KR102044912B1 - Unmanned aircraft for structural crack detection using machine learning - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 회전익 비행체가 기계적으로 연결되어 비행 성능이 향상되고, 기계학습을 이용하여 촬영된 결과물에서 구조물의 크랙을 탐지할 수 있는 무인항공기에 관한 기술로서, 하우징과, 전방을 주시하며 하우징의 일측에 설치되고, 마주보는 영역의 영상데이터를 획득하는 촬영부와, 촬영부와 유선 또는 무선으로 연결되며, 영상데이터를 기계학습을 이용하여 분석하는 것으로 영상데이터에 포함된 구조물의 크랙을 탐지하는 크랙 분석부와, 하우징에 균일한 간격을 두고 이격되어 배치되며, 추력을 발생시켜 하우징과 함께 비행하는 복수개의 비행체와, 비행체를 제어하는 것으로 비행 방향 및 비행 속도를 제어하는 메인 제어부를 포함한다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle capable of detecting a crack in a structure from a photographed result by using a machine learning by improving a flying performance by mechanically connecting a plurality of rotorcrafts, the housing and the front of the housing It is installed on one side of the image pickup unit for acquiring the image data of the facing area, and connected to the shooting unit by wire or wireless, and detect the cracks of the structure included in the image data by analyzing the image data using machine learning It includes a crack analysis unit, spaced apart at equal intervals in the housing, a plurality of aircraft to generate a thrust to fly with the housing, and the main control unit for controlling the flight direction and flight speed by controlling the vehicle; .

Description

기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기 {UNMANNED AIRCRAFT FOR STRUCTURAL CRACK DETECTION USING MACHINE LEARNING}Unmanned aerial vehicle detecting machine cracks using machine learning {UNMANNED AIRCRAFT FOR STRUCTURAL CRACK DETECTION USING MACHINE LEARNING}

본 발명은 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 회전익 비행체가 기계적으로 연결되어 비행 성능이 향상되고, 기계학습을 이용하여 촬영된 결과물에서 구조물의 크랙을 탐지할 수 있는 무인항공기에 관한 기술이다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for detecting a crack in a structure using machine learning, and more particularly, a plurality of rotorcrafts are mechanically connected to improve flight performance, and the structure of the structure in the result photographed using machine learning. It is a technology for unmanned aerial vehicles that can detect cracks.

일반적으로, 드론(Drone)은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종 가능한 비행기나 헬리콥터 형태의 무인항공기(UAV : unmanned aerial vehicle / uninhabited aerial vehicle)의 총칭이다. 드론은 군사용으로서, 연습사격의 표적으로 사용되거나 정찰, 감시와 대잠공격 등을 위해 사용되고 있다. 2010년대를 전후하여 군사적 용도 외 다양한 민간 분야에도 활용되고 있다. 민간 분야에서는 드론을 이용하여 택배, 방송 촬영, 취미 영상 촬영, 인명 구조에 활용하는 등 적용분야가 확대되고 있다.In general, a drone is a general term for an unmanned aerial vehicle or uninhabited aerial vehicle (UAV) in the form of an airplane or helicopter that can be operated and controlled by radio wave guidance without a pilot. Drones are used for military purposes and are used as targets for practice shooting or for reconnaissance, surveillance and anti-submarine attacks. Around the 2010s, it has been used in various civilian fields besides military use. In the private sector, the field of application is being expanded by using drones for home delivery, broadcasting, hobby video shooting, and lifesaving.

드론의 종류에는 이륙과 착륙 방식에 따른 분류로 고정익을 갖는 활주 이착륙 비행체와 회전익을 갖는 승강 이착륙 비행체로 대별된다.Types of drones are categorized according to takeoff and landing modes, as well as a sliding takeoff and landing vehicle having a fixed wing and a lifting and landing vehicle with a rotorcraft.

회전익 드론은 원격 조정자에 의해 시계 내에서 취미용도로 확산되고 있으나 근래에는 이륙 중량이 크지 않은 화물, 서류, 책자 및 구급약품 등 다양한 화물을 원격지에 공급(배달)하는 개념이 실현되고 있다.Rotorcraft drones are being spread by hobbyists in watches for remote use, but recently, the concept of supplying (delivering) various cargoes, such as cargo, documents, books and emergency medicines, which does not have heavy take-off weight, has been realized.

특히, 건물과 같은 구조물의 벽채에 나타난 크랙을 탐지하는데 무인항공기를 적용하려는 노력이 있다.In particular, efforts have been made to apply unmanned aerial vehicles to detect cracks in walls of structures such as buildings.

등록특허공보 10-1796258은 소형 무인비행체를 이용한 비전 기반의 구조물 안정성 검사 방법으로서, 소형 무인비행체와 카메라를 이용하여 구조물의 안정성을 검사하는 방법을 제시하고 있다. 이 특허는 영상장치로 구조물의 영상을 취득하는 단계, 영상을 압축해 무선 전송하는 단계, 무선 전송된 영상을 영상처리장치가 수신하고 윤곽선을 검출하는 단계, 디스플레이에 출력 및 사용자가 균열 여부를 검출하는 단계로 구성된다. 그러나, 이러한 크랙 탐지 방법은 사용자가 수동적으로 균열여부를 확인해야 하는 한계가 있다. 또한, 회전익이 벽채와 충돌하면 추락하게 되고, 바람이 강하면 비행 제어에 어려움이 있는 등 외란에 취약한 소형 드론의 특성상 건물에 인접하기 곤란한 점은 건물의 미세한 결함(크랙 등)이 검출되기 어렵게 한다.Korean Patent Publication No. 10-1796258 is a vision-based structure stability test method using a small unmanned aerial vehicle, and proposes a method of inspecting the stability of a structure using a small unmanned aerial vehicle and a camera. The patent acquires an image of a structure with an imaging device, compresses the image and wirelessly transmits the image, the image processing apparatus receives the wireless transmitted image and detects an outline, outputs the display and detects whether the user is cracked. It consists of steps. However, this crack detection method has a limitation that the user must check whether the crack manually. In addition, when the rotor blades collide with the wall, it is crashed, and when the wind is strong, it is difficult to be adjacent to the building due to the characteristics of the small drone vulnerable to disturbance, such as difficulty in flight control, making it difficult to detect a minute defect (cracks, etc.) of the building.

한편, 등록특허공보 10-1536574는 구조물 검사용 비행체를 제시하였다. 도 1을 참조하면, 이 특허는 구조물 검사를 위해 비행체가 벽체에 인접하면서도 측풍과 같은 외란에 의해 벽체에 충돌하거나 진동하는 것을 방지하기 위해 벽체에 흡착되는 흡착고정수단(10)을 적용함으로써 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 그러나, 비행체가 벽체에 흡착되면 비행체가 이동하며 촬영을 실시할 수 없어 규모가 큰 구조물의 크랙 탐지에 상당한 시간이 소요되고, 동적 특성이 달라짐에 따라 비행에 불안정성을 유발할 가능성이 있게 되는 문제가 있다.On the other hand, Patent Publication No. 10-1536574 proposed a vehicle for the structure inspection. Referring to FIG. 1, this patent addresses this problem by applying adsorption fixing means 10 adsorbed to a wall to prevent the aircraft from colliding with or vibrating the wall by disturbances such as side winds while inspecting the structure. Was to solve. However, when the aircraft is adsorbed on the wall, the aircraft moves and cannot take a picture, so it takes a considerable time to detect a crack of a large structure, and there is a problem that it may cause instability in the flight due to the change in dynamic characteristics. .

등록특허공보 10-1796258Patent Application Publication 10-1796258 등록특허공보 10-1536574Patent Publication 10-1536574

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 회전익 비행체가 기계적으로 연결되어 비행 성능이 향상되고, 기계학습을 이용하여 촬영된 결과물에서 구조물의 크랙을 탐지할 수 있는 무인항공기를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is a plurality of rotary wing aircraft is mechanically connected to improve the flight performance, the structure of the structure in the result taken using the machine learning It is to provide an unmanned aerial vehicle capable of detecting cracks.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기는, 하우징과, 전방을 주시하며 상기 하우징의 일측에 설치되고, 마주보는 영역의 영상데이터를 획득하는 촬영부와, 상기 촬영부와 유선 또는 무선으로 연결되며, 상기 영상데이터를 기계학습을 이용하여 분석하는 것으로 상기 영상데이터에 포함된 구조물의 크랙을 탐지하는 크랙 분석부와, 상기 하우징에 균일한 간격을 두고 이격되어 배치되며, 추력을 발생시켜 상기 하우징과 함께 비행하는 복수개의 비행체와, 상기 비행체를 제어하는 것으로 비행 방향 및 비행 속도를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the unmanned aerial vehicle which detects a crack of a structure by using the machine learning according to the technical idea of the present invention is installed on one side of the housing, facing the front, and an image of an area facing each other. A photographing unit for acquiring data, a cable analyzing unit connected to the photographing unit by wire or wirelessly, and analyzing the image data using machine learning to detect a crack of a structure included in the image data, and the housing It is spaced apart at equal intervals in the, characterized in that it comprises a plurality of aircraft to generate a thrust to fly with the housing, and the main controller for controlling the flight direction and flight speed by controlling the vehicle.

또한, 상기 비행체는 상기 하우징에서 연장된 링크에 결합되고, 상기 비행체와 상기 링크는 유니버설 조인트를 매개로 서로 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.The vehicle may be coupled to a link extending from the housing, and the vehicle and the link may be coupled to each other through a universal joint.

또한, 상기 비행체는 추력을 발생시키는 복수의 회전익을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the vehicle may be characterized in that it comprises a plurality of rotor blades for generating a thrust.

또한, 상기 메인 제어부는 전후 또는 좌우 방향으로 비행 방향 제어 시, 복수개의 상기 비행체들의 회전익 중 비행 방향에 위치한 회전익보다 비행 방향과 대향되는 위치의 회전익의 추력을 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the main control unit may control the thrust of the rotor blades of the position opposite to the flight direction more strongly than the rotary blades located in the flight direction of the plurality of the rotor blades of the rotor, when the flying direction control in the front and rear or left and right directions. .

또한, 상기 메인 제어부는 상기 하우징의 후방이 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 후방에 배치된 비행체의 추력을 상기 하우징의 전방에 배치된 비행체보다 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The main controller may control the thrust of the aircraft disposed behind the housing more strongly than the aircraft disposed in front of the housing when the flight attitude is controlled to increase the rear of the housing. You can do

또한, 상기 메인 제어부는 상기 하우징의 우측이 좌측보다 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 우측에 배치된 비행체의 추력을 상기 하우징의 좌측에 대응되는 비행체보다 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The main controller may control the thrust of the aircraft disposed on the right side of the housing more strongly than the aircraft corresponding to the left side of the housing when the flight attitude is controlled to raise the right side of the housing from the left side. It may be characterized by.

또한, 상기 메인 제어부는 상기 하우징의 전방이 좌측 방향으로 선회되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 좌측에 배치된 비행체의 전방의 회전익을 후방에 위치한 회전익보다 추력을 더 강하게 제어하거나, 상기 하우징의 우측에 배치된 비행체의 후방에 위치한 회전익을 전방에 위치한 회전익보다 추력을 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the main control unit controls the thrust force of the front of the vehicle disposed on the left side of the housing among the plurality of the aircraft more strongly than the rotary blades located in the rear when the flight attitude control of the front of the housing is turned in the left direction. Or, it may be characterized in that the thrust is more strongly controlled than the rotary blades located in front of the rotary blades located in the rear of the vehicle disposed on the right side of the housing.

또한, 전방에 위치한 구조물과 상기 하우징이 간격을 두고 이격된 거리를 유지하며 비행할 수 있도록 상기 하우징의 전방에 결합되는 이격유지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The apparatus may further include a space keeping member coupled to the front of the housing such that the structure positioned at the front and the housing may fly at a distance spaced apart from each other.

또한, 상기 이격유지부재는 상기 하우징에서부터 전방으로 길게 연장되어 형성되고, 연장된 끝단에는 좌우방향으로 구름되는 바퀴가 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the space keeping member is formed to extend in the front from the housing long, it may be characterized in that the extended end is coupled to the wheel rolling in the left and right directions.

또한, 상기 메인 제어부는 구조물의 영상데이터 획득 시 상기 구조물 방향으로 비행 방향을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The main controller may control a flight direction in the direction of the structure when the image data of the structure is acquired.

본 발명에 의한 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기에 따르면,According to the unmanned aerial vehicle which detects the crack of a structure using the machine learning by this invention,

첫째, 복수의 비행체가 하우징에 결합됨에 따라, 비행할 수 있는 유상하중 증가하게 된다.First, as the plurality of vehicles are coupled to the housing, the payload that can fly is increased.

둘째, 하우징과 비행체가 유니버설 조인트를 매개로 결합됨에 따라, 촬영부의 자세를 유지하기 위한 짐벌을 생략할 수 있게 된다.Second, as the housing and the vehicle are coupled through the universal joint, the gimbal for maintaining the posture of the photographing unit can be omitted.

셋째, 복수의 비행체에 의해 유상하중이 증가되며, 복수의 비행체가 하우징에 모두 연결됨에 따라, 종래보다 큰 용량의 배터리를 적용할 수 있게 되고, 이에 따라 보다 장시간의 비행이 가능하게 된다.Third, the payload is increased by the plurality of vehicles, and as the plurality of vehicles are all connected to the housing, it is possible to apply a battery having a larger capacity than the conventional one, thereby allowing a longer flight.

넷째, 무인항공기가 구조물을 대상으로 일 방향으로 이동하며 실시간으로 촬영 및 분석을 실시함에 따라, 종래보다 신속하게 구조물의 크랙 탐지를 수행할 수 있게 된다.Fourth, as the unmanned aerial vehicle moves in one direction to the structure and performs shooting and analysis in real time, it is possible to perform crack detection of the structure more quickly than before.

다섯째, 무인항공기가 이격유지부재를 이용하여 구조물과 접촉됨으로써 내부 또는 외부의 원인에 의해 발생되는 진동이 저감되고, 이로써 영상데이터의 품질이 향상된다.Fifth, the unmanned aerial vehicle is contacted with the structure by using the space keeping member to reduce the vibration caused by the internal or external causes, thereby improving the quality of the image data.

여섯째, 이격유지부재의 바퀴가 좌우방향으로만 회전됨에 따라, 무인항공기가 상하방향으로 이동되는 것이 제한되면서 안정적인 좌측 또는 우측 이동이 가능하게 된다.Sixth, as the wheels of the space keeping member is rotated only in the left and right directions, the unmanned aerial vehicle is restricted from moving up and down, and thus stable left or right movement is possible.

도 1은 등록특허공보 10-1536574의 일 실시예의 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기의 전기적 구성들의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기의 전방이 하방으로 선회된 상태의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기가 구조물에 접촉된 상태를 유지하기 위해 추력을 제어하는 예를 나타낸 측면도.
도 7은 이격유지부재에 결합된 바퀴에 의해 무인항공기가 상하방향으로의 이동은 제한되고, 우측 또는 좌측으로 이동되는 것을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기가 기 설정된 촬영 경로를 따라 우즉 방향으로 촬영하며 이동하는 모습을 나타낸 도면.
1 is a side view of one embodiment of Patent Publication No. 10-1536574.
2 is a perspective view of an unmanned aerial vehicle for detecting cracks in a structure using machine learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram of the electrical components of the unmanned aerial vehicle for detecting cracks of the structure using the machine learning according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of a state in which the front of the unmanned aerial vehicle for detecting the crack of the structure is turned downward by using the machine learning according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of an unmanned aerial vehicle for detecting cracks in a structure using machine learning according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side view illustrating an example of controlling a thrust to maintain a state where an unmanned aerial vehicle detecting a crack of a structure is in contact with the structure by using machine learning according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a view showing that the unmanned aerial vehicle is restricted in movement in the vertical direction by the wheels coupled to the space keeping member, and is moved to the right or the left.
FIG. 8 is a view illustrating a drone that detects a crack in a structure by using machine learning according to an embodiment of the present invention and moves in a right direction along a preset shooting path.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.With reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the unmanned aerial vehicle for detecting the crack of the structure by using the machine learning according to embodiments of the present invention. As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific form disclosed, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기(100)는 하우징(130)과, 전방을 주시하며 하우징(130)의 일측에 설치되고, 마주보는 영역의 영상데이터를 획득하는 촬영부(120)와, 촬영부(120)와 유선 또는 무선으로 연결되며, 상기 영상데이터를 기계학습을 이용하여 분석하는 것으로 영상데이터에 포함된 구조물의 크랙을 탐지하는 크랙 분석부(102)와, 하우징(130)에 균일한 간격을 두고 이격되어 배치되며, 추력을 발생시켜 하우징(130)과 함께 비행하는 복수개의 비행체(170)와, 비행체(170)를 제어하는 것으로 비행 방향 및 비행 속도를 제어하는 메인 제어부(101)를 포함하는 것을 특징으로 한다.2 and 3, the unmanned aerial vehicle 100 that detects a crack in a structure using machine learning according to an embodiment of the present invention has a housing 130 and a front side of the housing 130. Is connected to the photographing unit 120 and wired or wirelessly connected to the photographing unit 120 to acquire image data of an area facing each other. The image data is analyzed by using machine learning. Crack analysis unit 102 for detecting a crack of the structure, a plurality of spaced to be spaced apart at equal intervals in the housing 130, generating a thrust 170 flying with the housing 130, and the vehicle It is characterized in that it comprises a main control unit 101 for controlling the flight direction and flight speed by controlling the 170.

이때, 전방은 촬영부(120)가 주시하는 방향이고, 후방은 촬영부(120)가 주시하는 방향과 대향되는 방향으로서, X축(X-axis)이 된다. 하방은 중력 방향이고, 상방은 중력과 대향되는 방향으로서, Z축(Z-axis)이 된다. 우측 방향 및 좌측 방향은 촬영부(120)가 주비하는 방향의 우측과 좌측으로서, Y축(Y-axis)이 된다.In this case, the front is a direction that the imaging unit 120 gazes at, and the rear is a direction opposite to the direction that the imaging unit 120 gazes at, and becomes an X-axis. The lower side is the direction of gravity, and the upper side is the direction opposite to gravity, which is Z-axis. The right direction and the left direction are the right and left sides of the direction in which the photographing unit 120 prepares, and are Y-axis.

구조물은 아파트, 빌딩, 교량, 터널과 같이 대형의 건축물이 포함되며, 이 실시예의 무인항공기(100)는 구조물의 외벽 및 내벽 등에 형성된 크랙을 탐지하게 된다.The structure includes a large building such as an apartment, a building, a bridge, and a tunnel. The unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment detects cracks formed on the outer wall and the inner wall of the structure.

일 실시예로서, 크랙 분석부(102)와 메인 제어부(101)는 하우징(130)의 중간에 별도로 마련된 케이스(150)에 수용되는 것으로 실시될 수 있다. 케이스(150) 내에는 GPS 신호를 수신하는 GPS센서(104)와, 하우징(130)의 자세 값을 획득하는 메인 자이로센서(106)와, 지상에 마련된 별도의 제어시스템과 무선 통신하며 비행경로와 촬영 위치, 영상데이터 등을 송수신하는 통신모듈(180), 메인 제어부(101), 크랙 분석부(102), 복수의 비행체(170) 등의 구성에 전원을 공급하는 전원부(190)가 더 수용될 수 있다.In one embodiment, the crack analysis unit 102 and the main control unit 101 may be accommodated in a case 150 separately provided in the middle of the housing 130. In the case 150, the GPS sensor 104 for receiving a GPS signal, the main gyro sensor 106 for acquiring a posture value of the housing 130, and a separate control system provided on the ground are wirelessly communicated with each other. The power supply unit 190 for supplying power to the configuration of the communication module 180, the main control unit 101, the crack analysis unit 102, the plurality of aircraft 170, and the like to transmit and receive the photographing position, image data, etc. may be further accommodated. Can be.

또한, 케이스(150) 또는 하우징(130)의 둘레에는 인접한 구조물과의 이격된 거리를 검출하는 근접센서(103)가 포함될 수 있다. 메인 제어부(101)는 근접센서(103)를 통해 검출된 이격된 거리 값을 이용하여 이 실시예의 무인항공기(100)가 구조물과 과도하게 밀착되지 않게 비행 방향 및 비행 자세를 제어한다. 근접센서(103)는 케이스(150) 또는 하우징(130)의 전후 좌우 상하 방향 등에 배치되어 전체 방향에서의 충돌을 방지하는 것이 바람직하다. 근접센서(103)는 레이저 등을 이용한 광센서, 음파 등을 이용한 음파센서 등으로 구성될 수 있다.In addition, the proximity of the case 150 or the housing 130 may include a proximity sensor 103 for detecting a distance away from the adjacent structure. The main controller 101 controls the flight direction and flight attitude so that the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment is not in close contact with the structure using the spaced distance values detected by the proximity sensor 103. Proximity sensor 103 is preferably disposed in the front, rear, left, right, up and down directions of the case 150 or the housing 130 to prevent a collision in the entire direction. The proximity sensor 103 may be configured as an optical sensor using a laser, a sound wave sensor using a sound wave, or the like.

촬영부(120)는 주시하는 방향의 화상 이미지를 획득하는 카메라, 또는, 음파, 초음파, 레이저 등을 주사한 후 수신되는 신호로 입체이미지를 획득하는 촬영장치 등이 적용될 수 있다. 촬영부(120)는 어두운 환경에서도 촬영을 실시할 수 있도록 촬영되는 영역에 적외선, 가시광 등의 광을 비추는 조명(도시되지 않음)도 함께 포함될 수 있다.The photographing unit 120 may be a camera that acquires an image image in the direction of attention, or a photographing apparatus that acquires a stereoscopic image as a signal received after scanning sound waves, ultrasound waves, lasers, and the like. The photographing unit 120 may also include illumination (not shown) that illuminates light such as infrared rays and visible light in a region to be photographed so that photographing may be performed even in a dark environment.

크랙 분석부(102)는 촬영부(120)에서 획득한 영상데이터를 수신한 후, 기 탑재된 기계학습(machine learning) 알고리즘에 영상데이터를 입력하는 것으로 크랙을 탐지한다. 기계학습 알고리즘은 사전에 기 준비된 영상데이터를 입력하는 것으로 크랙 탐지를 위한 학습이 실시된 것을 전제로 한다.The crack analyzing unit 102 receives the image data acquired by the photographing unit 120 and detects the crack by inputting the image data into a preloaded machine learning algorithm. The machine learning algorithm is based on the assumption that learning for crack detection is performed by inputting image data prepared in advance.

크랙 분석부(102)는 하우징(130) 내에 탑재된 것으로 실시될 수 있고, 크랙 분석부(102)만 지상에 별도로 마련되어 통신모듈(180)을 통해 영상데이터를 수신하는 것으로 실시될 수 있다.The crack analyzing unit 102 may be implemented as mounted in the housing 130, and the crack analyzing unit 102 may be provided only on the ground to receive image data through the communication module 180.

크랙 분석부(102)는 기계학습 알고리즘이 포함되어 실행되는 컴퓨팅 장치인 것이 바람직하다.The crack analysis unit 102 is preferably a computing device that is executed by including a machine learning algorithm.

비행체(170)는 추력을 발생시키는 복수의 회전익을 포함하는 것을 특징으로 한다. 복수의 회전익에서 발생되는 추력으로 비행하는 비행체(170)는 비행 상태에서 한 위치에 정지하거나, 전후, 좌우, 상하 이동을 자유롭게 실시할 수 있어 구조물을 촬영할 때에 유용하다.Aircraft 170 is characterized in that it comprises a plurality of rotor blades for generating thrust. The aircraft 170 flying with the thrust generated from the plurality of rotor blades is useful when shooting the structure can stop freely at one position in the flight state, or can freely move forward and backward, left and right, up and down.

비행체(170)는 회전익을 구동시키는 전동기(175)와, 비행체(170)의 자세 값을 획득하는 드론 자이로센서(176)와, 드론 자이로센서(176)를 통해 획득된 자세 값을 이용하여 전동기(175)의 구동을 제어하는 것으로 비행체(170)의 자세를 제어하는 드론 제어부(173)로 구성될 수 있다.The vehicle 170 uses an electric motor 175 for driving a rotor blade, a drone gyro sensor 176 for obtaining a posture value of the aircraft 170, and a posture value obtained through the drone gyro sensor 176. The drone controller 173 may control the attitude of the vehicle 170 by controlling the driving of the vehicle 175.

복수의 비행체(170)는 GPS센서(104), 근접센서(103), 전원부(190)를 하우징(130)에 결합된 것을 이용함으로써 중량을 보다 가볍게 할 수 있다.The plurality of vehicles 170 may be lighter by using the GPS sensor 104, the proximity sensor 103, and the power supply unit 190 coupled to the housing 130.

도시된 바와 같이, 비행체(170)는 하우징(130)의 가장자리 부위에 균일한 간격을 두고 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 비행체(170)의 수는 최소 2개가 될 수 있으며, 4개로 구성된 이 실시예보다 더 많은 수로 구성될 수 있다. 비행체(170)의 수가 증가될수록 이 실시예의 무인항공기(100)에서 비행할 수 있는 유상하중(payload)이 증가된다.As shown, the aircraft 170 is preferably spaced apart from each other at a uniform interval on the edge portion of the housing 130. The number of aircraft 170 may be at least two, and may be configured in a larger number than this embodiment of four. As the number of vehicles 170 increases, the payload that can fly in the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment increases.

유상하중을 증가시키기 위한 방법으로는 비행체(170)의 회전익을 보다 대형인 것을 적용하는 방안이 있으나, 회전익의 크기에 비례하여 유상하중도 증가되는 것은 아니므로, 일정 크기 이상의 회전익은 오히려 효과적인 비행에 적합하지 않다.As a method for increasing the payload, there is a method of applying a larger rotor blade of the aircraft 170, but since the payload is not increased in proportion to the size of the rotor blade, a rotor blade of a certain size is more effective for effective flight. Inappropriate.

이 실시예의 촬영부(120)가 별도의 조명을 포함하거나, 하우징(130)에 크랙 분석부(102)가 탑재된 컴퓨팅 장치가 포함될 경우, 이 실시예의 하중이 크게 증가할 수 있는데, 비행체(170)의 수가 많아질수록 유상하중이 증가되어 큰 하중도 용이한 비행이 가능하게 된다.When the photographing unit 120 of the present embodiment includes a separate light or the computing device equipped with the crack analysis unit 102 is included in the housing 130, the load of this embodiment may be greatly increased. The larger the number of h), the higher the payload, making it easier to fly large loads.

도 4를 참조하면, 이 실시예는 사각 하우징(130)의 각 정점 부위에서 링크(140)가 연장되고, 링크(140)의 끝단에 비행체(170)가 결합되는 것으로 실시되었다. 특히, 비행체(170)는 링크(140)에 결합된 상태에서도 자유로운 비행 자세를 취하기 위해, 유니버설 조인트(142)를 매개로 링크(140)와 결합된다. 유니버설 조인트(142)는 비행체(170)의 몸체를 이루는 드론 프레임(171)에 결합된 부위가 전후방향의 회전축을 갖고, 링크(140)와 결합된 부위가 상기 회전축과 직교하는 좌우방향의 회전축을 갖는 것으로 실시됨으로써, 비행체(170)가 링크(140) 상에서 전후방향 및 좌우방향으로 자유롭게 기울어질 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, in this embodiment, the link 140 extends at each vertex portion of the rectangular housing 130, and the vehicle 170 is coupled to the end of the link 140. In particular, the vehicle 170 is coupled to the link 140 via the universal joint 142 in order to take a free flight posture even when coupled to the link 140. The universal joint 142 has a rotation axis in the front and rear direction of the portion coupled to the drone frame 171 constituting the body of the aircraft 170, and the portion coupled to the link 140 has a left and right rotation shaft orthogonal to the rotation axis. By being implemented to have, it is preferable that the vehicle 170 is configured to be freely tilted in the front and rear and left and right directions on the link 140.

비행 방향 및 비행 자세의 제어 시 비행체(170)의 자세만 기울어질 뿐, 하우징(130)은 자세를 유지할 수 있게 됨에 따라, 촬영부(120)는 일정한 자세 유지를 위한 종래의 짐범과 같은 구성이 생략될 수 있게 된다.Only the attitude of the aircraft 170 is inclined when the flight direction and the flight attitude are controlled, and as the housing 130 can maintain the attitude, the photographing unit 120 has a configuration such as a conventional gimbal for maintaining a constant posture. Can be omitted.

메인 제어부(101)는 이 실시예의 무인항공기(100)의 비행을 제어한다. 메인 제어부(101)가 복수의 비행체(170)를 제어하여 비행방향과 자세를 제어하는 방법을 설명한다.The main controller 101 controls the flight of the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment. A method of controlling the flight direction and attitude by controlling the plurality of vehicles 170 by the main controller 101 will be described.

메인 제어부(101)는 전후(X축) 또는 좌우(Y축) 방향으로 비행 방향 제어 시, 복수개의 비행체(170)들의 회전익 중 비행 방향에 위치한 회전익보다 비행 방향과 대향되는 위치의 회전익의 추력을 더 강하게 제어한다. 예를 들어, 도 2와 같이 비행 방향을 전방으로 하고자 할 경우, 메인 제어부(101)는 비행체(170)에 포함된 복수의 회전익 중 후방에 위치한 회전익(전동기(175))이 더 강하게 구동되게 하거나, 전방에 위치한 회전익(전동기(175))이 더 약하게 구동되게 하여 후방에 위치한 회전익의 추력이 상대적으로 더 강해지게 제어한다. 비행체(170)들의 후방에 위치한 회전익의 추력이 상대적으로 더 강해지면, 비행체(170)는 전방이 하방으로 기울어지는 자세가 되지만, 비행체(170)와 링크(140)는 유니버설 조인트(142)로 결합된 상태이기 때문에 하우징(130)도 함께 기울어지지 않는다.The main controller 101 controls the thrust of the rotor blade at a position opposite to the flight direction of the rotor blades in the flight direction among the rotor blades of the plurality of vehicles 170 when controlling the flight direction in the front-rear (X-axis) or left-right (Y-axis) directions. More control. For example, when the flying direction is to be forward, as shown in FIG. 2, the main controller 101 allows the rotary blades (motors 175) located at the rear of the plurality of rotary blades included in the vehicle 170 to be driven more strongly. , So that the rotary blade (motor 175) located in the front is driven to be weaker, so that the thrust of the rotary blade located in the rear is relatively stronger. When the thrust of the rotor blades located at the rear of the aircraft 170 becomes relatively stronger, the aircraft 170 is in a forward tilted downward position, but the aircraft 170 and the link 140 are coupled to the universal joint 142 Since the housing 130 is in an inclined state, the housing 130 also does not tilt.

또한, 메인 제어부(101)는 이 실시예의 무인항공기(100)의 피치(Pitch)축이 회전되게 비행 자세를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 메인 제어부(101)는 측면 방향에서 바라본 하우징(130)을 반시계 방향으로 선회되게 하는 비행 자세, 즉, 하우징(130)의 전방이 하강되고, 후방이 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 비행체(170)들 중 하우징(130)의 후방에 배치된 비행체(170)의 추력을 하우징(130)의 전방에 배치된 비행체(170)보다 더 강하게 제어한다. 이러한 무인항공기(100)의 피치축 회전은 하우징(130)의 수평 유지 또는 촬영부(120)의 촬영 각도를 제어하는데 이용된다.In addition, the main controller 101 can control the flight attitude so that the pitch axis of the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment is rotated. For example, as shown in FIG. 4, the main controller 101 has a flying posture that causes the housing 130 viewed from the side direction to be turned counterclockwise, that is, the front of the housing 130 is lowered and the rear is raised. During flight attitude control, the thrust of the vehicle 170 disposed at the rear of the housing 130 among the plurality of vehicles 170 is more strongly controlled than the aircraft 170 disposed at the front of the housing 130. The pitch axis rotation of the unmanned aerial vehicle 100 is used to maintain the level of the housing 130 or to control the photographing angle of the photographing unit 120.

또한, 메인 제어부(101)는 이 실시예의 무인항공기(100)의 롤(Roll)축이 회전되게 비행 자세를 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(101)는 정면 방향에서 본 하우징(130)을 반시계 방향으로 선회되게 하는 비행 자세, 즉, 하우징(130)의 우측이 좌측보다 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 비행체(170)들 중 하우징(130)의 우측에 배치된 비행체(170)의 추력을 하우징(130)의 좌측에 배치된 비행체(170)보다 상대적으로 더 강하게 제어한다. 이러한 무인항공기(100)의 롤축 회전은 바람과 같은 외란에서도 하우징(130)이 수평자세를 유지하게 하는데 이용된다.In addition, the main controller 101 can control the flight attitude so that the roll axis of the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment is rotated. For example, the main controller 101 may control a plurality of aircrafts in a flight attitude that causes the housing 130 to be turned counterclockwise, that is, when the right side of the housing 130 is raised from the left side. The thrust of the aircraft 170 disposed on the right side of the housing 130 among the 170 is controlled to be stronger than the aircraft 170 disposed on the left side of the housing 130. The roll shaft rotation of the unmanned aerial vehicle 100 is used to keep the housing 130 in a horizontal position even in a disturbance such as wind.

또한, 메인 제어부(101)는 이 실시예의 무인항공기(100)의 요(Yaw)축이 회전되게 비행자세를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 메인 제어부(101)는 평면 방향에서 본 하우징(130)을 반시계 방향으로 선회되게 하는 비행 자세, 즉, 하우징(130)의 전방이 좌측 방향으로 선회되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 비행체(170)들 중 하우징(130)의 좌측에 배치된 비행체(170)의 전방의 회전익을 후방에 위치한 회전익보다 추력을 상대적으로 더 강하게 제어하거나, 하우징(130)의 우측에 배치된 비행체(170)의 후방에 위치한 회전익을 전방에 위치한 회전익보다 추력을 상대적으로 더 강하게 제어한다.In addition, the main controller 101 can control the flight attitude so that the yaw axis of the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment is rotated. For example, referring to FIG. 5, the main controller 101 is a flight attitude that causes the housing 130 to be rotated counterclockwise in a planar direction, that is, a flight in which the front of the housing 130 is turned to the left direction. In the posture control, the thrust of the front rotor of the aircraft 170 disposed on the left side of the housing 130 among the plurality of vehicles 170 is controlled to be stronger than the rotor blades located at the rear, or the right side of the housing 130. The rotary blades located at the rear of the vehicle 170 disposed in the control the thrust relatively stronger than the rotary blades located in the front.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습을 이용하여 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기(100)는 전방에 위치한 구조물과 하우징(130)이 간격을 두고 이격된 거리를 유지하며 비행할 수 있도록 하우징(130)의 전방에 결합되는 이격유지부재(135)를 더 포함한다.On the other hand, the unmanned aerial vehicle 100 that detects the crack of the structure by using the machine learning according to an embodiment of the present invention so that the structure and the housing 130 located in front of the space can be maintained at a distance spaced apart It further includes a space keeping member 135 coupled to the front of the housing 130.

이 실시예의 이격유지부재(135)는 하우징(130)에서부터 전방으로 길게 연장되어 형성된 것으로 실시되었다.The space keeping member 135 of this embodiment was implemented to be formed to extend in the front from the housing 130 long.

이격유지부재(135)는 촬영부(120)와 구조물이 일정한 간격은 유지되게 하여 촬영된 영상데이터가 일정한 품질을 가지게 한다. 예를 들어, 촬영부(120)가 카메라로 구성될 경우, 촬영부(120)와 구조물의 이격된 거리가 일정하게 유지되면 촬영부(120)의 초점이 상시 제어되지 않아도 되기 때문에 초점을 제어하기 위한 렌즈의 생략이 가능하게 되고, 이로써 보다 선명한 화상을 획득할 수 있게 된다.The space keeping member 135 maintains a constant distance between the photographing unit 120 and the structure so that the photographed image data has a certain quality. For example, when the photographing unit 120 is configured as a camera, if the distance between the photographing unit 120 and the structure is kept constant, the focus of the photographing unit 120 does not always need to be controlled. It is possible to omit the lens so that a clearer image can be obtained.

또한, 이격유지부재(135)가 구조물에 접촉된 상태가 되면 비행체(170)의 전동기(175) 또는 주변의 바람과 같은 외란에 의해 발생된 진동이 저감되어 촬영부(120)의 영상데이터의 품질이 더욱 향상될 수 있게 된다.In addition, when the space keeping member 135 is in contact with the structure, the vibration generated by the disturbance such as the electric motor 175 or the surrounding wind of the aircraft 170 is reduced to the quality of the image data of the photographing unit 120 This can be further improved.

또한, 이격유지부재(135)는 구조물과 하우징(130)이 간격을 두고 이격된 거리를 유지하게 함으로써 비행체(170)가 구조물과 충돌하는 것도 방지하게 된다.In addition, the space keeping member 135 to prevent the aircraft 170 from colliding with the structure by maintaining the distance between the structure and the housing 130 spaced apart.

이 실시예의 무인항공기(100)는 구조물과 인접한 상태에서 촬영을 수행하기 때문에 촬영될 수 있는 범위는 구조물의 크기와 비교하여 크게 협소할 수 있다. 즉, 등록특허공보 10-1536574와 같이 무인항공기(100)가 구조물에 흡착된 채로 촬영이 실시되면 교량과 같은 거대한 구조물 전체를 촬영하는데 매우 오랜 시간이 소요된다.Since the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment performs imaging in a state adjacent to the structure, the range that can be photographed can be greatly narrowed compared to the size of the structure. That is, when the unmanned aerial vehicle 100 is photographed while the unmanned aerial vehicle 100 is adsorbed to the structure, as in Patent Publication No. 10-1536574, it takes a very long time to photograph the entire large structure such as a bridge.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 이격유지부재(135)의 연장된 끝단에는 좌우방향으로 구름되는 바퀴가 결합된다. 구조물의 영상데이터 획득 시 메인 제어부(101)는 구조물 방향으로 비행 방향을 제어하는 것으로 이격유지부재(135)의 바퀴가 구조물에 밀착되게 한다. 이격유지부재(135)가 구조물에 밀착되면 메인 제어부(101)는 비행 방향을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이동시킨다. 이때, 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이동되는 비행 속도는 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 촬영부(120) 및 크랙 분석부(102)는 무인항공기(100)가 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이동되는 상태에서 실시간으로 영상데이터를 획득하고, 영상데이터에서 크랙을 탐지한다. 무인항공기(100)가 일정하게 이동하며 실시간으로 크랙이 탐지됨에 따라 구조물 전체를 촬영하는 시간이 비약적으로 상승된다.6 to 8, wheels rolling in the left and right directions are coupled to the extended ends of the space keeping member 135. When the image data of the structure is acquired, the main control unit 101 controls the flight direction in the direction of the structure so that the wheels of the space keeping member 135 closely adhere to the structure. When the space keeping member 135 is in close contact with the structure, the main control unit 101 moves the flight direction to the left or right direction. At this time, the flying speed moving in the left direction or the right direction is preferably kept constant. The photographing unit 120 and the crack analyzing unit 102 acquire image data in real time while the unmanned aerial vehicle 100 moves in a left direction or a right direction, and detects a crack in the image data. As the unmanned aerial vehicle 100 constantly moves and cracks are detected in real time, the time for photographing the entire structure is greatly increased.

이 실시예의 도면에는 이격유지부재(135) 및 바퀴가 강조를 위해 크게 적용되었으나, 실제 제작되는 실시예에서는 두께 및 크기가 보다 작게 적용되는 것이 바람직하다.In the drawings of this embodiment, the space keeping member 135 and the wheel is largely applied for emphasis, but in the embodiment to be manufactured, it is preferable that the thickness and size are smaller.

또한, 무인항공기(100)가 정지된 상태에서 촬영된 영상데이터는 2차원의 이미지이기 때문에 구조물의 색상, 주변 빛의 간섭 등에 의해 크랙 탐지의 성능이 저하된다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기(100)는 구조물과 일정한 간격을 유지하며 일 방향으로 이동하는 특징을 이용하여, 구조물의 동일한 부위를 서로 다른 위치에서 촬영된 적어도 2개 이상의 영상데이터를 비교하는 것으로 크랙을 탐지한다. 예를 들어, 구조물의 어느 한 부위에 크랙이 발생되어 있고, 무인항공기(100)가 우측 방향으로 이동하며 크랙 검사를 실시할 경우, 크랙을 좌측에서 촬영한 제1 영상데이터와 크랙을 우측에서 촬영한 제2 영상데이터를 조합하면 3차원 이미지를 획득할 수 있게 된다. 크랙 분석부(102)는 복수의 영상데이터를 조합하여 3차원 이미지를 생성한 후 크랙을 탐지함으로써, 크랙의 탐지 성능이 향상되고, 보다 미세한 크랙도 탐지할 수 있게 된다.In addition, since the image data photographed while the unmanned aerial vehicle 100 is stopped is a two-dimensional image, the performance of crack detection is degraded due to the color of the structure, interference of ambient light, and the like. On the other hand, the unmanned aerial vehicle 100 according to an embodiment of the present invention uses at least a certain distance from the structure and moves in one direction, at least two or more image data photographed at different positions of the same portion of the structure Detect cracks by comparing For example, when a crack is generated in any part of the structure and the unmanned aerial vehicle 100 moves to the right and performs a crack inspection, the first image data and the crack photographed from the left side are taken from the right side. Combining one second image data makes it possible to obtain a three-dimensional image. The crack analysis unit 102 generates a three-dimensional image by combining a plurality of image data and then detects a crack, thereby improving the detection performance of the crack and detecting even finer cracks.

또한, 이 실시예는 바퀴의 둘레에 결합되어, 바퀴가 구조물에 접촉 상태에서 구름될 때, 구조물에 표시를 남기는 각인부(도시되지 않음)가 더 포함될 수 있다. 일 실시예로서 각인부는 바퀴가 구름 될 때 잉크가 배출되어, 무인항공기(100)가 구조물에 밀착된 상태로 좌우방향으로 이동될 때 바퀴와 접촉된 구조물에 잉크를 남길 수 있다. 구조물에 남겨진 잉크 표시는 촬영부(120)가 실시간으로 촬영하는 영상데이터에 함께 포함된다. 영상데이터에 포함된 잉크 표시를 메인 제어부(101)로 전달되며, 메인 제어부(101)는 잉크 표시가 형성된 방향을 분석하는 것으로 무인항공기(100)가 좌측 또는 우측 방향으로 이동될 때 수평으로 일정하게 이동되고 있는 것인지 피드백 할 수 있게 된다.In addition, this embodiment may further include an imprint (not shown) coupled to the circumference of the wheel to leave an indication on the structure when the wheel is clouded in contact with the structure. In one embodiment, the engraving portion is discharged ink when the wheel is clouded, it can leave the ink in the structure in contact with the wheel when the unmanned aerial vehicle 100 is moved in the left and right direction in close contact with the structure. The ink marks left on the structure are included in the image data captured by the photographing unit 120 in real time. The ink marks included in the image data are transmitted to the main controller 101, and the main controller 101 analyzes the direction in which the ink marks are formed, and then horizontally and uniformly when the unmanned aerial vehicle 100 moves to the left or right direction. You can feedback whether it is moving.

상기 표시는 원거리에서는 육안으로 식별되지 않는 미세한 선이거나, 자외선을 비추어야 식별될 수 있는 특수 잉크가 적용될 수 있고, 시간이 지나면 자연적으로 증발되는 물, 알코올과 같은 유체가 될 수 있다.The marking may be a fine line that is not visually identified at a distance, or may be applied with a special ink that can be identified by illuminating ultraviolet rays, and may be a fluid such as water or alcohol which naturally evaporates over time.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기(100)의 사용 예를 설명한다.Next, an example of use of the unmanned aerial vehicle 100 for detecting a crack of a structure according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 크랙 탐지 대상이 되는 구조물의 위치 또는 형상 정보를 메인 제어부(101)에 입력한다. 위치 정보는 GPS 값과 같은 정보가 될 수 있으며, 형상 정보는 구조물의 도면 또는 3차원 이미지와 같은 것이 될 수 있다.First, the position or shape information of the structure to be crack detection object is input to the main control unit 101. The location information may be information such as a GPS value, and the shape information may be such as a drawing of a structure or a three-dimensional image.

메인 제어부(101)는 크랙 탐지가 실시될 구조물의 영역 중 촬영이 시작될 위치와 촬영 경로, 촬영이 종료되는 위치를 설정한다. 촬영 경로는 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이동되는 하나의 라인으로 설정되며, 하나의 라인에 대한 촬영이 종료되면 인접한 다음 라인으로 무인항공기(100)가 이동되게 경로를 구성한다.The main controller 101 sets a position at which image pickup is to be started, a photographing path, and a position at which image pickup ends in an area of the structure where crack detection is to be performed. The photographing path is set to one line which is moved in the left direction or the right direction, and when the photographing of one line is completed, the unmanned aerial vehicle 100 is moved to the next adjacent line.

메인 제어부(101)는 비행체(170)들을 제어하여 무인항공기(100)가 입력된 구조물을 향하여 비행하게 한다.The main controller 101 controls the aircraft 170 to allow the unmanned aerial vehicle 100 to fly toward the input structure.

구조물에 도달된 무인항공기(100)는 촬영이 시작될 위치로 이동한 후, 이격유지부재(135)가 접촉될 정도로 구조물에 접근한다.After reaching the structure, the unmanned aerial vehicle 100 approaches the structure such that the space keeping member 135 contacts after moving to the position where the shooting starts.

이격유지부재(135)가 구조물에 접촉되면, 무인항공기(100)는 촬영 경로를 따라 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이동되고, 이동하는 동안 촬영부(120)가 실시간으로 구조물을 촬영한다. 촬영부(120)가 실시간으로 영상데이터를 획득하는 동안 크랙 분석부(102)도 실시간으로 영상데이터들을 분석하여 구조물의 크랙을 탐지한다.When the space keeping member 135 is in contact with the structure, the unmanned aerial vehicle 100 is moved in the left direction or the right direction along the shooting path, while the photographing unit 120 photographs the structure in real time. While the photographing unit 120 acquires the image data in real time, the crack analysis unit 102 also analyzes the image data in real time to detect cracks in the structure.

탐지된 구조물의 크랙에 대한 정보는 통신모듈(180)을 통해 지상에 마련된 별도의 시스템으로 전송되거나, 크랙 분석부(102) 내에 저장된다.Information about the crack of the detected structure is transmitted to a separate system provided on the ground through the communication module 180, or stored in the crack analysis unit 102.

무인항공기(100)는 기 설정된 촬영 경로를 경유한 후 촬영 종료 위치에 도달되면 기 설정된 복귀 지점으로 복귀한다.The unmanned aerial vehicle 100 returns to the preset return point when the shooting end position is reached after passing through the preset shooting path.

만약, 구조물의 촬영 중 전원부(190)의 전원이 고갈되면 무인항공기(100)는 잠시 복귀하여 전원을 충전한 후 중단되었던 촬영 경로로 이동하여 크랙 탐지를 계속 수행할 수 있다. 이때, 구조물에는 각인부를 통해 촬영이 실시된 위치에 표시가 남겨진 상태이므로 촬영 중단된 경로 및 크랙 탐지가 실시되지 않은 영역을 용이하게 식별할 수 있게 된다.If the power of the power supply unit 190 is depleted during the imaging of the structure, the unmanned aerial vehicle 100 may return to a moment, charge the power, and move to the stopped shooting path to continue crack detection. In this case, since the mark remains at the position where the image is taken through the engraving portion, the path and the area where the image is not detected may be easily identified.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 아래 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention as defined by the limitations of the following claims.

100 : 무인항공기 101 : 메인 제어부
102 : 크랙 분석부 103 : 근접센서
104 : GPS센서 106 : 메인 자이로센서
120 : 촬영부 130 : 하우징
135 : 이격유지부재 140 : 링크
142 : 유니버설 조인트 150 : 케이스
170 : 비행체 171 : 드론 프레임
173 : 드론 제어부 175 : 전동기
176 : 드론 자이로센서 180 : 통신모듈
190 : 전원부
100: unmanned aerial vehicle 101: main control unit
102: crack analysis unit 103: proximity sensor
104: GPS sensor 106: main gyro sensor
120: photographing unit 130: housing
135: space keeping member 140: link
142: universal joint 150: case
170: aircraft 171: drone frame
173: drone control unit 175: electric motor
176: drone gyro sensor 180: communication module
190: power supply

Claims (10)

하우징과;
전방을 주시하며 상기 하우징의 일측에 설치되고, 마주보는 영역의 영상데이터를 획득하는 촬영부와;
상기 촬영부와 유선 또는 무선으로 연결되며, 상기 영상데이터를 기계학습을 이용하여 분석하는 것으로 상기 영상데이터에 포함된 구조물의 크랙을 탐지하는 크랙 분석부와;
상기 하우징에 균일한 간격을 두고 이격되어 배치되며, 추력을 발생시켜 상기 하우징과 함께 비행하는 복수개의 비행체와;
상기 비행체를 제어하는 것으로 비행 방향 및 비행 속도를 제어하는 메인 제어부를 포함하고,
상기 비행체는 상기 하우징에서 연장된 링크에 결합되고,
상기 비행체와 상기 링크는 유니버설 조인트를 매개로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
A housing;
A photographing unit installed at one side of the housing while looking forward and acquiring image data of an area facing each other;
A crack analyzing unit connected to the photographing unit by wire or wirelessly and detecting a crack of a structure included in the image data by analyzing the image data using machine learning;
A plurality of vehicles disposed at equal intervals in the housing and generating thrust and flying together with the housing;
It includes a main control unit for controlling the flight direction and flight speed by controlling the vehicle,
The vehicle is coupled to a link extending from the housing,
And the vehicle and the link are coupled to each other via a universal joint.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비행체는 추력을 발생시키는 복수의 회전익을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 1,
The aircraft detects a crack of the structure, characterized in that it comprises a plurality of rotor blades for generating a thrust.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는 전후 또는 좌우 방향으로 비행 방향 제어 시, 복수개의 상기 비행체들의 회전익 중 비행 방향에 위치한 회전익보다 비행 방향과 대향되는 위치의 회전익의 추력을 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 3,
The main control unit controls the thrust of the rotor blades at positions opposite to the flight direction than the rotor blades located in the flight direction among the rotor blades of the plurality of flying bodies when controlling the flight direction in the front, rear, left and right directions. Unmanned drone detecting.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 하우징의 후방이 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 후방에 배치된 비행체의 추력을 상기 하우징의 전방에 배치된 비행체보다 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 3,
The main controller may control the thrust of the vehicle disposed behind the housing among the plurality of the vehicles more strongly than the vehicle disposed at the front of the housing when the flight attitude of the rear of the housing is raised. Unmanned aerial vehicle that detects cracks in structures.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 하우징의 우측이 좌측보다 상승되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 우측에 배치된 비행체의 추력을 상기 하우징의 좌측에 대응되는 비행체보다 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 3,
The main controller may control the thrust of the aircraft disposed on the right side of the housing more strongly than the aircraft corresponding to the left side of the housing when the flight attitude is controlled to raise the right side of the housing than the left side. Unmanned aerial vehicle for detecting cracks in structures.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 하우징의 전방이 좌측 방향으로 선회되는 비행 자세 제어 시, 복수개의 상기 비행체들 중 상기 하우징의 좌측에 배치된 비행체의 전방의 회전익을 후방에 위치한 회전익보다 추력을 더 강하게 제어하거나, 상기 하우징의 우측에 배치된 비행체의 후방에 위치한 회전익을 전방에 위치한 회전익보다 추력을 더 강하게 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 3,
The main controller may control the thrust of the front rotor of the vehicle disposed on the left side of the housing more strongly than the rotor of the rear, when the flight attitude control of the front of the housing is turned in the left direction, Unmanned aerial vehicle for detecting cracks of the structure, characterized in that the thrust control stronger than the rotary blades located in front of the rotor positioned in the rear of the vehicle disposed on the right side of the housing.
제1항에 있어서,
전방에 위치한 구조물과 상기 하우징이 간격을 두고 이격된 거리를 유지하며 비행할 수 있도록 상기 하우징의 전방에 결합되는 이격유지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 1,
And a space keeping member coupled to the front of the housing so that the structure positioned in front of the housing and the housing can be spaced at a spaced distance apart from each other.
제8항에 있어서,
상기 이격유지부재는 상기 하우징에서부터 전방으로 길게 연장되어 형성되고, 연장된 끝단에는 좌우방향으로 구름되는 바퀴가 결합된 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 8,
The space keeping member is formed to extend in a long direction from the housing forward, unmanned aerial vehicle for detecting cracks of the structure, characterized in that coupled to the wheel wheels rolling in the left and right directions to the extended end.
제8항에 있어서,
상기 메인 제어부는 구조물의 영상데이터 획득 시 상기 구조물 방향으로 비행 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 크랙을 탐지하는 무인항공기.
The method of claim 8,
The main control unit detects a crack of the structure, characterized in that for controlling the flight direction toward the structure when the image data of the structure is acquired.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102314038B1 (en) * 2019-12-18 2021-10-19 한국항공우주연구원 Method for determining unusual area for optical navigation based on artificial neural network, apparatus for producing onboard map, and method for determining direction of lander
KR102486225B1 (en) * 2021-11-24 2023-01-12 주식회사 케이엠티엘 Wall drone equipped with crack diagnosis device and fafcility exterior inspection method using the same
CN116145545B (en) * 2023-04-19 2023-06-27 山西省交通建设工程质量检测中心(有限公司) Bridge bottom surface crack detection device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017116860A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Unmanned Innovation, Inc. Unmanned aerial vehicle rooftop inspection system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101536574B1 (en) 2015-03-02 2015-07-14 건설표준시험원(주) drone for checking structure
KR101796258B1 (en) 2015-04-21 2017-11-13 순천대학교 산학협력단 A construction safety inspection method based on vision using small unmanned aerial vehicles
KR20170104901A (en) * 2016-03-08 2017-09-18 자이로캠주식회사 The drone assembly which can control payload by the number of sub drone module and the master control unit or method for sub drone module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017116860A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Unmanned Innovation, Inc. Unmanned aerial vehicle rooftop inspection system

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