KR102200583B1 - Mfl 배관 검사장치 - Google Patents

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KR102200583B1
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sensor
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mfl
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inspection apparatus
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KR1020200009691A
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권용섭
안재규
배종호
최재연
정구봉
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한국로봇융합연구원
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 상부가 개방된 육면체 형태의 하우징; 상기 하우징의 상부에 장착된 지지부; 상기 지지부의 상부 중앙에 장착된 제어보드; 상기 제어보드를 둘러싸고, 상기 지지부의 상부 내측에 장착된 측벽 하우징; 상기 측벽 하우징의 네 모서리에 인접하여 상기 지지부의 테두리에 장착된 이동감지부; 상기 측벽 하우징의 내부에 장착되는 자성부; 상기 자성부의 상부에 결합되는 센서부; 및 상기 하우징의 아래에서 상기 지지부의 양측에 결합된 손잡이부;를 포함한다.

Description

MFL 배관 검사장치 {MFL PIPE INSPECTION APPPARATUS}
본 발명은 MFL 배관 검사장치에 관한 것으로, 특히 자기장을 이용하는 MFL 방식으로 배관을 검사하는 소형화된 MFL 배관 검사장치에 관한 것이다.
배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.
플랜트, 공장, 건물 및 시설에 설치되는 배관의 문제는 외부에서 검사하여 대부분 해결할 수 있다. 그러나, 지하에 매설되는 배관, 예컨대 전력선, 가스나 석유 또는 식수 및 하수 통로를 이루는 배관은 구간 별로 센서가 설치되어 자동으로 관리 통제된다. 이러한 지하의 배관에 문제가 생기는 경우, 지상과 연결된 구간 별 출입구를 통해 검사를 수행하여 문제를 해결한다.
지하 매설 배관 중에는 구간 별로 검사가 쉽지 않으며, 외부에서 탐상하여 문제 구역을 찾기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는 배관의 구경에 따라 작업자가 진입 탐사하여 문제점을 찾아 해결하기도 한다. 그러나 작업자의 진입이 어려운 환경을 갖는 배관과 구간 별로 관리 통제가 이루어지지 않는 배관의 경우에는 배관 검사 로봇을 투입하여 검사를 수행하고, 문제를 해결할 적절한 수단을 찾아야 한다.
종래의 배관 검사 로봇은 여러 가지 비파괴 검사 기술을 사용하여 배관을 점검하고 있다. 즉 배관 검사 로봇에는 초음파 탐상, 방사선 탐상, 자기누설탐상 등 다양한 비파괴 검사기술이 적용된다.
수도관은 노후화로 인해 부식되어 두께가 얇아지거나 부식, 지반의 변화로 인해 변형이 발생된다. 중구경 수도관은, 작업자의 투입이 어려우므로, 배관 검사 로봇에 의한 배관 검사가 작업성에서 편리하다.
상수도관 배관 검사는 무단수와 단수 방식으로 나뉜다. 무단수 방식의 경우 카메라를 물 속에서 이동시켜서 배관을 상태를 검사하는 방식이 주로 사용된다. 이러한 무단수 방식의 경우에는 육안 식별 가능한 부식과 큰 구멍을 확인할 수 있지만, 수명 진단을 위한 균열, 결함을 측정하는 것이 쉽지 않다.
반면에, 단수 방식의 경우에는 다양한 비파괴 검사 장비를 활용할 수 있기 때문에 무단수 방식보다 정밀하게 검사할 수 있으며, 배관의 수명을 예측할 수 있다.
이에 따라, 배관 내외면을 검사할 때 MFL(Magnetic Flux Leakage) 방식으로 자기누설을 측정하여 검사하는 방식을 많이 사용하고 있다.
그러나, 이러한 MFL 방식의 검사 장치는 다른 검사장치에 비해 크기가 크고 검사장치의 투입구 확보 및 검사장치의 설치 등의 사전 준비과정이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
특허문헌 : 등록특허공보 제10-1494644호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자기장을 이용하는 MFL 방식으로 배관을 검사하는 소형화된 MFL 배관 검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 상부가 개방된 육면체 형태의 하우징; 상기 하우징의 상부에 장착된 지지부; 상기 지지부의 상부 중앙에 장착된 제어보드; 상기 제어보드를 둘러싸고, 상기 지지부의 상부 내측에 장착된 측벽 하우징; 상기 측벽 하우징의 네 모서리에 인접하여 상기 지지부의 테두리에 장착된 이동감지부; 상기 측벽 하우징의 내부에 장착되는 자성부; 상기 자성부의 상부에 결합되는 센서부; 및 상기 하우징의 아래에서 상기 지지부의 양측에 결합된 손잡이부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치에서 상기 지지부는 금속 재질의 판 형태로 형성된 지지판 및 상기 지지판의 양측에 돌출 형성되고 상기 손잡이부의 양 단부가 결합된 체결단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치에서 상기 이동감지부는 바퀴를 포함한 바퀴모듈 및 상기 바퀴모듈의 외측면에 장착되고 상기 바퀴모듈의 바퀴와 연결되어 이동거리를 감지하는 거리센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치에서 상기 자성부는 금속 재질의 판 형태로 형성된 기저 휴(shoe), 상기 기저 휴의 상부면 양측에 각각 이격되어 판 형태로 구비된 자석 및 상기 자석 각각의 상부면에 금속 재질로 형성된 상부 휴를 포함하고, 상기 측벽 하우징의 내부에 맞물려 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치에서 상기 센서부는 다수의 센서 홈을 갖는 직육면체 형태의 센서 프레임, 상기 센서 홈 각각에 양측의 가이드 부재와 함께 맞물려 삽입된 센서모듈 및 상기 센서모듈의 상부를 노출시키고 상기 센서 프레임의 상부에 결합된 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치에서 상기 센서모듈은 센서 케이스, 상기 센서 케이스 내부에 설치된 다수의 센서, 상기 센서를 지지하는 홀더 및 상기 홀더에 결합된 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 크기가 소형화되고 손잡이부를 이용하여 용이하게 운반 설치할 수 있어서, 종래에 검사장치의 투입구 확보 및 검사장치의 설치 등의 사전 준비과정이 필요없이 신속한 배관 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치를 구성하는 센서부의 분해사시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치를 구성하는 센서부의 분해사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 도 1에 도시된 바와 같이 손잡이부(170)를 이용하여 사용자가 운반하기 용이하고, 바퀴를 이용하여 배관 내를 이동하면서 센서모듈(162)을 통해 자기장을 이용하는 MFL 방식으로 배관의 결함을 검사하며, 바퀴 모듈(142)에 연결된 거리센서(141)를 이용하여 배관의 결함 위치를 감지할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110), 하우징(110)의 상부에 장착된 지지부(120), 지지부(120)의 상부 중앙에 장착된 제어보드(130), 제어보드(130)를 둘러싸고 지지부(120)의 상부 내측에 장착된 측벽 하우징(115), 측벽 하우징(115)의 네 모서리에 인접하여 지지부(120)의 테두리에 장착된 이동감지부(140), 측벽 하우징(115)의 내부에 장착되는 자성부(150), 자성부(150)의 상부에 결합되는 센서부(160) 및 하우징(110)의 아래에서 지지부(120)의 양측에 결합된 손잡이부(170)를 포함한다.
하우징(110)은 상부가 개방된 육면체 형태로 금속 재질로 형성되고, 일측면에 통신용 커넥터를 삽입하기 위한 제 1 관통공(111)과 전원공급을 위한 커넥터를 연결하기 위한 제 2 관통공(112)을 구비한다.
지지부(120)는 금속 재질로 판형태로 형성된 지지판(122) 및 지지판(122)의 양측에 돌출 형성된 체결단(121)을 포함한다. 지지부(120)는 하우징(110)의 상부에 맞물려 장착되고, 전기적 연결을 위한 다수의 통공을 구비하며, 각 체결단(121)의 단부에 손잡이부(170)의 단부가 결합된다. 이러한 지지부(120)는 MFL 배관 검사장치의 지지체로서 기능한다.
제어보드(130)는 지지부(120)의 상부 중앙에 장착되는 보드로서 예컨대 DAQ(Data acquisition) 보드를 적용할 수 있다. 이러한 제어보드(130)는 MFL 방식의 센서모듈(162)을 통해 검출된 배관의 결함정보 및 거리센서(141)를 이용하여 검출된 배관의 결함 위치정보를 제 1 관통공(111)에 삽입 연결된 통신용 커넥터를 통해 외부로 전송한다.
측벽 하우징(115)은 사각링 단면으로 형성되어 지지부(120)의 상부면에서 제어보드(130)를 둘러싸고 지지부(120)의 상부 내측에 장착된다. 이러한 측벽 하우징(115)은 내부 양측면에 서로 대응하는 제 1 라인홈(115-1)을 구비하고, 내부의 다른 양측면에 서로 대응하는 제 2 라인홈(115-2)을 구비하며, 상부 테두리에 서로 대응하는 단턱(115-3)을 구비한다. 여기서, 제 1 라인홈(115-1)과 제 2 라인홈(115-2)은 상부에 턱을 갖는 일정 길이의 라인홈의 형태로 형성된다.
이동감지부(140)는 바퀴를 구비한 바퀴모듈(142) 및 바퀴모듈(142)의 외측면에 장착되고 바퀴모듈(142)의 바퀴와 연결되어 이동거리를 감지하는 거리센서(141)를 포함한다. 이러한 이동감지부(140)는 측벽 하우징(115)의 네 모서리로부터 이격되어 지지부(120)의 상부면 테두리에 각각 장착되고, 거리센서(141)가 지지부(120)를 거쳐 제어보드(130)에 전기적으로 연결된다.
자성부(150)는 금속 재질의 판 형태로 형성된 기저 휴(shoe: 153), 기저 휴(153)의 상부면 양측에 각각 이격되어 판 형태로 구비된 자석(152) 및 자석(152) 각각의 상부면에 금속 재질로 형성된 상부 휴(151)를 포함하고, 측벽 하우징(115)의 내부에 맞물려 장착된다.
이때, 상부 휴(151) 각각은 측면 중간에 외부 방향으로 돌출된 제 1 돌기(151-1)를 구비하고, 장축 빙향의 양측면 각각에 돌출된 제 2 돌기(151-1)를 구비한다. 이러한 제 1 돌기(151-1)는 제 1 라인홈(115-1)에 대응하고 제 2 돌기(151-1)는 제 2 라인홈(115-2)에 대응하여, 자성부(150)가 측벽 하우징(115)의 하부에서 내부로 맞물려 장착된다.
이러한 자성부(150)는 자석(152)이 수직방향으로 N극과 S극이 적층배열된 구조를 갖고 MFL(Magnetic Flux Leakage) 방식의 검사를 위한 자속(magnetic flux)을 발생시킨다.
센서부(160)는 다수의 센서 홈(161-1)을 갖는 직육면체 형태의 센서 프레임(161), 각각의 센서 홈(161-1)에서 양측의 가이드 부재(164-1,164-2)와 함께 맞물려 삽입된 센서모듈(162) 및 센서모듈(162)의 상부를 노출시키며 센서 프레임(161)의 상부에 결합된 지지판(163)을 포함한다. 이러한 센서부(160)는 자성부(150)의 상부 휴(151), 자석(152) 및 기저 휴(153)로 둘러싸인 홈 공간에 삽입되고, 측벽 하우징(115)의 단턱(115-3)에 단부가 맞물려 장착된다.
구체적으로, 센서모듈(162)은 도 3에 도시된 바와 같이 센서 케이스(162-2,162-5), 센서 케이스(162-2,162-5) 내부에 설치된 다수의 센서(162-1), 센서(162-1)를 지지하는 홀더(162-4) 및 홀더(162-4)에 결합된 기판(162-3)을 포함한다.
센서 케이스(162-2,162-5)는 내부 공간을 갖는 박스 형상으로 이루어지고, 하부 커버(162-5)와 하부 커버(162-5)에 결합된 상부 커버(162-2)를 포함할 수 있다. 하부 커버(162-5)에는 양측방향으로 돌출된 가이드 돌기(162-51)가 형성되고, 가이드 돌기(162-51)는 가이드 부재(164-1,164-2)의 안내 홈에 삽입될 수 있다. 이에 따라 센서 케이스(162-2,162-5)는 가이드 부재(164-1,164-2)의 안내 홈을 따라 센서모듈(162)의 높이 방향으로 이동할 수 있다.
상부 커버(162-2)에는 센서(162-1)의 장착을 위한 3개의 관통 홀이 형성될 수 있다. 상부 커버(162-2)의 상면은 오목하거나 볼록한 호형으로 형성될 수 있다. 즉, MFL 배관 검사장치가 배관의 내부를 측정하는 용도인 경우에는 상부 커버(162-2)가 볼록하게 형성될 수 있고, MFL 배관 검사장치가 배관의 외부를 측정하는 용도인 경우에는 상부 커버(162-2)가 오목하게 형성될 수 있다.
센서(162-1)는 자기력에 의하여 결함을 검사하며, 예컨대 홀 센서(hall sensor)로 이루어질 수 있다. 센서(162-1)는 자성부(150)에 의하여 생성된 자기장에서 누설 자속을 측정하여 배관의 결함 여부를 검사한다. 센서(162-1)의 상단에는 센서(162-1)를 보호하기 위한 세라믹 커버(162-11)가 설치될 수 있고, 세라믹 커버(162-11)는 관통 홀에 삽입된다.
홀더(162-4)는 센서 케이스(162-2,162-5) 내부에 장착되고 복수의 센서들(162-1)을 삽입하여 지지한다. 기판(162-3)은 홀더(162-4)의 하부에 배치되고 센서(162-1)와 전기적으로 연결되어 센서(162-1)에 전원을 공급할 뿐만 아니라 센서(162-1)에서 측정된 신호를 전달받는다.
가이드 부재(164-1,164-2)는 서로 마주하도록 배치되며, 가이드 부재(164-1,164-2)의 내면에는 센서모듈(162)의 승강을 안내하는 안내 홈이 형성될 수 있다. 이러한 안내 홈은 가이드 부재(164-1,164-2)의 길이 방향으로 형성되어 센서모듈(162)의 승강을 안내한다.
탄성부재(165)는 센서모듈(162)과 센서 홈(161-1)의 바닥 사이에 설치되며, 예컨대 코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 센서 홈(161-1)의 바닥과 센서모듈(162)의 아래면에는 탄성부재(165)가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다. 탄성부재(165)는 센서모듈(162)의 하부에서 센서모듈(162)이 승강 가능하도록 탄성적으로 지지한다.
이와 같이 구성된 MFL 배관 검사장치는 사용자가 손잡이부(170)를 잡고 배관의 내면 또는 외면으로 용이하게 설치되고, 바퀴모듈(142)에 의해 배관의 내면 또는 외면을 따라 이동하면서 센서모듈(162)이 배관의 결함을 검출하게 된다. 이때, 바퀴모듈(142)의 바퀴와 연결된 거리센서(141)가 배관의 결함위치까지의 이동거리를 감지하여 제 1 관통공(111)에 삽입 장착된 통신용 커넥터를 통해 외부로 전달한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 MFL 배관 검사장치는 크기가 소형화되고 손잡이부(170)를 이용하여 용이하게 운반 설치할 수 있어서 종래에 검사장치의 투입구 확보 및 검사장치의 설치 등의 사전 준비과정이 필요없이 신속한 배관 검사를 수행할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110: 하우징 115: 측벽 하우징
120: 지지부 121: 체결단
122: 지지판 130: 제어보드
140: 이동감지부 141: 거리센서
142: 바퀴모듈 150: 자성부
151: 상부 휴 151-1: 제 1 돌기
151-2: 제 2 돌기 152: 자석
153: 기저 휴 160: 센서부
161: 센서 프레임 162: 센서모듈
162-1: 센서 162-2: 상부 커버
162-3: 기판 162-4: 홀더
162-5: 하부 커버 162-51: 가이드 돌기
163: 지지판 164-1,164-2: 가이드 부재
165: 탄성부재

Claims (6)

  1. 상부가 개방된 육면체 형태의 하우징;
    상기 하우징의 상부에 장착된 지지부;
    상기 지지부의 상부 중앙에 장착된 제어보드;
    상기 제어보드를 둘러싸고, 상기 지지부의 상부 내측에 장착된 측벽 하우징;
    상기 측벽 하우징의 네 모서리에 인접하여 상기 지지부의 테두리에 장착된 이동감지부;
    상기 측벽 하우징의 내부에 장착되는 자성부;
    상기 자성부의 상부에 결합되는 센서부; 및
    상기 하우징의 아래에서 상기 지지부의 양측에 결합된 손잡이부;
    를 포함하는 MFL 배관 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 금속 재질의 판 형태로 형성된 지지판 및 상기 지지판의 양측에 돌출 형성되고 상기 손잡이부의 양 단부가 결합된 체결단을 포함하는 것을 특징으로 하는 MFL 배관 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동감지부는 바퀴를 포함한 바퀴모듈 및 상기 바퀴모듈의 외측면에 장착되고 상기 바퀴모듈의 바퀴와 연결되어 이동거리를 감지하는 거리센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 MFL 배관 검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성부는 금속 재질의 판 형태로 형성된 기저 휴(shoe), 상기 기저 휴의 상부면 양측에 각각 이격되어 판 형태로 구비된 자석 및 상기 자석 각각의 상부면에 금속 재질로 형성된 상부 휴를 포함하고, 상기 측벽 하우징의 내부에 맞물려 장착되는 것을 특징으로 하는 MFL 배관 검사장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 다수의 센서 홈을 갖는 직육면체 형태의 센서 프레임, 상기 센서 홈 각각에 양측의 가이드 부재와 함께 맞물려 삽입된 센서모듈 및 상기 센서모듈의 상부를 노출시키고 상기 센서 프레임의 상부에 결합된 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 MFL 배관 검사장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서모듈은 센서 케이스, 상기 센서 케이스 내부에 설치된 다수의 센서, 상기 센서를 지지하는 홀더 및 상기 홀더에 결합된 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 MFL 배관 검사장치.
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