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KR101843890B1 - Apparatus for Diagnosis Defect of Steel Structures and Weld - Google Patents

Apparatus for Diagnosis Defect of Steel Structures and Weld Download PDF

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Publication number
KR101843890B1
KR101843890B1 KR1020170146892A KR20170146892A KR101843890B1 KR 101843890 B1 KR101843890 B1 KR 101843890B1 KR 1020170146892 A KR1020170146892 A KR 1020170146892A KR 20170146892 A KR20170146892 A KR 20170146892A KR 101843890 B1 KR101843890 B1 KR 101843890B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor head
sensor
hall sensor
steel
coupled
Prior art date
Application number
KR1020170146892A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최상식
이흥수
김영석
정해용
이종화
Original Assignee
(주)다음기술단
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 (주)다음기술단 filed Critical (주)다음기술단
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    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

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Abstract

The present invention relates to a diagnosis apparatus which nondestructively detects a defect in a steel material and a welded portion of a bridge or the like made of steel structures by using a hall sensor. The diagnosis apparatus which nondestructively detects a defect in a steel material and a welded portion of a bridge made of steel structures by using a hall sensor comprises: a flat-type sensor head (10) provided with a printed circuit board (11) with a through hole (12) formed at the center and a plurality of coupling grooves (13) formed at regular intervals in a lower end, the hall sensor (14) fixed and coupled to the coupling grooves (13) to detect a magnetic field in the perpendicular direction, a flat-type plate (15) inserted into the through hole (12), and magnets (16) provided on both lower ends of the flat-type plate (15); a moving carriage (20) provided with a case (21), of which the sensor head (10) is embedded on a lower portion, and a plurality of wheels (22) coupled to one side of the case (21) to be able to rotate; a data logger (31) mounted on the moving carriage (20) and storing data collected from the sensor head (10); and a signal processing control unit (30) for converting and processing a sensing signal inputted from the hall sensor (14) of the sensor head (10) and controlling power applied to the sensor head (10). The present invention enables nondestructive inspection of the entire steel structures rather than a local area with the diagnosis apparatus of a steel structure for a bridge, which can be easily carried by an inspector. It is possible to store more objective data and save time and costs for the inspection.

Description

강구조물 및 용접부 결함 진단장치{Apparatus for Diagnosis Defect of Steel Structures and Weld}[0001] Apparatus for Diagnosis Defect of Steel Structures and Weld [0002]

본 발명은 강구조물과 용접부의 결함을 진단하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강구조물로 이루어진 교량 등의 강재와 용접부의 결함을 홀센서를 이용하여 비파괴 검사하는 진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing faults in steel structures and welds, and more particularly, to a diagnosis apparatus for non-destructively inspecting defects of a steel material such as a bridge made of a steel structure and welds using a hall sensor.

일반적으로 '시설물 안전관리에 관한 특별법' 으로 현재 강구조물의 교량은 정기적으로 정기점검, 정밀점검, 정밀안전진단 수행 대상으로 관리하고 있다. 더욱이 강구조물의 교량은 안전 점검을 위하여 불량, 균열, 누락 등을 포함하는 용접불량, 부식발생 및 비파괴검사 등이 포함돼 있고, 특히, 전문성을 요하기 때문에 따로 집중관리하고 있다. 더욱이 강구조물에서는 반복하중 등에 의한 피로균열이 발생하는데 피로균열의 경우에 대부분 응력이 집중하는 부분에서 발생하고, 이 균열은 아주 미세하여 초기 발견이 어렵다.In general, the 'Special Law on Facility Safety Management' currently controls the bridge of steel structures regularly for regular inspection, precision inspection, and precision safety diagnosis. Furthermore, bridges of steel structures include weld failure, corrosion, and nondestructive inspection including defects, cracks, omissions, etc., for safety inspection. Moreover, fatigue cracks are generated by repeated loads in steel structures. In the case of fatigue cracks, most stresses occur in the region where stresses are concentrated.

현재 강구조물의 교량의 유지관리 체계로, 용접부의 결함을 검사하기 위하여 사용되는 비파괴검사 방법으로는 육안 검사(VT), 침투탐상검사(PT), 초음파 탐상검사(UT), 방사선 투과검사(RT), 자분탐상검사(MT) 등에 의한 방법이 있다.The non-destructive inspection methods used to inspect defects in welds are visual inspection (VT), penetration test (PT), ultrasonic inspection (UT), radiographic inspection (RT) , And magnetic particle inspection (MT).

또한, 강구조물에 대한 정밀점검 시에 재료시험 항목에서 강재 용접부 결함조사는 자분탐상 및 초음파 탐상법을 50m 당 최소 1개소를 기준으로 선택 과업으로 실시하도록 하고 있어, 크고 넓은 교량 거더에서 1~2개소에 대한 검사만으로 거더 전체에 대한 안전성을 확인하고 있다.In the case of precise inspection of steel structures, in the material test items, defects of steel welds are to be subjected to magnetic particle test and ultrasonic inspection at a minimum of one point per 50 m. In large and wide bridge girders, The safety of the entire girder is confirmed only by the inspection of the girder.

또한, 정밀안전진단 시에도 강재 용접부 자분탐상시험 및 방사선 투과시험은 균열의심부 및 맞대기 용접부에 대해서 50m에 대해 최소 1개소 이상, 초음파 탐상시험은 플레이트 거더교 경간별 거더 당 1개소, 박스 거더교는 2개소로 조사 및 수량을 결정하여야 한다.Also, even in the case of precise safety diagnosis, the magnetic particle test and the radiation penetration test of the welded part of the weld shall be carried out at least 1 point for 50 m for the deep part and the butt weld part of the crack, 1 point for each girder per plate girder bridge span, Investigation and quantity should be determined at the spot.

또한, 기존 비파괴검사는 강재 표면의 도장을 제거하고 표면을 매끄럽게 하거나, 구조물을 외부와 차단하고 방사선을 투과하거나, 손상된 표면에 자분을 뿌리고 자력을 이용해 균열을 확인하는 등 비파괴검사가 복잡하고 시간이 오래 걸리는 단점이 있어 교량 거더 전체의 신뢰성 있는 안전성을 확인하기에는 물리적인 한계가 있었다.In addition, the existing non-destructive inspection is complicated and time-consuming to remove the coating on the steel surface, to smooth the surface, to block the structure from the outside, to transmit the radiation, to spray the magnetic powder on the damaged surface, There is a disadvantage in that it takes a long time to check the reliability of the entire bridge girder.

따라서 강구조물의 안전점검에 따른 다음의 문제점이 노출되었다. 즉, 강구조물에 대한 검사는 육안검사(VT)를 위주로 하고 균열의심부 등에 대해서는 비파괴검사를 수행하도록 하고 있는데, 강박스 거더는 내부가 어두워 잘 보이지 않는 데 이곳에서 약간의 조명으로 균열을 육안으로 확인하고 있다. 또한, 강박스 거더 내부에서 조사자가 육안검사로 피로균열 같은 미세한 균열을 확인하는 것은 어려운 실정이며, 정밀점검 및 정밀안전진단 세부지침에 따라 일부분에 대한 비파괴검사를 근거로 전체 구조물의 안전성을 판단하는 것은 상당한 오류가 발생하였다. 또한, 현재 시행하고 있는 비파괴검사 장비 및 인력만으로 강구조물의 전체를 안전 점검하는 것은 시간 및 공간적으로 불가능한 실정이었다.Therefore, the following problems related to the safety check of steel structures were exposed. In other words, the inspection of the steel structure is based on visual inspection (VT) and the nondestructive inspection is performed on the deep part of the crack. The steel box girder is not visible because the inside is dark. . In addition, it is difficult for the investigator to confirm the minute cracks such as fatigue cracks by the visual inspection inside the steel box girder, and it is difficult to judge the safety of the whole structure based on the nondestructive inspection A significant error has occurred. In addition, it has been impossible in the time and space to perform the safety check of the entire steel structure using the nondestructive testing equipment and the manpower that are currently being implemented.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌 1은 제1용접대상물과, 제2용접대상물의 용접부를 따라 이동되는 이동체와, 이동체의 일측부에 결합되고, 제1용접대상물과 접한 상태로 용접부를 검사하는 제1센서와, 이동체의 타측부에 결합되고, 제2용접대상물과 접한 상태로 용접부를 검사하는 제2센서와, 이동체를 자력에 의해 제1용접대상물과 제2용접대상물에 부착시키는 자력부착체를 포함하는 용접부 검사용 센서 이송장치가 개시되어 있다.As a prior art related to the present invention, Patent Document 1 discloses a welding apparatus that includes a first welding object, a moving body that moves along a welded portion of the second welding object, and a welding portion coupled to one side portion of the moving body, A second sensor coupled to the other side of the moving body for inspecting the welded portion in contact with the second object to be welded, and a second sensor for attaching the moving body to the first and second objects to be welded by magnetic force A sensor transporting apparatus for inspecting a welded portion including a body is disclosed.

또한, 특허문헌 2는 바퀴를 구동시키는 구동부가 구비되는 본체와, 상기 본체에 구비되어 용접 대상물에 형성된 용접선을 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단에서 감지된 정보를 분석하여 상기 본체가 상기 용접선을 따라 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 자기 탐상법을 이용한 용접선 추종장치가 개시되어 있다.In addition, Patent Document 2 discloses a welding apparatus for welding a welding wire, which comprises a main body having a driving unit for driving wheels, a sensing unit provided in the main body for sensing a weld line formed on an object to be welded, And a control unit for controlling the driving unit to move the welding unit along the weld line tracking apparatus.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0135613호(2016.11.28. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2016-0135613 (published on November 28, 2016) 대한민국 등록특허공보 제10-1069790호(2011.10.05. 공고)Korean Registered Patent No. 10-1069790 (issued October 10, 2011)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 교량 등의 강구조물을 육안으로 검사하듯이 용이하게 점검하면서 강구조물의 안전에 대한 신뢰성을 확보할 수 있도록 강구조물을 전체적으로 간편하고 신속하게 정밀 조사할 수 있기 위한 것이 목적이다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to easily and quickly precisely survey the steel structure so as to secure the reliability of the steel structure while checking steel structures such as bridges as if they were visually inspected to be.

또한, 교량 등의 강구조물에서 발생하는 균열을 주기적으로 점검하여 피로균열 등에 의한 미세한 균열을 초기에 확인하고, 균열이 확대되기 전에 보강할 수 있도록 함으로써, 취성파괴와 같은 예측 불가능한 사고를 미연에 방지하고 큰 손상을 보강함에 따른 유지관리 비용 증가를 방지하기 위한 것이 다른 목적이다.In addition, cracks occurring in steel structures such as bridges are periodically inspected to confirm minute cracks caused by fatigue cracks and the like, and reinforcements can be reinforced before cracks are enlarged, thereby preventing unpredictable accidents such as brittle fracture Another purpose is to prevent the maintenance costs from increasing due to reinforcing the large damage.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중심에 관통공이 형성되고 하단에 일정 간격으로 복수의 결합홈이 형성된 인쇄회로기판과, 상기 결합홈에 고정 결합되어 직각방향의 자기장을 감지하는 홀센서와, 상기 관통공에 삽입되는 평판 형상의 플레이트와, 상기 플레이트 양측 하단에 결합되는 마그네트가 구비된 평판형 센서헤드; 상기 센서헤드가 하부에 내장되는 케이스와, 상기 케이스 일측에 복수로 결합되어 회전하는 휠이 구성된 이동대차; 상기 이동대차에 설치되어 센서헤드에서 수집된 데이터를 저장하는 데이터로거; 상기 센서헤드의 홀센서로부터 입력된 감지신호를 변환 및 처리하고 센서헤드에 인가되는 전원을 제어하는 신호처리제어부를 포함하여 이루어진 교량용 강구조물 안전 진단장치를 제공한 것이 특징이다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a printed circuit board comprising: a printed circuit board having a through hole formed at a center thereof and having a plurality of coupling grooves formed at a predetermined interval at a lower end thereof; a Hall sensor fixedly coupled to the coupling groove, A plate type sensor head having a flat plate inserted into the through hole and a magnet coupled to both lower ends of the plate; A case in which the sensor head is housed at a lower portion thereof, and a moving truck comprising a plurality of wheels coupled to one side of the case and configured to rotate; A data logger installed in the moving vehicle and storing data collected by the sensor head; And a signal processing controller for converting and processing the sensing signal input from the hall sensor of the sensor head and controlling the power applied to the sensor head.

또한, 본 발명에서, 상기 이동대차 일측에 장착되어 작동상태를 가시적으로 표시하는 디스플레이와, 상기 이동대차 위에 구성된 손잡이와, 상기 이동대차에 설치된 구성요소들의 작동에 필요한 전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.Further, the present invention may further include a display mounted on one side of the moving truck to visually display an operating state, a handle configured on the moving truck, and a battery for supplying power necessary for operation of the components installed on the moving truck can do.

또한, 본 발명에서, 상기 이동대차에 전동모터가 설치되고 원격에서 무선으로 이동대차를 조종하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.Further, in the present invention, an electric motor may be installed in the moving bogie, and a controller may be used to control the moving bogie from a remote location.

또한, 본 발명에서, 상기 센서헤드의 홀센서는 감지대상물의 표면과 일정의 간격을 두고 설치될 수 있다.Further, in the present invention, the Hall sensor of the sensor head may be installed at a predetermined interval from the surface of the object to be sensed.

또한, 본 발명에서, 상기 홀센서의 자화방향은 이동대차의 진행방향과 대각방향으로 설치되되, 감지능은 cos(홀센서 진행방향과 자화방향 각도)값으로 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, the magnetization direction of the hall sensor is set in a traveling direction and a diagonal direction of the moving carriage, and the sensing performance may be cos (a Hall sensor traveling direction and a magnetization direction angle) value.

본 발명에 따르면, 금속재질의 대상물을 마그네트를 이용하여 자화시킨 후 강구조물의 강재나 용접부위의 결함에 따른 자속의 누설을 탐지함으로써 시각화된 이미지를 이용한 디스플레이 표시와 손상 발생 때 알람을 발생하여 상황인지가 즉각적으로 이루어지므로, 점검자의 신속한 판단 및 대응으로 강구조물의 강재와 용접부의 손상에 따른 유지관리의 효율성 향상과, 휴대용으로 설계되어 국부적인 조사가 아닌 전체적인 강구조물의 비파괴조사가 가능하고, 보다 객관적인 데이터의 축적 및 시간과 비용절감 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, a metal object is magnetized using a magnet, and leakage of magnetic flux due to defects of a steel material or a welded portion of the steel structure is detected, thereby displaying a display using a visualized image, It is possible to improve the efficiency of maintenance due to the damage of the steel material and the welded part of the steel structure due to the rapid judgment and response of the inspectors and to carry out the nondestructive investigation of the entire steel structure instead of the local survey, And the time and cost saving effect can be expected.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 교량용 강구조물 안전 진단장치에서 홀센서 어레이를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치에서 평판형 센서헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치에서 평판형 센서헤드가 이동대차에 설치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치에서 평판형 센서헤드의 홀센서를 이용하여 손상을 검출하는 원리를 나타낸 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치의 강구조물의 강재와 용접부의 손상을 검출하는 것을 예시한 개략도이다.
1 is a perspective view showing a Hall sensor array in a steel structure safety diagnosis apparatus for a bridge according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a flat type sensor head in a steel structure safety diagnosis apparatus for bridges according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a plate-type sensor head installed on a moving carriage in a steel structure safety diagnosis apparatus for bridges according to the present invention.
4 is a block diagram showing the main configuration of a steel structure safety diagnostic apparatus for bridges according to the present invention.
5 is a schematic view showing a principle of detecting damage using a Hall sensor of a flat type sensor head in a steel structure safety diagnosis apparatus for bridges according to the present invention.
6A and 6B are schematic views illustrating the detection of damage to a steel material and a welded portion of a steel structure of a steel structure safety diagnostic device for a bridge according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a safety device for a steel structure for bridges according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에서, 평판형 센서헤드(10)는 인쇄회로기판(PCB)(11) 구조의 홀센서 어레이(Hall Sensor Array)와, 마그네트(Magnet) 기반의 자화 요크가 일체 결합된다.1 and 2, the flat type sensor head 10 is integrally coupled with a hall sensor array of a structure of a printed circuit board (PCB) 11 and a magnetization-based magnetization yoke.

즉, 홀센서 어레이는 인쇄회로기판(11)과 홀센서(14)로 구분되고, 인쇄회로기판(11) 중심에는 가로방향으로 관통공(12)이 형성된다. 인쇄회로기판(11)은 대략 수직하는 방향에서 이용된다. 인쇄회로기판(11) 하단에는 일정 간격으로 복수의 결합홈(13)이 형성된다. 인쇄회로기판(11)의 길이는 대략 90mm 내외이고, 결합홈(13)의 폭은 6mm 내외인 것이 적용될 수 있다. 또한, 홀센서(14)는 결합홈(13)에 고정 결합되어 직각방향의 자기장을 감지한다. 홀센서(14)는 인쇄회로기판(11) 하단에 대략 20개가 적용되어 20채널(channel)의 홀센서 어레이로 구성되지만, 감지범위나 진단부위 등에 따라 가감될 수 있을 것이다. 또한, 마그네트 기반의 자화 요크는 인쇄회로기판(11)의 관통공(12)에 삽입되는 평판 형상의 플레이트(15)와, 플레이트(15) 양측 하단에 결합되는 마그네트(16)가 구비된다. 평판 형상의 플레이트(15)는 카본 스틸 플레이트(Carbon Steel Plate)가 적용된다. 마그네트(16)는 강자성체인 네오디뮴(Neodymium) 재질의 영구자석이 적용되는 것이 좋다. 더욱이 마그네트(16)는 인가되는 전기에너지로 자화되는 전자석이 적용될 수도 있다.That is, the Hall sensor array is divided into a printed circuit board 11 and a Hall sensor 14, and a through hole 12 is formed in the center of the printed circuit board 11 in the horizontal direction. The printed circuit board 11 is used in a substantially perpendicular direction. A plurality of coupling grooves 13 are formed at the lower end of the printed circuit board 11 at regular intervals. The length of the printed circuit board 11 is about 90 mm, and the width of the coupling groove 13 is about 6 mm. Further, the Hall sensor 14 is fixedly coupled to the coupling groove 13 to sense a magnetic field in a perpendicular direction. The Hall sensor 14 is composed of a Hall sensor array of 20 channels by applying approximately 20 to the lower end of the printed circuit board 11, but it may be added or subtracted depending on a detection range, a diagnosis part, or the like. The magnet-based magnetization yoke is provided with a flat plate 15 inserted into the through hole 12 of the printed circuit board 11 and a magnet 16 coupled to the lower ends of both sides of the plate 15. A carbon steel plate is applied to the plate 15 in the form of a flat plate. The magnet 16 is preferably a permanent magnet made of a neodymium material, which is a ferromagnetic material. Further, the magnet 16 may be applied with an electromagnet magnetized by an applied electric energy.

도 3에서, 이동대차(20)는 센서헤드(10)가 하부에 내장되는 케이스(21)와, 케이스(21) 일측에 복수로 결합되어 회전하는 휠(22)이 일체 결합된다. 케이스(21) 전방과 후방에 각각 한 쌍의 휠(22)이 케이스(21)를 관통하는 회전축에 축 결합된다. 케이스(21) 바닥 표면에는 홀센서(14)가 밀착되거나 케이스(21)를 관통하여 노출되도록 장착하는 것이 좋다. 이러한 이동대차(20)는 등속 이동이 가능한 구조로 강구조물(100)의 진단 정확도를 향상시킬 수 있는 구조인 것이 좋다.3, the moving carriage 20 is integrally coupled to a case 21 in which the sensor head 10 is housed in the lower portion and a plurality of wheels 22 coupled to one side of the case 21 to rotate. A pair of wheels 22 are axially coupled to the rotating shaft passing through the case 21 on the front and rear sides of the case 21, respectively. It is preferable to mount the hall sensor 14 on the bottom surface of the case 21 such that the hall sensor 14 is closely contacted or exposed through the case 21. [ The movable carriage 20 may be constructed so as to be capable of moving at a constant speed and capable of improving the diagnostic accuracy of the steel structure 100.

더욱이 센서헤드(10)의 홀센서(14)는 감지대상물의 표면과 일정의 간격을 두고 설치된다. 즉, 센서헤드(10)의 홀센서(14)는 강재 또는 용접부 등의 감지대상물 표면과의 간격 조절을 위하여 휠(22)의 직경을 조절하거나 휠(22)의 높낮이를 조절할 수 있고, 또, 케이스(21)에 고정된 센서헤드(10)의 높낮이를 조절하여 감지대상물과의 감지거리를 조절할 수 있다.Further, the Hall sensor 14 of the sensor head 10 is installed at a predetermined interval from the surface of the object to be sensed. That is, the hole sensor 14 of the sensor head 10 can adjust the diameter of the wheel 22 or adjust the height of the wheel 22 to adjust the distance between the sensor and the surface of the object, such as steel or welding, The height of the sensor head 10 fixed to the case 21 can be adjusted to adjust the sensing distance with respect to the sensing object.

또한, 도 4에서, 데이터로거(DAQ)(31)는 이동대차(20)에 설치되어 센서헤드(10)에서 수집된 데이터를 저장한다. 신호처리제어부(30)는 센서헤드(10)의 홀센서(14)로부터 입력된 감지신호를 변환 및 처리하고, 센서헤드(10)에 인가되는 전원을 제어하는 것이다. 또한, 이동대차(20) 일측에는 센서헤드(10)의 작동상태를 가시적으로 표시하는 디스플레이(32)가 장착되고, 이동대차(20) 위에는 점검자가 이동대차(20)를 잡고 이동시킬 수 있는 손잡이(23)가 구성된다. 또, 이동대차(20)에 설치된 구성요소들의 작동에 필요한 전원을 공급하기 위한 배터리(34)가 포함된다. 배터리는 2차 전지가 적용되는 것이 좋지만, 건전지와 같이 1회용 전지가 적용될 수 있다.4, a data logger (DAQ) 31 is installed in the mobile truck 20 and stores data collected by the sensor head 10. The data logger (DAQ) The signal processing control unit 30 converts and processes the sensing signal input from the hall sensor 14 of the sensor head 10 and controls the power applied to the sensor head 10. [ A display 32 for visually displaying the operating state of the sensor head 10 is mounted on one side of the moving carriage 20 and a handle 32 for holding and holding the moving carriage 20 is mounted on the moving carriage 20, (23). In addition, a battery 34 for supplying power necessary for operation of the components installed in the mobile truck 20 is included. The secondary battery is preferably used as the battery, but a rechargeable battery such as a battery can be used.

또한, 이동대차(20)에 전동모터가 설치되고 원격에서 무선으로 이동대차(20)를 조종하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 즉, 이동대차(20)를 원격에서 컨트롤러로 조종하여 전동모터의 구동으로 휠(22)이 정회전 또는 역회전하거나 방향전환 등이 가능하도록 한다. 또한, 이동대차(20)에 카메라가 설치되어 원격에서 이동대차(20)의 이동방향에 대한 영상을 송수신할 수 있도록 할 수 있을 것이다.Further, it may include a controller provided with an electric motor on the moving carriage 20, and a remote controller for wirelessly moving the moving carriage 20. That is, the mobile truck 20 is remotely controlled by a controller, and the electric motor is driven to enable the wheel 22 to rotate forward or reverse, or change direction. In addition, a camera may be installed on the moving carriage 20 so as to be capable of transmitting / receiving images in the moving direction of the moving carriage 20 remotely.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 교량용 강구조물 안전 진단장치(1)에 관한 작용을 설명한다.The operation of the thus-constructed steel structure safety diagnostic apparatus 1 according to the present invention will be described.

먼저, 도 5에서, 평판형 센서헤드의 홀센서를 이용하여 강구조물(100)의 강재(101)나 용접부(102) 등에서 손상을 검출한다. 즉, 마그네틱 센싱 기반의 안전장비는 금속재질의 대상물을 마그네트(16)를 이용하여 자화시키면 마그네트(16) 사이에 자기장이 형성되는데, 이때, 시편의 결함 부분에서 자속이 누설된다. 이러한 누설을 홀센서(14)가 계측하여 결함을 탐지한다. 누설되는 자속의 세기는 홀센서(14)로 계측할 수 있고, 홀센서(14)는 자기장에 위치했을 때, 자기장과 전류의 수직하는 방향으로 홀 전압이 발생하며, 이 계측된 전압 값을 통해 손상 위치와 크기를 추정할 수 있다. 마그네틱 기반의 시각화된 이미지를 이용하여 디스플레이(32)에 표시하고, 손상 발생 때 알람을 발생하여 상황인지가 즉각적으로 이루어지므로, 이를 통해 점검자의 신속한 판단 및 대응이 이루어지도록 함으로써 강구조물의 강재와 용접부의 손상을 유지 관리하는 효율성의 향상이 기대된다.First, in FIG. 5, a damage is detected in the steel material 101, the welded portion 102, and the like of the steel structure 100 using the Hall sensor of the flat type sensor head. That is, in a safety device based on magnetic sensing, when a metal object is magnetized using the magnet 16, a magnetic field is formed between the magnets 16, at which time magnetic flux leaks from the defective portion of the specimen. This leakage is measured by the hall sensor 14 to detect defects. The intensity of the leaked magnetic flux can be measured by the Hall sensor 14. When the Hall sensor 14 is placed in the magnetic field, Hall voltage is generated in a direction perpendicular to the magnetic field and the current, The damage location and size can be estimated. Based on a visualized image based on the magnetic field, and displays an alarm on the display 32. Thus, it is possible to promptly determine and respond to the situation through the alarm, so that the steel material of the steel structure and the welded portion Improvement of the efficiency of maintenance of damage is expected.

도 6a에서, 이동대차(20)로 교량용 강구조물의 거더에서 강재(101)의 손상을 검출한다. 즉, 점검자는 강재(101) 위에 이동대차(20)를 올려놓고 손잡이(23)를 잡고 강재(101) 표면을 일정한 속도로 움직이는 동안 강재(101)의 결함부(103)를 복수의 어레이로 설계된 센서헤드(10)의 홀센서(14)가 자속을 탐지한다. 홀센서(14)에서 탐지된 감지신호는 신호처리제어부(30)로 입력된다. 신호처리제어부(30)는 입력된 감지신호를 설치된 알고리즘의 수행으로 영상신호로 변환 및 처리한다. 신호처리제어부(30)에서 처리된 신호는 디스플레이(32)를 통해 표시된다. 그리고 신호처리제어부(30)에서 처리된 신호는 데이터로거(31)에 저장된다.In Fig. 6A, a damage of the steel material 101 is detected at the girder of the steel structure for bridges by the moving truck 20. That is to say, the inspector can set the defective portion 103 of the steel material 101 in a plurality of arrays while moving the moving carriage 20 on the steel material 101 and holding the handle 23 to move the surface of the steel material 101 at a constant speed The Hall sensor 14 of the sensor head 10 detects the magnetic flux. The detection signal detected by the hall sensor 14 is input to the signal processing control unit 30. [ The signal processing control unit 30 converts the input sensing signal into a video signal by performing an installed algorithm and processes the sensed signal. The signal processed in the signal processing control unit 30 is displayed through the display 32. [ The signal processed by the signal processing control unit 30 is stored in the data logger 31. [

또한, 도 6b에서, 이동대차(20)로 교량용 강구조물의 강재와 강재가 맞이음으로 용접된 용접부(102)의 결함을 탐지한다. 이때, 점검자는 강재(101) 사이의 용접부(102) 위로 이동대차(20)를 일정한 속도로 움직이는 동안 용접부(102)의 결함을 복수의 어레이로 설계된 센서헤드(10)의 홀센서(14)가 자속을 탐지한다. 홀센서(14)에서 탐지된 감지신호는 신호처리제어부(30)에 입력되어 변환 및 처리된 후 디스플레이(32)에 표시되고, 데이터로거(31)에 저장된다. 따라서 신호처리제어부(30)는 강구조물의 강재(101) 및 용접부(102) 등의 진단을 위한 최적화된 구성과 더불어 특성 및 손상유형을 분석할 수 있는 최적화된 알고리즘이 설치되어야 할 것이다.In Fig. 6B, the movable truck 20 detects defects in the welded portion 102 welded with the steel material of the steel structure for the bridge and the steel material. At this time, the inspector checks defects of the welded portion 102 while the hall sensor 14 of the sensor head 10, which is designed in a plurality of arrays, while moving the moving carriage 20 at a constant speed over the welded portion 102 between the steel members 101 Detects magnetic flux. The detection signal detected by the hall sensor 14 is input to the signal processing control unit 30, converted and processed, and then displayed on the display 32 and stored in the data logger 31. Therefore, the signal processing control unit 30 should be provided with an optimized algorithm for analyzing the characteristics and the damage type, in addition to the optimized configuration for the diagnosis of the steel material 101 and the welded part 102 of the steel structure.

한편, 용접부(102)의 결함은 주로 용접부와 수평의 형태로, 수평 방향으로 일정 이상의 길이를 결함이 발생된다. 따라서 용접부와 수직한 방향으로 좁은 결함은 발생 가능성이 낮다.On the other hand, defects of the welded portion 102 are mainly horizontal to the welded portion, and defects are generated in a length longer than a certain length in the horizontal direction. Therefore, a narrow defect in the direction perpendicular to the weld is unlikely to occur.

따라서 용접부의 진단을 위한 홀센서(14)의 자화방향은 진행방향과 대각방향, 대략 45도로 배열하는 것이 좋다. 더욱이 진행방향과 수직한 형상의 손상에서 감지되는 신호의 절반 정도의 감도를 갖는다. 이때, 감지능은 cos(센서 진행방향과 자화방향의 각도)이다.Therefore, it is preferable that the magnetization direction of the hall sensor 14 for diagnosis of the welded portion is arranged in the advancing direction and the diagonal direction, approximately 45 degrees. Furthermore, it has about half the sensitivity of the signal detected in the damage of the shape perpendicular to the traveling direction. At this time, the sensing performance is cos (angle between the sensor traveling direction and the magnetization direction).

이와 같이 본 발명의 교량용 강구조물 안전 진단장치(1)는 점검자가 쉽게 휴대할 수 있는 교량용 강구조물 안전 진단장치로부터 국부적인 조사가 아닌 전체적인 강구조물의 비파괴조사가 가능하고, 보다 객관적인 데이터의 축적 및 시간과 비용절감할 수 있는 장점이 있다.As described above, the steel structure safety diagnosis apparatus (1) for bridges of the present invention enables non-destructive investigation of the entire steel structure rather than a local survey from a steel structure safety diagnostic apparatus for bridges, which can easily be carried by a tester, And costs can be saved.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

1: 진단장치 10: 센서헤드 11: 인쇄회로기판 12: 관통공 13: 결합홈 14: 홀센서 15: 플레이트 16: 마그네트 20: 이동대차 21: 케이스 22: 휠 23: 손잡이 30: 신호처리제어부 31: 데이터로거 32: 디스플레이 34: 배터리 100: 강구조물 101: 강재 102: 용접부 103: 결함부1: Diagnostic device 10: Sensor head 11: Printed circuit board 12: Through hole 13: Coupling groove 14: Hall sensor 15: Plate 16: Magnet 20: Moving cart 21: Case 22: Wheel 23: Handle 30: Signal processing control section 31 : Data logger 32: Display 34: Battery 100: Steel structure 101: Steel material 102: Welding part 103: Defect part

Claims (5)

중심에 관통공(12)이 형성되고 하단에 일정 간격으로 복수의 결합홈(13)이 형성된 인쇄회로기판(11)과, 상기 결합홈(13)에 고정 결합되어 직각방향의 자기장을 감지하는 홀센서(14)와, 상기 관통공(12)에 삽입되는 평판 형상의 플레이트(15)와, 상기 플레이트(15) 양측 하단에 결합되는 마그네트(16)가 구비된 평판형 센서헤드(10);
상기 센서헤드(10)가 하부에 내장되는 케이스(21)와, 상기 케이스(21) 일측에 복수로 결합되어 회전하는 휠(22)이 구성된 이동대차(20);
상기 이동대차(20)에 설치되어 센서헤드(10)에서 수집된 데이터를 저장하는 데이터로거(31);
상기 센서헤드(10)의 홀센서(14)로부터 입력된 감지신호를 변환 및 처리하고 센서헤드(10)에 인가되는 전원을 제어하는 신호처리제어부(30);를 포함하여 이루어진 교량용 강구조물 안전 진단장치.
A printed circuit board 11 in which a through hole 12 is formed at the center and a plurality of coupling grooves 13 are formed at a predetermined interval in a lower end thereof and a printed circuit board 11 fixedly coupled to the coupling groove 13, A flat plate type sensor head 10 having a sensor 14, a flat plate 15 inserted into the through hole 12, and a magnet 16 coupled to both lower ends of the plate 15;
A mobile carriage 20 having a case 21 in which the sensor head 10 is installed at a lower portion and a wheel 22 coupled to a side of the case 21 so as to rotate;
A data logger (31) installed in the mobile truck (20) and storing data collected by the sensor head (10);
And a signal processing control unit (30) for converting and processing the sensing signal inputted from the hall sensor (14) of the sensor head (10) and controlling the power applied to the sensor head (10) Device.
제1항에 있어서, 상기 이동대차(20) 일측에 장착되어 작동상태를 가시적으로 표시하는 디스플레이(32)와, 상기 이동대차(20) 위에 구성된 손잡이(23)와, 상기 이동대차(20)에 설치된 구성요소들의 작동에 필요한 전원을 공급하는 배터리(34)를 더 포함하는 교량용 강구조물 안전 진단장치.
The apparatus according to claim 1, further comprising: a display (32) mounted on one side of the moving truck (20) to visually display an operating state; a handle (23) configured on the moving truck (20) And a battery (34) for supplying power necessary for operation of the installed components.
제1항에 있어서, 상기 이동대차(20)에 전동모터가 설치되고 원격에서 무선으로 이동대차(20)를 조종하는 컨트롤러를 포함하는 교량용 강구조물 안전 진단장치.
The steel structure safety diagnosis apparatus for a bridge according to claim 1, comprising an electric motor provided on the moving truck (20), and a controller for controlling the moving truck (20) remotely and wirelessly.
제1항에 있어서, 상기 센서헤드(10)의 홀센서(14)는 감지대상물의 표면과 일정의 간격을 두고 설치되는 교량용 강구조물 안전 진단장치.
The apparatus of claim 1, wherein the Hall sensor (14) of the sensor head (10) is installed at a predetermined distance from the surface of the object to be sensed.
제1항에 있어서, 상기 홀센서(14)의 자화방향은 이동대차(20)의 진행방향과 대각방향으로 설치되되, 감지능은 cos(홀센서 진행방향과 자화방향 각도)값으로 이루어진 교량용 강구조물 안전 진단장치.2. The method according to claim 1, wherein the magnetization direction of the hall sensor (14) is set in a direction diagonal to the traveling direction of the moving carriage (20) Steel structure safety diagnostic device.
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