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문제 정의
- 본 연구는 이러한 요구를 실현할 수 있는 실시간 PBD 시공품질 자동측정시스템 개발을 목표로 하였다.
제안 방법
- 그림 7은 PBD시공품질 자동측정 시스템의 전체적인 개략도로 각각의 장치들간의 신호를 주고받는 경로와 배선관계를 나타내고 있다. DAQ시스템과 모니터 및 프린터 간은 각 장치들간 상용화된 인터페이스 방식으로 연결되었으며 센서와 신호변화장치는 탈착이 용이하고 외부 환경에 견딜 수 있는 방식의 커넥터와 배선도를 설계하여 제작하였다.
- PBD 시공품질 자동측정시스템 설계를 위해 가장 먼저 시공시 압력, 각도, 깊이를 측정하기 위한 센서를 선정하였다.
- PBD시공 작업시 자재 시공심도 및 따라오름량과 리더의 기울기, 관입 유압을 측정할 수 있는 센서들의 신호를 입력받아 ±0.1m이내의 심도측정오차, ±0.2°이내의 각도 측정오차, ±20Kg/㎠이내의 압력측정오차로 시공상황을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 장비의 이상시 경고 및 자동 제어 기능과 시공데이터 전산화 기능을 갖춘 자동측정장비 개발을 완료하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 가장 빈번히 사용하는 “시공시작”과 “시공완료” 명령은 터치스크린 모니터를 사용하여 손으로 메인화면의 시공측정값 표시창을 클릭해도 실행되도록 하였다.
- 시공깊이를 측정하기 위해 케이싱을 이송하는 와이어를 감고 푸는 드럼 회전량으로 시공 심도를 측정하기 위한 엔코더와 자재의 이송을 따라 움직이는 롤러의 회전량으로 자재의 따라오름량을 측정하기 위한 엔코더를 선정하였다. 심도와 따라오름 측정 허용 오차가 1㎝인 점을 감안하여 1회전당 200펄스를 발생하는 엔코더로 하였다.
- 시공깊이를 측정하기 위해 케이싱을 이송하는 와이어를 감고 푸는 드럼 회전량으로 시공 심도를 측정하기 위한 엔코더와 자재의 이송을 따라 움직이는 롤러의 회전량으로 자재의 따라오름량을 측정하기 위한 엔코더를 선정하였다. 심도와 따라오름 측정 허용 오차가 1㎝인 점을 감안하여 1회전당 200펄스를 발생하는 엔코더로 하였다.
- 엔코더 와 압력센서, 각도센서의 값을 교정하기 위해 교정 기능을 두어 오프셋값과 게인값을 조정할 수 있도록 하였다. 환경설정 메뉴에서는 그림 6과 같이 측정과 관련된 옵션 값과 출력과 관련된 옵션 값을 설정하고 운전자 암호와 교정을 위한 암호를 설정할 수 있는 기능을 두었다.
- 자동측정 프로그램은 첫째 PBD 시공시 자재 시공 심도 및 따라오름량과 관입각, 관입압을 작업자가 PC 모니터를 통해 실시간으로 모니터링할 수 있고, 둘째 시공결과값을 출력하고 전산화하며, 셋째 시공 값들이 시방값을 초과하거나 미달시 작업자에게 경고음으로 알리고 장비를 상황에 맞게 자동제어할 수 있는 기능을 갖도록 설계 제작되었다.
- 프로그램의 모든 메뉴와 작업관련 명령은 조작을 빠르게 하기 위하여 단축키들을 사용할 수 있도록 하였다. 가장 빈번히 사용하는 “시공시작”과 “시공완료” 명령은 터치스크린 모니터를 사용하여 손으로 메인화면의 시공측정값 표시창을 클릭해도 실행되도록 하였다.
대상 데이터
- 센서의 신호들을 입력받아 컴퓨터에서 인식할 수 있는 디지털로 변환해 주는 DAQ보드는 3개의 아날로그 입력(압력센서, X축 각도센서, Y축 각도세서)과 2개의 카운터 입력(심도, 따라오름 로터리 엔코더), 4개의 디지털 출력(심도 상한경고, 심도하한 경고, 압력 경고, 불량경고) 기능을 가지고 있는 보드를 선정하였다.
이론/모형
- 프로그램은 Window XP에서 구동할 수 있도록 하였다. 프로그램 개발 툴은 볼랜드사의 Delphi 7.0을 사용하였으며 DAQ보드와 연동하기 위하여 DAQ보드 제조사(National Instrument)에서 제공하는 드라이버와 DLL함수들을 이용하였다.
성능/효과
- 1. 작업상황의 실시간 데이터와 시공결과 데이터를 전산화하고 실시간 출력으로 품질관리 및 공사감리에 신뢰성을 줄 수 있다.
- 2. 측정된 데이터를 분석하여 이상시 작업자에게 알리고 장비를 자동제어하여 불량률을 최소화하고 작업의 안정성을 보장할 수 있다.
- 3. 측정기 설정과 조작에 의한 작업시간 지연을 최소화하여 생산성을 향상 시켰다.
- 4. 모든 시공홀에 대한 품질 평가 데이터를 전산화 하므로 이를 이용하여 품질개선과 생산성 증대를 이루었다.
- 개발된 PBD 시공품질 자동측정시스템은 PBD 시공장비 운전가가 시공과 동시에 시공 상황을 모니터링하면서 시공결과를 저장 및 출력할 수 있었다. 또한 각도, 압력 등의 위험 신호 및 따라오름, 심도 불량을 즉각 감지하여 경고함으로써 작업의 안정성을 확보할 수 있었고, 시공 불량률을 줄일 수 있었다.
- 개발된 PBD 시공품질 자동측정시스템은 PBD 시공장비 운전가가 시공과 동시에 시공 상황을 모니터링하면서 시공결과를 저장 및 출력할 수 있었다. 또한 각도, 압력 등의 위험 신호 및 따라오름, 심도 불량을 즉각 감지하여 경고함으로써 작업의 안정성을 확보할 수 있었고, 시공 불량률을 줄일 수 있었다.
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