KR101925127B1

KR101925127B1 - 중적외선용 열화상 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템

Info

Publication number: KR101925127B1
Application number: KR1020170051831A
Authority: KR
Inventors: 정종교; 나희수; 김동현
Original assignee: 카바스(주)
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-12-04
Also published as: KR20170121085A

Abstract

카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템이 개시된다.
이 장치는 장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서, 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서를 포함한다. 이 장치에서 카메라 하우징에 카메라가 장착되고, 롤 모터는 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 카메라 하우징에 결합된다. 롤 모터는 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 피치 모터 연결 부재를 통해 피치 모터에 결합된다. 요 모터는 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 롤 모터 마운트를 통해 롤 모터에 결합되는 동시에 장착 본체에 고정 결합된다. 제어기는 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 피치 모터, 롤 모터 및 요 모터의 구동을 제어한다.

Description

중적외선용 열화상 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템 {APPARATUS FOR AUTOMATICALLY MAINTAINING HORIZONTAL OF THERMAL CAMERA FOR MEDIUM WAVE INFRARED AND INTEGRATION CONTROL SYSTEM}

본 발명은 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템에 관한 것이다.

수평 유지 장치인 짐벌(Gimbal)은 하나의 축을 중심으로 물체가 회전할 수 있도록 만들어진 구조물로서, 방송 촬영 분야에서 자이로와 가속도 센서를 이용한 많은 응용 제품들이 출시되고 있는데, 그중에 카메라 짐벌이 대표적이다.

카메라 짐벌은 급격히 변화되는 움직임을 모터나 액츄에이터를 이용하여 변화된 양만큼 보정하는 균형 매커니즘을 갖는 시스템이다.

짐벌이 적용된 카메라는 각 축에서 변화되는 움직임을 자이로 센서와 가속도 센서를 통해 판단한 후 연산 알고리즘을 통해 각각의 모터나 액츄에이터 등이 제어되어, 사전에 입력된 허용 범위 내에서 균형을 유지하여, 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw) 측에 대한 보정된 영상을 촬영할 수 있다.

한편, 일반적인 선박은 파고나 풍랑 등의 외력에 의해 3차원 좌표계에서 X, Y에 해당하는 피치, 롤 축 기준으로 파고 및 풍랑에 의해 동요하게 되며, 일반적인 지지대를 사용해 고정된 카메라는 선박과 같은 운동성을 가지고 있다.

예를 들어, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 짐벌이 적용되지 않은 카메라(1)의 경우 해수면의 파고나 풍랑 등에 의해 선박(3)이 기울어져 수평이 유지되지 않는 경우 카메라(1)는 원하지 않는 방향의 영상(P1)을 촬영하게 된다. 그러나, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 짐벌이 적용된 카메라, 즉 짐벌 카메라(5)는 해수면의 파고나 풍랑 등에 의해 선박(3)이 피치나 롤 측에 대해 기울어지더라도 카메라(5)의 수평이 자동으로 유지되어 항상 원하는 방향의 영상(P2)을 촬영할 수 있다.

그런데, 기존의 카메라의 수평을 유지하기 위해 사용되는 짐벌은, 모터와 감속 기어를 하나로 조합한 기어드 모터(Geared motor) 방식을 사용한 경우, 기어드 모터의 감속기 내부 기어에 의해 백래시(Backlash)가 발생되는 문제가 있으며, 또는 벨트와 폴리를 이용한 방식의 경우에는 백래시가 기어에 비해 작지만 벨트의 수명에 문제가 있으며 이러한 문제들로 인해 미세 제어 및 정밀 조작이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 짐볼에 대한 미세 제어 및 정밀 조작을 통해 선박에 장착된 카메라의 수평을 자동으로 유지할 수 있는 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치는,

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서, 상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서; 상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징; 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징에 결합되는 피치 모터; 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 피치 모터 연결 부재를 통해 상기 피치 모터에 결합되는 롤 모터; 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 롤 모터 마운트를 통해 상기 롤 모터에 결합되는 동시에 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터; 및 상기 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함한다.

여기서, 상기 요 모터는, 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자; 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 결합되어 상기 카메라 하우징를 상기 요 축을 기준으로 요잉 회전 구동하는 요 모터 회전자를 포함하고, 상기 롤 모터는, 상기 요 모터 회전자의 상부에 형성된 플레이트 형상의 롤 모터 마운트를 개재하여 상호 대면하도록 상기 롤 모터 마운트에 결합되어 있는 제1 롤 모터 및 제2 롤 모터를 포함한다.

또한, 상기 피치 모터 연결 부재는 제1 피치 모터 암(Arm), 제2 피치 모터 암, 제1 피치 모터 암 브라켓 및 제2 피치 모터 암 브라켓으로 구성되고, 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓은 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터의 각 회전축이 중심부에 내접하도록 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터에 각각 결합되며, 상기 제1 피치 모터 암 및 상기 제2 피치 모터 암은 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 의해 수평 방향으로 동일한 간격으로 이격되도록 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 결합되고, 상기 피치 모터는, 상기 제1 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 일측 사이에 결합되는 제1 피치 모터; 및 상기 제2 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 타측 사이에 결합되는 제2 피치 모터를 포함한다.

또한, 상기 카메라 하우징은 상기 제1 피치 모터와 상기 제2 피치 모터 사이에 수평 방향으로 이동 자재하게 결합된다.

또한, 상기 관성 센서는 상기 카메라 하우징 또는 상기 요 모터 고정자에 장착되고, 상기 제어기는 상기 피치 모터 연결 부재에 장착된다.

또한, 상기 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 피치 모터의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된다.

또한, 상기 제어기는, 입력기, 구동기, 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 입력기는 상기 관성 센서에 의해 측정되는 측정값을 입력받도록 구성되고, 상기 구동기는 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 출력하도록 구성되며, 상기 메모리는 상기 입력기가 상기 측정값을 수신하는 데 사용되는 프로그램, 상기 구동기가 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하는 신호를 출력하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 장치가 상기 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 입력기를 통해 수신되는 상기 측정값에 따라 상기 카메라 하우징의 자세가 수평 상태를 유지하도록 상기 구동기를 통해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하도록 구성된다.

또한, 상기 구동기는, 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 상기 프로세서로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 출력하는 위상 천이기; 및 상기 기준 신호 및 상기 위상 천이기로부터 출력되는 신호와 상기 프로세서로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 전송하는 모터 구동기를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 카메라 자동 유지 장치는,

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서, 상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터; 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터; 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 요 모터; 및 상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함한다.

여기서, 상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고, 상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며, 상기 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자, 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 회전 가능하게 결합되며 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되는 요 모터 회전자를 포함한다.

또한, 상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된다.

또한, 상기 카메라 하우징은 상기 한 쌍의 피치 모터 사이에 슬라이딩 방식의 구조를 통해 수평 방향으로 이동 자재하게 결합된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 통합 제어 시스템은,

카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터, 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터, 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 요 모터를 포함하고, 관성 센서를 통해 측정되는 측정값에 기초하여 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하여 상기 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 카메라 자동 수평 유지 장치; 사용자 인터페이스를 통해 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어 상태를 표시하고, 사용자로부터 명령을 입력받는 컴퓨터 장치; 및 상기 컴퓨터 장치로부터의 제어 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어 상태를 상기 컴퓨터 장치로 전달하는 메인 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 메인 제어부는, 통신기, 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 통신기는 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와의 통신을 수행하도록 구성되고, 상기 메모리는 상기 통신기가 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와 통신을 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라 및 상기 카메라의 렌즈 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 처리하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 컴퓨터 장치로부터의 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 저장하고 처리하여 상기 컴퓨터 장치로 전달하도록 구성된다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 관성 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 상기 장착 본체의 자세를 모니터링하여 상기 장착 본체의 위험 상태에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상태에 대한 경고 표시를 상기 컴퓨터 장치를 통해 표시하도록 추가로 구성된다.

또한, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에서, 상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고, 상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며, 상기 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자, 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 회전 가능하게 결합되며 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되는 요 모터 회전자를 포함한다.

본 발명에 따르면, 짐볼에 대한 미세 제어 및 정밀 조작을 통해 선박에 장착된 카메라의 수평을 자동으로 유지할 수 있다.

또한, 카메라 자동 수평 유지는 몰론 카메라 및 카메라 렌즈의 통합 제어가 가능하다.

또한, 카메라 자동 수평 유지를 위해 측정된 값의 축적을 통해 선박의 위험 상황을 사전에 예측하여 경고할 수 있다.

도 1의 (a)는 짐벌이 적용되지 않은 경우의 카메라 촬영 상황을 도시한 도면이고, (b)는 짐벌이 적용된 경우의 카메라 촬영 상황을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 롤링 및 요잉 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 피칭 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 카메라 하우징을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 수평 유지 동작의 개념을 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 피치 모터와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓의 결합 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어기의 구성 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 구동기의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치를 이용한 통합 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 PC를 통해 통합 제어 시스템에 대한 제어를 수행하기 위한 PC 컨트롤 프로그램 화면인 사용자 인터페이스 화면을 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 선박을 기준으로 선박의 좌우 방향으로 이어진 축(X축)을 피치(Pitch) 축이라 하고, 선박의 전후 방향으로 이어진 축을 롤(Roll) 축(Y축)이라 하며, 선박의 상하 방향으로 이어진 축을 요(Yaw) 축(Z축)이라 하고, 피치 축을 중심으로 하는 회전 동작을 피칭 동작이라고 하고, 롤 축을 중심으로 하는 회전 동작을 롤링 동작이라고 하며, 요 축을 중심으로 하는 회전 동작을 요잉 동작이라고 가정한다. 여기서, 본 발명의 실시예에서는 선박에 짐벌을 통해 카메라가 장착되는 것에 대해서 설명하지만, 본 발명의 기술적 특징은 선박에만 한정되지 않고 자동차, 비행기 등과 같이 짐벌 카메라가 장착되는 장착 본체의 자세가 변하여 자동으로 수평을 유지해야 하는 경우라면 어떠한 장착 본체라도 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 롤링 및 요잉 메커니즘을 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 피칭 메커니즘을 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 카메라 하우징을 도시한 도면이며, 도 6은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 수평 유지 동작의 개념을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 요 모터(100), 롤 모터(200), 피치 모터(300), 롤 모터 마운트(110), 피치 모터 연결부재(210), 카메라 하우징(400) 및 제어기(500)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 베이스플레이트이면서 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에서 요 축(Z축)을 기준으로 회전 구동하는 요잉 회전 수단인 요(Yaw) 모터(100)가 선박의 선체에 고정되게 결합된다.

요 모터(100)는 선박의 선체에 고정 결합되는 요 모터 고정자(101)와 요 모터 고정자(101)에 회전 가능하도록 결합된 요 모터 회전자(102)로 구성된다.

요 모터(100)의 상부에는 롤 모터 마운트(110)가 요 모터(100)의 요잉 회전에 따라 동일하게 회전 가능하도록 고정 결합된다. 구체적으로, 두 개의 롤 모터 마운트(111, 112)가 롤 모터 마운트 브라켓(131, 132)을 통해 요 모터(100), 구체적으로 요 모터 회전자(102)에 각각 고정 결합된다. 또한, 롤 모터 마운트(111, 112)는 요 모터(100)의 상부로부터 위로 연장된 형태의 플레이트(plate, 판) 형상을 가지며 서로 평탄한 면이 맞닿도록 형성된다.

카메라 자동 수평 유지 장치(10)에서 롤 축(Y축)을 기준으로 회전 구동하는 롤링 회전 수단인 롤 모터(200)는 롤 모터 마운트(110)에서 요 모터(100)가 결합된 반대측에 고정 결합된다. 이 때, 롤 모터(200)는 롤 모터 회전축(230)이 롤 축(Y축)과 일치하도록 롤 모터 마운트(110)에 결합된다.

한편, 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 롤링 회전 수단인 롤 모터(200)는 롤 축(Y축)을 기준으로 양쪽 방향으로 각각 회전 구동하는 두 개의 구동 모터, 예를 들어 2개의 BLDC(Brushless Direct Current) 모터(201, 202)를 사용한다. 구체적으로, 2개의 롤 모터(201, 202)가 두 개의 롤 모터 마운트(111, 112)를 각각 개재하여 롤 모터 마운트(111, 112)의 각 반대면에 서로 대면하도록 결합되며, 롤 모터(201)가 롤 축(Y축)을 기준으로 정방향으로의 회전 구동을 수행하면, 롤 모터(202)는 롤 축(Y축)을 기준으로 역방향으로의 회전 구동을 수행한다. 여기서, 롤 모터(201)가 롤 모터 마운트(110)를 기준으로 전방에 위치하므로 전방 롤 모터(201)로서 롤 모터 마운트(111)에 결합되고, 롤 모터(202)는 롤 모터 마운트(110)를 기준으로 후방에 위치하므로 후방 롤 모터(202)로서 모터 마운트(112)에 결합된다. 롤 모터 마운트(111, 112)는 2개의 롤 모터 마운트 브라켓(131, 132)를 통해 요 모터(100)에 고정 결합된다.

롤 모터(201, 202)에 대한 외부 해수로부터의 방수 처리를 위해 롤 모터 회전축(220)을 둘러싸는 형태로 롤 모터 방수 실(seal)(230)이 형성된다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피치 축(X축)을 기준으로 회전 구동하는 피칭 회전 수단인 피치 모터(300)는 피치 모터 연결부재(210)를 통해 롤 모터(200)에 연결된다. 이 때 피치 모터(300) 역시 피치 축(X축)을 기준으로 양쪽 방향으로 각각 회전 구동하는 두 개의 구동 모터, 예를 들어 2개의 BLDC 모터(301, 302)를 사용한다. 예를 들어, 피치 모터(301)가 피치 축(X축)을 기준으로 정방향으로의 회전 구동을 수행하면, 피치 모터(302)는 피치 축(X축)을 기준으로 역방향으로의 회전 구동을 수행한다. 여기서, 피치 모터(301)가 롤 모터(200)를 기준으로 우측에 위치하므로 우측 피치 모터(301)가 되고, 피치 모터(302)가 롤 모터(200)를 기준으로 좌측에 위치하므로 좌측 피치 모터(302)가 된다.

한편, 피치 모터 연결부재(210)는 2개의 피치 모터 암(Arm)(211, 212)과 두 개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)으로 구성된다.

2개의 피치 모터 암(211, 212)은 롤 축(Y축)과 수평되는 길이 방향으로 연장 형성된 플레이트 형상으로 피치 모터(301, 302)에 각각 결합되고, 2개의 피치 모터 암(211, 212)은 일정 간격으로 이격되어 서로 대면하도록 2개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)에 의해 고정 결합된다. 이 때, 2개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)은 롤 모터(201, 202)에 의해 롤링 회전 가능하도록 각 중앙부의 회전축 고정부(216, 215)가 롤 모터(201, 202)의 각 회전축(220)에 연결된다.

피치 모터(301, 302)의 내측에는 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)가 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321, 322)을 통해 각각 피치 모터(301, 302)에 연결되며, 이 때 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)는 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321, 322)을 통해 슬라이딩 방식으로 앞뒤로 이동 자재하도록 연결된다. 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)에는 카메라 하우징(400)이 결합된다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라 하우징(400)은 카메라를 탑재하며, 고정 플레이트(410)를 통해 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)에 고정 결합된다.

이러한 카메라 하우징(400)은 반경이 동일하지 않은 다수의 원통형상이 상호 접속되어 형성된 형상의 하우징 본체(420), 하우징 본체(420)의 전면부에 형성된 카메라로 입사되는 광을 통과시키는 하우징 윈도우(430), 하우징 윈도우(430)를 하우징 본체(420)에 고정 결합하기 위한 하우징 윈도우 브라켓(440), 하우징 윈도우(430)를 통한 방수 처리를 위한 하우징 방수 프론트 커버(450) 및 카메라 하우징(400)의 후면부의 덮개 역할을 하는 하우징 리어 커버(460)를 포함하여 구성된다.

한편, 카메라 하우징(400)에는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)가 선박의 움직임에도 불구하고 카메라의 수평을 자동으로 유지하는데 사용되는 관성 측정 센서인 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(도시되지 않음)가 부착될 수 있다. 이러한 IMU 센서가 3차원 공간에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 지자계 센서인 것에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다. 한편, 상기한 IMU 센서는 카메라 하우징(400) 외에 베이스플레이트인 요 모터(100), 구체적으로 요 모터 고정자(101) 내부 또는 외부에 장착될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 상기한 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 사용하여 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 요잉 동작, 롤링 동작 및 피칭 동작을 구동하여 선박의 움직임에도 불구하고 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지할 수 있다.

도 6을 참조하면, 요 모터(100)에 의한 요잉 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 요 축(Z축)을 기준으로 하는 360도 회전(RZ1, RZ2)이 가능해진다. 또한, 롤 모터(200)에 의한 롤링 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 롤 축(Y축)을 기준으로 하는 ±45도 회전(RY1, RY2)이 가능해진다. 또한, 피치 모터(300)에 의한 피칭 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 피치 축(X축)을 기준으로 하는 ±45도 회전(RX1, RX2)이 가능해진다.

도 7은 도 4에 도시된 피치 모터(301)와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)의 결합 구성을 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 피치 모터(301)와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)은 볼트(331, 332)를 통해 피치 모터(301)의 구동축에 직접 연결된 모터 축(330)이 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)을 상호 결합하는 형태의 다이렉트 구동 방식을 사용하여 상호 연결된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 IMU 센서로부터 측정된 값을 통해 선박의 움직임 상태를 파악하고 그에 따라 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하여 카메라 하우징(400)의 수평 상태를 자동으로 유지하는 제어기(500)를 더 포함하여 구성된다. 예를 들어, 제어기(500)는 피치 모터 암 브라켓(214)를 기준으로 롤 모터(202)의 반대측면의 피치 모터 암 브라켓(214)측에 장착되며, 카메라 하우징(400)에 장착된 IMS 센서로부터 측정 값을 수신하여 미리 설정되어 있는 연산 알고리즘에 따라서 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 구동 값을 산출하고, 산출된 구동 값에 따라서 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 회전 구동을 제어한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 제어기(500)의 구성 블록도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 제어기(500)는 입력기(510), 구동기(520), 메모리(530) 및 프로세서(540)를 포함한다.

입력기(510)는 IMU 센서로부터 측정된 값을 수신한다. 이러한 값은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)가 고정 결합된 선박의 자세를 측정한 값이다.

구동기(520)는 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 출력한다.

메모리(530)는 입력기(510), 구동기(520) 및 프로세서(540)가 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 제어를 수행하도록 하는 프로그램을 저장한다. 구체적으로, 메모리(530)는 입력기(510)를 통해 IMU 센서로부터 측정값을 수신하기 위한 프로그램을 저장한다. 또한, 메모리(530)는 IMU 센서에 의해 측정된 값을 분석하여 카메라 하우징(400)의 자세, 즉 선박의 자세를 분석하는 데 사용되는 프로그램, 카메라 하우징(400)의 자세 분석 결과에 따라 카메라 하우징(400)의 자세를 자동으로 수평 유지하기 위한 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 동작을 결정하는 데 사용되는 프로그램, 결정된 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 동작을 수행하기 위해 피치 모터(300), 롤 모터(200) 및 요 모터(100)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 구동기(520)를 통해 각 모터(100, 200, 300)로 전송하는 데 사용되는 프로그램 등을 저장한다.

도 9는 도 8에 도시된 구동기(520)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 구동기(520)는 프로세서(540)로부터 기준 신호와 구동 신호를 수신하여 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 각 모터(100, 200, 300)로 출력한다. 이를 위해, 구동기(520)는 위상 천이기(521) 및 모터 구동기(522)를 포함한다.

위상 천이기(521)는 각 모터(100, 200, 300)의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 프로세서(540)로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 모터 구동기(522)로 제공한다.

모터 구동기(522)는 프로세서(540)로부터 제공되는 기준 신호 및 위상 천이기(521)로부터 제공되는 기준 신호와 프로세서(540)로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 각 모터(100, 200, 300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 각 모터(100, 200, 300)로 전송한다.

이하, 상기한 제어기(500)에 의해 수행되는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법의 개략적인 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 제어기(500)는 전체적인 초기화를 수행하고, IMU 센서에 대해서도 초기화를 수행시킨다(S100).

그 후, IMU 센서에 측정되어 전달되는 측정값을 수신한다(S110). 여기서, IMU 센서에 의해 측정되어 전달되는 측정값은 가속도계 측정값 및 자이로스코프 측정값일 수 있다.

다음, 미리 설정된 센서 오프셋 값을 취득한다(S120). 여기서 미리 설정된 센서 오프셋 값은 선박 등의 수평 자세시 IMU 센서에 의해 취득될 수 있는 미리 설정된 값을 의미하며, 이러한 센서 오프셋 값은 가속도계 및 자이로스코프 각각에 대한 오프셋 값으로 설정되어 있다.

그 후, 상기 단계(S110)에서 수신된 측정값과 상기 단계(S120)에서 취득된 센서 오프셋 값을 비교하고(S130), 만약 틀리면 측정값과 센서 오프셋 값의 차이를 보정하기 위해 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여(S140) 해당 모터(100, 200, 300)를 구동시켜서 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 자세를 변경시켜서 수평 상태가 유지되도록 한다(S150). 이 때, 센서 오프셋 값과 비교되는 측정값은 상기 단계(S110)에서 수신된 후 센서 오프셋 값과의 비교를 위해 다양한 필터를 통과시킨 값이 사용될 수 있다. 이러한 필터로는 저대역 통과 필터, 칼만 필터 등이 있다.

또한, 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 자세 변경을 위한 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 구동은 PWM(Pulse Width Modulation) 펄스 방식에 의해 수행될 수 있다.

한편, 카메라 수평 유지 장치(10)가 수평 상태를 유지하고 있어서 상기 단계(S130)에서 측정값과 센서 오프셋 값이 같거나, 또는 상기 단계(S150)에서의 모터 구동 후에 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법을 종료할 것인지가 판단되고(S160) 종료하지 않고 계속 수행되는 경우에는 상기 단계(S110)부터 반복 수행되지만 그렇지 않은 경우에는 종료하게 된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치를 이용한 통합 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어 시스템(20)은 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600), PC(Personal Computer)(700) 및 메인 제어부(800)를 포함한다.

카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 상기에서 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 장치이므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.

카메라(600)는 렌즈를 사용하여 외부 사진 또는 영상을 촬영하는 장치로서, 이미지 센서를 사용하여 영상을 기록하는 디지털 카메라가 기본적으로 사용될 수 있다. 이러한 카메라(600)는 초점 거리, 조리개, 화각 등의 조절을 위해 카메라 렌즈의 제어가 가능하다.

PC(700)는 사용자와의 인터페이스를 통해 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어 시스템(20)에 대한 전체적인 제어를 수행하는 데 사용된다. 특히, PC(700)는 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어뿐만 아니라 카메라(600)의 위치 제어, 카메라(600)의 렌즈 위치 제어, 위치/경도 표시, 카메라(600)에 의해 촬영된 영상 저장 등을 수행할 수 있다. 첨부한 도 12는 PC(700)를 통해 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어를 수행하기 위한 PC 컨트롤 프로그램 화면인 사용자 인터페이스 화면을 도시한다. 사용자는 도 12에 도시된 바와 같은 PC 컨트롤 프로그램 화면을 통해서 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어 및 카메라(600)와 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 제어 및 상황을 확인할 수 있다.

메인 제어부(800)와 유무선 통신을 통해 연결되어 PC(700)를 통한 제어 명령에 따라 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 제어와 상황 인지, 카메라(600) 및 카메라(600)의 렌즈 제어와 촬영 영상 수신 및 저장 제어, GPS나 무선 통신 등의 기타 시스템 제어 등을 수행한다.

이러한 메인 제어부(800)는 통신기(810), 메모리(820) 및 프로세서(830)를 포함한다.

통신기(810)는 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600) 및 PC(700)와의 유무선 통신을 수행한다.

메모리(820)는 통신기(810) 및 프로세서(830)가 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어를 수행하도록 하는 프로그램을 저장한다.

구체적으로, 메모리(820)는 통신기(810)를 통해 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600) 및 PC(700)와 데이터를 송수신하기 위한 통신을 수행하는 프로그램을 저장한다.

또한, 메모리(820)는 PC(700)로부터의 명령에 따라 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600), 카메라(600)의 렌즈 등에 대한 제어를 수행하기 위한 프로그램을 저장한다.

또한, 메모리(820)는 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 장착된 IMU 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 해상에서 파고나 돌풍 등의 외력으로 인한 선박의 자세를 모니터링하여 선박의 전복 등의 위험 상황에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상황에 대한 경고 표시 등을 수행하는 프로그램을 더 저장한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 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.

10 : 카메라 자동 수평 유지 장치
100: 요 모터 101: 요 모터 고정자 102: 요 모터 회전자
110: 롤 모터 마운트
200: 롤 모터 201: 전방 롤 모터 202: 후방 롤 모터
210: 피치 모터 연결부재 211, 212: 피치 모터 암
213, 214: 피치 모터 암 브라켓 215, 216: 회전축 고정부
220: 롤 모터 회전축 230: 롤 모터 방수 실
300: 피치 모터 301: 우측 피치 모터 302: 좌측 피치 모터
311, 312: 카메라 하우징 연결 슬라이드
321, 322: 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓 330: 모터 축
400: 카메라 하우징 410: 고정 플레이트
500: 제어기 510: 입력기 520: 구동기
530, 820: 메모리 540, 830: 프로세서 521: 위상 천이기
522: 모터 구동기 600: 카메라 700: PC
800: 메인 제어부 810: 통신기

Claims

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서,
상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서;
상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징;
상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징에 결합되는 피치 모터;
상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 피치 모터 연결 부재를 통해 상기 피치 모터에 결합되는 롤 모터;
상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 롤 모터 마운트를 통해 상기 롤 모터에 결합되는 동시에 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터; 및
상기 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기
를 포함하는 카메라 자동 수평 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 요 모터는,
상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자; 및
상기 요 모터 고정자의 상부에 결합되어 상기 카메라 하우징를 상기 요 축을 기준으로 요잉 회전 구동하는 요 모터 회전자를 포함하고,
상기 롤 모터는,
상기 요 모터 회전자의 상부에 형성된 플레이트 형상의 롤 모터 마운트를 개재하여 상호 대면하도록 상기 롤 모터 마운트에 결합되어 있는 제1 롤 모터 및 제2 롤 모터를 포함하는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제2항에 있어서,
상기 피치 모터 연결 부재는 제1 피치 모터 암(Arm), 제2 피치 모터 암, 제1 피치 모터 암 브라켓 및 제2 피치 모터 암 브라켓으로 구성되고,
상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓은 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터의 각 회전축이 중심부에 내접하도록 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터에 각각 결합되며,
상기 제1 피치 모터 암 및 상기 제2 피치 모터 암은 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 의해 수평 방향으로 동일한 간격으로 이격되도록 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 결합되고,
상기 피치 모터는,
상기 제1 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 일측 사이에 결합되는 제1 피치 모터; 및
상기 제2 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 타측 사이에 결합되는 제2 피치 모터
를 포함하는, 카메라 자동 수평 유지 장치.
제3항에 있어서,
상기 카메라 하우징은 상기 제1 피치 모터와 상기 제2 피치 모터 사이에 수평 방향으로 이동 자재하게 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관성 센서는 상기 카메라 하우징 또는 상기 요 모터 고정자에 장착되고,
상기 제어기는 상기 피치 모터 연결 부재에 장착되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 피치 모터의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는,
입력기, 구동기, 메모리 및 프로세서를 포함하며,
상기 입력기는 상기 관성 센서에 의해 측정되는 측정값을 입력받도록 구성되고,
상기 구동기는 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 출력하도록 구성되며,
상기 메모리는 상기 입력기가 상기 측정값을 수신하는 데 사용되는 프로그램, 상기 구동기가 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하는 신호를 출력하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 장치가 상기 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고,
상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 입력기를 통해 수신되는 상기 측정값에 따라 상기 카메라 하우징의 자세가 수평 상태를 유지하도록 상기 구동기를 통해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하도록 구성된,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제7항에 있어서,
상기 구동기는,
상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 상기 프로세서로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 출력하는 위상 천이기; 및
상기 기준 신호 및 상기 위상 천이기로부터 출력되는 신호와 상기 프로세서로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 전송하는 모터 구동기
를 포함하는, 카메라 자동 수평 유지 장치.
장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서,
상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터;
연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터; 및
장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 요 모터; 및
상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기
를 포함하는 카메라 자동 수평 유지 장치.
제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고,
상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며,
상기 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자, 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 회전 가능하게 결합되며 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되는 요 모터 회전자를 포함하는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
제9항에 있어서,
상기 카메라 하우징은 상기 한 쌍의 피치 모터 사이에 슬라이딩 방식의 구조를 통해 수평 방향으로 이동 자재하게 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.
카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터, 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터, 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 요 모터를 포함하고, 관성 센서를 통해 측정되는 측정값에 기초하여 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하여 상기 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 카메라 자동 수평 유지 장치;
사용자 인터페이스를 통해 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어 상태를 표시하고, 사용자로부터 명령을 입력받는 컴퓨터 장치; 및
상기 컴퓨터 장치로부터의 제어 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어 상태를 상기 컴퓨터 장치로 전달하는 메인 제어부
를 포함하는 통합 제어 시스템.
제13항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
통신기, 메모리 및 프로세서를 포함하며,
상기 통신기는 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와의 통신을 수행하도록 구성되고,
상기 메모리는 상기 통신기가 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와 통신을 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라 및 상기 카메라의 렌즈 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 처리하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고,
상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 컴퓨터 장치로부터의 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 저장하고 처리하여 상기 컴퓨터 장치로 전달하도록 구성된,
통합 제어 시스템.
제14항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 관성 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 상기 장착 본체의 자세를 모니터링하여 상기 장착 본체의 위험 상태에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상태에 대한 경고 표시를 상기 컴퓨터 장치를 통해 표시하도록 추가로 구성된,
통합 제어 시스템.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 자동 수평 유지 장치에서,
상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고,
상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며,
상기 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자, 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 회전 가능하게 결합되며 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되는 요 모터 회전자를 포함하는,
통합 제어 시스템.
제16항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합되는,
통합 제어 시스템.