KR102137316B1 - 플랜트 검사용 드론봇 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 특징에 따르면, 저장탱크 또는 파이프를 포함하는 플랜트(P)에 발생한 결함을 검사하기 위한 플랜트 검사용 드론봇 장치에 있어서, 지상통제장치(200)의 제어신호에 따라 상공을 비행하며 수직축 회전하는 복수 개의 프로펠러(111)가 둘레에 장착되어 호버링이 가능한 드론본체(110); 상기 드론본체(110)에 장착되며 제어신호에 따라 측방으로 길이가 신축되는 구조로 이루어진 아암모듈(120); 상기 아암모듈(120)의 선단에 장착되는 프로브(130); 상기 프로브(130)에 장착되며 제어신호에 따라 자기장을 형성하여 상기 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 선택적으로 고정시키는 전자석(140); 상기 프로브(130)에 장착되며 상기 플랜트(P)의 검사부위(A)에 대한 비파괴 검사데이터를 생성하는 검사모듈(150); 및 상기 아암모듈(120), 전자석(140) 및 검사모듈(150)을 구동제어하는 제어모듈(160);을 포함하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 저장탱크나 파이프 등의 플랜트에 발생한 결함을 검사하는데 이용되는 플랜트 검사용 드론봇 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업자가 접근하기 어려운 높은 위치나 위험한 장소에서도 정밀하고 안전하게 검사작업을 수행할 수 있는 플랜트 검사용 드론봇 장치에 관한 것이다.
일반적으로 저장탱크나 파이프 등의 플랜트는 제조중이나 제조완료후는 물론 사용중에도 주기적으로 외부 충격이나 경년변화에 따른 크랙 또는 두께 변화 등의 결함발생 여부를 확인하기 위해 초음파나 레이저를 이용한 비파괴 검사가 이루어졌다.
이를 위해 비파괴 검사장비를 휴대한 작업자가 고가사다리를 이용하여 플랜트의 표면을 이동해가며 대면적의 플랜트 표면을 일일이 검사해야 했기 때문에 검사소요시간 및 검사비용이 증가함은 물론 작업간 추락사고가 발생할 수 있었으며, 유해한 가스나 방사능이 발생하는 플랜트의 경우 작업자가 보호피복을 갖추어야 하기 때문에 작업효율이나 검사의 정확성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 드론을 이용하여 플랜트의 결함을 초음파 검사하기 위해 시도가 있었으나, 바람에 의해 쉽게 유동하는 드론의 특성상 강풍이 부는 날씨에는 검사자체가 불가하였으며 기상이 양호한 경우에도 비행중에 발생하는 미세한 진동이 방사된 초음파의 반사파에 영향을 미쳐 검사데이터에 노이즈가 빈번하게 발생하면서 검사신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자석의 흡착력을 이용하여 비파괴 검사시 프로브를 플랜트 표면에 견고하게 고정시킬 수 있어 강풍이 부는 날씨에도 검사가 이루어질 수 있으며 드론의 비행중에 발생하는 미세한 진동이 차단되어 검사신뢰성을 확보할 수 있는 플랜트 검사용 드론봇 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 거리측정모듈로 프로브와 플랜트 표면간의 이격거리를 측정하여 검사모듈이 플랜트 표면에 수직인 상태에서 비파괴 검사를 수행할 수 있어 검사오차를 최소화할 수 있는 플랜트 검사용 드론봇 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 저장탱크 또는 파이프를 포함하는 플랜트(P)에 발생한 결함을 검사하기 위한 플랜트 검사용 드론봇 장치에 있어서, 지상통제장치(200)의 제어신호에 따라 상공을 비행하며 수직축 회전하는 복수 개의 프로펠러(111)가 둘레에 장착되어 호버링이 가능한 드론본체(110); 상기 드론본체(110)에 장착되며 제어신호에 따라 측방으로 길이가 신축되는 구조로 이루어진 아암모듈(120); 상기 아암모듈(120)의 선단에 장착되는 프로브(130); 상기 프로브(130)에 장착되며 제어신호에 따라 자기장을 형성하여 상기 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 선택적으로 고정시키는 전자석(140); 상기 프로브(130)에 장착되며 상기 플랜트(P)의 검사부위(A)에 대한 비파괴 검사데이터를 생성하는 검사모듈(150); 및 상기 아암모듈(120), 전자석(140) 및 검사모듈(150)을 구동제어하는 제어모듈(160);을 포함하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에 일정간격으로 복수 개가 분산배치되며 상기 플랜트(P)의 표면과의 이격거리를 측정하는 거리측정모듈(170);을 더 포함하며, 상기 제어모듈(160)은 각 거리측정모듈(170)에서 측정된 이격거리값이 모두 동일하거나 기준이격거리값으로부터 허용오차 범위 내에 있으면 상기 전자석(140)에 의해 프로브(130)가 플랜트(P)의 표면에 고정된 상태에서 검사모듈(150)에 의해 비파괴 검사가 이루어지도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 검사모듈(150)은 플랜트(P)의 검사부위(A) 표면에 초음파를 방사하며 내부에서 반사되는 반사파를 수신하여 비파괴 검사데이터를 생성하며, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에 장착되어 제어신호에 따라 상기 검사부위(A)를 향해 초음파젤을 분사하는 초음파젤 분사모듈(180);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프로브(130)에 장착되어 제어신호에 따라 상기 검사부위(A)를 향해 도료를 분사하여 탐지된 결함위치를 표시하는 결함표시모듈(190);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 복수 개의 전자석(140)이 일정간격으로 분산배치되고, 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 각 전자석(140)을 전방으로 출몰시키는 액추에이터(141)가 장착되며, 상기 제어모듈(160)은 각 액추에이터(141)를 개별적으로 구동제어하여 각 거리측정모듈(170)의 이격거리값을 조절하는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 지상통제장치(200)에 의해 상공을 비행하는 드론본체(110)는 수직축 회전하는 복수 개의 프로펠러(111)가 둘레에 장착되어 호버링이 가능하고, 상기 드론본체(110)에 장착되는 아암모듈(120)은 측방으로 길이가 신축되는 구조로 이루지며 선단에는 프로브(130)가 장착되고, 상기 프로브(130)에는 플랜트(P)의 검사부위(A)에 대한 비파괴 검사데이터를 생성하는 검사모듈(150)이 장착되어, 드론본체(110)의 비행상태에서 프로브(130)를 검사부위(A)에 밀착시킨 상태로 비파괴 검사를 수행할 수 있으며, 상기 프로브(130)에는 제어신호에 따라 자기장을 형성하여 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 선택적으로 고정시킬 수 있으므로 강풍이 부는 날씨에도 검사가 이루어질 수 있으며 드론의 비행중에 발생하는 미세한 진동이 차단되어 검사신뢰성을 확보할 수 있다.
둘째, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 플랜트(P)의 표면과의 이격거리를 측정하는 복수 개의 거리측정모듈(170)이 분산배치되며, 제어모듈(160)은 거리측정모듈(170)에서 측정된 이격거리값이 모두 동일하거나 기준이격거리값으로부터 허용오차 범위 내에 있으면 전자석(140)에 의해 프로브(130)가 플랜트(P)의 표면에 고정된 상태에서 검사모듈(150)에 의해 비파괴 검사가 이루어지도록 구동제어함으로써, 상기 검사모듈(150)이 플랜트(P) 표면에 수직으로 배치된 상태에서 비파괴 검사를 수행할 수 있어 검사오차를 최소화할 수 있다.
셋째, 상기 검사모듈(150)은 플랜트(P)의 검사부위(A) 표면에 초음파를 방사하며 내부에서 반사되는 반사파를 수신하여 비파괴 검사데이터를 생성하며, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 초음파젤 분사모듈(180)이 장착되어 제어신호에 따라 검사부위(A)를 향해 초음파젤을 분사할 수 있으므로, 검사모듈(150)의 검사면과 검사부위(A)의 표면 사이에 공극이 발생하는 것을 방지할 수 있으며 표면간의 접촉마찰을 방지하여 슬라이딩 연속 검사가 가능한 여건을 제공할 수 있다.
넷째, 상기 프로브(130)에는 제어신호에 따라 검사부위(A)를 향해 도료를 분사하는 결함표시모듈(190)이 장착되어 비파괴 검사와 결함표시 작업을 동시에 수행할 수 있으며 이에 따라 결함 보수작업이 더욱 용이해질 수 있다.
다섯째, 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 복수 개의 전자석(140)이 일정간격으로 분산배치되고, 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 각 전자석(140)을 전방으로 출몰시키는 액추에이터(141)가 장착되며, 상기 제어모듈(160)은 각 액추에이터(141)를 개별적으로 구동제어하여 각 거리측정모듈(170)의 이격거리값을 조절할 수 있으므로, 검사모듈(150)의 플랜트(P) 표면과 수직이 아닌 경우 드론본체(110)를 이동시켜 프로브(130)의 위치를 조절할 필요없이 각 액추에이터(141)를 이용하여 검사모듈(150)을 수직상태로 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론 모바일스테이션에 지상통제장치가 설치된 구성을 나타낸 개략도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아암모듈이 접철되며 신축되는 구성을 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아암모듈이 각 프레임 내부에 출몰하며 신축되는 구성을 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 주요 구성을 나타낸 확대사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파젤 분사모듈로부터 초음파젤이 분사되는 구성을 나타낸 측면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석에 의해 플랜트의 표면에 프로브가 고정된 상태를 나타낸 측면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사모듈이 검사부위를 비파괴 검사하는 상태를 나타낸 측면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결함표시모듈로부터 도료가 도포되어 결함위치가 표시되는 구성을 나타낸 측면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석이 액추에이터에 의해 길이조절되는 구성을 나타낸 측면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석 및 검사모듈에 만곡면이 형성된 구성을 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론 모바일스테이션에 지상통제장치가 설치된 구성을 나타낸 개략도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아암모듈이 접철되며 신축되는 구성을 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아암모듈이 각 프레임 내부에 출몰하며 신축되는 구성을 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 주요 구성을 나타낸 확대사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파젤 분사모듈로부터 초음파젤이 분사되는 구성을 나타낸 측면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석에 의해 플랜트의 표면에 프로브가 고정된 상태를 나타낸 측면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사모듈이 검사부위를 비파괴 검사하는 상태를 나타낸 측면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결함표시모듈로부터 도료가 도포되어 결함위치가 표시되는 구성을 나타낸 측면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석이 액추에이터에 의해 길이조절되는 구성을 나타낸 측면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석 및 검사모듈에 만곡면이 형성된 구성을 나타낸 측면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치는 드론을 이용하여 저장탱크나 파이프 등의 플랜트(P)에 발생한 결함을 검사하는데 이용되는 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 드론본체(110), 아암모듈(120), 프로브(130), 전자석(140), 검사모듈(150) 및 제어모듈(160)을 포함한다.
먼저, 상기 드론본체(110)는 플랜트(P)를 비파괴 검사하는데 필요한 검사모듈(150)을 플랜트(P)의 검사부위(A)로 이동시키기 위한 수단으로서, 지상통제장치(200)의 제어신호에 따라 상공을 비행하며 수직축 회전하는 복수 개의 프로펠러(111)가 둘레에 장착되어 호버링이 가능하다. 이러한 호버링 기능은 검사모듈(150)에 의한 비파괴 검사시 드론본체(110)의 움직임을 정지시켜 프로브(130)의 유동을 최소화하는데 이용된다.
여기서, 상기 드론본체(110)에는 비행제어수단(Flying Control)이 구비되어 지상통제장치(200)의 제어신호(이동명령)에 따라 지정된 위치로 비행하도록 조종될 수 있으며, 도시되지 않았으나 자이로스코프, 가속도센서, 지자기센서 및 기압센서 등을 포함하는 각종 센서류 및 프로펠러 구동수단이 구비되고, 상기 비행제어수단은 지상통제장치(200)의 수동조작 또는 자동조종에 따른 제어신호에 따라 각 감지값을 이용하여 프로펠러 구동수단을 구동제어함으로써 드론본체(110)가 균형을 유지하면서 지정된 위치로 비행이동하도록 동작한다.
여기서, 상기 지상통제장치(200)는 드론본체(110)를 원하는 위치로 비행시킬 수 있도록 구동제어하기 위한 GCS(Ground Control System)이 구축된 조종수단으로서, 지상에 배치되어 드론본체(110)의 비행이동을 구동제어하며 프로브(130) 또는 드론본체(110)에 장착된 카메라(112)에서 촬영된 영상을 수신하여 디스플레이(210)에 화면출력함으로써 운용자가 이를 모니터링할 수 있도록 한다.
또한, 도 1에서와 같이 장치의 동작상태 및 설정항목을 조작하기 위한 입력부(220)가 구비되며, 이 밖에 드론본체(110)와의 데이터 송수신을 위한 통신부(미도시), 드론본체(110)를 구동제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부(미도시)가 구비되고, 자동항법 시스템, 자동이착륙 시스템 및 관제/모니터링 시스템이 탑재되며, 기타 기능으로 온도체크 기능, 냉각팬 자동기동 기능, 사용전압 전류 체크 기능, 배터리 잔량 체크기능, 오디오 온오프 기능이 구현될 수 있다.
더불어, 상기 지상통제장치(200)는 드론 모바일스테이션(300)에 탑재되어 기동성을 가질 수 있는데, 보다 구체적으로 설명하면 도 3에 도시된 바와 같이 드론 모바일스테이션(300)은 이동로를 따라 이동가능한 이동차량(310) 및, 상기 이동차량(310)에 적재되며 비행제어와 모니터링을 위한 공간을 제공하는 통제실(321) 및 상기 드론(200)을 수용하기 위한 공간을 제공하는 드론대기실(322)이 내부에 각각 마련된 콘솔함(320)을 포함하며, 상기 지상통제장치(200)는 통제실(321)에 설치되어 운용되고 드론본체(110)와 신호연결되어 드론본체(110)를 비행제어하기 위하 제어신호를 전송하며 수신된 영상을 디스플레이어(210)에 화면출력한다.
그리고, 도 3에서와 같이 드론대기실(322)에는 상기 드론(200)이 출입할 수 있도록 개폐동작하는 개폐문(312)이 장착되고, 상기 드론대기실(322)의 바닥면에는 상기 개폐문(312)을 통한 출입방향으로 연장배치된 레일(341)과, 상기 드론(200)이 상부에 안착될 수 있도록 수평배치된 판형상으로 형성되며 상기 레일(341)의 상부에 지지되어 출입방향으로 슬라이딩 이동하는 인출판(342) 및, 상기 인출판(342)이 슬라이딩하는데 필요한 구동력을 제공하는 구동부(313)를 포함하는 드론인출수단이 구비된다. 여기서, 상기 개폐문(312)은 구동수단(313)에 의해 자동적으로 권취되거나 권출되면서 개폐되는 자동개폐 방식으로 동작되는 것이 바람직하다. 이러한 드론 모바일스테이션(300)을 통해 드론본체(110)의 운용시작시나 종료시마다 지상통제장치(200)를 셋팅 및 철거해야 하는 번거로움을 효과적으로 해결할 수 있다.
또한, 상기 지상통제장치(200)에는 검사모듈(150)에서 생성된 비파괴 검사데이터를 수신하여 저장된 분석프로그램을 이용하여 검사데이터를 분석하여 도출된 효과를 디스플레이(210)에 화면표시할 수 있다.
상기 아암모듈(120)은 프로브(130)를 거치하고 동시에 플랜트(P)로부터의 안전거리가 유지되도록 하는 프레임 구조물로서 드론본체(110)에 장착되며 제어신호에 따라 측방으로 길이가 신축되는 구조를 갖는다. 여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 아암모듈(120)은 바 형상으로 이루어져 각각의 단부가 체결되는 복수의 프레임(121)과 각 프레임 사이의 체결부위에 배치되어 상호간에 접철가능하도록 하는 힌지(122)로 구성되어 도 4에서와 같이 평상시에는 각 프레임을 접어 부피를 최소화하며 검사작업시에는 도 5에서와 같이 각 프레임(121)이 펼쳐지도록 하여 드론본체(110)이 플랜트(P)로부터 일정거리 이격된 상태에서 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 접촉시킬 수 있다. 또한, 각 힌지(122) 부위에는 제어모듈(160)에 의해 구동제어되는 구동모터(미도시)가 장착되어 접철동작이 자동으로 이루어질 수 있다.
이러한 접철 구조 이외에 도 6에 도시된 바와 같이 서로 다른 내경을 갖는 복수의 신축프레임(123)이 연이어 조립된 구조로 이루어져 내경이 큰 신축프레임(123)의 내부에 상대적으로 내경이 작은 신축프레임(123) 삽입되거나 인출되면서 그 연장되는 길이가 조절될 수도 있다.
상기 프로브(130)는 전자석(140), 검사모듈(150) 및 후술되는 초음파젤 분사모듈(180) 및 결함표시모듈(190)이 장착될 수 있는 공간을 제공하며 아암모듈(120)의 선단에 장착되어 선택적으로 플랜트(P)의 표면에 근접되는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 프로브(130)의 배면에는 반구형의 회동홈(124)이 마련되고 상기 아암모듈(120)의 선단에는 구형상의 회동볼(132)이 장착되어 상기 회동홈(124)에 회동볼(132)이 삽입 장착되어 아암모듈(120)에 대하여 프로브(130)가 자유롭게 회동가능할 수 있다.
상기 전자석(140)은 프로브(130)의 전방면(131)에 장착되며 제어신호에 따라 자기장을 형성하여 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 선택적으로 고정되도록 한다. 여기서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 복수 개의 전자석(140)이 일정간격으로 분산배치되어 프로브(130)의 전방면(131)이 플랜트(P)의 표면에 고르게 밀착되도록 한다.
상기 검사모듈(150)은 프로브(130)의 전방면(131)에 장착되며 플랜트(P)의 검사부위(A)에 대한 비파괴 검사데이터를 생성하며, 바람직하게는 플랜트(P)의 검사부위(A) 표면에서 내부를 향해 초음파를 방사하며 내부에서 반사되는 반사파를 수신하여 비파괴 검사데이터를 생성하는 것이 바람직하다.
여기서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 초음파젤 분사모듈(180)이 장착되어 제어신호에 따라 검사부위(A)를 향해 초음파젤을 분사할 수 있으므로, 검사모듈(150)의 검사면과 검사부위(A)의 표면 사이에 공극이 발생하는 것을 방지할 수 있으며 표면간의 접촉마찰을 방지하여 슬라이딩 연속 검사가 가능한 여건을 제공할 수 있다.
이러한 초음파탐상검사(Ultrasonic Testing) 방식 이외에 자분탐상검사(Magnetic Particle Testing), 침투탐상검사(Liquid Penetrant Test), 와전류탐상 검사(Eddy Current Testing), 방사선투과검사(Radiographic Testing), 누설검사(Leak Testing), 음향방출 검사(Acoustic Emission Testing), 열화상 검사(Infraed Thermographic Testing), 중성자 검사(Neutron Radiographic Testing) 및 응력측정(Stress Measurement Testing) 등의 검사방식을 이용할 수 있으며, 검사하고자 하는 결함대상이나 플랜트의 종류, 규모 및 주변 환경에 따라 적절한 검사방식을 이용하며 검사방식에 따라 검사모듈(150)에 장착되는 검사수단이 달라진다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 플랜트(P)의 표면에는 검사모듈(150)을 이용하여 비파괴 검사시 플랜트(P)의 넓은 검사면적을 분할하여 부분적으로 탐지할 수 있도록 플랜트(P)의 표면에 일정간격으로 이격배치되면서 검사방향을 나타내는 가이드마킹(M)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 가이드마킹(M)은 도면에서와 같이 +자 형상으로 이루어져 검사면적이 규치적으로 이격배치될 수 있으며 이 밖에 격자 형상, × 형상 등 각각의 위치를 표시하는데 이용되는 다양한 식별기호나 문양이 이용될 수 있다. 이러한 가이드마킹(M)은 소폭의 접착테잎이 플랜트(P)의 표면에 부착되거나 도료 또는 잉크가 표면에 도포되는 형태로 배치될 수 있으며 작업후 제거가 용이한 수단을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 제어모듈(160)은 아암모듈(120), 전자석(140) 및 검사모듈(150)을 포함항여 후술되는 초음파젤 분사모듈(180) 및 결함표시모듈(190)을 구동제어하는 컨트롤러로서, 드론본체(110) 또는 프로브(130)의 내부에 장착될 수 있다. 이러한 제어모듈(160)은 드론본체(110)의 통신수단 또는 별도의 통신수단을 통해 지상통제장치(200) 또는 별도의 모터리닝 수단의 제어에 의해 각 부 및 모듈을 구동제어하며 검사모듈(150)에서 생성된 비파괴 검사데이터를 전송제어하는 기능을 수행한다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 플랜트(P)의 표면과의 이격거리를 측정하는 복수 개의 거리측정모듈(170)이 분산배치되며, 제어모듈(160)은 거리측정모듈(170)에서 측정된 이격거리값이 모두 동일하거나 기준이격거리값으로부터 허용오차 범위 내에 있으면 전자석(140)에 의해 프로브(130)가 플랜트(P)의 표면에 고정된 상태에서 검사모듈(150)에 의해 비파괴 검사가 이루어지도록 구동제어함으로써, 상기 검사모듈(150)이 플랜트(P) 표면에 수직으로 배치된 상태에서 비파괴 검사를 수행할 수 있어 검사오차를 최소화할 수 있다. 이러한 거리측정모듈(170)로 바람직하게는 레이저거리측정기(LRF: Laser Range Finder)를 이용할 수 있으며 이 밖에 본 발명이 속하는 기술분야에서 대향하는 면과의 이격거리를 측정할 수 있는 다양한 측정수단이 이용될 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 프로브(130)에는 제어신호에 따라 검사부위(A)를 향해 도료를 분사하는 결함표시모듈(190)이 장착되어 비파괴 검사와 결함표시 작업을 동시에 수행할 수 있으며 이에 따라 결함 보수작업이 더욱 용이해질 수 있다.
더불어, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 각 전자석(140)을 전방으로 출몰시키는 액추에이터(141)가 장착되며, 상기 제어모듈(160)은 각 액추에이터(141)를 개별적으로 구동제어하여 각 거리측정모듈(170)의 이격거리값을 조절할 수 있으므로, 검사모듈(150)의 플랜트(P) 표면과 수직이 아닌 경우 드론본체(110)를 이동시켜 프로브(130)의 위치를 조절할 필요없이 각 액추에이터(141)를 이용하여 검사모듈(150)을 수직상태로 용이하게 조절할 수 있다.
여기서, 각 전자석(140)의 길이가 전체적으로 늘어나거나 줄어들게 되면 상기 검사모듈(150)이 플랜트(P)의 표면으로부터 이격되거나 간섭이 발생하여 전자석(140)의 길이조절이 제한될 수 있다. 이에 도면에서와 같이 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 검사모듈(150)을 전방으로 출몰시키는 모듈 액추에이터(171)이 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 플랜트(P)의 표면곡률이 일정 수준을 넘게 되면 프로브(130)에 장착된 각 전자석(140)이 동시에 접촉하기가 제한되거나 접촉면적이 적어 고정력이 약화될 수 있다. 이에 도 13에 도시된 바와 같이 상기 전자석(140)의 전방면에는 플랜트(P)의 표면과 대응되는 곡률을 갖는 만곡면(142)이 형성되고 검사모듈(150)의 전방면에는 마찬가지로 플랜트(P)의 표면과 대응되는 곡률을 갖는 만곡면(152)이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 전자석(140)이나 검사모듈(150)의 전단에는 탈부착이 가능한 판재가 장착되고 복수의 판재에 서로 다른 곡률을 갖는 만곡면(142,152)이 형성되어 플랜트(P)의 곡률에 맞추어 매칭되는 곡률의 만곡면(142,152)이 형성된 판재를 장착할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 검사용 드론봇 장치의 동작원리를 설명한다. 먼저, 사용자는 지상통제장치(200)를 이용하여 드론본체(110)를 비행제어하여 드론본체(110)가 플랜트(P)에 접근하도록 한다. 이후 아암모듈(120)을 구동제어하면 도 5나 도 6에서와 같이 아암모듈(120)이 측방으로 연장되면서 선단의 프로브(130)가 플랜트(P)의 검사부위(A)에 근접하게 된다.
이어서 도 8에서와 같이 초음파젤 분사모듈(180)을 구동제어하여 상기 검사부위(A)에 초음파젤이 도포되도록 하고, 도포가 완료되면 도 9에서와 같이 프로브(130)가 검사부위(A)에 밀착되도록 하여 검사모듈(150)이 검사부위(A)와 접촉되도록 한다. 이 상태에서 각 거리측정모듈(170)에서 측정된 이격거리값이 모두 동일하거나 기준이격거리값으로부터 허용오차 범위 내에 있는지 여부를 확인한다. 여기서, 측정절차를 복수 회(예를 들면, 3회 연속) 반복 수행할 수 있다.
이후 각 이격거리값이 모두 동일하거나 허용오차 범위 내에 있는 경우 각 전자석(140)을 구동제어하여 프로브(130)가 검사부위(A)의 표면에 고정되도록하며, 동일하지 않거나 허용오차 범위 외에 있는 경우 프로브(130)의 위치가 조금 변동되도록 드론본체(110)를 이동시키면서 이격거리값이 동일 또는 허용오차 범위 내에 존재하도록 조절한다. 이때 액추에이터(141)를 이용하여 각 전자석(140)의 출몰 길이를 조절함으로써 드론본체(110)의 이동없이도 이격거리값을 조절할 수도 있다.
여기서, 프로브(130)가 검사부위(A)에 밀착한 상태에서 전자석(140)을 통해 프로브(130)를 고정시킨 후 각 거리측정모듈(170)에 의한 이격거리 측정이 이루어질 수도 있다. 이후, 도 10에서와 같이 검사모듈(150)에 의해 비파괴 검사가 이루어지도록 하며, 검사에 따른 비파괴 검사데이터는 지상통제장치(200)로 전송되어 분석절차가 이루어지며, 분석결과에 따라 결함이 발생한 위치로 판단되면 도 11에서와 같이 결함표시모듈(190)를 구동제어하여 플랜트(P)의 표면 상에서 결함이 탐지된 위치를 표시한다. 이후 검사부위(A)를 변경해가며 플랜트(P)의 검사영역에 대한 결함검사가 이루어진다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110...드론본체 111....프로펠러
120...아암모듈 130...프로브
140...전자석 141...액추에이터
150...검사모듈 160...제어모듈
170...거리측정모듈 180....초음파젤 분사모듈
190...결함표시모듈 200...지상통제장치
A...검사부위 300...드론 모바일스테이션
M...가이드마킹 P...플랜트
120...아암모듈 130...프로브
140...전자석 141...액추에이터
150...검사모듈 160...제어모듈
170...거리측정모듈 180....초음파젤 분사모듈
190...결함표시모듈 200...지상통제장치
A...검사부위 300...드론 모바일스테이션
M...가이드마킹 P...플랜트
Claims (3)
- 저장탱크 또는 파이프를 포함하는 플랜트(P)에 발생한 결함을 검사하기 위한 플랜트 플랜트 검사용 드론봇 장치에 있어서, 지상통제장치(200)의 제어신호에 따라 상공을 비행하며 수직축 회전하는 복수 개의 프로펠러(111)가 둘레에 장착되어 호버링이 가능한 드론본체(110); 상기 드론본체(110)에 장착되며 제어신호에 따라 측방으로 길이가 신축되는 구조로 이루어진 아암모듈(120); 상기 아암모듈(120)의 선단에 장착되는 프로브(130); 상기 프로브(130)에 장착되며 제어신호에 따라 자기장을 형성하여 상기 프로브(130)를 플랜트(P)의 표면에 선택적으로 고정시키는 전자석(140); 상기 프로브(130)에 장착되며 상기 플랜트(P)의 검사부위(A)에 대한 비파괴 검사데이터를 생성하는 검사모듈(150); 상기 아암모듈(120), 전자석(140) 및 검사모듈(150)을 구동제어하는 제어모듈(160); 상기 검사모듈(150)로 플랜트(P)의 넓은 검사면적을 분할하여 부분적으로 탐지할 수 있도록 플랜트(P)의 표면에 일정간격으로 이격배치되어 검사방향을 나타내는 가이드마킹(M); 및 상기 프로브(130)의 전방면(131)에 일정간격으로 복수 개가 분산배치되며 상기 플랜트(P)의 표면과의 이격거리를 측정하는 거리측정모듈(170);을 포함하며,
상기 제어모듈(160)은 각 거리측정모듈(170)에서 측정된 이격거리값이 모두 동일하거나 기준이격거리값으로부터 허용오차 범위 내에 있으면 상기 전자석(140)에 의해 프로브(130)가 플랜트(P)의 표면에 고정된 상태에서 검사모듈(150)에 의해 비파괴 검사가 이루어지도록 구동제어하고,
상기 프로브(130)의 전방면(131)에는 복수 개의 전자석(140)이 일정간격으로 분산배치되며, 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 각 전자석(140)을 전방으로 출몰시키는 액추에이터(141)가 장착되며 상기 제어모듈(160)은 각 액추에이터(141)를 개별적으로 구동제어하여 각 거리측정모듈(170)의 이격거리값을 조절하고, 상기 프로브(130)의 내부에는 제어신호에 따라 검사모듈(150)을 전방으로 출몰시켜 전자석(140)의 길이 조절에 따라 검사모듈(150)이 플랜트(P)의 표면으로부터 이격되거나 간섭되지 않도록 하는 모듈 액추에이터(171)이 장착되며,
상기 전자석(140)의 전방면에는 플랜트(P)의 표면과 대응되는 곡률을 갖는 만곡면(142)이 형성되고, 상기 검사모듈(150)의 전방면에는 마찬가지로 플랜트(P)의 표면과 대응되는 곡률을 갖는 만곡면(152)이 형성되며,
상기 전자석(140) 및 검사모듈(150)의 전단에는 탈부착이 가능한 판재가 장착되되 복수의 판재에 서로 다른 곡률을 갖는 만곡면(142,152)이 형성되어 플랜트(P)의 곡률에 매칭되는 곡률의 만곡면(142,152)이 형성된 판재가 선택적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 검사모듈(150)은 플랜트(P)의 검사부위(A) 표면에 초음파를 방사하며 내부에서 반사되는 반사파를 수신하여 비파괴 검사데이터를 생성하며,
상기 프로브(130)의 전방면(131)에 장착되어 제어신호에 따라 상기 검사부위(A)를 향해 초음파젤을 분사하는 초음파젤 분사모듈(180);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 검사용 드론봇 장치.
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