 40 may further include various sensors such as an ultrasonic sensor, a laser sensor, a sound wave detection sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, a gas sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, and a microphone.
  • various sensors such as an ultrasonic sensor, a laser sensor, a sound wave detection sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, a gas sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, and a microphone.
  • the head body 41 may provide and support a space in which components of the camera head 40 are disposed.
  • the head body 41 may be formed in various shapes to support the components of the camera head 40, and is not particularly limited as long as it has a shape that can firmly support the components.
  • various coupling parts such as a camera coupling part to which a camera is mounted, a lighting coupling part to which an illumination lamp is mounted, and an infrared sensor coupling part to which an infrared sensor is coupled may be further formed in the head body 41 .
  • the head body 41 may include a first surface S1 and a second surface S2 facing each other.
  • the first surface S1 and the second surface S2 may provide a space in which the infrared sensor 44 is mounted.
  • the camera 42 may acquire image information about the inside of the pipe (PP) in real time, and visually inspect the volume state of impurities (eg, rust and scale) inside the pipe and various other abnormal conditions. make it possible
  • the camera 42 may be coupled to the head body 41 , and as described above, may be coupled and fixed by a camera coupling unit separately formed on the head body 41 .
  • the camera 42 may be coupled to the head body 41 in a space between the first surface S1 and the second surface S2 of the head body 41 .
  • the camera 42 may include a high-resolution image sensor.
  • the camera 42 may be implemented as a high-resolution image sensor of a high definition (HD) level or higher or a full-HD level or higher.
  • HD high definition
  • the lens LENS of the camera 42 may be configured as a wide-angle lens to capture a wide area inside the conduit PP, but is not limited thereto. It can be replaced with various lenses as needed, such as a flat lens or a concave lens.
  • the camera 42 may further include an auxiliary mount 42sl.
  • Auxiliary mounting portion (42sl) can be combined with various configurations according to the needs of the examiner.
  • auxiliary lighting may be provided on the auxiliary mounting unit 42sl, or auxiliary cameras and/or various sensors may be further mounted thereon.
  • the head lighting unit 43 may include a plurality of lights for illuminating the inside of the light-free conduit PP.
  • the head lighting unit 43 may be coupled to the head body 41 to illuminate the front, and may be symmetrically mounted to prevent distortion of an image inside the conduit PP due to the lighting.
  • the head lighting unit 43 may be mounted as one pair or two pairs.
  • the head lighting unit 43 may include light emitting diodes (LEDs) emitting white light, but is not limited thereto.
  • LEDs light emitting diodes
  • the infrared sensor 44 may be a sensor for measuring a distance from the infrared sensor 44 to the inner wall surface of the conduit PP.
  • the infrared sensor 44 may be configured as a pair and symmetrically mounted on both sides of the head body 41 . Also, the infrared sensor 44 may be disposed on the same plane as the camera 42 , but is not limited thereto.
  • the infrared sensor 44 may include a first infrared sensor 44a and a second infrared sensor 44b, and the first infrared sensor 44a is a first surface ( It is mounted on S1 , and the second infrared sensor 44b may be mounted on the second surface S2 of the head body 41 .
  • Each of the pair of infrared sensors 44 may include an infrared transmitter and an infrared receiver.
  • the first infrared sensor 44a includes a first infrared transmitter TXa and a first infrared receiver RXa
  • the second infrared sensor 44b includes a second infrared transmitter TXb and a second infrared receiver ( RXb) may be included.
  • the camera 42 may be aligned to be positioned at the center CT of the conduit PP, and in this regard, it will be described in detail with reference to FIG. 3 .
  • the control unit 200 may be electrically connected to the intelligent pipeline inspection robot 100 through the connection cable 300 .
  • the controller 200 may provide a control signal to the intelligent pipeline inspection robot 100 , and may supply driving power for driving the intelligent pipeline inspection robot 100 .
  • the connection cable 300 may separately include a control cable for transmitting and receiving a control signal and a power cable for supplying power, but is not limited thereto.
  • the controller 200 may control the operation of the intelligent pipeline inspection robot 100 .
  • the controller 200 may control the driving wheel 20 of the intelligent pipeline inspection robot 100 to control the moving direction and moving speed, etc., and control the rotational motion of the camera lift 30 to control the camera head 40 ) can be adjusted in height.
  • controller 200 may control the overall camera head 40 , such as the camera 42 of the camera head 40 , the head lighting unit 43 , and the infrared sensor 44 .
  • control unit 200 may include a monitor for displaying information about the intelligent pipe inspection robot (100).
  • the monitor of the control unit 200 can display various states such as the moving direction, moving speed, and inclination of the intelligent pipeline inspection robot 100, and the pipeline (PP) photographed by the camera 42 of the intelligent pipeline inspection robot 100
  • the internal image can be displayed in real time.
  • the monitor may further display whether the camera 42 of the intelligent pipeline inspection robot 100 is aligned. For example, if the camera 42 is not located in the center CT of the conduit PP, the control unit 200 may display it to the user through the monitor, and may be subject to manual operation by an inspector or automatic operation according to a preset process. By this, the camera 42 can be adjusted to be located in the center CT of the conduit PP.
  • control unit 200 may include a memory for storing data provided from the intelligent pipeline inspection robot 100 and an arithmetic device installed with software for data analysis. That is, the control unit 200 may include various software such as a data interpretation/alignment program and a data visualization program, and may process the data provided from the intelligent pipeline inspection robot 100 and display it to the inspector through the monitor.
  • the operation of the controller 200 may be implemented by hardware such as software or an integrated circuit performed on a computer system, or may be implemented by a combination of software and hardware.
  • connection cable 300 may be wound around the cable winding unit 400 .
  • the connection cable 300 may be formed in a length of 100m to 10km, but is not limited thereto.
  • the cable winding unit 400 may unwind or wind the connection cable 300 in association with the operation of the control unit 200 , or may be manually unwound or wound by an examiner.
  • the cable winding unit 400 may further include a cable guide roller (not shown) and a driving motor (not shown) to smoothly unwind or wind the connection cable 300 .
  • the cable guide roller may be in close contact with the connection cable, and the connection cable 300 may be unwound or wound according to the rotation direction of the cable guide roller.
  • the drive motor may be coupled to the cable guide roller to operate the cable guide roller.
  • FIG. 3 is a view showing the operation of the pipeline inspection system according to an embodiment of the present invention as viewed from a cross-section taken along line A-A' in FIG. 1 .
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 places the camera 42 on the bottom surface of the pipeline PP in order to position the camera 42 in the center CT of the pipeline PP. Up-and-down reciprocating motion can be made in the vertical direction.
  • the camera head 40 may be adjusted in height by the camera lift 30 to perform vertical reciprocating motion.
  • a distance d between the bottom surface of the conduit PP and the center CT and a distance d between the upper surface of the conduit PP and the center CT may be equal to each other.
  • the infrared sensor 44 of the camera head 40 moves up and down and can measure a horizontal distance from the infrared sensor 44 to the inner wall surface of the conduit PP, respectively.
  • the first infrared sensor 44a measures the first distances D1 and D3 between the inner wall surfaces of the pipeline PP adjacent to the first infrared sensor 44a in a horizontal direction to the bottom surface of the pipeline PP.
  • the second infrared sensor 44b measures the second distances D2 and D4 between the inner wall surfaces of the pipeline PP adjacent to the second infrared sensor 44b in a horizontal direction to the bottom surface of the pipeline PP. can do.
  • the first infrared transmitter TXa of the first infrared sensor 44a sends infrared rays toward the inner wall surface of the conduit PP adjacent to the first infrared sensor 44a (the left wall surface of the conduit PP in FIG. 3 ). may be transmitted, and the transmitted infrared rays may be reflected on the inner wall surface of the conduit PP to be incident on the first infrared receiver RXa of the first infrared sensor 44a.
  • Infrared rays transmitted from the first infrared transmitter (TXa) may have a different reflection angle depending on the distance from the reflected object, and the first infrared sensor ( 44a) to the inner wall surface of the conduit PP can be measured.
  • the second infrared transmitter TXb of the second infrared sensor 44b is directed toward the inner wall surface of the conduit PP adjacent to the second infrared sensor 44b (the right wall surface of the conduit PP in FIG. 3 ). Infrared rays may be emitted, and the emitted infrared rays may be reflected on the inner wall surface of the conduit PP to be incident on the second infrared receiver RXb of the second infrared sensor 44b.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 uses the first distance measured by the first infrared sensor 44a and the second distance measured by the second infrared sensor 44b to the camera head 40 (or the camera ( 42)) may be located in the center CT of the conduit PP.
  • the camera head 40 ′ when the camera head 40 ′ is positioned above the center CT of the conduit PP, the camera 42 ′ is not aligned with the center CT of the conduit PP.
  • the sum of the first distance D3 measured by the first infrared sensor 44a' and the second distance D4 measured by the second infrared sensor 44b' is the camera head 40 is the conduit. than the sum of the first distance D1 measured by the first infrared sensor 44a and the second distance D2 measured by the second infrared sensor 44b when located at the center CT of the PP measured in short
  • the point where the sum of the first distance D1 and the second distance D2 is longest may correspond to the center CT of the conduit PP, and the first infrared sensor 44a and the second infrared sensor 44b
  • the position of the camera head 40 is adjusted according to the measured value of , so that the camera 42 may be located at the center CT of the conduit PP.
  • the height of the intelligent pipeline inspection robot 100 is changed due to sludge accumulated on the inner floor of the pipeline PP while the intelligent pipeline inspection robot 100 is driving the pipeline PP, or the inclination of the pipeline PP is sharply increased. If changed, the position re-adjustment of the camera 42 by the infrared sensor 44 may proceed.
  • the camera head 40 reciprocates up and down, and the camera 42 may be readjusted to be located at the center CT of the conduit PP by the measurement values of the infrared sensor 44 .
  • the diameter (or pipe diameter) of the pipe PP is the sum of the first distance D1 and the second distance D2 and the distance between the first infrared sensor 44a and the second infrared sensor 44b. can be a value.
  • the distance between the first infrared sensor 44a and the second infrared sensor 44b may be a predetermined value in the process of designing the intelligent pipeline inspection robot 100, and may be stored in advance in the intelligent pipeline inspection robot 100.
  • the camera 42 is moved to the center of the pipeline PP using a pair of infrared sensors 44a and 44b included in the intelligent pipeline inspection robot 100 . It can be accurately positioned on the CT to accurately photograph the inside of the pipeline (PP) without distortion.
  • the infrared sensor 44 is not oriented in the 12 o'clock and 6 o'clock directions, that is, in the vertical direction, but in the 9 o'clock and 3 o'clock directions, that is, the horizontal direction. It is possible to quickly and precisely measure the diameter of the pipe (PP) regardless of the ground condition by measuring only the widest pipe diameter of the pipe without being affected by stagnant objects.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the intelligent pipe inspection robot included in the pipe inspection system of FIG. 1 proceeds to measure the inclination of the pipe.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 may drive the pipeline PP along a moving direction.
  • the camera head 40 may be adjusted so that the camera 42 is located at the center CT of the conduit PP.
  • the pipeline PP may be designed and installed to have a generally uniform inclination, but the inclination may vary in some sections of the pipeline PP due to errors or defects in the installation process.
  • the inclination for some sections of the pipe line PP may vary due to an internal pressure caused by a material transported through the pipe pipe PP or an external pressure caused by an external material covering the pipe pipe PP.
  • the gyroscope sensor 12 may be mounted on the robot body 10 of the intelligent pipeline inspection robot 100, and the intelligent pipeline inspection robot 100 uses the gyroscope sensor 12 through the pipeline (PP). ) can be measured in real time.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 shows the state of driving the first section (P1), the second section (P2), the third section (P3) and the fourth section (P4) of the pipeline (PP), , for convenience of explanation, the slope of the first section P1 is 0°, the slope of the second section P2 is -2° with respect to the first section P1, and the slope of the third section P3 is the second The first section P1 is 3°, and the inclination of the fourth section P4 is -5° with respect to the first section P1.
  • 5 and 6 are views illustrating a first graph and a second graph displayed by the controller as the intelligent pipeline inspection robot of FIG. 4 proceeds inside the pipeline.
  • the intelligent pipeline inspection robot 100 provides the pipeline inclination raw data measured using the gyroscope sensor 12 to the controller 200 in real time, and the controller 200 includes the pipeline gradient Based on the raw data, a first graph G1 with the driving distance of the intelligent pipeline inspection robot 100 and the inclination inside the pipeline PP as axes is generated and displayed on the monitor of the controller 200 can do.
  • the first graph G1 indicating the inclination of the pipeline PP is generated in real time by the controller 200 as the intelligent pipeline inspection robot 100 proceeds along the pipeline PP and displayed on the monitor. Accordingly, when the travel distance of the intelligent pipeline inspection robot 100 is gradually increased, the scale of the X-axis (travel distance) may be automatically changed.
  • FIG. 4 there may be an obstacle OB in the pipeline PP that prevents the intelligent pipeline inspection robot 100 from traveling. 4 illustrates that the obstacle OB is formed in the third section P3 of the conduit PP.
  • the slope measurement value may be significantly changed due to the obstacle OB.
  • the inclination value measured by the gyroscope sensor 12 rapidly increases from the point at which the intelligent pipeline inspection robot 100 starts to pass the obstacle OB, and the intelligent pipeline inspection robot 100 moves through the obstacle OB.
  • the measured gradient value may decrease rapidly.
  • the time for the intelligent pipeline inspection robot 100 to pass the obstacle OB is as small as about 1 second to 2 seconds, but the reliability of the overall gradient measurement data is lowered due to a sharp change in the gradient, and the accurate gradient value of the pipeline PP is lowered. It can be difficult to measure.
  • control unit 200 determines the measured values exceeding the reference range among the measured values of the pipeline inclination raw data measured by the intelligent pipeline inspection robot 100 as an abrupt value (OBV), and the first graph (G1) When generating , you can exclude an abrupt value (OBV).
  • the reference range may be a preset value or a value automatically set according to the pipeline PP.
  • control unit 200 displays the occurrence position of the abrupt value OBV on the first graph G1 or displays an image inside the conduit PP at the occurrence position on the monitor. Further, it is possible to provide information related to the OBV to the examiner.
  • the pipeline inspection system 1000 it is possible to precisely measure the inclination of the pipeline PP using the gyroscope sensor 12 included in the intelligent pipeline inspection robot 100, and the control unit 200 Through this, various types of graphs can be provided in real time.
  • the unexpected value OBV caused by the obstacle OB is excluded from the graph generation process, so that reliability of data can be improved.
  • the control unit 200 converts the first graph G1 as shown in FIG. 5 on the basis of the pipeline gradient raw data measured by the gyroscope sensor 12 , and the intelligent pipeline inspection robot A second graph G2 with the driving distance of 100 and the height of the pipe PP as axes may be generated and displayed on the monitor.
  • the control unit 200 may include a program for calculating the height (or burial depth) of the conduit (PP) based on the running distance and the inclination of the intelligent conduit inspection robot 100, and at the request of the inspector, the conduit ( PP) may be calculated and provided to the examiner as the second graph G2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템은 관로 내부를 주행하도록 구성되는 지능형 관로 검사 로봇 및 지능형 관로 검사 로봇에 전기적으로 연결되어 제어 신호를 제공하는 제어부를 포함하며, 지능형 관로 검사 로봇은 관로 내부의 경사도를 실시간으로 측정하기 위한 자이로스코프 센서를 포함하는 로봇 바디, 로봇 바디에 회전 가능하게 결합된 복수의 구동 휠들, 로봇 바디에 제1 연결부를 통해 결합되고 회전 운동을 통해 높이 조절이 가능한 카메라 리프트 및 카메라 리프트에 제2 연결부를 통해 결합되는 카메라 헤드를 포함한다.

Description

적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템
본 발명은 관로 검사 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 적외선 센서(Infrared sensor) 및 자이로스코프 센서(Gyroscope sensor)를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템에 관한 것이다.
상하수관 등 유체가 흐르는 각종 배관은 시간이 지남에 따라 내부 부식 등의 노후화가 진행되어, 배관의 파손 등 관로 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 관로 사고를 방지하기 위해 배관 내부를 정기적으로 점검 및 진단하여 배관을 유지, 보수하는 것이 요구된다.
현재 존재하고 있는 관로 검사 시스템은 원격으로 움직일 수 있는 구동체에 카메라와 조명을 탑재하여 유선방식으로 지상에서 원격 조정하는 방식이 일반적이다.
환경부의 생활하수과가 정한 하수관거 시공관리 지침 매뉴얼에 따르면 모든 하수관에 대한 준공 및 노후도 조사에는 그 조사 항목 가운데, 관경과 관거의 기울기(경사도) 값에 대한 측정 결과를 포함하게 되어 있는데, 현재로서는 기술의 부재로 인해 이 두가지 조사항목에 대해 인력에 의존한 객관적이지 않고 부정확한 방식으로 조사 중이다.
예를 들어, 관경의 경우 관거의 초입 부분을 사람이 직접 측정하거나 기존 설치 도면에 명기된 내용을 그대로 인용하고 있으며, 경사도 값의 경우 하수의 자연유하 방식 원칙에 따라 최소 -2도 이상을 하향 매설하도록 되어 있으나 그러한 설치 기준에 부합한 관거 상태인지를 제대로 측정하지 못함으로 인해 하수가 흘러가지 않고 침수 적체되어 하수관 기능에 문제를 많이 유발시키는 실정이다.
여기에 추가적으로 하수관거 조사 기준 매뉴얼에 의하면, 카메라를 이용해 관로를 조사할 때, 관로의 중앙에 카메라의 높이를 고정하여 영상 촬영을 하도록 되어 있지만 관내 여러 지장물이나 침수구간 통과시 카메라 높이가 변경되고 이후 관로의 중앙으로 카메라를 재조정하지 못한 채 눈 짐작으로 부정확하게 카메라의 높이를 맞추어 조사하는 것이 일반적인 양상이다.
이 경우 카메라에 의해 촬영된 관로 내의 크랙, 파손, 지장물들의 크기가 카메라의 부정확한 높이 위치에 따라 왜곡되어 개선 보수의 판단조치에 악영향을 주게 되고 이는 곧바로 불필요한 예산 낭비로 이어진다.
한편, 기존에 존재하는 하수관로의 관경을 측정하기 위한 기술로는 방사형 확장 측정 기술을 이용한 기구적인 방법과 레이저를 이용한 레이저 센서 기술이 있다.
방사형 기구물에 의한 관경 측정 기술이란 우산 모양처럼 방사형으로 확장되는 여러개의 프로브(봉)형태의 센서를 가진 장치를 관 내부로 밀어넣어 견인하면서 주행하는 구간에 대해 관경의 변화 (찌그러짐이나 파손에 의한 변형 등)을 실시간으로 측정하여 그래프 형태로 산출할 수 있는 장치를 말한다. 하지만 이러한 유형의 장치를 실제 하수관거에 적용할 경우 하수관 관저부에 체적된 슬러지(하수찌꺼기 흙 더미)나 돌출된 연결관 등의 요인으로 정확한 측정이 어려운 점이 존재한다.
또한, 레이저를 원형으로 관로의 관벽에 투사하여 그 모양을 측정하여 관경을 측정하는 레이저 측정 기술의 경우, 관로에 물과 같은 유체의 이물질이 적체되어 있는 경우 유체의 반사 반응에 의해 레이저 원형 투사가 왜곡되어 실효성이 제한되는 문제가 존재한다.
이에 따라, 본 발명이 해결하려는 과제는 관로 내부의 복잡하고 거친 환경을 감안하여, 기존 방사형 기구물에 의한 관경 측정 기술과 레이저 빛을 이용한 관경 측정 기술의 불완전한 단점을 모두 극복하기위해, 적외선 센서를 이용해 관로 내부에 슬러지와 고인물 등과 같은 이물질이 존재하더라도 관로의 직경을 정밀하게 측정할 수 있는 관로 검사 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 지능형 관로 검사 로봇이 포함하는 적외선 센서를 이용하여, 카메라가 관로의 중심부에 정확히 위치하고 관로 내부를 정확히 촬영할 수 있는 관로 검사 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 지능형 관로 검사 로봇이 포함하는 자이로스코프 센서를 이용하여 관로의 경사도를 정밀하게 측정할 수 있는 관로 검사 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템은 관로 내부를 주행하도록 구성되는 지능형 관로 검사 로봇 및 상기 지능형 관로 검사 로봇에 전기적으로 연결되어 제어 신호를 제공하는 제어부를 포함하고, 상기 지능형 관로 검사 로봇은, 상기 관로 내부의 경사도를 실시간으로 측정하기 위한 자이로스코프 센서를 포함하는 로봇 바디, 상기 로봇 바디에 회전 가능하게 결합된 복수의 구동 휠, 상기 로봇 바디에 제1 연결부를 통해 결합되고 상하 구동 운동을 통해 높이 조절이 가능한 카메라 리프트, 및 상기 카메라 리프트에 제2 연결부를 통해 결합되는 카메라 헤드를 포함하고, 상기 카메라 헤드는, 서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 포함하는 헤드 바디, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이에 위치한 상기 헤드 바디의 일 단에 결합되어 상기 관로의 내부를 촬영하도록 구성되는 카메라, 상기 헤드 바디의 상기 제1 면에 배치되고, 제1 적외선 송신기와 제1 적외선 수신기를 포함하는 제1 적외선 센서, 및 상기 헤드 바디의 상기 제2 면에 배치되고, 제2 적외선 송신기와 제2 적외선 수신기를 포함하는 제2 적외선 센서를 포함하되, 상기 카메라는 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서 각각의 센싱 값들에 기초하여 상기 관로의 중심부에 위치하도록 높이가 조절된다.
실시예에 따라, 상기 카메라를 상기 관로의 중심부에 위치시키기 위해, 상기 카메라 헤드는 상기 관로의 바닥면에 수직한 방향으로 상기 카메라 리프트에 의해 높이가 조절되어 상하 왕복 운동을 하고, 상기 제1 적외선 센서는 상기 관로의 바닥면에 수평한 방향으로 상기 제1 적외선 센서와 상기 제1 적외선 센서에 인접하는 상기 관로 내부 벽면 사이의 제1 거리를 측정하며, 상기 제2 적외선 센서는 상기 관로의 바닥면에 수평한 방향으로 상기 제2 적외선 센서와 상기 제2 적외선 센서에 인접하는 상기 관로 내부 벽면 사이의 제2 거리를 측정하되, 상기 카메라는 상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 지능형 관로 검사 로봇이 상기 관로를 주행하는 중 상기 지능형 관로 검사 로봇의 높이 및 상기 자이로스코프 센서를 통해 측정된 상기 관로의 관경값 중 적어도 하나가 변경되면, 상기 카메라 헤드를 상하 왕복시키며 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서를 통해 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 재 측정하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에 상기 카메라가 위치하도록 상기 카메라의 위치를 재 조정할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에서, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합 및 미리 저장된 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서 사이의 거리를 합한 값을 상기 관로의 직경으로 측정할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 지능형 관로 검사 로봇은 상기 자이로스코프 센서를 이용하여 검사 로봇이 수평으로 설치된 관로 내부를 주행하면서 측정된 관로 경사도 로우 데이터를 실시간으로 상기 제어부에 제공하며, 상기 제어부는 상기 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 상기 지능형 관로 검사 로봇의 주행 거리 및 상기 관로 내부의 경사도를 축으로 하는 제1 그래프를 생성하여 모니터에 표시할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는 검사로봇이 관로 내부를 주행하면서 돌덩이 등과 같은 장애물들을 돌발적으로 만나 일시적으로 튀어 오를 경우 상기 관로 경사도 로우 데이터의 측정 값들 중 기 설정된 기준 범위를 초과하는 측정 값들을 돌발 값으로 판단하고, 상기 제1 그래프를 생성할 때, 상기 돌발 값을 제외할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 돌발 값의 발생 위치 및 상기 발생 위치에서의 관로 내부 영상을 상기 모니터에 비디오 영상으로 더 표시할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 상기 제1 그래프를 변환하여, 상기 지능형 관로 검사 로봇의 주행 거리 및 상기 관로의 높이를 축으로 하는 제2 그래프를 생성하여 상기 모니터에 더 표시할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 지능형 관로 검사 로봇은 상기 로봇 바디의 앞 단에 결합되어 전방에 조명을 비추는 바디 조명부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 카메라 헤드는 상기 헤드 바디에 결합되어 전방에 조명을 비추는 헤드 조명부를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 관로 검사 시스템에 의하면, 적외선 센서를 이용해 관로의 직경을 정밀하게 측정할 수 있고, 관로 바닥면에 슬러지가 있거나 측면에 연결과 돌출 등 각종 관경측정에 장애가 되는 요소들이 있어도 왜곡없이 정확하게 관경의 측정이 가능하며, 관로 내부에 물이 있어서 검사로봇의 하부가 일부 물에 잠겨 있어도 자동으로 관경의 측정이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관로 검사 시스템에 의하면, 지능형 관로 검사 로봇이 포함하는 적외선 센서를 이용하여, 카메라를 관로의 중심부에 정확히 위치시켜 관로 내부를 왜곡 없이 정확히 촬영할 수 있다.
이처럼 카메라를 관로의 중심부에 위치시키는 것은 국가가 정한 공식적인 조사 규칙에 부합할 수 있으며, 조사의 정확성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관로 검사 시스템에 의하면, 지능형 관로 검사 로봇이 포함하는 자이로스코프 센서를 이용하여 관로의 경사도를 돌발적으로 발생하는 장애물들을 관로 내부에 존재해도 이에 상관없이 관로의 경사값을 일관되고 정밀하게 측정할 수 있으며, 제어부를 통해 다양한 형태의 그래프를 실시간으로 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 관로 검사 시스템에 포함된 지능형 관로 검사 로봇의 카메라 헤드를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면에서 바라본 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 관로 검사 시스템에 포함된 지능형 관로 검사 로봇이 관로의 경사도를 측정하기 위해 진행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 지능형 관로 검사 로봇이 관로 내부를 진행함에 따라 제어부가 표시하는 제1 그래프 및 제2 그래프를 나타내는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략되거나 간소하게 표현될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 관로 검사 시스템에 포함된 지능형 관로 검사 로봇의 카메라 헤드를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 관로 검사 시스템(1000)은 지능형 관로 검사 로봇(100), 제어부(200), 연결 케이블(300), 및 케이블 권취부(400)를 포함할 수 있다.
지능형 관로 검사 로봇(100)은 관로(PP)의 검사를 수행하기 위한 로봇으로서, 관로(PP)를 따라 진행하며 검사를 수행할 수 있다.
지능형 관로 검사 로봇(100)은 후술할 카메라를 이용하여 관로(PP) 내부의 영상을 촬영할 수 있다. 관로(PP)의 정확한 검사를 수행하기 위해 카메라는 관로(PP)의 중심부에 위치하도록 조정될 수 있다. 카메라를 관로(PP)의 중심부에 위치시키기 위해 적외선 센서(Infrared Sensor) 등 다양한 센서가 이용될 수 있으며, 도 2 내지 도 3을 참조하여 더욱 자세히 후술하기로 한다.
또한, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 후술할 자이로스코프 센서(Gyroscope Sensor)를 포함하여 관로(PP)의 경사도(또는, 기울기)를 정밀하게 측정할 수 있다. 지능형 관로 검사 로봇(100)은 관로(PP)를 따라 이동하며, 관로(PP)의 경사도를 실시간으로 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 관로(PP)의 내부에서 제1 방향(X)을 따라 이동하며 관로 검사를 수행할 수 있다. 지능형 관로 검사 로봇(100)은 관로(PP)를 따라 이동하며, 관로(PP)의 내부 영상 및 관로(PP)의 경사도 데이터(관로 경사도 로우 데이터)를 획득할 수 있다.
한편, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 지면에서 관로(PP) 측으로 형성된 맨홀(manhole)(또는, 맨홀 영역(EA))을 통해 관로(PP)의 내부로 진입할 수 있다. 이하, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 세부 구성들에 대해 구체적으로 설명한다.
지능형 관로 검사 로봇(100)은 로봇 바디(10), 구동 휠(20), 카메라 리프트(30), 및 카메라 헤드(40)를 포함할 수 있다.
로봇 바디(10)는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 외관 골격을 이루는 부분으로서 모든 부품 및 구성들을 지지할 수 있다.
일 실시예로, 로봇 바디(10)의 일 단부에는 연결 케이블(300)에 연결되기 위한 구성이 마련될 수 있다.
또한, 로봇 바디(10)에는 관로(PP)의 내부에 조명을 비추기 위한 바디 조명부(11)가 장착될 수 있다. 바디 조명부(11)는 로봇 바디(10)의 앞 단에 결합되어 전방에 조명을 비출 수 있다.
바디 조명부(11)는 백색광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
로봇 바디(10)는 관로(PP)의 경사도를 실시간으로 측정하기 위한 자이로스코프 센서(12)를 포함할 수 있다.
자이로스코프 센서(12)는 x축 가속도, y축 가속도, 및 z축 가속도를 검출하고, 검출 결과에 해당하는 자이로스코프 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 자이로스코프 센서(12)는 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 및 제3 방향(Z)으로 기울어짐을 각각 피치(pitch), 롤(roll), 및 요(yaw)로서 검출하여 자이로스코프 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예로, 자이로스코프 센서(12)는 MEMS(미세전자기계시스템, Microelectromechanical systems) 기술이 적용되어 초소형 전자부품으로 생산될 수 있으며, 검증질량을 이용한 방식의 자이로스코프 센서일 수 있다.
즉, 자이로스코프 센서(12)는 내부에 구비된 검증질량의 움직임에 따라 발생하는 코리올리 힘(Coriolis force)에 의해 x축 가속도, y축 가속도, 및 z축 가속도를 측정할 수 있으며, 이를 통해 로봇 바디(10)의 기울어짐(또는, 회전력)을 검출할 수 있다.
자이로스코프 센서(12)에 의해 생성된 자이로스코프 데이터는 지능형 관로 검사 로봇(100) 및/또는 제어부(200)에 의해 관로 경사도 로우 데이터로서 활용될 수 있으며, 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 관로(PP)의 경사도가 실시간으로 측정될 수 있다.
또한, 로봇 바디(10)는 지능형 관로 검사 로봇(100)을 구동하기 위한 구동 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구동 모터는 지능형 관로 검사 로봇(100)을 기동하기 위한 동력 및 지능형 관로 검사 로봇(100)의 내부 구성들을 동작시키기 위한 동력을 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 로봇 바디(10)는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 동력원으로서 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 제어부(200)와 무선으로 연결되어 동작 신호를 수신할 수도 있다.
구동 휠(20)은 로봇 바디(10)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이를 위해, 로봇 바디(10)는 구동 휠(20)이 장착되기 위한 복수의 구동 휠 결합부들(미도시)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동 휠(20)은 복수 개로 마련될 수 있으며, 일 실시예로, 구동 휠(20)은 로봇 바디(10)의 양 측에 3개씩 총 6개가 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 관로(PP)의 크기, 형태, 직경 등에 따라 구동 휠(20)의 개수 및 구동 휠(20) 각각의 크기는 상이하게 조절될 수 있다.
카메라 리프트(30)는 로봇 바디(10)와 후술할 카메라 헤드(40)를 서로 연결하는 구성일 수 있다.
일 실시예로 카메라 리프트(30)의 일 단은 제1 연결부(31)를 통해 로봇 바디(10)에 연결되고, 카메라 리프트(30)의 타 단은 제2 연결부(32)를 통해 카메라 헤드(40)에 연결될 수 있다.
제1 연결부(31)를 통해 로봇 바디(10)에 결합된 카메라 리프트(30)는 제1 연결부(31)를 축으로 하여 회전 운동을 할 수 있다. 이에 따라, 카메라 리프트(30)의 높이는 조절이 될 수 있으며, 카메라 리프트(30)의 타 단에 연결된 카메라 헤드(40)의 높이가 조절될 수 있다.
카메라 헤드(40)는 관로(PP) 검사를 위한 카메라 및 각종 센서를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 카메라 헤드(40)는 제2 연결부(32)를 통해 카메라 리프트(30)에 연결될 수 있다. 카메라 헤드(40)는 제2 연결부(32)를 축으로 하여 회전 운동을 할 수 있으며, 카메라 리프트(30)가 회전 운동을 하더라도 수평을 유지하도록 회전할 수 있다. 이를 위해, 카메라 헤드(40)에는 수평 유지 센서가 더 장착될 수도 있다.
이하, 도 2를 더 참조하여 카메라 헤드(40)를 더욱 구체적으로 설명한다.
카메라 헤드(40)는 헤드 바디(41), 카메라(42), 헤드 조명부(43), 및 적외선 센서(44)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 카메라 헤드(40)가 카메라(42) 및 적외선 센서(44)만을 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 특징을 명확히 설명하기 위해 간략히 구성한 것에 해당한다.
즉, 카메라 헤드(40)에는 더욱 다양한 센서들이 마련될 수 있다. 예를 들어, 카메라 헤드(40)에는 초음파 센서, 레이저 센서, 음파 탐지 센서, 온도 센서, 압력 센서, 가스 센서, 온도 센서, 습도 센서, 마이크 등 각종 센서들이 더 구비될 수 있다.
헤드 바디(41)는 카메라 헤드(40)의 구성들이 배치될 공간을 마련하고 지지할 수 있다.
헤드 바디(41)는 카메라 헤드(40)의 구성들을 지지하기 위해 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 구성들을 견고하게 지지할 수 있는 형상이라면 특별히 제한되지 않는다. 도면상 도시되지 않았으나, 헤드 바디(41)에는 카메라가 장착되는 카메라 결합부, 조명 램프가 장착되는 조명 결합부, 및 적외선 센서가 결합되는 적외선 센서 결합부 등 다양한 결합부들이 더 형성될 수 있다.
일 실시예로, 헤드 바디(41)는 서로 마주보는 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)은 적외선 센서(44)가 장착될 공간을 마련할 수 있다.
카메라(42)는 관로(PP) 내부에 대해 실시간으로 영상 정보를 획득할 수 있으며, 관로 내부의 불순물(예컨대, 녹 및 스케일(scale))의 체적 상태와 이 외의 다양한 이상 상태를 육안으로 검사할 수 있도록 한다.
카메라(42)는 헤드 바디(41)에 결합될 수 있으며, 상술한 바와 같이, 헤드 바디(41)에 별도로 형성된 카메라 결합부에 의해 결합 및 고정될 수 있다.
일 실시예로, 카메라(42)는 헤드 바디(41)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 사이의 공간에서 헤드 바디(41)에 결합될 수 있다.
카메라(42)는 고해상도의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 예컨대, 관로(PP) 내부의 정확한 육안 검사를 위해, 카메라(42)는 HD(High Definition)급 이상 또는 Full-HD급 이상의 고해상도 이미지 센서로 구현될 수 있다.
카메라(42)의 렌즈(LENS)는 관로(PP) 내부에서 넓은 영역을 포착하기 위해 광각 렌즈로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 평면 렌즈 또는 오목 렌즈 등 필요에 따라 다양한 렌즈로 교체될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 카메라(42)는 보조 장착부(42sl)를 더 포함할 수 있다. 보조 장착부(42sl)에는 검사자의 필요에 따른 다양한 구성을 결합할 수 있다. 예를 들어, 보조 장착부(42sl)에 보조 조명이 구비되거나, 보조 카메라 및/또는 각종 센서들이 더 장착될 수 있다.
헤드 조명부(43)는 빛이 없는 관로(PP) 내부를 밝히기 위한 복수의 조명들을 포함할 수 있다.
헤드 조명부(43)는 헤드 바디(41)에 결합되어 전방에 조명을 비출 수 있으며, 조명에 의한 관로(PP) 내부 영상의 왜곡을 방지하기 위해 대칭적으로 장착될 수 있다. 예컨대, 헤드 조명부(43)는 한 쌍 또는 두 쌍으로 구성되어 장착될 수 있다.
헤드 조명부(43)는 백색광을 방출하는 발광 다이오드(LED)(Light Emitting Diode)들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
적외선 센서(44)는 적외선 센서(44)로부터 관로(PP) 내부 벽면 까지의 거리를 측정하기 위한 센서일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적외선 센서(44)는 한 쌍으로 구성되어 헤드 바디(41)의 양 측에 대칭적으로 장착될 수 있다. 또한, 적외선 센서(44)는 카메라(42)와 동일 평면 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예로, 적외선 센서(44)는 제1 적외선 센서(44a) 및 제2 적외선 센서(44b)를 포함할 수 있으며, 제1 적외선 센서(44a)는 헤드 바디(41)의 제1 면(S1)에 장착되고, 제2 적외선 센서(44b)는 헤드 바디(41)의 제2 면(S2)에 장착될 수 있다.
한 쌍의 적외선 센서(44) 각각은 적외선 송신기 및 적외선 수신기를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 적외선 센서(44a)는 제1 적외선 송신기(TXa) 및 제1 적외선 수신기(RXa)를 포함하고, 제2 적외선 센서(44b)는 제2 적외선 송신기(TXb) 및 제2 적외선 수신기(RXb)를 포함할 수 있다.
적외선 센서(44)의 센싱 값에 따라 카메라(42)는 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치하도록 정렬될 수 있으며, 이와 관련하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
제어부(200)는 연결 케이블(300)을 통해 지능형 관로 검사 로봇(100)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)에 제어 신호를 제공할 수 있으며, 지능형 관로 검사 로봇(100)을 구동하기 위한 구동 전원을 공급할 수 있다. 이에 따라, 연결 케이블(300)은 제어 신호를 송수신하기 위한 제어 케이블 및 전원 공급을 위한 전원 케이블을 별도로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 구동 휠(20)을 제어하여 이동 방향 및 이동 속도 등을 제어할 수 있으며, 카메라 리프트(30)의 회전 운동을 제어하여 카메라 헤드(40)의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 카메라 헤드(40)의 카메라(42), 헤드 조명부(43), 및 적외선 센서(44) 등 카메라 헤드(40) 전반에 대한 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에서 제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)에 대한 정보를 표시하는 모니터를 포함할 수 있다. 제어부(200)의 모니터에는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 이동 방향, 이동 속도, 기울기 등 다양한 상태를 표시할 수 있으며, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 카메라(42)가 촬영하는 관로(PP) 내부 영상을 실시간으로 표시할 수 있다.
또한, 모니터는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 카메라(42)의 정렬 여부를 더 표시할 수 있다. 예컨대, 카메라(42)가 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치하지 않는 경우, 제어부(200)는 모니터를 통해 사용자에게 표시할 수 있으며, 검사자의 수동 조작 또는 미리 설정된 프로세스에 따른 자동 조작에 의해 카메라(42)가 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치하도록 조정할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)으로부터 제공받은 데이터를 저장하기 위한 메모리 및 데이터 분석을 위한 소프트웨어가 설치된 연산 장치를 포함할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 데이터 해석/정렬 프로그램 및 데이터 시각화 프로그램 등 다양한 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 지능형 관로 검사 로봇(100)으로부터 제공받은 데이터를 가공하여 모니터를 통해 검사자에게 표시할 수 있다.
제어부(200)의 동작은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
한편, 케이블 권취부(400)에는 장거리의 연결 케이블(300)이 권취될 수 있다. 일 실시예로, 연결 케이블(300)은 100m 내지 10km의 길이로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 케이블 권취부(400)는 제어부(200)의 동작에 연동하여 연결 케이블(300)을 풀거나 감을 수 있으며, 또는 검사자에 의해 수동으로 풀리거나 감길 수 있다.
몇몇 실시예에서, 케이블 권취부(400)는 연결 케이블(300)이 원활하게 풀리거나 감기기 위해 케이블 가이드 롤러(미도시) 및 구동 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이블 가이드 롤러는 연결 케이블에 밀착될 수 있으며, 케이블 가이드 롤러의 회전 방향에 따라 연결 케이블(300)이 풀리거나 감길 수 있다. 구동 모터는 케이블 가이드 롤러에 결합되어 케이블 가이드 롤러를 동작 시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면에서 바라본 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 검사 시스템의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 카메라(42)를 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치시키기 위해, 카메라 헤드(40)를 관로(PP)의 바닥면에 수직한 방향으로 상하 왕복 운동을 시킬 수 있다. 카메라 헤드(40)는 카메라 리프트(30)에 의해 높이가 조절되어 상하 왕복 운동을 할 수 있다.
관로(PP)의 바닥면과 중심부(CT) 사이의 거리(d)와 관로(PP)의 상부면과 중심부(CT) 사이의 거리(d)가 서로 동일할 수 있다.
카메라 헤드(40)의 적외선 센서(44)는 상하 운동을 하며 각각 적외선 센서(44)로부터 관로(PP)의 내부 벽면까지의 수평 거리를 측정할 수 있다.
즉, 제1 적외선 센서(44a)는 관로(PP)의 바닥면에 수평한 방향으로 제1 적외선 센서(44a)에 인접하는 관로(PP) 내부 벽면 사이의 제1 거리(D1, D3)를 측정하며, 제2 적외선 센서(44b)는 관로(PP)의 바닥면에 수평한 방향으로 제2 적외선 센서(44b)에 인접하는 관로(PP) 내부 벽면 사이의 제2 거리(D2, D4)를 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 적외선 센서(44a)의 제1 적외선 송신기(TXa)는 제1 적외선 센서(44a)에 인접한 관로(PP)의 내부 벽면(도 3의 관로(PP)의 좌측 벽면)을 향해 적외선을 송출할 수 있고, 송출된 적외선은 관로(PP)의 내부 벽면에 반사되어 제1 적외선 센서(44a)의 제1 적외선 수신기(RXa)에 입사될 수 있다.
제1 적외선 송신기(TXa)로부터 송출된 적외선은 반사된 물체와의 거리에 따라 반사 각도가 달라질 수 있으며, 제1 적외선 수신기(RXa)로 반사되어 입사되는 적외선의 입사 각도에 따라 제1 적외선 센서(44a)로부터 관로(PP)의 내부 벽면 까지의 거리가 측정될 수 있다.
이와 유사하게, 제2 적외선 센서(44b)의 제2 적외선 송신기(TXb)는 제2 적외선 센서(44b)에 인접한 관로(PP)의 내부 벽면(도 3의 관로(PP)의 우측 벽면)을 향해 적외선을 송출할 수 있고, 송출된 적외선은 관로(PP)의 내부 벽면에 반사되어 제2 적외선 센서(44b)의 제2 적외선 수신기(RXb)에 입사될 수 있다.
지능형 관로 검사 로봇(100)은 제1 적외선 센서(44a)에 의해 측정된 제1 거리와 제2 적외선 센서(44b)에 의해 측정된 제2 거리를 이용하여 카메라 헤드(40)(또는, 카메라(42))를 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치시킬 수 있다.
예를 들어, 카메라 헤드(40')가 관로(PP)의 중심부(CT)보다 상부에 위치하는 경우, 카메라(42')는 관로(PP)의 중심부(CT)에 정렬되지 않는다.
이 때, 제1 적외선 센서(44a')에 의해 측정되는 제1 거리(D3) 및 제2 적외선 센서(44b')에 의해 측정되는 제2 거리(D4)의 합은 카메라 헤드(40)가 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치할 때 제1 적외선 센서(44a)에 의해 측정되는 제1 거리(D1) 및 제2 적외선 센서(44b)에 의해 측정되는 제2 거리(D2)의 합 보다 짧게 측정된다.
제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 합이 가장 긴 지점이 관로(PP)의 중심부(CT)에 해당할 수 있으며, 제1 적외선 센서(44a) 및 제2 적외선 센서(44b)의 측정 값에 따라 카메라 헤드(40)의 위치가 조정되어 카메라(42)가 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 지능형 관로 검사 로봇(100)이 관로(PP)를 주행하는 중 관로(PP)의 내부 바닥에 쌓인 슬러지(sludge) 등으로 인해 높이가 변경되거나, 관로(PP)의 경사도가 급격히 변경되는 경우, 적외선 센서(44)에 의한 카메라(42) 위치 재 조정이 진행될 수 있다.
이에 따라, 카메라 헤드(40)는 상하 왕복 운동을 하며, 적외선 센서(44)의 측정 값들에 의해, 카메라(42)는 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치하도록 재 조정될 수 있다.
한편, 관로(PP)의 직경(또는, 관경)은 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)의 합과 제1 적외선 센서(44a)와 제2 적외선 센서(44b) 사이의 거리를 합한 값일 수 있다.
제1 적외선 센서(44a)와 제2 적외선 센서(44b) 사이의 거리는 지능형 관로 검사 로봇(100)을 설계하는 과정에서 미리 결정된 값일 수 있으며, 지능형 관로 검사 로봇(100) 내에 미리 저장될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 관로 검사 시스템(1000)에 의하면, 지능형 관로 검사 로봇(100)이 포함하는 한 쌍의 적외선 센서(44a, 44b)를 이용하여, 카메라(42)를 관로(PP)의 중심부(CT)에 정확히 위치시켜 관로(PP) 내부를 왜곡 없이 정확히 촬영할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이, 적외선 센서(44)는 12시 방향과 6시 방향, 즉 수직 방향을 향하지 않고 9시와 3시 방향 즉, 수평방향을 향하고 있음으로 관저부에 집척된 슬러지나 고인물에 영향을 받지 않고 오로지 관거의 가장 넓은 관경을 측정함으로써 바닥 상태와 무관하게 관로(PP)의 직경을 신속하고 정밀하게 측정할 수 있다.
도 4는 도 1의 관로 검사 시스템에 포함된 지능형 관로 검사 로봇이 관로의 경사도를 측정하기 위해 진행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 진행 방향을 따라 관로(PP)를 주행할 수 있다. 카메라 헤드(40)는 카메라(42)가 관로(PP)의 중심부(CT)에 위치하도록 조정될 수 있다.
관로(PP)는 일반적으로 균일한 경사도를 갖도록 설계 및 설치될 수 있으나, 설치 과정에서의 오차 또는 불량에 의해 관로(PP)의 일부 구간에 경사도가 달라질 수 있다. 또한, 관로(PP)는 관로(PP)를 통해 운송되는 물질에 의한 내부 압력 또는 관로(PP)를 덮는 외부 물질에 의한 외부 압력 등으로 인해 일부 구간에 대한 경사도가 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 로봇 바디(10)에는 자이로스코프 센서(12)가 장착될 수 있으며, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 자이로스코프 센서(12)를 통해 관로(PP)의 경사도를 실시간으로 측정할 수 있다.
도 4에서는 지능형 관로 검사 로봇(100)이 관로(PP)의 제1 구간(P1), 제2 구간(P2), 제3 구간(P3) 및 제4 구간(P4)을 주행하는 모습을 나타내고 있으며, 설명의 편의상 제1 구간(P1)의 경사도는 0°이고, 제2 구간(P2)의 경사도는 제1 구간(P1)을 기준으로 -2°이며, 제3 구간(P3)의 경사도는 제1 구간(P1)을 기준으로 3°이고, 제4 구간(P4)의 경사도는 제1 구간(P1)을 기준으로 -5°인 것으로 나타냈다.
도 5 및 도 6은 도 4의 지능형 관로 검사 로봇이 관로 내부를 진행함에 따라 제어부가 표시하는 제1 그래프 및 제2 그래프를 나타내는 도면들이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 지능형 관로 검사 로봇(100)은 자이로스코프 센서(12)를 이용하여 측정된 관로 경사도 로우 데이터를 실시간으로 제어부(200)에 제공하며, 제어부(200)는 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 지능형 관로 검사 로봇(100)의 주행 거리(Distance) 및 관로(PP) 내부의 경사도(Inclination)를 축으로 하는 제1 그래프(G1)를 생성하여 제어부(200)의 모니터에 표시할 수 있다.
즉, 관로(PP)의 경사도를 나타내는 제1 그래프(G1)는 지능형 관로 검사 로봇(100)이 관로(PP)를 따라 진행함에 따라 제어부(200)에 의해 실시간으로 생성되어 모니터에 표시 될 수 있다. 이에 따라, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 주행 거리가 점차 증가할 경우, X축(주행 거리)의 스케일이 자동으로 변경될 수 있다.
한편, 관로(PP)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 주행을 방해하는 장애물(OB)이 존재할 수 있다. 도 4는 관로(PP)의 제3 구간(P3)에 장애물(OB)이 형성되어 있는 점을 예시하고 있다.
지능형 관로 검사 로봇(100)이 제3 구간(P3)에서 장애물(OB)을 지나가게 될 경우, 장애물(OB)로 인해 경사도 측정 값이 크게 변동될 수 있다. 예를 들어, 지능형 관로 검사 로봇(100)이 장애물(OB)을 지나가기 시작한 지점부터 자이로스코프 센서(12)에 의해 측정된 경사도 값이 급격히 증가하고, 지능형 관로 검사 로봇(100)이 장애물(OB)을 지나가는 과정에서 측정된 경사도 값이 급격히 감소할 수 있다.
지능형 관로 검사 로봇(100)이 장애물(OB)을 지나가는 시간은 대략 1초 내지 2초 정도로 작으나, 경사도의 급격한 변동으로 인해 전체적인 경사도 측정 데이터의 신뢰도가 낮아지고, 관로(PP)의 정확한 경사도 값을 측정하기 어려워 질 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)에 의해 측정된 관로 경사도 로우 데이터의 측정 값들 중 기준 범위를 초과하는 측정 값들을 돌발 값(OBV)으로 판단하고, 제1 그래프(G1)를 생성할 때, 돌발 값(OBV)을 제외할 수 있다. 여기서 기준 범위는 미리 설정되는 값이거나 관로(PP)에 따라 자동으로 설정되는 값일 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 그래프(G1)에 돌발 값(OBV)의 발생 위치를 표시하거나, 발생 위치에서의 관로(PP) 내부 영상을 모니터에 더 표시하여 검사자에게 돌발 값(OBV) 관련 정보를 제공할 수도 있다.
본 발명의 따른 관로 검사 시스템(1000)에 의하면, 지능형 관로 검사 로봇(100)이 포함하는 자이로스코프 센서(12)를 이용하여 관로(PP)의 경사도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 제어부(200)를 통해 다양한 형태의 그래프를 실시간으로 제공할 수 있다.
또한, 관로(PP) 내에 장애물(OB)이 존재하더라도 장애물(OB)에 의한 돌발 값(OBV)을 그래프 생성 과정에서 배제하므로 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제어부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 자이로스코프 센서(12)에 의해 측정된 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 도 5와 같은 제1 그래프(G1)를 변환하여, 지능형 관로 검사 로봇(100)의 주행 거리(Distance) 및 관로(PP)의 높이(Height)를 축으로 하는 제2 그래프(G2)를 생성하여 모니터에 표시할 수 있다.
제어부(200)는 지능형 관로 검사 로봇(100)의 주행 거리 및 경사도를 기초로 관로(PP)의 높이(또는, 매설 깊이)를 계산하기 위한 프로그램을 포함할 수 있으며, 검사자의 요청에 따라 관로(PP)의 높이를 계산하여 제2 그래프(G2)로서 검사자에게 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 관로 내부를 주행하도록 구성되는 지능형 관로 검사 로봇 및 상기 지능형 관로 검사 로봇에 전기적으로 연결되어 제어 신호를 제공하는 제어부를 포함하는 관로 검사 시스템에 있어서,
    상기 지능형 관로 검사 로봇은,
    상기 관로 내부의 경사도를 실시간으로 측정하기 위한 자이로스코프 센서를 포함하는 로봇 바디;
    상기 로봇 바디에 회전 가능하게 결합된 복수의 구동 휠;
    상기 로봇 바디에 제1 연결부를 통해 결합되고 상하 구동 운동을 통해 높이 조절이 가능한 카메라 리프트; 및
    상기 카메라 리프트에 제2 연결부를 통해 결합되는 카메라 헤드를 포함하고,
    상기 카메라 헤드는,
    서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 포함하는 헤드 바디;
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이에 위치한 상기 헤드 바디의 일 단에 결합되어 상기 관로의 내부를 촬영하도록 구성되는 카메라;
    상기 헤드 바디의 상기 제1 면에 배치되고, 제1 적외선 송신기와 제1 적외선 수신기를 포함하는 제1 적외선 센서; 및
    상기 헤드 바디의 상기 제2 면에 배치되고, 제2 적외선 송신기와 제2 적외선 수신기를 포함하는 제2 적외선 센서를 포함하되,
    상기 카메라는 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서 각각의 센싱 값들에 기초하여 상기 관로의 중심부에 위치하도록 높이가 조절되는,
    관로 검사 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라를 상기 관로의 중심부에 위치시키기 위해, 상기 카메라 헤드는 상기 관로의 바닥면에 수직한 방향으로 상기 카메라 리프트에 의해 높이가 조절되어 상하 왕복 운동을 하고,
    상기 제1 적외선 센서는 상기 관로의 바닥면에 수평한 방향으로 상기 제1 적외선 센서와 상기 제1 적외선 센서에 인접하는 상기 관로 내부 벽면 사이의 제1 거리를 측정하며,
    상기 제2 적외선 센서는 상기 관로의 바닥면에 수평한 방향으로 상기 제2 적외선 센서와 상기 제2 적외선 센서에 인접하는 상기 관로 내부 벽면 사이의 제2 거리를 측정하되,
    상기 카메라는 상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에 위치하는,
    관로 검사 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지능형 관로 검사 로봇이 상기 지능형 관로 검사 로봇의 높이 및 상기 자이로스코프 센서를 통해 측정된 상기 관로의 관경값 중 적어도 하나가 변경되면,
    상기 카메라 헤드를 상하 왕복시키며 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서를 통해 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 재 측정하고,
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에 상기 카메라가 위치하도록 상기 카메라의 위치를 재 조정하는,
    관로 검사 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합이 가장 긴 지점에서,
    상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 합 및 미리 저장된 상기 제1 적외선 센서 및 상기 제2 적외선 센서 사이의 거리를 합한 값을 상기 관로의 직경으로 측정하는,
    관로 검사 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지능형 관로 검사 로봇은 상기 자이로스코프 센서를 이용하여 상기 지능형 관로 검사 로봇이 수평으로 설치된 상기 관로의 내부를 주행하면서 측정된 관로 경사도 로우 데이터를 실시간으로 상기 제어부에 제공하며,
    상기 제어부는 상기 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 상기 지능형 관로 검사 로봇의 주행 거리 및 상기 관로 내부의 경사도를 축으로 하는 제1 그래프를 생성하여 모니터에 표시하는,
    관로 검사 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 관로 경사도 로우 데이터의 측정 값들 중 기 설정된 기준 범위를 초과하는 측정 값들을 돌발 값으로 판단하고, 상기 제1 그래프를 생성할 때, 상기 돌발 값을 제외하는,
    관로 검사 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 돌발 값의 발생 위치 및 상기 발생 위치에서의 관로 내부 영상을 상기 모니터에 비디오 영상으로 더 표시하는,
    관로 검사 시스템.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 관로 경사도 로우 데이터를 기초로 상기 제1 그래프를 변환하여, 상기 지능형 관로 검사 로봇의 주행 거리 및 상기 관로의 높이를 축으로 하는 제2 그래프를 생성하여 상기 모니터에 더 표시하는,
    관로 검사 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 지능형 관로 검사 로봇은 상기 로봇 바디의 앞 단에 결합되어 전방에 조명을 비추는 바디 조명부를 포함하는,
    관로 검사 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라 헤드는 상기 헤드 바디에 결합되어 전방에 조명을 비추는 헤드 조명부를 포함하는,
    관로 검사 시스템.
PCT/KR2020/016834 2020-10-13 2020-11-25 적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템 WO2022080575A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200131736A KR102421133B1 (ko) 2020-10-13 2020-10-13 적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템
KR10-2020-0131736 2020-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022080575A1 true WO2022080575A1 (ko) 2022-04-21

Family

ID=81208202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/016834 WO2022080575A1 (ko) 2020-10-13 2020-11-25 적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102421133B1 (ko)
WO (1) WO2022080575A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102423420B1 (ko) * 2021-04-13 2022-07-21 권우성 밸브실용 맨홀 구조물의 높이 및 경사 조절장치
KR20240008102A (ko) * 2022-07-11 2024-01-18 탑전자산업 주식회사 관로에 대응하여 크기 및 모양 변경이 용이한 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050115337A1 (en) * 2002-03-13 2005-06-02 Minoru Tarumi Device and method for inspecting inside of underground pipe line and method of inspecting concrete on inside of underground pipe line for deterioration
KR20100126118A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 주식회사 구마건설 관로 조사용 자주차
JP2013047663A (ja) * 2011-07-25 2013-03-07 Ishikawa Tekkosho:Kk 管路内検査装置
KR101741664B1 (ko) * 2015-07-31 2017-05-31 한국산업기술대학교산학협력단 파이프 지형 탐사 탐색용 가변형 로봇
KR102040818B1 (ko) * 2019-02-26 2019-11-06 평원개발(주) 관로 경사 측정 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050115337A1 (en) * 2002-03-13 2005-06-02 Minoru Tarumi Device and method for inspecting inside of underground pipe line and method of inspecting concrete on inside of underground pipe line for deterioration
KR20100126118A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 주식회사 구마건설 관로 조사용 자주차
JP2013047663A (ja) * 2011-07-25 2013-03-07 Ishikawa Tekkosho:Kk 管路内検査装置
KR101741664B1 (ko) * 2015-07-31 2017-05-31 한국산업기술대학교산학협력단 파이프 지형 탐사 탐색용 가변형 로봇
KR102040818B1 (ko) * 2019-02-26 2019-11-06 평원개발(주) 관로 경사 측정 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102421133B1 (ko) 2022-07-15
KR20220048631A (ko) 2022-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022080575A1 (ko) 적외선 센서 및 자이로스코프 센서를 구비하는 지능형 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템
US7131344B2 (en) Device and method for inspecting inside of underground pipe line and method of inspecting concrete on inside of underground pipe line for deterioration
KR101707865B1 (ko) 시설물 근접 촬영용 무인비행체 시스템 및 이를 이용한 촬영 방법
CN110411408A (zh) 一种基于计算机视觉的地表沉降监测方法
KR100898061B1 (ko) 하이브리드 터널 스캐닝 장치
JP2004509321A (ja) パイプラインの欠陥を検出する装置および方法
WO2021145679A1 (ko) 용접비드검사장치
WO2013115454A1 (ko) 레이저 프로파일러를 이용한 하수관의 내부 탐사장치
WO2020059979A1 (ko) 맨홀 점검 장치
CN108007378B (zh) 一种变形监测综合系统及其使用方法
CN101982609A (zh) 捣固车光电测量系统及方法
GB2205396A (en) Tension tester
CN210601076U (zh) 一种管道结构状况的快速检测装置
EP0831299A1 (en) Device for observing inner wall surface of conduit
WO2013168991A1 (ko) 화상측정용 기기 및 토목 구조물 변형 측정 방법
WO2010139206A1 (zh) 空间数字化大地测量方法及装置
KR101242564B1 (ko) 토목구조물 및 건축물 안전진단시 광학렌즈 및 망원렌즈를 이용한 정밀안전진단 장비
JP2001280960A (ja) 遠隔計測方法及び装置
TW202040209A (zh) 影像偵測系統
CN109726508B (zh) 基于3d扫描的大直径市政管道模拟拼装装置及拼装方法
JP4178580B2 (ja) 縦型連続焼鈍炉の炉内点検装置
WO2024014570A1 (ko) 관로에 대응하여 크기 및 모양 변경이 용이한 관로 검사 로봇을 포함하는 관로 검사 시스템
JP3966405B2 (ja) 管内観察装置
CN210720177U (zh) 一种激光标尺内窥式套筒灌浆缺陷检测装置
CN113554715A (zh) 一种用于avm影像标定的设施系统及标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20957819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20957819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1