KR100898061B1 - 하이브리드 터널 스캐닝 장치 - Google Patents

하이브리드 터널 스캐닝 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 혹은 레이저를 활용한 터널 스캐너의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 터널의 내부를 일차적으로 검측하는 레이저 스캐너; 상기 레이저 스캐너 검색 후 검색결과를 전달받고, 전달된 데이터를 통해 추가적으로 검측하는 영상 취득장치; 및 상기 레이저 스캐너 및 영상 취득장치로부터 획득된 데이터를 처리 및 분석하는 중앙처리장치를 포함하는 하이브리드 터널 스캐닝 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 레이저 스캐닝에 의하여 터널 내부를 일차적으로 스캐닝하고, 이에 따를 추출 데이터를 통해 결함부위 및 추가 촬영요부를 영상 촬영장치를 통해 촬영하여 영상 데이터를 획득함으로써, 보다 빠르고 정확한 터널 내의 스캐닝이 가능하고, 레이저 스캐닝과 영상 스캐닝의 접목으로 영상이 3차원 좌표값을 가질 수 있어 다양한 표현이 가능하여 종합 터널유지관리 시스템으로 구현될 수 있는 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 제공하는 효과를 갖는다.
터널 스캐닝 장치, 레이저 스캐너, 영상 스캐너.

Description

하이브리드 터널 스캐닝 장치{Hybrid tunnel scanning instrument}
도1은 종래기술에 따른 터널 스캐닝 및 측정결과를 개략적으로 나타낸 사진 및 측정도.
도2는 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도3은 본 발명에 따른 하이브리드 터널스캐너의 광원-렌즈일체형 영상취득장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도4는 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치에 의한 영상데이터 획득과정을 개략적으로 나타낸 순서도.
도5는 도4에 나타낸 순서도에서 단계별로 획득된 데이터를 개략적으로 나타낸 이미지 및 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
100 : 하이브리드 터널 스캐닝 장치 110 : 레이저 스캐너
120 : 영상 취득장치 130 : 영상 취득장치 구동부
140 : 자주식 대차 200 : 터널 라이닝
본 발명은 하이브리드 터널 스캐닝 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 레이저와 영상을 동시에 포함하고, 레이저 스캐닝 데이터로부터 실시간으로 데이터의 내용을 분석처리하고, 터널내의 이상부(라이닝 손상부 및 시설물)를 검측하고, 해당위치의 좌표값을 도출하면, 상기 좌표값을 바탕으로 해당위치에 국부적인 영상을 촬영 및 데이터를 획득하여 보다 정확하고 효율적인 스캐닝이 가능한 하이브리드 터널 스캐닝 장치에 관한 것이다.
종래에는 차량, 기차, 지하철이 운행되는 터널을 스캐닝하기 위해 영상을 활용한 방법과 레이저를 활용한 방법이 사용되어 왔다. 그리고 영상촬영에 의한 영상을 활용한 방법은 터널의 크기 및 형상에 적합한 조명 설비를 설치하고, 일정한 속도로 터널 라이닝 벽면을 라인 카메라 또는 비디오 카메라로 촬영하는 방식으로 구현된다. 그리고, 레이저를 활용한 방법의 경우, 스캐너에 의한 스캐닝결과를 통해 터널의 상태를 확인할 수 있다.
보다 구체적으로 도1은 종래기술에 따른 터널스캐너 및 측정결과를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도1의 (a)는 영상장비를 이용하여 터널을 스캐닝하는 상태를 개략적으로 나타낸 사진이고, 도1의 (a')는 영상장비에 의해 스캐닝된 측정결과를 나타낸 영상이다. 이와같이, 영상을 활용하여 터널을 스캐닝할 경우에는 사전에 조 명의 설치등의 작업이 요구되므로 작업성이 떨어지며 터널 전 단면을 스캐닝해야 함에 따라 판독해야할 데이터의 양이 상당히 많은 문제점을 지니고 있다.
그리고, 도1의 (b)는 지하철 터널을 나타낸 것이고, 도1의 (b')은 레이저로 스캐닝된 결과를 나타낸 데이터이다. 이와 같이, 레이저를 활용한 스캐닝의 경우에는 레이저 자체의 정밀도에 결과가 좌우된다. 또한, 레이저데이터의 경우 정밀도는 다소 떨어지나 터널의 내공변위 측정 및 건축한계선 확인에 적용이 가능하며 반사강도의 터널의 형상적 특성을 이용하여 라이닝 표면상에서 이상개소가 위치하는 지점을 찾아낼 수 있다. 그러나 터널상에 위치하고 있는 미세 크랙에 대한 검측은 레이저에 의한 스캐닝으로 한계가 있는 문제점을 지니고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 스캐닝에 의하여 터널 내부를 일차적으로 스캐닝하고, 이에 따를 추출 데이터를 통해 결함부위 및 추가 촬영요부를 영상 촬영장치를 통해 촬영하여 영상 데이터를 획득함으로써, 보다 빠르고 정확한 터널 내의 스캐닝이 가능한 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 레이저 스캐닝과 영상 스캐닝의 접목으로 영상이 3차원 좌표값을 가질 수 있어 다양한 표현이 가능하여 종합 터널유지관리 시스템으로 구현될 수 있는 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터널의 내부를 일차적으로 검측하는 레이저 스캐너; 상기 레이저 스캐너 검색 후 검색결과를 전달받고, 전달된 데이터를 통해 추가로 검측하는 영상 취득장치; 상기 영상 취득장치를 구동시키는 영상 취득장치 구동부; 상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 스캐너 제어부와, 상기 영상 취득장치에 의해 획득된 영상데이터를 통해 국부영상을 획득하는 영상 취득장치 제어부를 포함하는 중앙처리장치; 및 상기 레이저 스캐너, 영상 취득장치, 중앙처리장치가 장착되는 자주식 대차를 포함하는 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 제공한다.
또한, 상기 레이저 스캐너는 자주식 대차 이동방향 전방부에 장착되고, 상기 영상취득장치는 자주식 대차 이동방향에 대하여 레이저 스캐너의 후방으로 장착된다.
또한, 상기 영상 취득장치는 카메라; 상기 카메라의 렌즈 전방에 장착되는 광원; 영상 취득장치와 터널 벽면간의 일정한 거리를 유지하기 위하여 레이저 거리 측정기를 포함한다.
삭제
그리고, 상기 중앙처리장치는 상기 레이저 스캐너 제어부로부터 좌표값을 전달받아 영상 취득장치에 전달라고 영상 취득장치의 구동을 제어하는 영상 취득장치 구동 제어부를 더 포함한다.
또한, 상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터는 레이저 스캐너 제어부에 의해 가상공학을 위한 시설물 관리에 사용되고, 상기 영상 취득장치 제어부를 통해 이미지 처리 및 분석을 하여 종합터널 유지 관리 시스템으로 구현된다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치의 바람직한 구체예에 대한 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 하이브리드 터널 스캐닝 시스템(100)은 레이저 스캐너(110), 영상 취득장치(120), 영상 취득장치 구동부(130) 및 자주식 대차(140)를 포함한다.
상기 레이저 스캐너(110)는 터널의 라이닝 및 시설물 등 터널내부에 대한 스캐닝을 일차적으로 수행하기 위한 것으로서 자주식 대차(140)의 이동방향 전방부에 장착된다.
그리고, 상기 영상 취득장치(120)는 레이저 스캐너(110)에 의한 1차 스캐닝 이후, 터널내의 결함부를 2차로 스캐닝하여 영상데이터를 얻기 위한 것으로서, 영상 취득장치 구동부(130)에 의해 이동가능하도록 자주식 대차(140)에 장착된다. 또한, 상기 영상 취득장치(120)는 레이저 스캐닝 이후에 2차로 스캐닝을 하기 위한 것으로 자주식 대차(140)의 이동방향에 대하여 레이저 스캐너(110)의 후방으로 장착되고, 국부개소의 영상촬영뿐만 아니라, 여러 개소에 대한 촬영 및 측정을 위해 여러대의 카메라가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 레이저 스캐너 및 영상 취득장치로부터 획득된 데이터를 처리 및 분석하는 중앙처리장치를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 스캐너 제어부 및 영상 취득장치에 의해 획득된 영상데이터를 통해 국부영상을 획득하는 영상 취득장치 제어부를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치의 각각 구성요소와 이에 따른 기술구현에 대하여 자세히 기술한다.
도3은 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치의 광원-렌즈일체형 영상취득장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 상기 영상취득장치(120)는 카메라(121)와 광원(122)을 일체로 포함한다. 그리고, 넓은 영역을 촬영하기 위하여 여러 대의 카메라가 합체되고, 카메라(121)의 렌즈 전방에는 광원(112)이 설치된다. 또한 영상 취득장치와 터널 벽면간의 일정한 거리를 유지하기 위하여 레이저 거리 측정기(123)가 장착되어, 상기 영상취득장치(120)는 영상 취득장치 구동부(130)에 의해 터널 라이닝(200)과 일정한 거리가 유지된다.
도4는 본 발명에 따른 하이브리드 터널스캐너에 의한 영상데이터 획득과정을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도5는 도4에 나타낸 순서도에서 단계별로 획득된 데이터를 개략적으로 나타낸 이미지 및 그래프이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 자주식 대차(140)가 터널을 축방향으로 이동하면서 레이저 스캐너(110)에 의해 검출된 측정데이터는 레이저 스캐너 제어부로 전송되고, 상기 레이저 스캐너 제어부는 획득된 측정데이터를 통해 도5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하고, 이상부 또는 추가관찰 요부를 판별하여 이에 대한 좌표값을 영상 취득장치 구동 제어부로 전송한다. 상기 영상 취득장치 구동제어부는 레이저 스캐너 제어부를 통해 받은 좌표값을 영상 취득장치(120)로 전달하고, 영상 취득장치(120)는 이에 대한 좌표를 영상촬영을 하고 영상데이터를 획득하고, 영상 취득장치 제어부는 도5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 국부영상을 획득한다. 또한, 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터는 레이저 스캐너 제어부에 의해 가상공학을 위한 시설물 관리에 사용되고, 상기 영상 취득장치 제어부를 통해 도5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 이미지 처리 및 분석을 하여 종합터널 유지 관리 시스템으로 구현된다.
따라서, 본 발명에 따른 하이브리드 터널 스캐닝 장치는 3차원 스캐닝 기술을 이용하고, 영상과 레이저 스캐닝 데이터가 혼용 및 결합되고, 영상처리 기술에 의하여 구조물 모니터링 및 유지관리에 적용된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 의하면 레이저 스캐닝에 의하여 터널 내부를 일차적으로 스캐닝하고, 이에 따를 추출 데이터를 통해 결함부위 및 추가 촬영요부를 영상 촬영장치를 통해 촬영하여 영상 데이터를 획득함으로써, 보다 빠르고 정확한 터널 내의 스캐닝이 가능하고, 레이저 스캐닝과 영상 스캐닝의 접목으로 영상이 3차원 좌표값을 가질 수 있어 다양한 표현이 가능하여 종합 터널유지관리 시스템으로 구현될 수 있는 하이브리드 터널 스캐닝 장치를 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 터널의 내부를 일차적으로 검측하는 레이저 스캐너;
    상기 레이저 스캐너 검색 후 검색결과를 전달받고, 전달된 데이터를 통해 추가로 검측하는 영상 취득장치;
    상기 영상 취득장치를 구동시키는 영상 취득장치 구동부;
    상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 스캐너 제어부와, 상기 영상 취득장치에 의해 획득된 영상데이터를 통해 국부영상을 획득하는 영상 취득장치 제어부를 포함하는 중앙처리장치; 및
    상기 레이저 스캐너, 영상 취득장치, 중앙처리장치가 장착되는 자주식 대차를 포함하여 구성되되,
    상기 영상 취득장치는 카메라; 상기 카메라의 렌즈 전방에 장착되는 광원; 영상 취득장치와 터널 벽면간의 일정한 거리를 유지하기 위하여 레이저 거리 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터널 스캐닝 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 터널의 내부를 일차적으로 검측하는 레이저 스캐너;
    상기 레이저 스캐너 검색 후 검색결과를 전달받고, 전달된 데이터를 통해 추가로 검측하는 영상 취득장치;
    상기 영상 취득장치를 구동시키는 영상 취득장치 구동부;
    상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 스캐너 제어부와, 상기 영상 취득장치에 의해 획득된 영상데이터를 통해 국부영상을 획득하는 영상 취득장치 제어부를 포함하는 중앙처리장치; 및
    상기 레이저 스캐너, 영상 취득장치, 중앙처리장치가 장착되는 자주식 대차를 포함하여 구성되되,
    상기 중앙처리장치는 상기 레이저 스캐너 제어부로부터 좌표값을 전달받아 영상 취득장치에 전달하고 영상 취득장치의 구동을 제어하는 영상 취득장치 구동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터널 스캐닝 장치.
  7. 터널의 내부를 일차적으로 검측하는 레이저 스캐너;
    상기 레이저 스캐너 검색 후 검색결과를 전달받고, 전달된 데이터를 통해 추가로 검측하는 영상 취득장치;
    상기 영상 취득장치를 구동시키는 영상 취득장치 구동부;
    상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 스캐너 제어부와, 상기 영상 취득장치에 의해 획득된 영상데이터를 통해 국부영상을 획득하는 영상 취득장치 제어부를 포함하는 중앙처리장치; 및
    상기 레이저 스캐너, 영상 취득장치, 중앙처리장치가 장착되는 자주식 대차를 포함하여 구성되되,
    상기 레이저 스캐너에 의해 측정된 데이터는 레이저 스캐너 제어부에 의해 가상공학을 위한 시설물 관리에 사용되고, 상기 영상 취득장치 제어부를 통해 이미지 처리 및 분석을 하여 종합터널 유지 관리 시스템으로 구현되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터널 스캐닝 장치.
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