KR200212512Y1 - A system for safety check-up of structure using photoelastic effect - Google Patents
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Abstract
본 고안은 광탄성효과에 의해 발생하는 레이저 또는 일반광원의 광량의 변화를 바탕으로 건축물의 이상유무를 검출하는 구조물 안전진단 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a structural safety diagnosis system for detecting the presence or absence of abnormalities in a building based on the change in the amount of light of a laser or a general light source generated by the photoelastic effect.
본 고안에 의한 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템은 구조물의 안전을 감시하도록 상기 구조물에 구비되는 감시시스템에 있어서, 광을 소정방향으로 출력시키는 광발생수단; 상기 광발생수단으로부터 출력되는 광이 통과하는 경로상의 소정의 각도로 위치시켜, 광탄성재료 전체 또는 일부에 기계적인 응력의 발생에 기인한 변형이 생겼을 때 광의 광량을 변화시키는 광탄성표시수단; 상기 광탄성표시수단으로부터 출력되는 광을 수신하는 광수신수단; 및 상기 광수신수단으로부터 출력되는 광량을 입력받아 상기 구조물의 변형됨을 감시하는 제어수단을 포함함을 특징으로 한다.Structure safety diagnosis system using a photoelastic effect according to the present invention, the monitoring system provided in the structure to monitor the safety of the structure, the light generating means for outputting light in a predetermined direction; Photoelastic display means which is positioned at a predetermined angle on a path through which light output from the light generating means passes and changes the amount of light when the deformation due to the generation of mechanical stress occurs in all or part of the photoelastic material; Light receiving means for receiving light output from the photoelastic display means; And control means for receiving the amount of light output from the light receiving means and monitoring the deformation of the structure.
본 고안에 의하면, 광탄성효과를 이용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 감시장치의 설치에 따른 미관훼손의 염려가 없는 장점이 있다. 또한, 광을 사용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 구조물의 종류에는 상관없이 안전을 진단할 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, since the safety of the structure is diagnosed using the photoelastic effect, there is an advantage that there is no fear of aesthetic damage due to the installation of the monitoring device. In addition, since the safety of the structure is diagnosed using light, there is an advantage that the safety can be diagnosed regardless of the type of the structure.
Description
본 고안은 구조물 안전진단 시스템에 관한 것으로, 특히 광탄성효과에 의해 발생하는 레이저 또는 일반광원의 광량의 변화를 바탕으로 건축물의 이상유무를 검출하는 구조물 안전진단 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a structure safety diagnosis system, and more particularly to a structure safety diagnosis system for detecting the presence or absence of abnormalities in the building based on the change in the amount of light of the laser or a general light source generated by the photoelastic effect.
일반적으로, 콘크리트와 철골등에 의하여 형성되는 구조물은 안정성이 뛰어나기는 하지만 소정의 충격에 의하여 구조물의 균형이 깨지면, 구조물의 안정성에 대한 신뢰도는 크게 저감되게 된다. 따라서 구조물들은 축조되고 나면, 주기적으로 그 안전성을 점검하기 위한 안전진단이 실시되어야 한다.In general, the structure formed by concrete and steel frame is excellent in stability, but when the balance of the structure is broken by a predetermined impact, the reliability of the structure is greatly reduced. Therefore, once structures are constructed, safety checks should be carried out periodically to check their safety.
그런데, 종래 기술에 따른 건축물 구조진단은, 사람에 의하여 직접 시행되는 육안검사와, 초음파 또는 X-ray를 이용한 비파괴진단 그리고 광섬유를 구조물에 매설하여 구조물이 틀어지면서 광섬유가 파손되거나 또는 압력을 받아서 신호의 전송이 끊어지거나 또는 이외의 변화가 생기면 경보를 울리는 광섬유 센서 진단등의 방법이 사용되고 있다.However, the structural structural diagnosis according to the prior art is a visual inspection that is directly performed by a person, a non-destructive diagnosis using ultrasonic waves or X-rays, and the optical fiber is embedded in the structure and the optical fiber is broken or pressured when the structure is twisted. The method of diagnosing a fiber optic sensor which raises an alarm when the transmission of the transmission is interrupted or other changes occur is used.
그러나, 종래 기술에 따른 건축물 구조진단은 실무적으로 건축물의 안전을 진단하기 위한 시설의 설치가 까다롭거나 또는 항상 감시하기에 어려움이 있고, 이러한 감시를 위한 장치를 기존 구조물에 설치하기가 힘들며, 일단 파손되면 재사용이 어렵기 때문에 구조물을 진단하기 위한 안전진단 비용이 고가로 되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.However, the structural structural diagnosis according to the prior art is difficult to install the facility for diagnosing the safety of the building in practice or difficult to monitor at all times, and it is difficult to install the device for the monitoring in the existing structure. When damaged, there are various problems such as high cost of safety diagnosis for diagnosing structures because it is difficult to reuse.
본 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 레이저광 또는 태양광등의 광발생수단과 광발생수단에서 출력되는 광을 수신하는 광수신수단을 구비하고, 광탄성표시수단을 통과하는 광의 광량의 변화를 광수신수단에서 감지하여 구조물의 안전을 감시하도록 하는 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템을 제공하고자 하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention comprises a light generating means such as laser light or solar light, and a light receiving means for receiving the light output from the light generating means, the light receiving means for changing the amount of light passing through the photoelastic display means It is to provide a structural safety diagnosis system using a photoelastic effect to detect and monitor the safety of the structure.
도 1은 본 고안에 의한 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a structure safety diagnosis system using a photoelastic effect according to the present invention.
도 2는 도 1의 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템이 교량의 안전진단에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing an embodiment in which the structure safety diagnosis system using the photoelastic effect of FIG. 1 is applied to the safety diagnosis of a bridge.
도 3은 도 1의 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템이 구조물의 안전진단에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment in which the structure safety diagnosis system using the photoelastic effect of FIG. 1 is applied to the safety diagnosis of a structure.
도 4a 내지 도 4c는 광탄성표시수단의 일실시예를 도시한 도면이다.4A to 4C show an embodiment of the photoelastic display means.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100... 광발생수단 200... 광수신수단100 ... light generating means 200 ... light receiving means
300... 광탄성표시수단 400... 제어수단300 ... Photoelastic display means 400 ... Control means
500... 전원공급수단 600... 구조물500 ... Power Supply 600 ... Structure
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 고안에 의한 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템은 구조물의 안전을 감시하도록 상기 구조물에 구비되는 감시시스템에 있어서, 광을 소정방향으로 출력시키는 광발생수단; 상기 광발생수단으로부터 출력되는 광이 통과하는 경로상의 소정의 각도로 위치시켜, 광탄성재료 전체 또는 일부에 기계적인 응력의 발생에 기인한 변형이 생겼을 때 광의 광량을 변화시키는 광탄성표시수단; 상기 광탄성표시수단으로부터 출력되는 광을 수신하는 광수신수단; 및 상기 광수신수단으로부터 출력되는 광량을 입력받아 상기 구조물의 변형됨을 감시하는 제어수단을 포함함을 특징으로 한다.The structure safety diagnosis system using the photoelastic effect according to the present invention for solving the technical problem, the monitoring system provided in the structure to monitor the safety of the structure, the light generating means for outputting light in a predetermined direction; Photoelastic display means which is positioned at a predetermined angle on a path through which light output from the light generating means passes and changes the amount of light when the deformation due to the generation of mechanical stress occurs in all or part of the photoelastic material; Light receiving means for receiving light output from the photoelastic display means; And control means for receiving the amount of light output from the light receiving means and monitoring the deformation of the structure.
또한, 상기 광발생수단은 광을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저, 태양광 및 구조물내의 일반광원중 어느 하나를 사용함을 특징으로 한다.In addition, the light generating means is characterized by using any one of at least one laser for outputting light, sunlight and general light sources in the structure.
또한, 상기 광탄성표시수단은 응력집중하기 쉬운 구조로 되어 있으며, 반사형 또는 투과형으로 선택할 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the photoelastic display means has a structure that is easy to stress concentration, it is characterized in that it can be selected as reflective or transmissive.
또한, 상기 광수신수단은 구조물의 안쪽 또는 바깥쪽에 있는 사람의 육안으로 관찰 판단하거나, 상기 레이저에서 출력되는 광을 수신하도록 적어도 하나 이상의 광센서를 포함함을 특징으로 한다.In addition, the light receiving means is characterized in that it comprises at least one or more optical sensors to observe the visual observation of the person inside or outside the structure, or to receive the light output from the laser.
또한, 상기 제어수단은 상기 구조물의 정보를 미리 저장하고, 미리 저장된 상기 정보와, 시간의 변화에 따라서 상기 광수신수단으로부터 제공되는 정보를 비교하여 상기 구조물이 변형되었는지를 판단함을 특징으로 한다.The control means may store information of the structure in advance, and compare the previously stored information with information provided from the light receiving means according to a change in time to determine whether the structure is deformed.
이하, 본 고안의 구성 및 동작을 첨부 도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템을 도시한 것으로, 광발생수단(100), 광수신수단(200), 광탄성표시수단(300), 제어수단(400) 및 전원공급수단(500)으로 이루어진다.1 shows a structure safety diagnosis system using a photoelastic effect according to the present invention, the light generating means 100, the light receiving means 200, the photoelastic display means 300, the control means 400 and the power supply means It is made up of 500.
광발생수단(100)은 광(도면에서 직선의 화살표로 도시됨)을 소정방향으로 일정하게 출력시키는 장치로서, 레이저(laser)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 고안에서는 복수개의 다른 광발생장치를 사용할 수 있다.The light generating means 100 is a device for uniformly outputting light (shown by a straight arrow in the drawing) in a predetermined direction, preferably using a laser. In addition, in the present invention, a plurality of different light generating devices can be used.
또한, 광발생수단(100)는 태양광 또는 구조물내의 일반광원을 사용하여 광을 출력시킬 수 있다. 이때 구조물의 외부 또는 내부에 있는 사람들은 구조물의 변형 또는 진동을 광탄성효과에 의한 광량의 차이 또는 광탄성모양을 육안으로 인식함으로써 대피할 수 있다.In addition, the light generating means 100 may output light using sunlight or a general light source in the structure. At this time, people on the outside or inside of the structure can evacuate the deformation or vibration of the structure by visually recognizing the difference in the amount of light due to the photoelastic effect or the photoelastic shape.
광수신수단(200)은 광발생수단(100)에서 출력되는 광을 수신하는 광센서이거나 다른 광발생장치에서 출력되는 광을 각각 수신하도록 복수개의 다른 광수신장치를 더 포함할 수 있다.The light receiving means 200 may be an optical sensor for receiving the light output from the light generating means 100 or may further include a plurality of other light receiving devices to receive the light output from the other light generating device, respectively.
광탄성표시수단(300)은 구조물에 설치하여 구조물의 변형여부에 따라 상기 광발생수단(100)에서 출력된 광의 강도를 변화시키는 수단이다.The photoelastic display means 300 is a means for changing the intensity of light output from the light generating means 100 according to whether the structure is deformed by installing on the structure.
제어수단(400)은 광수신수단(200)의 출력을 입력하여 상기 구조물의 변형됨을 감시하는데, 상기 구조물의 정상적인 정보를 미리 저장하고, 시간의 변화에 따라서 미리 저장된 정보와 광수신수단(200)으로부터 제공되는 정보를 비교하여 상기 구조물의 안전도를 판단하도록 동작하며, 이를 위하여 프로그램이 내장되는 마이크로 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 포함하는 전자회로를 포함할 수 있다.The control means 400 monitors the deformation of the structure by inputting the output of the light receiving means 200, and stores the normal information of the structure in advance, and the previously stored information and the light receiving means 200 according to the change of time. Comparing the information provided from the operation to determine the safety of the structure, for this purpose it may include a microprocessor or a microelectronic circuit including a microprocessor.
전원공급수단(500)은 광발생수단(100), 광수신수단(200), 제어수단(400) 중 적어도 어느 하나에 전원을 공급할 수 있다.The power supply means 500 may supply power to at least one of the light generating means 100, the light receiving means 200, and the control means 400.
도 2는 도 1의 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템이 교량의 안전진단에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing an embodiment in which the structure safety diagnosis system using the photoelastic effect of FIG. 1 is applied to the safety diagnosis of a bridge.
도 2에서 광발생수단(100)은 광탄성표시수단(300)과 함께 교량의 교각(28)에 설치되어 광을 출력하며, 강의 기슭 또는 또다른 교량에 설치되는 광수신수단(200)은 광발생수단(100)으로부터 출력되는 광을 수신하면서 광의 광량을 인식하게 되고, 이에 따라서 제어수단(400)에서 교각의 상대적 변형을 측정할 수 있다.In FIG. 2, the light generating means 100 is installed at the bridge bridge 28 of the bridge together with the photoelastic display means 300 to output light, and the light receiving means 200 installed at the shore of the river or another bridge generates light. The amount of light is recognized while receiving the light output from the means 100, and accordingly, the control unit 400 may measure the relative deformation of the piers.
도 3은 도 1의 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템이 구조물의 안전진단에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment in which the structure safety diagnosis system using the photoelastic effect of FIG. 1 is applied to the safety diagnosis of a structure.
도 3에서 광발생수단(100)은 태양광원(102) 또는 구조물내의 일반광원(104) 또는 레이저광원(106)을 포함할 수 있다. 구조물에 설치된 광탄성표시수단(300)을 통과한 태양광원(102)으로부터의 광은 구조물의 변형에 따라서 구조물내의 사람에 의하여 인식되며, 일반광원(104)으로부터의 광에 의하여 구조물밖에 있는 통행인에 의하여 인식될 수도 있다. 그리고, 반사형 광탄성표시수단(302)을 이용함으로써, 광원과 같은 방향에 있는 사람들에 의하여 인식될 수도 있다. 한편, 레이저광(106)은 광탄성표시수단을 통과 또는 반사한 후, 광수신수단에 의하여 광량을 인식하게 되고, 이에 따라서 제어수단(500)에서 교각의 상대적 변형을 측정할 수 있다.In FIG. 3, the light generating means 100 may include a solar light source 102 or a general light source 104 or a laser light source 106 in a structure. Light from the solar light source 102 that has passed through the photoelastic display means 300 installed in the structure is recognized by the person in the structure according to the deformation of the structure, and by a passer outside the structure by the light from the general light source 104. It may be recognized. And, by using the reflective photoelastic display means 302, it may be recognized by people in the same direction as the light source. On the other hand, after the laser beam 106 passes or reflects the photoelastic display means, the light amount is recognized by the light receiving means, and accordingly, the control means 500 can measure the relative deformation of the piers.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 광탄성효과를 이용한 구조물 안전진단 시스템의 광탄성표시수단을 나타낸 도면이다.4A to 4C are views illustrating photoelastic display means of the structure safety diagnosis system using the photoelastic effect of FIG.
광이 통과하는 경로상의 광탄성재료의 양면에 편광자와 검광자를 임의의 각도로 위치하면, 광탄성재료 전체 또는 일부에 기계적인 응력의 발생에 기인한 변형이 생겼을 때 광의 광량에 변화가 생기게 되며, 이 광량을 광수신수단에 의하여 측정함으로써 구조물의 이상발생을 진단하게 된다.If the polarizer and the analyzer are positioned at both angles on both sides of the photoelastic material on the path through which the light passes, the light quantity of the light may be changed when a deformation due to the generation of mechanical stress occurs on all or part of the photoelastic material. By diagnosing abnormality of the structure by measuring by the light receiving means.
도 4a에서 광탄성표시수단에 예비균열을 도입하여 조그마한 변형의 발생에도 큰 광탄성효과를 얻을 수 있다.In FIG. 4A, a precrack is introduced into the photoelastic display means, thereby obtaining a large photoelastic effect even in the occurrence of small deformation.
도 4b에서 광탄성표시수단에 재질이 다른 물질을 끼워 넣음으로써 조그마한 변형의 발생에도 큰 광탄성효과를 얻을 수 있다.By inserting materials of different materials into the photoelastic display means in Fig. 4B, a large photoelastic effect can be obtained even in the occurrence of small deformation.
도 4c에서 광탄성표시수단에 직교하는 타원형의 공공을 도입하여 조그마한 변형의 발생에도 큰 광탄성효과를 얻을 수 있다.In FIG. 4C, an elliptic cavity orthogonal to the photoelastic display means can be introduced to obtain a large photoelastic effect even in the occurrence of small deformation.
도면과 명세서는 단지 본 고안의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and the specification are merely examples of the present invention, which are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the utility model registration claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached utility model registration claims.
본 고안에 의하면, 광탄성효과를 이용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 감시장치의 설치에 따른 미관훼손의 염려가 없는 장점이 있다.According to the present invention, since the safety of the structure is diagnosed using the photoelastic effect, there is an advantage that there is no fear of aesthetic damage due to the installation of the monitoring device.
또한, 광을 사용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 구조물의 종류에는 상관없이 안전을 진단할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the safety of the structure is diagnosed using light, there is an advantage that the safety can be diagnosed regardless of the type of the structure.
또한, 광발생수단으로써 레이저를 이용할 수도 있기 때문에 원격진단이 가능하다는 장점이 있다.In addition, since the laser can be used as the light generating means, there is an advantage that the remote diagnosis is possible.
또한, 광발생수단으로써 태양광 또는 구조물내부의 일반광원을 이용할 수 있기 때문에 구조물이 스스로 이상발생여부를 자기진단을 할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the solar light or a general light source inside the structure can be used as the light generating means, the structure has an advantage of self-diagnosis whether or not an abnormal occurrence.
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