KR102127350B1 - Gimbal device with vibration damping function - Google Patents

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(주)비씨디이엔씨
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Abstract

본 발명은 무인 비행체 본체에서 카메라 리그로 전달되는 진동과 외력에 의해 카메라 리그 자체에서 발생하는 진동을 완화시켜서 카메라에 의해 촬영되는 영상의 이미지를 안정화시킬 수 있는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치는,
무인비행체 본체에 탈부착 가능하며, 상기 무인비행체 본체에 의한 진동을 완화하는 완충 부재가 형성된 지지플레이트; 상기 지지플레이트 하부에 기설정된 각도로 회동가능하게 설치되며, 상기 무인비행체 본체로부터 전달되는 제1 진동을 감지하는 제1 센서가 형성된 지지봉; 상기 지지봉과 결합하며, 외력에 의해 발생하는 제2 진동을 감지하는 제2 센서가 설치된 카메라 리그; 상기 제1 센서 및 제2 센서의 감지값으로부터 보정값을 산출하는 제어부; 및, 상기 지지봉에 형성되며, 상기 산출된 보정값을 이용하여 상기 지지봉의 진동을 완화하는 진동 보정부를 포함한다.The present invention relates to a gimbal device having a vibration damping function capable of stabilizing the image transmitted by the camera by alleviating the vibration transmitted from the unmanned air vehicle body to the camera rig and the vibration generated by the camera rig itself by external force. That,
Gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention,
It is detachable to the unmanned air vehicle body, the support plate is formed with a cushioning member for alleviating the vibration by the unmanned air vehicle body; A support rod that is rotatably installed at a predetermined angle under the support plate and is formed with a first sensor for sensing a first vibration transmitted from the unmanned vehicle body; A camera rig coupled with the support rod and equipped with a second sensor for sensing a second vibration generated by external force; A control unit calculating a correction value from detection values of the first sensor and the second sensor; And, it is formed on the support bar, and includes a vibration correction unit for alleviating the vibration of the support bar using the calculated correction value.

Description

진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치 {Gimbal device with vibration damping function}Gimbal device with vibration damping function

본 발명은 짐벌 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무인 비행체 본체에서 카메라 리그로 전달되는 진동과 외력에 의해 카메라 리그 자체에서 발생하는 진동을 완화시켜서 카메라에 의해 촬영되는 영상의 이미지를 안정화시킬 수 있는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gimbal device, and more specifically, to reduce vibrations generated from the camera rig itself by vibration and external force transmitted from the unmanned air vehicle body to the camera rig, thereby stabilizing an image of an image photographed by the camera. It relates to a gimbal device having a vibration damping function.

일반적으로, 공중 영상 촬영을 위해서는 유인 비행체와 조종사와 항공 촬영을 위해 특별히 제작된 고가의 영상 촬영 장비를 탑재하여 실시하므로, 매우 고가이며 별도의 비행장 등이 필요하였다. 이에 비해 드론과 같은 무인 비행체 등에 의한 공중 영상 촬영은 비교적 적은 장비와 인력으로 운영이 가능하여 소규모 공중 영상 촬영시 많이 활용되고 있다.In general, for aerial video shooting, it is carried out with a manned aircraft and an expensive video recording equipment specially designed for aerial photography, so it is very expensive and requires a separate airfield. On the other hand, aerial video shooting by unmanned aerial vehicles such as drones can be operated with relatively few equipment and manpower, so it is widely used for small aerial video shooting.

그러나, 무인 비행체, 예를 들어, 드론(Drone)이나 헬리캠(Helicam)에 의한 공중 영상 촬영은 지상 조종사의 조종 능력에 따라 영상의 품질이 달라지며 무엇보다도, 탑재할 수 있는 탑재 중량에 한계가 있어서 고품질 영상 장비의 탑재 활용이 힘들다는 단점이 있다. 드론으로 공중 영상을 촬영하기 위해서는 드론과 카메라를 장착할 수 있는 카메라 짐벌 장치가 필요하며, 이 짐벌 장치의 조종 또한 공중 영상을 획득하는데 있어서 중요한 요소를 차지한다.However, for aerial video shooting by unmanned aerial vehicles, for example, drones or helicams, the quality of the images varies depending on the pilot's control ability, and above all, there is a limit to the mountable weight. Therefore, there is a disadvantage in that it is difficult to use high-quality video equipment. In order to shoot aerial images with a drone, a camera gimbal device that can be equipped with a drone and a camera is required, and manipulation of the gimbal device also plays an important role in acquiring aerial images.

현재까지의 무인 비행체에 의한 공중 촬영 방법은 무인 비행체 조종사와는 별도로 무인 비행체에 탑재된 짐벌을 조종하는 지상 조종사가 별도로 요구된다. 무인 비행체의 짐벌에 장착된 카메라의 시선을 지상의 짐벌 조종사에 의해 수동으로 조종하여 촬영 대상물을 추적하며 촬영한다. 카메라의 촬영 각도를 조절하기 위해 지상 짐벌 조종사는 현재 카메라가 주시하고 있는 시선에서 촬영된 영상을 볼 수 있도록 별도의 소형 카메라를 장착하여 이 카메라의 영상을 지상으로 전송하여 액정디스플레이 등에 나타난 영상을 지상조종사가 보면서 촬영 각도를 조절한다.To date, the aerial photographing method using an unmanned aerial vehicle requires a ground pilot controlling a gimbal mounted on the unmanned aerial vehicle separately from an unmanned aerial vehicle pilot. The gaze of the camera mounted on the gimbal of an unmanned aerial vehicle is manually controlled by a gimbal pilot on the ground, tracking and photographing the object. In order to adjust the camera's shooting angle, the ground gimbal pilot is equipped with a separate small camera to transmit the image from the camera to the ground to view the image captured from the line of sight that the camera is currently watching. Adjust the shooting angle while watching the pilot.

한편, 카메라를 짐벌에 장착하고, 드론 등과 같은 무인 비행체를 이용하여 공중 영상을 촬영할 때, 무인 비행체의 프로펠러 움직임에 의해 발생하는 진동, 바람 등 공기의 움직임에 의해 무인 비행체에 전달되는 진동 등은 무인 비행체에 결합되는 짐벌을 통해 카메라로 전달된다. 따라서, 카메라에 의해 획득되는 영상 이미지에는 진동에 의한 떨림이 반영되어 고품질의 영상 이미지를 얻지 못하는 단점이 있다.Meanwhile, when a camera is mounted on a gimbal and an aerial image is photographed using an unmanned aerial vehicle such as a drone, vibrations generated by propeller movement of an unmanned aerial vehicle or vibrations transmitted to an unmanned aerial vehicle by air movement such as wind are unattended. It is delivered to the camera through a gimbal that is coupled to the vehicle. Accordingly, the vibration caused by vibration is reflected in the image image obtained by the camera, and thus a high quality image image cannot be obtained.

한국등록특허 10-1610802호Korean Registered Patent 10-1610802

본 발명은 무인 비행체 본체에서 카메라 리그로 전달되는 진동과 외력에 의해 카메라 리그 자체에서 발생하는 진동을 완화시켜서 카메라에 의해 촬영되는 영상의 이미지를 안정화시킬 수 있는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a gimbal device having a vibration mitigation function capable of stabilizing the image transmitted by the camera by alleviating the vibration transmitted from the unmanned air vehicle body to the camera rig and the vibration generated by the camera rig itself by external force. It aims to do.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치는,Gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention,

무인비행체 본체에 탈부착 가능하며, 상기 무인비행체 본체에 의한 진동을 완화하는 완충 부재가 형성된 지지플레이트; 상기 지지플레이트 하부에 기설정된 각도로 회동가능하게 설치되며, 상기 무인비행체 본체로부터 전달되는 제1 진동을 감지하는 제1 센서가 형성된 지지봉; 상기 지지봉과 결합하며, 외력에 의해 발생하는 제2 진동을 감지하는 제2 센서가 설치된 카메라 리그; 상기 제1 센서 및 제2 센서의 감지값으로부터 보정값을 산출하는 제어부; 및, 상기 지지봉에 형성되며, 상기 산출된 보정값을 이용하여 상기 지지봉의 진동을 완화하는 진동 보정부를 포함한다.It is detachable to the unmanned air vehicle body, the support plate is formed with a cushioning member for alleviating the vibration by the unmanned air vehicle body; A support rod that is rotatably installed at a predetermined angle under the support plate and has a first sensor configured to sense a first vibration transmitted from the unmanned vehicle body; A camera rig coupled with the support rod and equipped with a second sensor for sensing a second vibration generated by external force; A control unit calculating a correction value from detection values of the first sensor and the second sensor; And, it is formed on the support bar, and includes a vibration correction unit for alleviating the vibration of the support bar using the calculated correction value.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 있어서, 상기 진동 보정부는, 제1 축 및 제3 축 방향의 진동을 보정하는 제1 진동 보정모듈과, 제2 축 및 제3 축 방향의 진동을 보정하는 제2 진동 보정모듈을 포함할 수 있다.In the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, the vibration correction unit includes a first vibration correction module for correcting vibrations in the first and third axis directions, and the second and third axes It may include a second vibration correction module for correcting the vibration in the direction.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 진동과 상기 제2 진동의 파형을 병합한 진동 파형을 획득하고, 획득된 진동 파형을 상쇄시키는 상쇄 파형을 산출한 다음, 상기 상쇄 파형을 3축으로 분류하여, 상기 제1 및 제2 진동 보정모듈 각각의 보정값을 산출할 수 있다.In the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, the control unit acquires a vibration waveform obtained by combining the waveforms of the first vibration and the second vibration, and offsets the obtained vibration waveform After calculating the waveform, the offset waveform can be classified into three axes to calculate correction values for each of the first and second vibration correction modules.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 진동 보정모듈은, 상기 지지봉을 중심으로 대향하여 배치된 한 쌍의 자성체와 상기 한 쌍의 자성체 각각과 이격 배치된 코일 부재를 포함할 수 있다.In the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, the first and second vibration correction modules include a pair of magnetic bodies and a pair of magnetic bodies disposed opposite to each other with respect to the support rod. It may include a coil member spaced apart.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 있어서, 상기 코일 부재는 복수개의 코일이 수직 방향으로 이격 배치되어, 상기 복수개의 코일에 흐르는 전류에 의해 상기 제3 축 방향의 진동을 보정할 수 있다.In the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, the coil member is arranged a plurality of coils spaced apart in the vertical direction, the vibration in the third axis direction by the current flowing through the plurality of coils Can be corrected.

본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치에 있어서, 상기 진동 보정부는, 상기 제1 진동 보정모듈과 상기 제2 진동 보정모듈 사이에 형성되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.In the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, the vibration correction unit may further include an elastic body formed between the first vibration correction module and the second vibration correction module.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the implementations according to various aspects of the present invention are included in the detailed description below.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 무인 비행체 본체에서 카메라 리그로 전달되는 진동과 외력에 의해 카메라 리그 자체에서 발생하는 진동을 완화시켜서 카메라에 의해 촬영되는 영상의 이미지를 안정화시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, vibrations transmitted from the unmanned air vehicle body to the camera rig and vibration generated in the camera rig itself due to external force may be alleviated to stabilize an image of an image photographed by the camera.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 절단 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 측단면도이다.1 is a view showing a gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.
2 is a cut-away perspective view showing a vibration correction unit of a gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a vibration correction unit of a gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view of a vibration correction unit of a gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various transformations and can have various embodiments, and thus, specific embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치를 설명한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as'include' or'have' are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof described in the specification, and one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance. Hereinafter, a gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치(이하, 짐벌 장치라 함)가 도시된 도면이다.1 is a view showing a gimbal device (hereinafter referred to as a gimbal device) having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 짐벌 장치는, 지지플레이트(100), 지지봉(200), 진동 보정부(300), 카메라 리그(400)를 포함한다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 진동 보정부(300)의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.1, the gimbal device according to an embodiment of the present invention includes a support plate 100, a support rod 200, a vibration correction unit 300, and a camera rig 400. In addition, although not shown, includes a control unit for controlling the operation of the vibration correction unit 300.

지지플레이트(100)는 소정의 형상, 예를 들어 원형 형상, 사각형 형상, 무인 비행체의 하부 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 지지플레이트(100)는 상부 플레이트(101) 및 하부 플레이트(102)가 소정 간격으로 이격되어 형성되고, 플레이트 사이에는 완충 부재(110)가 형성될 수 있다. The support plate 100 may be formed in a predetermined shape, for example, a circular shape, a square shape, or a shape corresponding to the lower shape of the unmanned aerial vehicle. The support plate 100 is formed with the upper plate 101 and the lower plate 102 spaced apart at predetermined intervals, and the buffer member 110 may be formed between the plates.

완충 부재(110)는 하부 플레이트(102) 상에서 상부 플레이트(101)가 진동하도록 하여, 무인 비행체의 비행에 따른 위치 변경시 발생하는 진동 또는 난류에 의해 무인 비행체의 위치가 급변할 때 발생하는 진동을 완충 부재(110)가 1차적으로 흡수하여 진동을 완화한다. 이를 위해 완충 부재(110)는 탄성이 있는 소재로 이루어지며, 예를 들어 실리콘으로 이루어 질 수 있다.The shock absorbing member 110 causes the upper plate 101 to vibrate on the lower plate 102, thereby generating vibration generated when the position of the unmanned vehicle changes rapidly due to turbulence or turbulence generated when the position of the unmanned vehicle changes due to flight. The shock absorbing member 110 absorbs primarily to dampen vibration. To this end, the buffer member 110 is made of an elastic material, and may be made of, for example, silicone.

지지플레이트(100) 하부에는 지지봉(200)이 형성된다. 지지봉(200)은 지지플레이트(100) 하부에 기설정된 각도로 회동가능하게 설치된다. 지지플레이트(100)와 지지봉(200) 사이에는, 무인 비행체의 비행, 바람 등에 의한 외력에 의해 카메라 리그(400)가 진자 운동하는 것을 완화시키기 위한 댐퍼 구조물(210)이 형성된다. 지지봉(200)은 무인 비행체의 비행, 바람 등에 의한 외력에 의해 소정 각도로 회동하면서 진자 운동을 하지만, 댐퍼 구조물(210)에 의해 진자 운동이 완화된다.The support rod 200 is formed under the support plate 100. The support rod 200 is rotatably installed at a predetermined angle under the support plate 100. Between the support plate 100 and the support rod 200, a damper structure 210 is formed to mitigate the pendulum movement of the camera rig 400 by an external force due to flying, wind, etc. of an unmanned aerial vehicle. The support rod 200 performs a pendulum motion while rotating at a predetermined angle by an external force due to flying, wind, etc. of an unmanned aerial vehicle, but the pendulum motion is relieved by the damper structure 210.

또한, 지지봉(200)에는 무인비행체 본체로부터 전달되는 제1 진동을 감지하는 제1 센서(220)가 형성된다. 제1 센서(220)는 진동을 감지할 수 있는 모든 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서, 가속도 센서 등이 될 수 있다. 지지봉(200)에서 제1 센서(220)가 형성되는 위치는 특별히 한정되지 않는다. In addition, a first sensor 220 for detecting the first vibration transmitted from the unmanned air vehicle body is formed on the support rod 200. The first sensor 220 may use any sensor that can detect vibration. For example, it may be a gyro sensor, an acceleration sensor, or the like. The position at which the first sensor 220 is formed on the support rod 200 is not particularly limited.

무인 비행체 본체의 프로펠러 움직임, 바람 등 외부 환경, 외부의 힘에 의한 무인 비행체 본체의 움직임에 의해 진동이 발생한다. 이들에 의해 발생한 진동은 완충 부재(110) 및 댐퍼 구조물(210)에 의해 일부 완화되어, 지지봉(200)을 타고 카메라 리그(400)에 전달되며, 이와 같이 일부 완화된 진동을 제1 진동이라 한다. Vibration is generated by the propeller movement of the unmanned aerial vehicle body, the external environment such as wind, and the movement of the unmanned aerial vehicle body by external force. The vibrations generated by these are partially mitigated by the shock absorbing member 110 and the damper structure 210, and are transmitted to the camera rig 400 by riding the support rod 200, and the partially mitigated vibration is referred to as the first vibration. .

카메라 리그(400)는 지지봉(200)의 하단과 결합 형성되며, 영상 촬영을 위한 다수 개의 카메라를 거치한다. 카메라 리그(400)는 촬영하고자 하는 영상의 종류 및 품질에 따라 결정되는 카메라의 개수에 해당하는 카메라들을 거치한다. 예를 들어, 촬영 영상이 평면 영상이 경우, 카메라 리그(400)는 4방과 상방 및 하방을 촬영하기 위해 6대의 카메라를 거치할 수 있도록 하고, 촬영 영상이 입체 영상인 경우, 하나의 방향 별로 한 쌍의 카메라가 필요하므로, 4방과 상방 및 하방을 촬영하기 위해 12대의 카메라를 거치할 수 있도록 할 수 있다.The camera rig 400 is formed to be combined with the lower end of the support rod 200, and mounts a plurality of cameras for image shooting. The camera rig 400 mounts cameras corresponding to the number of cameras determined according to the type and quality of the image to be photographed. For example, when the captured image is a flat image, the camera rig 400 allows six cameras to be mounted to shoot four and upward and downward directions, and when the captured image is a stereoscopic image, one for each direction Since a pair of cameras is required, 12 cameras can be mounted to shoot 4 and up and down.

카메라 리그(400)는 소정의 부피를 가지므로, 무인 비행체의 비행시에, 바람 등의 외력에 의해 흔들려서 진동이 발생할 수 있다. 무인 비행체로부터 전달되는 진동을 완화/상쇄시키더라도, 카메라 리그(400) 자체에서 발생하는 진동을 완화시키지 못하면, 카메라에 의해 획득되는 영상 이미지에는 카메라 리그(400) 자체의 진동에 의한 떨림이 반영되어 고품질의 영상 이미지를 얻지 못하게 된다.Since the camera rig 400 has a predetermined volume, when flying in an unmanned aerial vehicle, vibration may occur by shaking by an external force such as wind. Even if the vibration transmitted from the unmanned aerial vehicle is alleviated/cancelled, if the vibration generated by the camera rig 400 itself is not mitigated, the vibration caused by the vibration of the camera rig 400 is reflected in the image image acquired by the camera. You will not be able to obtain high quality video images.

외력에 의해 카메라 리그(400) 자체에서 발생하는 진동을 제2 진동이라 하며, 카메라 리그(400)에는 이 제2 진동을 감지하기 위한 제2 센서(420)가 형성된다. 제2 센서(420)는 진동을 감지할 수 있는 모든 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서, 가속도 센서 등이 될 수 있다. 카메라 리그(400)에서 제2 센서(420)가 형성되는 위치는 특별히 한정되지 않는다. The vibration generated in the camera rig 400 itself by external force is referred to as a second vibration, and a second sensor 420 for detecting the second vibration is formed in the camera rig 400. The second sensor 420 may use any sensor that can detect vibration. For example, it may be a gyro sensor, an acceleration sensor, or the like. The position where the second sensor 420 is formed in the camera rig 400 is not particularly limited.

제어부(미도시)는 제1 센서(220) 및 제2 센서(420)의 감지값으로부터 보정값을 산출한다. 제어부는 감지된 제1 진동과 제2 진동의 파형을 병합한 진동 파형을 획득하고, 획득된 진동 파형을 상쇄시키는 상쇄 파형을 산출한다. 제어부는 산출된 상쇄 파형을 3축으로 분류하여, 후술하는 제1 및 제2 진동 보정모듈(310, 320) 각각의 보정값을 산출한다.The control unit (not shown) calculates a correction value from the detection values of the first sensor 220 and the second sensor 420. The control unit acquires a vibration waveform obtained by combining the detected waveforms of the first vibration and the second vibration, and calculates an offset waveform that cancels the obtained vibration waveform. The control unit classifies the calculated offset waveform into three axes, and calculates correction values of each of the first and second vibration correction modules 310 and 320, which will be described later.

진동 보정부(300)는 제어부(미도시)에 의해 산출된 보정값을 이용하여 지지봉(200)의 진동을 완화한다. 진동 보정부(300)에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. The vibration correction unit 300 uses the correction values calculated by the control unit (not shown) to dampen the vibration of the support rod 200. The vibration correction unit 300 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 절단 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 진동 보정부가 도시된 측단면도이다.2 is a cutting perspective view of a vibration correcting unit of a gimbal device with a vibration damping function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a vibration of a gimbal device with a vibration damping function according to an embodiment of the present invention It is a plan view showing the correction unit, Figure 4 is a side cross-sectional view showing a vibration correction unit of the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진동 보정부(300)는 제1 진동 보정모듈(310)과, 제2 진동 보정모듈(320)과, 진동 보정모듈들을 내부에 수용하는 하우징(H)을 포함한다. 또한, 중앙 부분에 중공형 원통이 형성되고, 하부에는 원형 디스크가 형성된 베이스 부재(B)를 포함한다. 베이스 부재(B)의 중공형 원통 내부에는 지지봉(200)이 삽입 체결되어, 지지봉(200)과 진동 보정부(300)는 일체로 움직일 수 있다.2 to 4, the vibration compensator 300 includes a first vibration compensating module 310, a second vibration compensating module 320, and a housing H that accommodates the vibration compensating modules therein. It includes. In addition, a hollow cylindrical cylinder is formed in the central portion, and a base member B is formed in a circular disc at the lower portion. The support rod 200 is inserted and fastened inside the hollow cylinder of the base member B, so that the support rod 200 and the vibration compensator 300 can be integrally moved.

제1 진동 보정모듈(310)은 제1 축 방향의 진동을 보정하고, 제2 진동 보정모듈(320)은 제2 축 방향의 진동을 보정한다. 또한, 제1 진동 보정모듈(310)과 제2 진동 보정모듈(320) 각각은 수직 방향으로 이격 배치된 복수개의 코일을 포함하고, 각각의 코일에 흐르는 전류에 의해 제3 축 방향의 진동을 보정할 수 있다. 제1 축은 x축일 수 있고, 제2 축은 y축일 수 있고, 제3 축은 z축일 수 있다.The first vibration correction module 310 corrects the vibration in the first axial direction, and the second vibration correction module 320 corrects the vibration in the second axial direction. In addition, each of the first vibration correction module 310 and the second vibration correction module 320 includes a plurality of coils spaced apart in the vertical direction, and corrects vibration in the third axis direction by a current flowing through each coil. can do. The first axis may be the x-axis, the second axis may be the y-axis, and the third axis may be the z-axis.

제1 진동 보정모듈(310)은 지지봉(200)을 중심으로 대향하여 배치된 한 쌍의 자성체(311)와, 한 쌍의 자성체 각각과 이격 배치된 코일 부재(312)를 포함한다. 코일 부재(312)는 복수개의 코일(312a, 312b)이 수직 방향으로 이격 배치된다.The first vibration correction module 310 includes a pair of magnetic bodies 311 disposed opposite to the support rod 200 and a coil member 312 spaced apart from each other. In the coil member 312, a plurality of coils 312a and 312b are spaced apart in the vertical direction.

제2 진동 보정모듈(320)은 지지봉(200)을 원점으로 하여 제1 진동 보정모듈(310)과 90도의 각도를 이루며, 지지봉(200)을 중심으로 대향하여 배치된 한 쌍의 자성체(321)와, 한 쌍의 자성체 각각과 이격 배치된 코일 부재(322)를 포함한다. 코일 부재(322)는 복수개의 코일(322a, 322b)이 수직 방향으로 이격 배치된다.The second vibration correction module 320 forms an angle of 90 degrees with the first vibration correction module 310 using the support rod 200 as an origin, and a pair of magnetic bodies 321 disposed opposite to the support rod 200 as a center And a coil member 322 spaced apart from each pair of magnetic bodies. In the coil member 322, a plurality of coils 322a and 322b are spaced apart in the vertical direction.

상기에서, 자성체(311, 321)는 베이스 부재(B)의 원통 외주면에 형성되고, 코일 부재(312, 322)는 하우징(H)의 내벽면에 형성될 수 있다.In the above, the magnetic bodies 311 and 321 may be formed on the cylindrical outer circumferential surface of the base member B, and the coil members 312 and 322 may be formed on the inner wall surface of the housing H.

도 2를 참조하면, 제1 진동 보정모듈(310)과 제2 진동 보정모듈(320) 사이에는 탄성체(330)가 형성될 수 있다. 탄성체(330)는 베이스 부재(B)의 원형 디스크 상면에 형성될 수 있다. 탄성체(330)는 지지봉(200)을 통해 진동 보정부(300)에 전달되는 진동을 흡수 완화하여 진동 보정모듈(310, 320)의 보정량을 줄일 수 있다. 특히, 탄성체(330)는 하우징(H) 내부에서 z축 방향의 진동을 흡수하여 z축 방향의 보정량을 줄일 수 있다. 탄성체(330)는 탄성이 있는 소재로 이루어지며, 예를 들어 실리콘으로 이루어 질 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 4에서는 탄성체(330)를 생략하고 도시하였다.Referring to FIG. 2, an elastic body 330 may be formed between the first vibration correction module 310 and the second vibration correction module 320. The elastic body 330 may be formed on the upper surface of the circular disk of the base member (B). The elastic body 330 absorbs and absorbs vibration transmitted to the vibration compensator 300 through the support rod 200 to reduce the amount of correction of the vibration compensating modules 310 and 320. In particular, the elastic body 330 absorbs vibration in the z-axis direction inside the housing H to reduce the amount of correction in the z-axis direction. The elastic body 330 is made of an elastic material, and may be made of, for example, silicone. For convenience of description, the elastic body 330 is omitted and illustrated in FIG. 4.

다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치의 동작 과정을 설명한다.Next, an operation process of the gimbal device having a vibration damping function according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described.

무인 비행체 본체의 프로펠러 움직임, 바람 등 외부 환경, 외부의 힘에 의한 무인 비행체 본체의 움직임에 의해 진동이 발생하면, 이 진동은 완충 부재(110) 및 댐퍼 구조물(210)에 의해 일부 완화되면서 지지봉(200)을 타고 카메라 리그(400)에 전달된다. 이때, 지지봉(200)에 형성된 제1 센서(220)는 이 진동(제1 진동)을 감지하고, 감지값을 제어부로 전달한다.When vibration occurs due to the movement of the unmanned aerial vehicle body, the external environment such as wind, or the movement of the unmanned aerial vehicle body by external force, the vibration is partially relieved by the shock absorbing member 110 and the damper structure 210, and the support rod ( 200) to the camera rig 400. At this time, the first sensor 220 formed on the support rod 200 detects this vibration (first vibration) and transmits the sensed value to the control unit.

한편, 카메라 리그(400)는 무인 비행체의 비행시에, 바람 등의 외력에 의해 흔들려서 진동이 발생하는데, 카메라 리그(400)에 형성된 제2 센서(420)는 이 진동(제2 진동)을 감지하고, 감지값을 제어부로 전달한다. 센서의 감지값들은 파형의 형태로 제어부로 전달된다.Meanwhile, the camera rig 400 is shaken by an external force such as wind when the unmanned air vehicle is flying, and the second sensor 420 formed in the camera rig 400 detects this vibration (second vibration). And transmits the sensed value to the control unit. The sensing values of the sensor are transmitted to the control unit in the form of a waveform.

제어부(미도시)는 제1 센서(220) 및 제2 센서(420)으로부터 전달된 진동 감지값을 병합(제1 진동과 제2 진동의 파형을 병합)한 진동 파형을 획득하고, 획득된 진동 파형을 상쇄시키는 상쇄 파형을 산출한다. 제어부는 산출된 상쇄 파형을 3축으로 분류하여, 제1 및 제2 진동 보정모듈(310, 320) 각각의 보정값을 산출한다.The control unit (not shown) acquires a vibration waveform obtained by merging vibration detection values transmitted from the first sensor 220 and the second sensor 420 (the waveforms of the first vibration and the second vibration are merged), and the obtained vibration Calculate the offset waveform that cancels the waveform. The control unit classifies the calculated offset waveform into three axes, and calculates correction values of each of the first and second vibration correction modules 310 and 320.

제어부로부터 보정값을 전달 받은 제1 및 제2 진동 보정모듈(310, 320)은 보정값에 따라 코일에 흐르는 전류의 크기 및 방향을 제어하여, 자성체(311, 321)와의 인력/척력을 조절하여 제1 축, 제2 축의 진동을 완화한다. 또한, 제1 및 제2 진동 보정모듈(310, 320)은 수직 방향으로 이격 배치된 복수개의 코일(312a, 312b, 322a, 322b)에 흐르는 전류의 크기 및 방향을 각각 제어하여, 자성체(311, 321)와의 인력/척력을 조절하는 방식으로 수직 방향(제3 축)의 진동을 완화한다. 한편, 탄성체(330)는 하우징(H) 내부에서 z축 방향의 진동을 흡수하여 z축 방향의 보정량을 줄일 수 있다.The first and second vibration correction modules 310 and 320 receiving the correction values from the control unit control the magnitude and direction of the current flowing through the coil according to the correction values, and adjust the attraction force/repulsion force with the magnetic bodies 311 and 321 The first and second shafts are damped. In addition, the first and second vibration correction modules 310 and 320 control the magnitude and direction of the currents flowing in the plurality of coils 312a, 312b, 322a, and 322b spaced apart in the vertical direction, respectively, thereby controlling the magnetic material 311, 321) to reduce the vibration in the vertical direction (third axis) by adjusting the attraction force/repulsion force with. On the other hand, the elastic body 330 can absorb the vibration in the z-axis direction inside the housing H to reduce the amount of correction in the z-axis direction.

상기와 같은, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 무인 비행체 본체에서 카메라 리그로 전달되는 진동과 외력에 의해 카메라 리그 자체에서 발생하는 진동을 완화시켜서 카메라에 의해 촬영되는 영상의 이미지를 안정화시킬 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, vibrations transmitted from the unmanned air vehicle body to the camera rig and vibration generated in the camera rig itself due to external force can be alleviated to stabilize the image of the image captured by the camera.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above, but those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope of the present invention as described in the claims. By this, the present invention will be variously modified and changed, and it will be said that it is also included within the scope of the present invention.

100 : 지지플레이트 110 : 완충 부재
200 : 지지봉 210 : 댐퍼 구조물
220 : 제1 센서 300 : 진동 보정부
310 : 제1 진동 보정모듈 320 : 제2 진동 보정모듈
311, 321 : 자성체 312, 322 : 코일 부재
400 : 카메라 리그 420 : 제2 센서100: support plate 110: cushioning member
200: support rod 210: damper structure
220: first sensor 300: vibration correction unit
310: first vibration correction module 320: second vibration correction module
311, 321: magnetic material 312, 322: coil member
400: camera rig 420: second sensor

Claims (6)

무인비행체 본체에 탈부착 가능하며, 상기 무인비행체 본체에 의한 진동을 완화하는 완충 부재가 형성된 지지플레이트;
상기 지지플레이트 하부에 기설정된 각도로 회동가능하게 설치되며, 상기 무인비행체 본체로부터 전달되는 제1 진동을 감지하는 제1 센서가 형성된 지지봉;
상기 지지봉과 결합하며, 외력에 의해 발생하는 제2 진동을 감지하는 제2 센서가 설치된 카메라 리그;
상기 제1 센서 및 제2 센서의 감지값으로부터 보정값을 산출하는 제어부; 및,
상기 지지봉에 형성되고, 상기 산출된 보정값을 이용하여 상기 지지봉의 진동을 완화하며, 제1 축 및 제3 축 방향의 진동을 보정하는 제1 진동 보정모듈과, 제2 축 및 제3 축 방향의 진동을 보정하는 제2 진동 보정모듈을 포함하는 진동 보정부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제1 진동과 상기 제2 진동의 파형을 병합한 진동 파형을 획득하고, 획득된 진동 파형을 상쇄시키는 상쇄 파형을 산출한 다음, 상기 상쇄 파형을 3축으로 분류하여, 상기 제1 및 제2 진동 보정모듈 각각의 보정값을 산출하는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치.
It is detachable to the unmanned air vehicle body, a support plate formed with a shock absorbing member for alleviating vibrations caused by the unmanned air vehicle body;
A support rod that is rotatably installed at a predetermined angle under the support plate and has a first sensor configured to sense a first vibration transmitted from the unmanned vehicle body;
A camera rig coupled with the support rod and equipped with a second sensor for sensing a second vibration generated by external force;
A control unit calculating a correction value from detection values of the first sensor and the second sensor; And,
The first vibration correction module is formed on the support rod, uses the calculated correction value to alleviate vibration of the support rod, and corrects vibrations in the first and third axis directions, and in the second and third axis directions. Includes a vibration correction unit including a second vibration correction module for correcting the vibration of,
The control unit,
Acquire a vibration waveform that merges the waveforms of the first vibration and the second vibration, calculate an offset waveform that cancels the acquired vibration waveform, and classify the offset waveform into three axes, so that the first and second A gimbal device equipped with a vibration damping function that calculates a correction value for each vibration correction module.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 진동 보정모듈은, 상기 지지봉을 중심으로 대향하여 배치된 한 쌍의 자성체와 상기 한 쌍의 자성체 각각과 이격 배치된 코일 부재를 포함하는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치.
The method according to claim 1,
The first and second vibration correction modules, a gimbal device having a vibration damping function comprising a pair of magnetic bodies disposed opposite to each other with respect to the support rod and a coil member spaced apart from each of the pair of magnetic bodies.
청구항 4에 있어서,
상기 코일 부재는 복수개의 코일이 수직 방향으로 이격 배치되어, 상기 복수개의 코일에 흐르는 전류에 의해 상기 제3 축 방향의 진동을 보정하는 것을 특징으로 하는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치.
The method according to claim 4,
The coil member is a gimbal device having a vibration damping function, characterized in that a plurality of coils are spaced apart in the vertical direction to correct the vibration in the third axis direction by a current flowing through the plurality of coils.
청구항 1에 있어서, 상기 진동 보정부는,
상기 제1 진동 보정모듈과 상기 제2 진동 보정모듈 사이에 형성되는 탄성체를 더 포함하는 진동 완화 기능을 구비한 짐벌 장치.The method according to claim 1, wherein the vibration correction unit,
Gimbal device having a vibration damping function further comprises an elastic body formed between the first vibration correction module and the second vibration correction module.
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