KR101888861B1

KR101888861B1 - 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법

Info

Publication number: KR101888861B1
Application number: KR1020170036254A
Authority: KR
Inventors: 이상흔
Original assignee: 주식회사 마크텍코리아
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-03-22

Abstract

본 발명은 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 배관에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정하도록 구현한 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법에 관한 것으로, 파이프의 일측 또는 다른 일측의 형상을 측정하기 위한 측정부; 및 일측에 상기 측정부를 장착 설치하며, 상기 측정부를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 주기 위한 이동부를 포함한다.

Description

파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법{Pipe Measuring Device and Measuring Method thereof}

본 발명은 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법에 관한 것으로, 특히 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 배관에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정하도록 구현한 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법에 관한 것이다.

산업현장에서 생산되는 파이프 및 튜브는 API(American Petroleum Institute;미국석유협회) 및 기타 협회에서 지정한 검사방식 및 검사항목에 따라 치수 및 규격 검사하게 되어있다.

작업자에 의해 수작업으로 검사하는 종전 검사방식은 수작업으로 측정시 생기는 오류, 측정 데이터 기록 시 생기는 오류 등으로 인해 데이터의 정확성이 떨어지며 검사 시간이 지체되는 등 여러 가지 문제가 발생되고 있는 현실이다.

각종 산업현장에서 생산 되는 파이프 또는 배관의 노후화에 따라 배관의 감육(wall-thinning) 및 파단이 발생하는 사례가 보고되고 있다. 특히, 일본 등지의 원전에서의 배관 감육 및 파단 사고가 발생한 이후 배관의 감육 상태를 파악하기 위한 기술에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다.

기존의 경우, 배관의 감육 상태를 파악하기 위하여 초음파 방식의 두께측정기법이 적용되고 있다. 즉, 검사 대상 배관에 대하여 원주 및 길이 방향으로 일정 간격의 그리드(grid)를 표시하고, 그리드에 해당하는 지점들에 대해 일일이 두께검사를 수행하는 방식이다.

이와 같은 초음파 방식의 두께측정기법은 그리드로 설정된 원주 상의 각 지점에 대하여 센서(초음파)를 옮겨가면서 일일이 두께를 검사하므로 검사시간이 매우 오래 소요된다는 문제가 있다. 때문에, 발전소의 예방정비기간(약 30일)에 다수의 배관(발전소 별로 수천 개 이상의 검사대상 배관이 존재함)을 검사하기에는 어려움이 따른다. 또한, 초음파 센서는 고온에서 사용하기가 어려우므로 발전소 운전 중에는 검사가 불가능한 문제 역시 존재한다.

한국등록특허 제10-1365690호(2014.02.14.)는 표준화된 형태로 데이터가 저장됨으로써 다수의 측정데이터가 생성될 경우에 발생할 수 있는 오류를 줄이고, 데이터 측정에서 데이터베이스에 저장될 때까지 데이터의 변형 없이 데이터를 전송 및 보관함으로써 데이터 처리과정에서 발생하는 오류를 방지할 수 있는 배관 두께검사 자동화 시스템 및 그 방법에 관하여 기재되어 있는데, 측정대상의 표면에 그리드를 구성하는 그리드 구성부; 측정대상의 두께를 측정하여, 측정된 다수의 두께 데이터를 매트릭스 형태로 배열하여 파일로 생성하며, 생성된 매트릭스 형태의 파일에 아이디를 부여하는 두께 측정부; 아이디가 부여된 매트릭스 형태의 파일을 상기 두께 측정부로부터 입력받는 데이터베이스부; 및 매트릭스 형태의 파일의 아이디와 섹션이 구분된 데이터시트의 아이디를 맵핑하여 매트릭스 형태의 파일의 데이터가 로딩된 데이터시트를 생성하고, 데이터시트의 두께 측정값과, 기 입력된 최소요구두께값을 비교함으로써 데이터시트를 평가하여 저장하는 두께 데이터 관리부; 를 포함하되, 상기 두께 데이터 관리부는, 생성하고자 하는 데이터시트에 부여할 아이디와, 각 섹션을 구분할 수 있도록 섹션 구분 구간 열(row) 값, 및 각 섹션의 최소요구두께값을 입력하는 제 1 입력모듈; 상기 제 1 입력모듈을 통해 입력된 데이터시트의 아이디와, 섹션 구분 구간 열(row) 값을 이용하여 아이디가 부여된 섹션 구분 데이터시트를 생성하는 생성모듈; 상기 데이터베이스부에 저장된 매트릭스 형태의 파일의 아이디와, 섹션이 구분된 데이터시트의 아이디를 맵핑하여 매트릭스 형태의 파일의 데이터가 로딩된 데이터시트를 생성하는 로딩모듈; 매트릭스 형태의 파일의 데이터가 일괄 로딩된, 섹션이 구분된 데이터시트를 저장하는 제 1 데이터베이스모듈; 평가를 원하는 데이터시트의 아이디를 입력하는 제 2 입력모듈; 상기 제 2 입력모듈을 통해 입력된 아이디에 대한 데이터시트를 상기 제 1 데이터베이스모듈로부터 추출하고, 상기 제 1 입력모듈을 통해 입력된 각 섹션의 최소요구두께값과, 추출된 데이터시트의 두께 측정값을 비교하여 상기 최소요구두께값보다 작은 데이터시트의 두께 측정값을 별도로 표시설정하는 평가모듈; 및 평가가 완료된 데이터시트를 저장하는 제 2 데이터베이스모듈을 포함할 수 있다. 기재된 기술에 의하면, 표준화된 형태로 데이터가 저장되는 프로세서를 제공하여 다수의 측정데이터가 생성될 경우에 발생할 수 있는 오류를 줄이고, 데이터 측정에서 데이터베이스에 저장될 때까지 데이터의 변형없이 데이터가 전송 및 보관하는 방법을 제공하여 데이터 처리과정에서 발생하는 오류를 방지할 수 있다.

한국등록특허 제10-1622543호(2016.05.13.)는 재질은 확인 가능하고 두께는 알 수 없는 파이프의 외측에 고정 결합되는 외벽부착식 초음파유량계 설치시, 한 쌍의 외벽부착식 초음파유량계중에서 어느 하나의 초음파 트랜스듀서로부터 방사된 초음파가 일측의 배관벽을 통과하고 배관내를 지나 타측의 배관벽을 통과하여 다른 하나의 초음파 트랜스듀서까지 도달하는 전체 경로에 대하여 초음파의 주파수를 변화시키면서 설치되는 파이프에 공진되는 최적의 주파수를 찾아내어, 유량을 측정하기 위한 수식에 파이프의 두께를 자동으로 입력함으로써 유체가 흐르는 관로내의 면적을 정확하게 결정함으로써 결국 유량측정 정확도를 높일 수 있고 다양한 배관 오염이 상존할 수 있는 실제 현장 상황에 적합한 외벽 부착식 초음파 유량계에 관하여 기재되어 있다. 기재된 기술에 의하면, 파이프의 외경에 고정하여 사용되는 외벽 부착식 초음파 유량계에 있어서, 동일한 외경과 재질 및 측정 주파수에 대해서 서로 다른 두께를 가지는 복수 개의 파이프에 대하여 공진에 의하여 최대 전압 레벨을 얻는 공진 주파수를 측정하여 주파수별 파이프 두께를 매핑시킨 매핑 테이블; 초음파 트랜스듀서의 측정 주파수의 ㅁ 30%의 범위내에서 주파수를 스위핑시켜 출력하는 주파수 스위핑부; 상기 주파수 스위핑부로부터 입력된 주파수 신호를 사용하여 초음파를 방사하고 방사된 초음파를 수신하는 것으로 어느 하나의 초음파 트랜스듀서로부터 방사된 초음파가 일측의 배관벽을 통과하고 배관내를 지나 타측의 배관벽을 통과하여 다른 하나의 초음파 트랜스듀서까지 도달하도록 설치되는 한 쌍의 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 트랜스듀서에 의하여 수신된 초음파 신호의 전압 레벨을 측정하는 전압레벨 측정부; 상기 주파수 스위핑부에 의하여 높은 주파수에서 낮은 주파수로 주파수를 스위핑할 때 상기 전압레벨 측정부에 의하여 최대 전압 레벨을 얻는 주파수를 결정하는 공진주파수 결정부; 및 사용자로부터 외경과 재질을 입력받고 상기 공진주파수 결정부에 의하여 결정된 공진주파수를 사용하여 상기 매핑 테이블을 참조함으로써 파이프 두께(TH)를 얻는 파이프 두께 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 두께 자동 측정 기능을 구비할 수 있다.

상술한 바와 같은 종래의 파이프 두께 측정 장치로 사용된 초음파 두께 측정기를 사용하는 경우에는 측정점 한 지점에서의 두께만을 측정하는 것뿐만 아니라 내벽의 찌꺼기에 의하여 실제 배관 단면적과는 큰 차이를 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1365690호 한국등록특허 제10-1622543호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 배관에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정하도록 구현한 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법을 제공한다.

이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 파이프의 일측 또는 다른 일측의 형상을 측정하기 위한 측정부; 및 일측에 상기 측정부를 장착 설치하며, 상기 측정부를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 주기 위한 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 측정 장치를 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 측정부는, "ㄷ"형태로 형성되며, 상기 이동부의 일측에 장착 설치되는 프레임부재; 상기 프레임부재의 일측 양쪽 날개에 장착 설치되며, 파이프의 기울어짐, 외경 또는 내경을 측정하기 위한 1D센서부재; 및 상기 프레임부재의 홈 부분에 장착 설치되며, 파이프의 단면을 측정하기 위한 2D센서부재를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 1D센서부재는, 상기 프레임부재의 장축날개의 외측에 장착 설치되며, 파이프의 표면을 측정하여 파이프의 기울어짐 정도를 측정하거나, 파이프의 외경을 측정하기 위한 제1센서; 상기 프레임부재의 장축날개의 내측에 장착 설치되며, 상기 제1센서와 함께 파이프의 표면을 측정하여 파이프의 기울어짐을 측정하기 위한 제2센서; 및 상기 프레임부재의 단축날개에 장착 설치되며, 파이프의 내경을 측정하기 위한 제3센서를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 2D센서부재는, 상기 프레임부재의 홈 부분에 장착 설치되며, 상기 이동부의 일측이 회전함에 따라 함께 회전하여 파이프의 절단면의 형상을 측정하기 위한 제4센서; 및 상기 프레임부재의 홈 부분에 장착 설치되며, 상기 제4센서와 함께 회전하여 파이프의 절단면의 형상을 측정하기 위한 제5센서를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 프레임부재는, 상기 1D센서부재 또는 상기 2D센서부재가 파이프에 기 설정된 거리 이내로 근접할 시 회피하여 파이프와의 충돌을 방지할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 이동부는, 상기 측정부를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 주기 위한 제1이동부재; 및 상기 제1이동부의 일측에 연결 설치되며, 상기 측정부를 일측에 장착 설치하며, 상하 방향으로 슬라이딩하거나 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 상기 측정부의 위치를 조절하기 위한 제2이동부재를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제2이동부재는, 상기 제1이동부의 일측에 연결 설치되며, 정방향 또는 역방향으로 회전하기 위한 회전수단; 및 상기 회전수단의 일측에 장착 설치되며, 상기 측정부를 장착 설치한 일측을 상하 방향으로 슬라이딩하기 위한 슬라이딩수단을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 슬라이딩수단은, 상기 회전수단의 일측에 장착 설치되어 상기 회전수단의 회전에 대응하여 회전하는 장착바아; 및 상기 장착바아의 일측에 연결 설치되며, 상기 장착바아의 상하 길이 방향으로 슬라이딩하기 위한 슬라이딩바아를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 이동 시스템에 의해 파이프를 측정 위치로 이동시키는 단계; 이동부가 측정부를 파이프의 중심점으로 이동시키는 단계; 상기 측정부가 파이프의 처짐을 측정한 후 상기 이동부에 의해 파이프와 수평선 상으로 기울기가 보정되는 단계; 상기 측정부가 파이프의 중심점을 기준으로 회전하여 파이프의 중심점과 자신의 중심점이 일치하는지 확인 후 일치하지 않을 경우 상기 이동부에 의해 파이프의 중심점으로 재이동 되는 단계; 및 상기 측정부가 회전하면서 파이프의 형상을 측정하는 단계를 포함하는 파이프 측정 방법을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 형상을 측정하는 단계는, 제1센서로 파이프의 몸통 외경을 측정하는 단계; 제2센서로 파이프의 외경, 진원도 또는 용접 비드 높이를 측정하는 단계; 제3센서로 파이프의 내경을 측정하는 단계; 상기 제2센서와 상기 제3센서의 차이로 파이프의 두께를 측정하는 단계; 및 제4센서 또는 제5센서로 파이프의 절단면 또는 면취(面取) 각도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 배관에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정하도록 구현한 파이프 측정 장치 및 이를 이용한 파이프 측정 방법을 제공함으로써, 실제 파이프의 외경, 내경을 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 절단면 및 파이프 양쪽 단면의 두께 및 면취부의 각도 등을 효율적으로 측정할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 측정부를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 이동부를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3에 있는 제2이동부재를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 4에 있는 슬라이딩수단을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 측정 장치 및 측정 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 측정 장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 파이프 측정 장치(10)는, 측정부(100) 및 이동부(200)를 포함한다.

측정부(100)는, 이동부(200)의 일측에 장착 설치되며, 파이프의 일측 또는 다른 일측의 형상을 측정한다.

일 실시 예에서, 측정부(100)는, 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 튜브에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정할 수 있으며, 파이프의 진원도(ROUNDNESS), 외경(OUT DIAMETER), 내경(IN DIAMETER), 두께(THICKNESS), 면취부 경사(BEVEL), 용접부(WELD ZONE)등을 측정하여 검사하도록 할 수 있다.

이동부(200)는, 일측에 측정부(100)를 장착 설치하며, 측정부(100)를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 파이프 측정 장치(10)는, 파이프를 측정하기 위한 복수 개의 센서(즉, 후술할 제1센서(121), 제2센서(122), 제3센서(123), 제4센서(131) 및 제5센서(132))가 장착 설치된 측정부(100), 센서를 파이프의 크기 별로 측정 위치까지 이동하기 위한 직교로봇 또는 기계장치(즉, 후술할 제1이동부재(210)) 및 파이프의 중심점까지 "ㄷ"형 프레임을 이동하기 위한 로봇 또는 기계장치(즉, 후술할 제2이동부재(220))로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 파이프 측정 장치(10)는, 산업현장에서 생산되는 파이프 또는 배관에 대한 양쪽 혹은 한쪽 끝의 정밀 형상을 측정함으로써, 실제 파이프의 외경, 내경을 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 절단면 및 파이프 양쪽 단면의 두께 및 면취부의 각도 등을 효율적으로 측정할 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 측정부를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 측정부(100)는, 프레임부재(110), 1D센서부재(120) 및 2D센서부재(130)를 포함한다.

프레임부재(110)는, "ㄷ"형태로 형성되며, 이동부(200)의 일측에 장착 설치되며, 1D센서부재(120) 및 2D센서부재(130)를 장착 설치한다.

일 실시 예에서, 프레임부재(110)는, 1D센서부재(120) 또는 2D센서부재(130)가 파이프에 기 설정된 거리 이내로 근접할 시 회피하여 파이프와의 충돌을 방지할 수 있다.

일 실시 예에서, 프레임부재(110)는, 회피센서를 포함할 수 있다.

회피센서는, 장축날개(111) 및 단축날개(112)의 말단에 장착 설치되며, 1D센서부재(120) 또는 2D센서부재(130)가 장착 설치된 장축날개(111) 및 단축날개(112)의 말단으로 파이프가 기 설정된 거리(예를 들어, 1cm 내지 10cm 등) 이내로 근접할 시 파이프의 접근을 감지하며, 해당 감지된 파이프의 접근에 따라 프레임부재(110)를 해당 감지된 파이프로부터 후퇴하여 회피함으로써 충돌을 방지하기 위한 회피요청신호를 생성하며, 해당 생성한 회피요청신호를 이동부(200)로 전달한다.

일 실시 예에서, 이동부(200)는, 회피센서로부터 회피요청신호를 전달받을 시 해당 전달받은 회피요청신호에 대응하여 프레임부재(110)를 해당 감지된 파이프로부터 후퇴시켜 프레임부재(110)가 파이프와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

1D센서부재(120)는, 프레임부재(110)의 일측 양쪽 날개(111, 112)에 장착 설치되며, 파이프의 기울어짐, 외경 또는 내경을 측정한다.

일 실시 예에서, 1D센서부재(120)는, 제1센서(121), 제2센서(122) 및 제3센서(123)를 포함할 수 있다.

제1센서(121)는, 프레임부재(110)의 장축날개(111)의 외측에 장착 설치되며, 제2센서(122)와 함께 파이프의 표면을 측정하여 파이프의 기울어짐 정도를 측정하거나, 파이프의 외경을 측정한다.

제2센서(122)는, 프레임부재(110)의 장축날개(111)의 내측에 장착 설치되며, 제1센서(121)와 함께 파이프의 표면을 측정하여 파이프의 기울어짐을 측정한다.

제3센서(123)는, 프레임부재(110)의 단축날개(112)에 장착 설치되며, 파이프의 내경을 측정한다.

2D센서부재(130)는, 프레임부재(110)의 홈 부분에 장착 설치되며, 파이프의 단면을 측정한다.

일 실시 예에서, 2D센서부재(130)는, 제4센서(131) 및 제5센서(132)를 포함할 수 있다.

제4센서(131)는, 프레임부재(110)의 홈 부분에 장착 설치되며, 이동부(200)의 일측이 회전함에 따라 함께 회전하여 제5센서(132)와 함께 파이프의 절단면의 형상을 측정한다.

제5센서(132)는, 프레임부재(110)의 홈 부분에 장착 설치되며, 제4센서(131)와 함께 회전하여 파이프의 절단면의 형상을 측정한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 측정부(100)는, 3개의 1D센서(즉, 제1센서(121), 제2센서(122) 및 제3센서(123))와 2개의 2D센서(제4센서(131) 및 제5센서(132))가 사용되는데, 제1센서(121)와 제2센서(122)가 파이프의 표면을 측정하여 기울어짐 정도를 측정하여 프레임부재(110)와 파이프를 수평선 상에 위치시키는 역할을 수행하며, 프레임부재(110)와 파이프를 수평선 상에 위치하게 되면 제2센서(122)가 외경을 측정하게 되며, 제3센서(123)가 내경을 측정하게 된다. 제4센서(131) 및 제5센서(132)는 파이프의 단면을 검사하는 용도로 사용되며, 프레임부재(110)가 360도 회전 시 파이프의 절단면의 형상을 측정하는 용도로 사용되며, 그 측정 형상을 양쪽 단면의 두께 또는 면취부의 각도 등을 측정할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 측정부(100)는, 1) 이동 시스템에 의해 파이프가 측정 위치로 이동되면 2) 이동부(200)에 의해 파이프의 중심점으로 이동되며, 3) 파이프의 처짐을 측정한 후 이동부(200)에 의해 파이프와 수평선 상으로 기울기가 보정되며, 4) 이동부(200), 즉 후술할 제2이동부재(220)에 의해 파이프의 중심점을 기준으로 회전하여 파이프의 중심점과 자신의 중심점이 일치하는지 확인 후 일치하지 않을 경우 이동부(200)에 의해 파이프의 중심점으로 재이동 되며, 5) 다시 회전하면서 파이프의 형상을 측정할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 측정부(100)는, 파이프의 형상을 측정하는 다음과 같은 단계로 이루어지는데, 1) 제1센서(121)로 파이프의 몸통 외경을 하며, 2) 제2센서(122)로 파이프의 외경, 진원도 또는 용접 비드 높이를 측정하며, 3) 제3센서(123)로 파이프의 내경을 측정하며, 4) 제2센서(122)와 제3센서(123)의 차이로 파이프의 두께를 측정하며, 마지막으로 5) 제4센서(131) 또는 제5센서(132)로 파이프의 절단면 또는 면취(面取) 각도를 측정할 수 있다.

도 3은 도 1에 있는 이동부를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 이동부(200)는, 제1이동부재(210) 및 제2이동부재(220)를 포함할 수 있다.

제1이동부재(210)는, 일측에 제2이동부재(220)가 연결 설치되며, 제2이동부재(220)에 장착 설치된 측정부(100)를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 준다.

일 실시 예에서, 제1이동부재(210)는, 파이프의 위치에 대응하여 측정부(100)를 최대한 근접하여 이동시킬 수 있도록 공지의 다관절 로봇(articulated robot, 작업 동작이 3종류 이상이고 3개 이상의 회전운동기구를 결합시켜 만든 로봇으로, 사람의 어깨ㅇ팔ㅇ팔꿈치ㅇ손목과 같은 관절을 가지고 있어서 사람이 하는 운동과 비슷하게 운동할 수 있으며, 다관절 머니퓰레이터가 그 대표적인 예이다. 다관절 형식 중에서 팔꿈치형은 차지하는 공간이 좁으나, 그에 비해 자유로이 크게 움직일 수 있으며, 공장의 생산라인에서 조립 작업을 하거나 도장(塗裝)ㅇ용접 등에 사용됨) 또는 이와 유사한 기능을 수행할 수 있는 기계장치로 형성됨이 바람직하다.

제2이동부재(220)는, 제1이동부(200)의 일측에 연결 설치되며, 측정부(100)를 일측에 장착 설치하며, 상하 방향으로 슬라이딩하거나 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 측정부(100)의 위치를 조절한다.

도 4는 도 3에 있는 제2이동부재를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 제2이동부재(220)는, 회전수단(221) 및 슬라이딩수단(222)을 포함한다.

회전수단(221)은, 제1이동부(200)의 일측에 연결 설치되며, 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 일측에 슬라이딩수단(222)을 장착 설치한다.

슬라이딩수단(222)은, 회전수단(221)의 일측에 장착 설치되며, 측정부(100)를 장착 설치한 일측을 상하 방향으로 슬라이딩한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 제2이동부재(220)는, 측정부(100)의 원활한 슬라이딩을 위해 케이블베어(cableveyor) 및 정밀한 회전각도 측정을 위해 엔코더(encoder) 시스템이 들어감이 바람직하다. 이때, 엔코더(encoder) 시스템은, 다관절 로봇 및 기계장치의 서보모터(servo motor)의 플러스펄스(plus pulse)신호로 대체할 수 있다.

도 5는 도 4에 있는 슬라이딩수단을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 슬라이딩수단(222)은, 장착바아(2221) 및 슬라이딩바아(2222)를 포함한다.

장착바아(2221)는, 회전수단(221)의 일측에 장착 설치되어 회전수단(221)의 회전에 대응하여 회전하며, 일측에 슬라이딩바아(2222)가 연결 설치되어 상하 길이 방향으로 슬라이딩하도록 한다.

슬라이딩바아(2222)는, 장착바아(2221)의 일측에 연결 설치되며, 일측에 측정부(100)가 연결 설치되며, 장착바아(2221)의 상하 길이 방향으로 슬라이딩한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 슬라이딩수단(222)은, 측정부(100)가 파이프의 중심점을 기준으로 회전하여 파이프의 중심점과 자신의 중심점이 일치하는지 확인 후 일치하지 않을 경우 슬라이딩바아(2222)가 장착바아(2221)의 상하 길이 방향으로 슬라이딩하면서 측정부(100)와 파이프의 중심점이 정확하게 일치하도록 조절 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파이프 측정 방법을 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 이동 시스템(예를 들어, 기계 팔 또는 컨베이어 벨트 등의 이송 장치 등)에 의해 파이프를 측정 위치로 이동시킨다(S610).

상술한 단계 S610에서 파이프는, 측정이 필요한 전단면을 측정부(100)가 위치하는 위치로 이동될 수 있다.

이동부(200)가 측정부(100)를 파이프의 중심점으로 이동시킨다(S620).

측정부(100)가 파이프의 처짐을 측정한 후 이동부(200)에 의해 파이프와 수평선 상으로 기울기가 보정된다(S630).

측정부(100)가 파이프의 중심점을 기준으로 회전하여 파이프의 중심점과 자신의 중심점이 일치하는지 확인 후 일치하지 않을 경우 이동부(200)에 의해 파이프의 중심점으로 재이동 된다(S640).

측정부(100)가 회전하면서 파이프의 형상을 측정한다(S650).

상술한 바와 같은 단계를 가지는 파이프 측정 방법은, 상술한 단계 S610 단계 이전에, 파이프의 정보(예를 들어, 외경, 내경 또는 두께 등)를 수신하여 이동부(200)(즉, 직교 로봇 혹은 기계장치)의 측정 위치로 파이프를 이동시켜 형상을 측정하기 위한 작업 준비 단계를 더 포함할 수 있다(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음).

상술한 바와 같은 단계를 가지는 파이프 측정 방법은, 상술한 단계 S650 단계 이후에 측정부(100)가 이동부(200)에 의해 로봇 홈 위치로 복귀 할 수 있으며, 파이프의 일측의 형성의 측정이 완료된 후 롤 컨베이어 혹은 이송시스템에 의해 파이프의 다른 일측인 후단면을 측정위치로 이송시킨 후 상술한 S610 내지 S650 등의 단계를 재수행함으로써 파이프 양측의 형상을 모두 측정할 수 있다.

도 7은 도 6에 있는 형상을 측정하는 단계를 설명하는 순서도이다.

제1센서(121)로 파이프의 몸통 외경을 측정한다(S651).

제2센서(122)로 파이프의 외경, 진원도 또는 용접 비드 높이를 측정한다(S652).

제3센서(123)로 파이프의 내경을 측정한다(S653).

제2센서(122)와 제3센서(123)의 차이로 파이프의 두께를 측정한다(S654).

제4센서(131) 또는 제5센서(132)로 파이프의 절단면 또는 면취(面取) 각도를 측정한다(S655).

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 측정부
110: 프레임부재
111: 장축날개
112: 단축날개
120: 1D센서부재
121: 제1센서
122: 제2센서
123: 제3센서
130: 2D센서부재
131: 제4센서
132: 제5센서
200: 이동부
210: 제1이동부재
220: 제2이동부재
221: 회전수단
222: 슬라이딩수단
2221: 장착바아
2222: 슬라이딩바아

Claims

파이프의 일측 또는 다른 일측의 형상을 측정하기 위한 측정부; 및 일측에 상기 측정부를 장착 설치하며, 상기 측정부를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 주기 위한 이동부를 포함하되;
상기 측정부는, "ㄷ" 형태로 형성되며, 상기 이동부의 일측에 장착 설치되는 프레임부재; 상기 프레임부재의 일측 양쪽 날개에 장착 설치되며, 파이프의 기울어짐, 외경 또는 내경을 측정하기 위한 1D센서부재; 및 상기 프레임부재의 홈 부분에 장착 설치되며, 파이프의 단면을 측정하기 위한 2D센서부재를 포함하며;
상기 프레임부재는, 상기 1D센서부재 또는 상기 2D센서부재가 파이프에 기 설정된 거리 이내로 근접할 시 회피하여 파이프와의 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 파이프 측정 장치.
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제1항에 있어서, 상기 이동부는,
상기 측정부를 파이프의 일측 또는 다른 일측으로 이동시켜 주기 위한 제1이동부재; 및
상기 제1이동부의 일측에 연결 설치되며, 상기 측정부를 일측에 장착 설치하며, 상하 방향으로 슬라이딩하거나 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 상기 측정부의 위치를 조절하기 위한 제2이동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 측정 장치.
이동 시스템에 의해 파이프를 측정 위치로 이동시키는 단계; 이동부가 측정부를 파이프의 중심점으로 이동시키는 단계; 상기 측정부가 파이프의 처짐을 측정한 후 상기 이동부에 의해 파이프와 수평선 상으로 기울기가 보정되는 단계; 상기 측정부가 파이프의 중심점을 기준으로 회전하여 파이프의 중심점과 자신의 중심점이 일치하는지 확인 후 일치하지 않을 경우 상기 이동부에 의해 파이프의 중심점으로 재이동되는 단계; 및 상기 측정부가 회전하면서 파이프의 형상을 측정하는 단계를 포함하되;
상기 측정부는, "ㄷ" 형태로 형성되며, 상기 이동부의 일측에 장착 설치되는 프레임부재; 상기 프레임부재의 일측 양쪽 날개에 장착 설치되며, 파이프의 기울어짐, 외경 또는 내경을 측정하기 위한 1D센서부재; 및 상기 프레임부재의 홈 부분에 장착 설치되며, 파이프의 단면을 측정하기 위한 2D센서부재를 포함하며;
상기 프레임부재는, 상기 1D센서부재 또는 상기 2D센서부재가 파이프에 기 설정된 거리 이내로 근접할 시 회피하여 파이프와의 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 파이프 측정 방법.