KR101253767B1

KR101253767B1 - 수중 탐색용 카메라 장치

Info

Publication number: KR101253767B1
Application number: KR1020120001611A
Authority: KR
Inventors: 임승남
Original assignee: 임승남
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2013-04-12

Abstract

수중 탐색용 카메라 장치가 제공된다. 카메라 장치는, 몸체와, 몸체의 일측에 회전 가능하게 결합되고 지지용 폴의 선단부와 연결되는 제1 회전축과, 제1 회전축과 수직하게 배치되고 몸체의 타측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축과, 제1 회전축에 회전 가능하게 결합되며, 측부에 제1 회전축의 반경방향으로 연장되는 제1 아암이 형성된 제1 링형 회전부, 제1 회전축에 고정된 채 회전하고, 일 측으로 굴절되어 제1 아암과 교차되어 제1 회전축의 회전에 따라 제1 아암의 위치를 가변시키는 제1 측면돌기 및, 제1 회전축과 이격된 채, 제1 아암을 사이에 두고 제1 회전축 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 제1 아암과 교차되도록 돌출되어 하나 또는 다른 하나가 제1 아암과 선택적으로 접촉되는 한 쌍의 제1 스토퍼를 포함하는 제1 회전 제어부와, 제2 회전축과 연결된 채 몸체의 외측에 회전 가능하게 결합되어 제1 회전축의 회전방향과 수직한 방향으로 회전되는 지지브라켓 및 지지브라켓에 고정된 카메라를 포함하여, 제1 회전축은 제1 아암이 제1 스토퍼 중 어느 하나와 밀착될 때까지 회전하되, 밀착된 후에는 회전이 저지된다.

Description

수중 탐색용 카메라 장치 {Underwater searching device using camera}

본 발명은 수중 탐색용 카메라 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 카메라 회전시 전력케이블의 꼬임 현상을 효과적으로 개선한 수중 탐색용 카메라 장치에 관한 것이다.

무인 카메라 장치(Autonomous cam), 또는 로봇 카메라 장치(Robotic cam) 등으로 불리는 카메라 장치는 인간이 직접 도달하기 어려운 곳이나, 극한의 환경으로 인해 인간의 접근이 제한되는 곳 등을 촬영하는 데 사용된다. 로봇 카메라 장치는 원격으로 제어될 수 있다.

이러한 로봇 카메라 장치의 하나로, 원자로 내부의 냉각수조 등을 탐색하기 위해 사용되는 수중 탐색용 카메라 장치가 있다. 수중 탐색용 카메라 장치는 적어도 하나의 카메라 및, 카메라를 회전시키기 위한 구동부를 포함하고 있으며, 구동부의 구동에 의해 카메라를 전 후 또는 좌 우의 방향으로 회전시켜 다각도에 위치한 타겟을 향하게 한 후 영상을 촬영할 수 있다. 이 때, 카메라 장치는 지지용 폴(Pole)의 끝에 연결되어 냉각수조의 내부로 도달하게 되며, 카메라 장치는 지지용 폴을 따라 외부로 연장된 전송케이블에 의해 전력 및, 구동부를 제어하기 위한 제어신호를 전송받게 된다.

하지만, 종래의 수중 탐색용 카메라 장치의 경우, 카메라의 회전 구동에 따라서 전송케이블에 꼬임이 발생하는 문제가 있었다. 카메라 장치에 장착된 카메라는 사각 지대를 없애기 위해서 회전각이 크게 형성되므로, 이러한 꼬임 현상은 해결되기 어려웠으며, 카메라의 회전각이 커지는 경우, 이러한 전송케이블의 꼬임 현상은 더욱 심화될 수 있다. 일 방향으로 360 °이상 무한 회전하도록 설계된 카메라 장치의 경우, 꼬임에 의해 전송케이블이 끊어지는 문제가 발생하기도 하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기한 문제점에 기인한 것으로서, 사각지대가 없도록 카메라의 회전각은 충분히 크게 형성하되, 카메라의 회전 구동시에 발생하는 전송케이블의 꼬임 현상은 방지할 수 있는 수중 탐색용 카메라 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 카메라 장치는, 몸체와, 상기 몸체의 일측에 회전 가능하게 결합되고 지지용 폴의 선단부와 연결되는 제1 회전축과, 상기 제1 회전축과 수직하게 배치되고 상기 몸체의 타측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축과, 상기 제1 회전축에 회전 가능하게 결합되며, 측부에 상기 제1 회전축의 반경방향으로 연장되는 제1 아암이 형성된 제1 링형 회전부, 상기 제1 회전축에 고정된 채 회전하고, 일 측으로 굴절되어 상기 제1 아암과 교차되어 상기 제1 회전축의 회전에 따라 상기 제1 아암의 위치를 가변시키는 제1 측면돌기 및 상기 제1 회전축과 이격된 채, 상기 제1 아암을 사이에 두고 상기 제1 회전축 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 상기 제1 아암과 교차되도록 돌출되어 하나 또는 다른 하나가 상기 제1 아암과 선택적으로 접촉되는 한 쌍의 제1 스토퍼를 포함하는 제1 회전 제어부와, 상기 제2 회전축과 연결된 채 상기 몸체의 외측에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 회전축의 회전방향과 수직한 방향으로 회전되는 지지브라켓 및, 상기 지지브라켓에 고정된 카메라를 포함하여, 상기 제1 회전축은 상기 제1 아암이 상기 제1 스토퍼 중 어느 하나와 밀착될 때까지 회전하되, 밀착된 후에는 회전이 저지된다.

상기 제1 스토퍼는 하나와 다른 하나가 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치되는 것일 수 있다.

상기 몸체는 내벽이 만입되어 형성되고 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치되는 복수개의 삽입홈을 포함하고, 상기 제1 스토퍼는 상기 삽입홈 중 하나 및 다른 하나에 선택적으로 삽입되는 것일 수 있다.

상기 제1 아암은 상기 제1 스토퍼와 상기 제1 회전축이 이격된 이격거리보다 길게 형성되고, 상기 제1 측면돌기는 회전 반경이 상기 이격거리보다 작은 것일 수 있다.

상기 카메라는 전방의 렌즈와 중첩되도록 결합되어 상기 렌즈를 보호하는 납유리로 형성된 보호렌즈를 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 몸체는, 금속을 재질로 형성되되, 상기 몸체의 내부 및 외부는 황동가공물이 혼합된 납코팅 처리되어 상기 몸체의 내부로 침투하는 방사선을 차단하도록 형성된 것일 수 있다.

상기 카메라 장치는 상기 제2 회전축에 회전 가능하게 결합되며, 측부에 상기 제2 회전축의 반경방향으로 연장되는 제2 아암이 형성된 제2 링형 회전부, 상기 제2 회전축에 고정된 채 회전하고, 일 측으로 굴절되어 상기 제2 아암과 교차되어 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제2 아암의 위치를 가변시키는 제2 측면돌기 및, 상기 제2 회전축과 이격된 채, 상기 제2 아암을 사이에 두고 상기 제2 회전축 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 상기 제2 아암과 교차되도록 돌출되어 하나 또는 다른 하나가 상기 제2 아암과 선택적으로 접촉되는 한 쌍의 제2 스토퍼를 포함하는 제2 회전 제어부를 더 포함하여, 상기 제2 회전축은 상기 제2 아암이 상기 제2 스토퍼 중 어느 하나와 밀착될 때까지 회전하되, 밀착된 후에는 회전이 저지될 수 있다.

본 발명에 의한 수중 탐색용 카메라 장치는, 카메라의 회전각을 충분히 크게 형성하여 카메라의 사각지대를 없애는 동시에, 카메라의 과잉 회전은 제어하여 카메라 장치에 연결된 전송케이블의 꼬임 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 수중 탐색용 카메라 장치는 방사선의 차단이 가능하여 원자로 내부의 냉각 수조 등 방사능 수치가 높은 지역에서도 효과적으로 사용될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 카메라 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 카메라 장치의 몸체의 내부 구조를 보인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 카메라 장치의 제1 회전축의 회전 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 카메라 장치의 제1 회전축의 최대 회전각을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 1의 카메라 장치의 수평 회전 과정을 도시한 작동도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 1의 카메라 장치의 수직 회전 과정을 도시한 작동도이다.
도 7은 도 1의 카메라 장치의 사용례를 간략하게 도시한 예시도이다.

본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 카메라 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 카메라 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 카메라 장치의 몸체의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 크게 몸체(300), 몸체(300)에 서로 수직하게 결합된 제1 회전축(100) 및 제2 회전축(200), 몸체(300)의 외측에 결합되는 지지브라켓(400), 지지브라켓(400)에 고정된 카메라(500)로 구성될 수 있다.

이 때, 제1 회전축(100)의 일측 단부는 몸체(300)의 외부로 노출되고, 노출된 단부에 형성된 나사산을 이용해 지지용 폴과 연결될 수 있다. 제1 회전축(100)과 지지용 폴이 연결되면, 몸체(300)는 지지용 폴과 수직한 평면 위에서 회전된다.

한편, 제2 회전축(200)은 지지브라켓(400)과 연결되며, 이를 통해 지지브라켓(400)은 몸체(300)의 주위로 회전할 수 있다. 제2 회전축(200)과 제1 회전축(100)은 서로 수직하므로, 지지브라켓(400)의 회전 방향은 몸체(300)의 회전 방향과 수직한 방향이 된다.

따라서, 지지브라켓(400)에 고정된 카메라(500)는 다양한 각도로 움직일 수 있다. 즉, 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 제1 회전축(100)을 구동시켜 몸체(300)를 일측 방향으로 회전시킨 후, 다시 제2 회전축(200)을 구동시켜 지지브라켓(400)을 이와 수직한 방향으로 회전시키는 방법을 사용하여 서로 수직한 두 가지의 회전각이 조합된 입체적인 각도로 카메라(500)를 회전시킬 수 있는 것이다. 이를 통해 카메라(500)는 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 위치를 변화시키지 않고서도 카메라 장치 주변을 사각지대 없이, 다양한 각도로 탐색할 수 있다.

하지만, 제1 회전축(100) 및 제2 회전축(200)은 무한히 회전되는 것은 아니며, 각각의 회전을 제어하는 제1 회전 제어부(140) 및, 제2 회전 제어부(240)의 작용에 의해 필요한 만큼만 회전된 후, 더 이상 과잉 회전되지 않는다. 따라서, 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 일 측에 연결되는 전송케이블(B)의 꼬임 현상 및 그로 인한 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 파손 및 오작동을 방지할 수 있게 된다. 제1 회전축(100) 및, 제2 회전축(200)의 회전 과정과 제1 회전 제어부(140) 및, 제2 회전 제어부(240)의 회전 제어 작용에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

지지브라켓(400)은 적어도 한번 굴절되어 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다. 지지브라켓(400)의 일 측 단부에는 제2 회전축(200)이 연결되고, 제2 회전축(200)이 연결된 단부의 맞은편 단부에는 힌지축(410)이 형성되어 있어 몸체(300)와 힌지 결합될 수 있다. 따라서, 지지브라켓(400)은 제2 회전축(200)을 회전 중심으로 하여 회전되며, 지지브라켓(400)이 회전하는 회전 방향은 전술한 바와 같이 몸체(300)가 회전하는 회전방향과 수직한 방향이 된다. 지지브라켓(400)의 형상은 'ㄷ'자 형상으로 한정되지 않으며, 몸체(300)의 형상, 제2 회전축(200)의 위치 등에 따라서 필요에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

카메라(500)는 지지브라켓(400)에 고정된다. 카메라(500)는 침수를 막기 위한 밀폐된 하우징(511)을 포함하며, 카메라(500)의 전면부에는 하우징(511) 내에 위치한 카메라(500)의 메인 렌즈를 외부로부터 보호하기 위한 보호렌즈(510)가 장착된다. 보호렌즈(510)는 방사선의 일종인 감마선(Gamma ray) 등을 차폐하는 효과를 갖는 납유리(Lead glass)로 이루어진 것일 수 있다.

카메라(500)의 측부에는 조명부(520)가 장착된다. 조명부(520)는 카메라(500)의 전면부를 향해 탐색용 조명을 조사한다. 탐색용 조명은, 수중에서 멀리까지 진행할 수 있어야 하므로 직진성 또는 지향성을 갖는 광원으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 조명부(520)는 하나 이상의 고휘도 LED(Light Emitting Diode)가 집적된 형태로 구성될 수 있다. 조명부(520)는 전송케이블로 전송된 제어신호를 통해 하나 이상의 단계로 밝기가 조정될 수 있으며, 카메라(500) 및 조명부(520)는 카메라(500)의 하우징(511) 외측으로 연장되어 몸체(300)와 연결된 연결 케이블을 통해 몸체(300)에 연결된 전송케이블의 제어신호를 취득할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여, 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 몸체(300) 및, 몸체(300) 내부에 위치한 각각의 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

몸체(300)는 세로방향 및 가로방향으로 각각 연장된 형태를 가질 수 있으며, 이에 따라 전체적으로 거꾸로 놓인 'T'자 형상이 될 수 있다. 몸체(300)의 외측에는 케이블 홀더(350) 및, 접속단자(360)가 형성된다. 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 외부로 연장되는 전송케이블은 케이블 홀더(350)에 수용된 채 접속단자(360)에 접속되어 수중 탐색용 카메라 장치(1)와 연결된다.

몸체(300)의 연장된 단부에는 몸체(300)의 외부로 개방된 제1 축결합홀(310) 및 제2 축결합홀(320)이 형성된다. 제1 회전축(100) 및 제2 회전축(200)은 제1 축결합홀(310) 및 제2 축결합홀(320)과 각각 결합된다.

제1 축결합홀(310) 및 제2 축결합홀(320)의 내측에는 제1 축결합홀(310) 및 제2 축결합홀(320) 보다 상대적으로 넓은 공간인 제1 수용부(330) 및 제2 수용부(340)가 형성된다. 제1 수용부(330) 및 제2 수용부(340)는 몸체(300)의 내벽으로 둘러싸인 공간일 수 있다. 제1 수용부(330) 및 제2 수용부(340)에는 각각 제1 회전 제어부(140)와 제2 회전 제어부(240)가 위치하여 제1 회전축(100) 및 제2 회전축(200)의 회전을 제어하게 된다.

몸체(300)의 내부에는 제1 수용부(330) 및 제2 수용부(340)외에도, 몸체(300)의 내벽으로 둘러싸인 또 다른 수용공간이 마련될 수 있다. 이러한 수용공간에는 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(250) 등이 수용될 수 있으며, 도면에 도시되지 않았지만, 이 외에도 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(250) 각각에 전력이나 제어신호를 전달하기 위한 각종 전기 배선들이 수용될 수 있다. 이러한 전기 배선들은 몸체(300)의 일측에 형성된 접속단자(360)와 전기적으로 결선된 것일 수 있다.

몸체(300)의 형상 역시 도시된 바와 같은 형상에 한정될 것은 아니며, 제1 회전축(100) 및 제2 회전축(200)이 결합되는 결합구조, 수중 탐색용 카메라 장치(1)가 사용되는 사용처의 넓이 및 구조 등에 따라서, 적절한 형상으로 변형 형성될 수 있다. 몸체(300)는 SUS(Steel Use Stainless: 스테인리스 스틸) 및, 알루미늄 등의 금속재로 이루어질 수 있으며, 외부 및 내부가 황동 가공물을 포함한 납으로 코팅 처리되어 외부로부터 몸체(300) 내부로 진입하는 방사선을 차단하는 기능을 가질 수 있다. 따라서, 수중 탐색용 카메라(500)는 단순한 수중이 아닌, 원자로 내부에 위치하는 냉각수조와 같은 방사능에 노출된 장소를 탐색하는 데에도 효과적으로 사용될 수 있다.

제1 회전축(100)은 제1 축결합홀(310)을 통해 몸체(300)와 결합된다. 이 때, 제1 회전축(100)의 일측 단부는 전술한 바와 같이 몸체(300)의 외부로 노출되며, 제1 회전축(100)의 노출된 단부의 주위에는 제1 회전축(100)의 둘레를 감싸는 회전축 가이드(160)가 결합되어 제1 회전축(100)이 안정적으로 회전할 수 있게 한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 회전축(100)과 제1 축결합홀(310)의 사이, 제1 회전축(100)과 회전축 가이드(160)의 사이에는 기밀유지를 위하여 하나 이상의 오링이 삽입될 수 있으며, 이로 인해, 몸체(300)는 수중에서도 밀폐된 상태를 유지할 수 있다.

몸체(300)의 내측에 삽입된 제1 회전축(100)의 타측 단부는 축 연결부(141)를 통해 제1 구동모터(150)와 연결된다. 따라서, 제1 회전축(100)은 제1 구동모터(150)의 구동에 따라 회전될 수 있다. 축 연결부(141)는 제1 회전축(100)의 회전시 안정성을 부여하기 위해 원통형의 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 회전축(100)과 제1 구동모터(150)는 볼트 결합 또는 핀 결합등을 이용해 축 연결부(141)와 직렬로 연결될 수 있다.

제1 구동모터(150)는 제어신호에 따라 동작하는 정 역회전 모터일 수 있으며, 제1 구동모터(150)의 제어신호는 접속단자(360)에 접속된 전송케이블로부터 취득될 수 있다. 제1 구동모터(150)는 몸체(300)의 내벽에 고정된 지지프레임(151)에 결합되어 안정적으로 지지된다.

제1 수용부(330)의 내부에는 제1 회전 제어부(140)가 형성된다. 제1 회전 제어부(140)는 제1 아암(121)이 형성된 제1 링형 회전부(120)와, 제1 회전축(100)에 고정되고 회전시 제1 아암(121)과 교차되는 제1 측면돌기(110)와, 제1 회전축(100)의 둘레에 서로 떨어져 배치되는 한 쌍의 제1 스토퍼(130, 131)를 포함한다.

제1 링형 회전부(120)는 전체적으로 고리형상으로 형성되되, 측부에 직선상으로 돌출된 제1 아암(121)을 갖는다. 제1 아암(121)은 제1 회전축(100)의 반경방향으로 연장된다.

제1 링형 회전부(120)는 제1 회전축(100)의 둘레를 감싸 결합되어 제1 회전축(100)과 독립적으로 회전될 수 있다. 즉, 제1 링형 회전부(120)는 제1 회전축(100)의 회전상태와 관계없이 회전하거나, 회전을 멈출 수 있으며, 이 때, 제1 아암(121)은 제1 회전축(100)을 중심으로 회전 이동하여 그 정렬된 위치가 변하게 된다.

제1 측면돌기(110)는 제1 회전축(100)위에 고정되되, 제1 링형 회전부(120)와 인접한 지점에 위치하며, 제1 링형 회전부(120)를 향해 적어도 한번 굴절된다. 이에 따라, 제1 측면돌기(110)는 제1 아암(121)의 이동경로 위에 위치하게 된다. 제1 측면돌기(110)는 제1 회전축(100)의 외주면을 감싸 결합되는 제1 고정링(111)을 통해 제1 회전축(100)에 고정될 수 있다. 제1 고정링(111)은 제1 측면돌기(110)와 일체로 형성된 것일 수 있으며, 제1 고정링(111) 및, 제1 측면돌기(110)를 관통하는 핀에 의해 제1 회전축(100) 위에 단단히 고정될 수 있다.

따라서, 제1 측면돌기(110)는 제1 회전축(100)이 회전할 때 함께 회전하며, 회전시에 제1 아암(121)과 교차된다. 이 때, 제1 측면돌기(110)와 제1 아암(121)이 교차된다는 것은, 제1 측면돌기(110)의 일 측이 제1 아암(121)의 일 측과 서로 만나 접촉되는 것을 말하며, 제1 아암(121)과 교차된 상태의 제1 측면돌기(110)는 제1 회전축(100)의 회전에 따라 제1 아암(121)에 회전력을 전달하여 제1 아암(121)의 위치를 가변시킬 수 있다.

제1 스토퍼(130, 131)는 몸체(300)의 내측 벽면에 머리 부분이 고정된 핀의 형태로 형성될 수 있으며, 제1 회전축(100)으로부터 이격된 채, 제1 아암(121)을 사이에 두고 제1 회전축(100)의 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 제1 아암(121)과 교차되도록 돌출된다. 따라서, 제1 아암(121)은 제1 측면돌기(110)와 교차된 채 회전하면서, 제1 스토퍼(130, 131)의 사이에서 움직이게 되며, 제1 스토퍼(130, 131) 중 어느 하나와 밀착되면, 회전을 멈추고 정지하게 된다. 즉, 제1 스토퍼(130, 131)는 하나와 다른 하나가 제1 아암(121)과 선택적으로 접촉하게 된다.

제1 아암(121)이 제1 스토퍼(130, 131)에 밀착되어 정지되면, 제1 스토퍼(130, 131)와 교차된 제1 측면돌기(110) 역시 정지되며, 제1 측면돌기(110)와 함께 제1 회전축(100)도 회전을 멈추고 정지한다. 따라서, 제1 회전축(100)은 무한히 회전하지 않고, 일정한 만큼 회전한 후에는 회전이 저지되는 것이다.

지금까지 설명한 제1 회전축(100)의 결합구조 및, 제1 회전 제어부(140)의 구성은 각각 제2 회전축(200) 및 제2 회전 제어부(240)에 대해서도 각각 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 제1 회전축(100)과 제2 회전축(200), 제1 축결합홀(310)과 제2 축결합홀(320), 은 서로 배치된 방향이 다를 뿐 형상 및 구조에 있어서는 큰 차이점이 없다. 또한, 제1 구동모터(150)와 제2 구동모터(250)는 본질적으로 동일한 것이며, 제2 회전축(200)과 제2 구동모터(250)를 연결하는 축 연결부(241) 및, 제2 구동모터(250)가 지지되는 지지프레임(251) 역시 제1 회전축(100) 및 제1 구동모터(150)에 사용된 축 연결부(141) 및, 지지프레임(151)과 본질적으로 동일한 것이다.

제2 회전 제어부(240)를 구성하는 제2 링형 회전부(220), 제2 측면돌기 및, 제2 스토퍼(230, 231) 역시 제1 회전 제어부(140)를 구성하는 제1 링형 회전부(120), 제2 측면돌기 및, 제1 스토퍼(130, 131)와 각각 본질적으로 동일하다.

이하, 도 3a 내지 도 4b를 참조하여, 제1 회전축(100)의 회전과정과 제1 회전 제어부의 회전 제어작용에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 제1 회전축(100)과 제2 회전축(200), 제1 회전 제어부(140)와 제2 회전 제어부(240) 간의 전술한 바와 같은 동일성에 근거하여, 제2 회전축(200)의 회전과정과 제2 회전 제어부(240)의 회전 제어작용은 아래의 설명에 준하는 것으로 하고, 별도로 설명하지 않음을 밝혀둔다.

도 3a 내지 도 3d는 도 2의 카메라 장치의 제1 회전축의 회전 과정을 설명하기 위한 도면들이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 카메라 장치의 제1 회전축의 최대 회전각을 설명하기 위한 도면들이다.

우선 도 3a를 참조하면, 제1 고정링(111)과 일체로 형성된 제1 측면돌기(110)는 제1 회전축(100) 둘레에 고정되어 있으며, 제1 회전축(100)의 회전에 따라 함께 회전한다. 제1 스토퍼(130, 131)는 하나와 다른 하나가 제1 회전축(100)을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치된다.

이 때 제1 회전축(100)의 회전 방향은 화살표 방향이 된다. 화살표 방향의 반대방향으로 회전하려고 하면, 제1 측면돌기(110)는 제1 아암(121)의 일 측과 교차되어 제1 아암(121)을 압박하게 되며, 이에 따라, 제1 아암(121)은 일 측의 제1 스토퍼(130)에 밀착되어 고정된다. 따라서, 제1 회전축(100)은 화살표 방향으로만 회전하게 된다. 이와 같은 상황은 제1 회전축(100)이 이미 화살표 방향의 반대 방향으로 최대로 회전된 상태를 상정한 것이다.

도 3b를 참조하면, 제1 회전축(100)이 회전하면 제1 측면돌기(110)는 제1 아암(121)의 일 측으로부터 이탈하여 역시 화살표 방향으로 회전하게 된다. 이 때, 제1 회전축(100)의 회전 상태는 독립적인 회전이 가능한 제1 링형 회전부(120)에는 영향을 주지 못하며, 따라서 제1 아암(121)은 일 측의 제1 스토퍼(130)에 접촉된 상태를 그대로 유지한다.

제1 아암(121)의 일 측으로부터 이탈된 제1 측면돌기(110)는 자유로이 회전하여 이탈되었던 일 측의 맞은편 타 측에서 제1 아암(121)과 다시 교차된다. 제1 측면돌기(110)가 자유롭게 회전할 수 있도록, 제1 측면돌기(110)는 짧은 길이를 갖게되며, 이로인해 제1 회전축(100)을 회전중심으로 하는 회전 반경이 제1 스토퍼(130, 131) 중 어느 하나와 제1 회전축(100) 사이의 거리인 이격거리 보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 제1 측면돌기(110)는 제1 아암(121)과 교차될 때까지 자유롭게 회전할 수 있다. 이와 같이 회전된 경우 제1 회전축(100)이 회전한 회전각은 대략 360°가 된다. (제1 아암의 두께만큼은 회전하지 못하므로 완전한 360°는 아닐 수 있다.)반면에, 제1 아암(121)은 상기한 이격거리보다 길이가 길어 제1 스토퍼(130, 131)의 사이에서만 제한적으로 움직일 수 있다.

이어서 도 3c를 참조하면, 제1 아암(121)과 다시 교차된 제1 측면돌기(110)는 제1 아암(121)을 밀면서 더 회전할 수 있다. 이 때 제1 아암(121)은 접촉되었던 일 측의 제1 스토퍼(130)로부터 이탈되어 타 측의 제1 스토퍼(131)를 향해 움직이게 된다.

도 3d를 참조하면, 제1 아암(121)이 타 측의 제1 스토퍼(131)와 밀착되면, 제1 아암(121)과 접촉된 상태의 제1 측면돌기(110)가 정지하게 되며, 이와 함께 제1 회전축(100) 역시 회전을 멈추고 정지하게 된다. 이 때, 제1 회전축(100)이 회전한 총 회전각은 360°를 넘게 되며, 최초에 회전한 회전각과, 하나의 제1 스토퍼(130)와 제1 회전축(100) 그리고 다른 하나의 제1 스토퍼(131)가 이루는 사잇각(C₀)이 서로 더해진 각도만큼 회전하게 된다.

이러한 회전과정은 제1 구동모터(도 2의 150 참조)의 구동에 따라 역방향으로도 진행될 수 있다. 따라서, 제1 회전축(100)은 360°를 넘는 회전각으로 양방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제1 회전축(100)은 제1 아암(121)이 제1 스토퍼(130, 131) 중의 어느 하나와 밀착되는 때 까지는 자유롭게 회전되지만, 제1 아암(121)과 제1 스토퍼(130, 131) 중 어느 하나가 서로 밀착된 후에는 회전이 저지된다. 전술한 바와 같이, 이러한 제1 회전축(100)의 회전 과정은 제2 회전축(200)에도 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 제1 회전축(100)의 최대 회전각은 하나의 제1 스토퍼(130,131) 사이의 간격의 변화에 따라 증가 또는 감소할 수 있다.

도 4a 및, 도 4b를 참조하면, 제1 스토퍼(130, 131) 사이의 간격이 멀어지면, 하나의 제1 스토퍼(130)와 제1 회전축(100) 그리고 다른 하나의 제1 스토퍼(131)가 이루는 사잇각(C_1,C₂)의 크기 역시 차례로 증가한다. 따라서, 제1 회전축(100)은 종전보다 더 큰 각도로 회전할 수 있게 된다. 또한, 이와 반대로 제1 스토퍼(130, 131) 사이의 간격을 가깝게 형성하면, 제1 회전축(100)의 최대 회전각은 줄어들게 된다. 도면에 따로 도시되지 않았지만, 몸체(도 2의 300 참조)는 몸체(300)의 내벽이 만입되어 형성되고 제1 회전축(100)을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치되는 복수개의 삽입홈을 포함할 수 있으며, 제1 스토퍼(130, 131)는 이와 같은 삽입홈 중 하나 및 다른 하나에 선택적으로 삽입되어 서로 간의 간격이 넓게 또는 좁게 조절될 수 있다.

이러한 최대 회전각의 변화 과정 역시 제2 회전축(도 2의 200 참조)에 적용될 수 있으며, 제1 스토퍼(130, 131) 및, 제2 스토퍼(도 2의 230, 231 참조) 각각의 간격을 적절히 조절하여, 제1 회전축(100) 및, 제2 회전축(200)의 최대 회전각을 적절히 형성할 수 있는 것이다.

이하, 도 5a 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 의한 수중 탐색용 카메라 장치의 회전 과정 및 그 사용례에 대해 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5d는 도 1의 카메라 장치의 수평 회전 과정을 도시한 작동도이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 1의 카메라 장치의 수직 회전 과정을 도시한 작동도이다.

도 5a를 참조하면, 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 지지용 폴(A)의 선단부와 결합되며, 몸체(300)의 일측에는 전송케이블(B)이 결합된다. 지지용 폴(A)은 제1 회전축(도 2의 100 참조)과 직렬로 연결되며, 전송케이블(B)은 몸체(300)의 일측에 마련된 접속단자(360)를 통해 결합된다.

도시된 바와 같이, 최초에 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 일 측 방향을 향한다. 이 때, 전송케이블(B)을 통해 전송된 제어신호에 의해 몸체(300) 내부에 장착된 제1 구동모터(도 2의 150 참조)가 구동되면, 제1 회전축(도 2의 100 참조)이 회전하게 되며, 몸체(300)는 이와 반대 방향으로 회전하게 된다.

도 5b 및 도 5c를 참조하면, 제1 구동모터(150)의 구동에 의해, 수중 탐색용 카메라(500)의 몸체(300)는 지속적으로 회전하게 된다. 제1 회전축(100)이 한바퀴 회전하게 되면, 몸체(300)는 도 5b 와 같이 반회전한 후, 같은 방향으로 반회전 더 하여 도 5c와 같이 회전이 시작되기 전 최초에 위치하던 방향으로 다시 향하게 된다. 이 때, 몸체(300)에 연결된 전송케이블(B)은 몸체(300)의 회전에 따라 굴절되면서 몸체(300)의 표면에 밀착될 수 있다.

도 5d를 참조하면, 제1 회전축(100)은 한바퀴 이상 더 회전할 수 있으며, 이에 따라, 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 몸체(300) 역시 도 5c와 같은 상태로부터 더 회전하게 된다(화살표 참조). 따라서, 몸체(300)는 360°가 넘는 회전각을 확보하게 된다. 이와 같은 회전은 지지용 폴(A)과 직렬로 연결된 제1 회전축(100)의 회전에 따른 것으로 지지용 폴(A)과 수직한 평면 내에서 이루어지게 된다.

하지만, 전술한 바와 같이 제1 회전축(100)은 최대 회전각 이상으로는 회전하지 못한다. 따라서, 몸체(300) 역시 도 5d와 같이 회전되고 난 뒤에는 회전이 저지되며, 더 이상 과잉회전 되지 않는다. 따라서, 몸체(300)에 연결된 채 몸체(300)와 함께 회전하는 전송케이블(B)이 더 이상 굴절되지 않는다.

이와 같이 회전축의 최대 회전각이 제어되지 않는 경우 몸체(300)는 적절한 회전각을 넘는 범위로 과잉 회전되며, 그와 같은 경우 전송케이블(B) 역시 과잉으로 굴절되어 몸체(300)의 주변에 밀착되면서 꼬이게 된다. 이러한 경우, 전송케이블(B)이 단선되거나, 전송케이블(B)의 일 측이 끊어져 파손되거나, 몸체(300)로부터 강제로 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 의한 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 최대 회전각을 제어하는 방법을 통해 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 것이다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 지지브라켓(400)은 몸체(300)의 회전과는 독립적으로 회전할 수 있다. 지지브라켓(400)은 제2 회전축(도 2의 200 참조)에 의해 회전되는 것이며, 몸체(300)의 회전방향과는 수직한 방향으로 회전된다. 즉, 몸체(300)가 지지용 폴(A)과 수직한 평면위에서 회전되는 것과 달리, 지지브라켓(400)은 몸체(300)가 회전하는 평면과 수직한 평면 위에서 회전한다. 지지브라켓(400) 역시 제2 회전축(200)의 최대 회전각을 제한하는 방법으로 과잉 회전을 방지할 수 있다.

회전하기 전 최초의 상태에서 도 6a와 같이 놓여있던 지지브라켓(400)은 지지용 폴(A) 및 몸체(300)와 일렬로 정렬된 상태가 되며, 이 때, 지지브라켓(400)에 고정된 카메라(500)는 수평방향을 향하게 된다.

이어서, 제2 회전축(200)의 회전에 의해 지지브라켓(400)이 좌측으로 회전하면, 카메라(500)는 도 7b와 같이 상방을 향하게 된다.

한편, 제2 회전축(200)이 역으로 회전하면, 지지브라켓(400)은 우측으로 회전되며, 카메라(500)는 도 7b와 같이 하방을 향하게 된다.

즉, 지지브라켓(400)의 회전에 따라, 카메라(500)는 상방 및 하방, 좌측과 우측을 모두 포함하는 방향으로 정렬될 수 있는 것이다. 따라서, 이러한 지지브라켓(400)의 회전과, 상기한 몸체(300)의 회전을 조합하면, 카메라(500)는 입체적인 각도로 회전하여 정렬될 수 있으며, 따라서, 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 사각지대 없이 목적하는 탐색 영역을 효과적으로 탐색할 수 있게 된다.

도 7은 도 1의 카메라 장치의 사용례를 간략하게 도시한 예시도이다.

도 7에 이와 같은 수중 탐색용 카메라 장치(1)의 사용례가 간략하게 도시되어 있다. 지지용 폴(A)은 사람이 닿지 못하는 곳이나, 접근이 제한된 곳까지 닿을 수 있도록 상대적으로 긴 길이를 갖는다. 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 이러한 지지용 폴(A)의 선단부에 결합되어 목적하는 탐색영역까지 도달된다. 탐색영역에 도달된 카메라 장치는 전술한 바와 같이 적어도 두 가지의 회전각을 조화롭게 사용하여 사각 지대 없이 효과적으로 탐색작업을 진행할 수 있다.

이러한 탐색 영역은 수중일 수 있으며, 원자로 내부에 위치한 냉각수조와 같이 방사능 수치가 높은 지역일 수 있다. 본 발명에 의한 수중 탐색용 카메라 장치(1)는 방사선의 차폐가 가능하므로 이러한 장소에서도 효과적인 탐색작업을 수행할 수 있다. 또한, 지지용 폴(A)을 따라 수중 탐색용 카메라 장치(1)에 연결된 전송케이블(B)은 최대 회전각이 제어되는 수중 탐색용 카메라 장치(1)에 의해 꼬임 현상이 방지되므로 사용자는 더욱 안정적으로 탐색 작업을 진행할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 수중 탐색용 카메라 장치 100: 제1 회전축
110: 제1 측면돌기 111: 제1 고정링
120: 제1 링형 회전부 121: 제1 아암
130, 131: 제1 스토퍼 140: 제1 회전 제어부
141, 241: 축 연결부 150: 제1 구동모터
151, 251: 지지프레임 160, 260: 회전축 가이드
200: 제2 회전축 210: 제2 측면돌기
211: 제2 고정링 220: 제2 링형 회전부
221: 제2 아암 230, 231: 제2 스토퍼
240: 제2 회전 제어부 250: 제2 구동모터
300: 몸체 310: 제1 축결합홀
320: 제2 축결합홀 330: 제1 수용부
340: 제2 수용부 350: 케이블 홀더
360: 접속단자 400: 지지브라켓
410: 힌지축 500: 카메라
510: 보호렌즈 511: 하우징
520: 조명부
A: 지지용 폴 B: 전송케이블
C_0,C₁, C₂: 사잇각

Claims

몸체;
상기 몸체의 일측에 회전 가능하게 결합되고 지지용 폴의 선단부와 연결되는 제1 회전축;
상기 제1 회전축과 수직하게 배치되고 상기 몸체의 타측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축;
상기 제1 회전축에 회전 가능하게 결합되며, 측부에 상기 제1 회전축의 반경방향으로 연장되는 제1 아암이 형성된 제1 링형 회전부,
상기 제1 회전축에 고정된 채 회전하고, 일 측으로 굴절되어 상기 제1 아암과 교차되어 상기 제1 회전축의 회전에 따라 상기 제1 아암의 위치를 가변시키는 제1 측면돌기 및,
상기 제1 회전축과 이격된 채, 상기 제1 아암을 사이에 두고 상기 제1 회전축 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 상기 제1 아암과 교차되도록 돌출되어 하나 또는 다른 하나가 상기 제1 아암과 선택적으로 접촉되는 한 쌍의 제1 스토퍼를 포함하는 제1 회전 제어부;
상기 제2 회전축과 연결된 채 상기 몸체의 외측에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 회전축의 회전방향과 수직한 방향으로 회전되는 지지브라켓; 및,
상기 지지브라켓에 고정된 카메라를 포함하여,
상기 제1 회전축은 상기 제1 아암이 상기 제1 스토퍼 중 어느 하나와 밀착될 때까지 회전하되, 밀착된 후에는 회전이 저지되는 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 스토퍼는 하나와 다른 하나가 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치되는 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 몸체는 내벽이 만입되어 형성되고 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 대칭된 형태로 배치되는 복수개의 삽입홈을 포함하고,
상기 제1 스토퍼는 상기 삽입홈 중 하나 및 다른 하나에 선택적으로 삽입되는 것인 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 아암은 상기 제1 스토퍼와 상기 제1 회전축이 이격된 이격거리보다 길게 형성되고,
상기 제1 측면돌기는 회전 반경이 상기 이격거리보다 작은 것인 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 카메라는 전방의 렌즈와 중첩되도록 결합되어 상기 렌즈를 보호하는 납유리로 형성된 보호렌즈를 더 포함하는 것인 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 몸체는, 금속을 재질로 형성되되, 상기 몸체의 내부 및 외부는 황동가공물이 혼합된 납코팅 처리되어 상기 몸체의 내부로 침투하는 방사선을 차단하도록 형성된 것인 수중 탐색용 카메라 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2 회전축에 회전 가능하게 결합되며, 측부에 상기 제2 회전축의 반경방향으로 연장되는 제2 아암이 형성된 제2 링형 회전부,
상기 제2 회전축에 고정된 채 회전하고, 일 측으로 굴절되어 상기 제2 아암과 교차되어 상기 제2 회전축의 회전에 따라 상기 제2 아암의 위치를 가변시키는 제2 측면돌기 및,
상기 제2 회전축과 이격된 채, 상기 제2 아암을 사이에 두고 상기 제2 회전축 둘레에 서로 떨어져 배치되고, 상기 제2 아암과 교차되도록 돌출되어 하나 또는 다른 하나가 상기 제2 아암과 선택적으로 접촉되는 한 쌍의 제2 스토퍼를 포함하는 제2 회전 제어부;를 더 포함하여,
상기 제2 회전축은 상기 제2 아암이 상기 제2 스토퍼 중 어느 하나와 밀착될 때까지 회전하되, 밀착된 후에는 회전이 저지되는 수중 탐색용 카메라 장치.