KR102141156B1 - Apparatus for Cleaning Solar Panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 태양광 패널을 스스로 주행하며 태양광 패널 상의 이물질을 제거함과 동시에 태양광 패널 상의 결함을 검출하는 태양광 패널 청소장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a photovoltaic panel cleaning device that drives a photovoltaic panel by itself and removes foreign substances on the photovoltaic panel while detecting defects on the photovoltaic panel.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information for this embodiment, and do not constitute a prior art.
최근에 화석 연료를 대체하기 위한 태양광 발전 기술이 급속히 발전하고 있다. 태양광 발전은 빛을 태양광 발전 패널에 집광시켜 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 얻는 기술이다. 일반적으로, 태양광 발전을 위해 태양광 발전 패널은 빛이 잘 드는 옥외의 양지에 설치된다. 건물의 외부에 설치된 패널의 표면에는 빗물과 대기 중에 포함된 원치 않는 이물질이 자연적으로 누적되고, 이물질은 패널로 유입되어야 할 빛을 차단하여 집광 효율을 떨어뜨린다.Recently, solar power generation technology to replace fossil fuels is rapidly developing. Solar power is a technology that collects light on a photovoltaic power generation panel to convert solar energy into electrical energy to obtain electricity. In general, for the photovoltaic power generation, the photovoltaic panel is installed in a sunny outdoor place. On the surface of the panel installed outside the building, rainwater and unwanted foreign matter contained in the atmosphere accumulate naturally, and the foreign matter blocks the light that has to enter the panel, thereby reducing light collection efficiency.
따라서, 태양광 발전 패널의 집광 효율을 유지하기 위해 주기적으로 패널 청소가 실시되어야 하는데, 작업자에 의한 태양광 패널 청소는 인건비가 과다 지출되어 유지보수 비용이 증가한다는 문제점이 있다. 특히, 최근에는, 황사, 미세먼지 및 초미세먼지 등에 의해 태양광 패널 청소가 빈번하게 요구되어 전술한 문제가 더욱 부각되고 있다. Therefore, in order to maintain the light collection efficiency of the photovoltaic power generation panel, panel cleaning must be periodically performed, and the solar panel cleaning by the worker has a problem that maintenance cost increases due to excessive labor costs. In particular, recently, solar panel cleaning is frequently required due to yellow dust, fine dust, ultrafine dust, and the like, and the above-mentioned problems are further highlighted.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 태양광 패널 청소용 로봇장치가 개발되고 있다. 이러한 로봇장치는 태양광 패널 상을 이동하며 태양광 패널 상에 있는 이물질을 청소한다. To solve this problem, a robotic device for cleaning solar panels has been developed. The robot device moves on the solar panel and cleans foreign matter on the solar panel.
태양광 패널은 집광효율을 향상시키기 위해 통상적으로 지면으로부터 일정한 기울기를 가지며 비스듬히 배치되어 있다. 이러한 태양광 패널 상을 이동하기 위해, 태양광 패널 청소용 로봇장치는 태양광 패널 상을 이탈하지 않도록 자신의 무게를 지지할 수 있어야 한다. In order to improve the light collection efficiency, the solar panel has a certain slope from the ground and is arranged at an angle. In order to move on the photovoltaic panel, the robot device for cleaning the photovoltaic panel must be able to support its weight so as not to deviate from the photovoltaic panel.
종래의 태양광 패널 청소용 로봇장치는 태양광 패널과 접촉하며 태양광 패널과의 마찰을 이용하여, 태양광 패널 상에서의 이탈을 방지하거나 태양광 패널 상을 이동하였다. 그러나 종래의 태양광 패널 청소용 로봇장치는 태양광 패널 상을 이탈하지 않기 위해 과도한 마찰력을 태양광 패널 상에 가하였기 때문에, 태양광 패널에 종래의 태양광 패널 청소용 로봇장치에 의한 결함이 발생하곤 했다. A conventional robotic device for cleaning a solar panel contacts the solar panel and uses friction with the solar panel to prevent departure from the solar panel or to move on the solar panel. However, since the conventional solar panel cleaning robot device applied excessive frictional force to the solar panel in order not to stray on the solar panel, defects caused by the conventional solar panel cleaning robot device would occur. .
또한, 태양광 패널이 배치된 장소의 환경, 예를 들어 비나 눈이 내리는 날씨 등에 따라 태양광 패널과 종래의 태양광 패널 청소용 로봇장치 간 마찰력이 현저히 달라진다. 이에, 종래의 태양광 패널 청소용 로봇장치는 환경에 따라 태양광 패널에 안정적으로 이동하며 청소하기 곤란한 불편이 있었다.In addition, the friction force between the solar panel and the conventional robotic device for cleaning solar panels varies significantly depending on the environment of the place where the solar panel is disposed, for example, rain or snowy weather. Thus, the conventional robotic device for cleaning solar panels stably moves to the solar panel according to the environment, and has a difficulty in cleaning.
본 발명의 일 실시예는, 태양광 패널에 안정적으로 위치하며 태양광 패널 상을 이동하며 이물질을 제거하는 태양광 패널 청소장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.One embodiment of the present invention has a purpose to provide a solar panel cleaning device stably located on a solar panel and moving on the solar panel and removing foreign matter.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 태양광 패널을 촬영하며, 촬영된 영상을 분석하여 태양광 패널 상의 결함을 검출하는 태양광 패널 청소장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a solar panel cleaning apparatus for photographing a solar panel and analyzing a captured image to detect a defect on the solar panel.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 태양광 패널을 이동하며 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 동시에 태양광 패널의 결함을 검출하는 태양광 패널 청소장치에 있어서, 태양광 패널과 접촉하여, 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시부와 진공압을 제공하는 진공펌프와 상기 진공펌프로부터 제공되는 진공압을 공급받아 태양광 패널에 탈착되는 복수의 부착유닛을 포함하여, 부착되거나 분리되는 부착유닛을 가변함으로써 태양광 패널 상을 이동하는 캐터필러와 진공압 및 상기 태양광 패널 청소장치 하단에 태양광 패널이 위치하고 있는지 여부 및 상기 태양광 패널 청소장치의 자세를 센싱하는 센서부와 상기 캐터필러가 이동할 수 있도록 하는 동력을 공급하는 모터와 상기 캐터필러 및 상기 브러시부를 고정시키며, 상기 캐터필러 및 상기 브러시부의 방향을 가변하는 몸체와 상기 센서부의 센싱값에 따라 상기 캐터필러 및 상기 몸체의 동작을 제어하는 제어부 및 상기 태양광 패널 청소장치 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 동력을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, in the solar panel cleaning apparatus for detecting a defect in the solar panel while moving the solar panel and removing foreign matter on the solar panel, in contact with the solar panel, on the solar panel It includes a brush portion for removing foreign matter, a vacuum pump providing vacuum pressure, and a plurality of attachment units detached from the solar panel by receiving the vacuum pressure provided from the vacuum pump, thereby changing the attachment or detachment of the attachment unit. Caterpillar moving on the optical panel and vacuum pressure, and whether the solar panel is located at the bottom of the solar panel cleaning device and the sensor unit for sensing the posture of the solar panel cleaning device and the power to enable the caterpillar to move A control unit and a photovoltaic panel cleaning device for fixing the supplied motor, the caterpillar and the brush part, and controlling the body of the caterpillar and the brush part and the operation of the caterpillar and the body according to sensing values of the sensor part It provides a solar panel cleaning device characterized in that it comprises a battery that supplies power to enable each of the components to operate.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 부착유닛은 프레임, 상기 진공펌프로부터 제공되는 진공압을 전달하며 외압에 따라 승·하강하는 상부 피스톤, 상기 상부 피스톤의 끝단에 형성되어 제1 진공압을 외부로 전달하는 배출공, 상기 태양광 패널과 접촉하며 진공압이 제공될 경우 상기 태양광 패널과 접착되는 진공패드, 상기 진공패드로 진공압 또는 대기압을 전달하는 하부 피스톤, 상기 하부 피스톤의 끝단에 형성되어 외부로부터 진공압 또는 대기압을 하부 피스톤으로 유입하는 유입공, 상기 프레임 내에서 상기 프레임과 함께 승·하강하며 동작에 따라 상기 유입공으로 대기압의 유입을 결정하는 슬라이드 밸브 및 상기 프레임과 상기 진공패드 간에 배치된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the attachment unit is formed at the end of the upper piston, the upper piston that transmits and descends according to the external pressure while transmitting the vacuum pressure provided from the frame, the vacuum pump, the first vacuum pressure to the outside A discharge hole to be transmitted, a vacuum pad that is in contact with the solar panel and adheres to the solar panel when a vacuum pressure is provided, is formed at an end of the lower piston and the lower piston that delivers vacuum or atmospheric pressure to the vacuum pad. Arranged between the frame and the vacuum pad and the inlet hole for introducing vacuum pressure or atmospheric pressure from the outside to the lower piston, the slide valve determining the inflow of atmospheric pressure into the inlet hole by moving up and down together with the frame within the frame It characterized in that it comprises a spring.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 슬라이드 밸브는 상기 캐터필러 또는 상기 몸체의 하중이 가해지는 경우, 상기 배출공과 상기 유입공을 공압적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the slide valve is characterized in that when the load of the caterpillar or the body is applied, the discharge hole and the inlet hole are pneumatically connected.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 슬라이드 밸브는 상기 캐터필러 또는 상기 몸체의 하중이 가해지지 않는 경우, 상기 스프링에 의해 상기 진공패드와 멀어지며 상기 배출공과 상기 유입공을 공압적으로 분리시키는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of this embodiment, the slide valve is characterized in that when the load of the caterpillar or the body is not applied, away from the vacuum pad by the spring and pneumatically separating the discharge hole and the inlet hole do.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 캐터필러는 복수의 부착유닛 중 기 설정된 개수의 부착유닛을 태양광 패널에 부착시킴으로써, 상기 태양광 패널 상에서 상기 태양광 패널 청소장치가 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the caterpillar is characterized in that the predetermined number of attachment units of the plurality of attachment units are attached to the solar panel, thereby preventing the solar panel cleaning device from being detached from the solar panel. do.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 태양광 패널 상의 이물질을 제거하기 위해 태양광 패널 상을 이동함에 있어, 태양광 패널에 결함을 유발하지 않으며 안정적으로 이동할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present embodiment, in moving the solar panel to remove foreign substances on the solar panel, there is an advantage that can be stably moved without causing defects in the solar panel.
또한, 본 실시예의 일 측면에 따르면, 태양광 패널 상의 이물질을 제거함과 동시에, 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널 상의 결함의 존부를 함께 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to an aspect of this embodiment, while removing foreign matter on the solar panel, there is an advantage that can detect the presence or absence of defects on the solar panel by photographing the solar panel.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 태양광 패널 청소장치가 태양광 패널에 배치된 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 상방 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시부의 상방 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐터필러의 상방 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐터필러의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착유닛의 상방 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착유닛의 동작에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체의 하방 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치가 청소를 위해 태양광 패널 상의 초기위치로 이동하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치가 태양광 패널을 청소하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상 내 태양광 패널에 의해 형성된 직선을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상 내에서 태양광 패널 상의 결함을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상과 영상 내 포함된 직선이 기울어진 각도를 도시한 도면이다.
도 18 내지 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 패널 상 위치에 따라 획득되는 영상을 도시한 도면이다.1 is a view showing a state in which a solar panel cleaning device is disposed on a solar panel according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the configuration of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of the solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an upper perspective view of a brush part according to an embodiment of the present invention.
5 is an upper perspective view of a caterpillar according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the internal configuration of a caterpillar according to an embodiment of the present invention.
7 is a top perspective view and a cross-sectional view of an attachment unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view according to the operation of the attachment unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a rotary joint according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the configuration of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a bottom perspective view of a body according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method of moving a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention to an initial position on a solar panel for cleaning.
13 is a flowchart illustrating a method of cleaning a solar panel by the solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram showing the configuration of an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a method of detecting a straight line formed by a photovoltaic panel in an image obtained by an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
16 is a flowchart illustrating a method of detecting a defect on a solar panel within an image acquired by an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing an image obtained by the image processing unit according to an embodiment of the present invention and an angle at which a straight line included in the image is inclined.
18 to 21 are views illustrating an image obtained according to a position on a panel of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Terms used in the present application 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. It should be understood that terms such as “include” or “have” in the present application do not preclude the existence or addition possibility of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains.
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.Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a technically inconsistent range.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 태양광 패널 청소장치가 태양광 패널에 배치된 모습을 도시한 도면이다.1 is a view showing a state in which a solar panel cleaning device is disposed on a solar panel according to an embodiment of the present invention.
태양광 패널 청소장치(120, 이하에서 '장치'라 약칭함)는 태양광 패널(110) 상을 이동하며 태양광 패널 상의 이물질을 제거함과 동시에, 태앙광 패널에 발생한 결함을 검출한다.The photovoltaic panel cleaning device 120 (hereinafter abbreviated as'device') moves on the
장치(120)는 태양광 패널(110) 상을 이동하며 태양광 패널 상의 이물질을 제거한다. 태양광 패널(110)에 배치되면, 장치(120)는 태양광 패널의 기 설정된 초기위치로 이동한다. 기 설정된 초기위치로 이동한 후, 장치(120)는 일 방향으로 이동하며 태양광 패널(110)을 청소한다. 장치(120)는 태양광 패널(110)을 청소하며, 태양광 패널(110)과의 거리를 지속적으로 센싱한다. 장치(120)가 태양광 패널(110)의 끝단까지 청소를 진행(태양광 패널의 끝단에 도착)하였음을 센싱한 경우, 이동한 방향과 반대방향으로 회전하여 다시 태양광 패널(110)의 청소를 진행한다. 장치(120)는 이러한 방식을 반복하여 태양광 패널(110)의 모든 부분을 청소한다. The
장치(120)는 청소와 함께 태양광 패널 표면의 영상을 촬영하여 태양광 패널에 발생한 결함을 검출한다. 장치(120)는 태양광 패널 표면의 영상을 촬영하며, 촬영된 영상을 분석하여 태양광 패널에 결함이 발생하였는지 여부를 검출한다. 장치(120)는 머신러닝을 수행하여 영상 내 결함이 발생하였는지 여부 및 어떠한 결함이 발생하였는지를 검출한다. 또한, 장치(120)는 촬영된 영상을 분석하여 태양광 패널(110)의 단위패널의 이동을 감지한다. 장치(120)가 머신러닝을 수행하여 태양광 패널(110) 상의 결함을 검출하였다 하더라도, 어느 위치에 발생한 결함인지 관리자가 알 수 없다면 관리자에게 상당한 수고로움이 요구된다. 장치(120)는 단위 패널의 이동을 감지하여 자신이 기 설정된 초기위치로부터 얼마만큼 이동하였는지를 파악한다. 장치(120)는 결함이 발생한 순간의 위치를 저장함으로써, 관리자가 태양광 패널(110)의 어느 위치에 어떠한 종류의 결함이 발생하였는지를 인지할 수 있도록 한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치를 상방 사시도이다.2 is a view showing the configuration of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of the solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(120)는 브러시부(210), 캐터필러(220), 센서부(230), 몸체(240), 배터리(250), 진공펌프(260), 영상 처리부(270), 제어부(280) 및 메모리부(290)를 포함한다. 나아가, 장치(120)는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.2 and 3, the
브러시부(210)는 태양광 패널(110)과 접촉하며 태양광 패널 상의 이물질을 제거하고, 몸체(240) 및 캐터필러(220)의 태양광 패널 상의 이탈을 방지한다.The
브러시부(210)는 캐터필러(220)의 이동에 따라 함께 태양광 패널(110) 상을 이동하며 태양광 패널(110) 상의 이물질을 제거한다. 브러시부(210)는 태양광 패널(110)에 흠집을 가하지 않는 소재(예를 들어, 스펀지 등)로 구현되어, 이물질은 제거하되 태양광 패널(110)에 흠집을 가하지 않는다. The
브러시부(210)는 몸체(240)와 캐터필러(220)의 태양광 패널 상의 이탈을 방지한다. 몸체(240)와 캐터필러(220)가 태양광 패널(110) 상에 흡착되어 있기는 하지만, 태양광 패널(110)이 경사지도록 배치되어 있으며 장치(120)가 일정 수준 이상의 무게를 갖기 때문에, 몸체(240)와 캐터필러(220)가 태양광 패널(110) 상을 이탈(태양광 패널에 수직한 방향으로 분리)하는 문제가 발생할 수 있다. 브러시부(210)는 몸체(240)와 연결되며, 몸체(240)를 기준으로 전방과 후방 모두에 배치된다. 이에, 장치(120)가 태양광 패널(110) 상에 어떻게 어떤 자세로 배치된다 하더라도, 적어도 하나의 브러시부(210)는 태양광 패널(110)과 접촉을 한다. 이에, 브러시부(210)는 태양광 패널(110)과 접촉하는 구성(도 4를 참조하여 후술)으로 캐터필러(220)와 함께 장치(120)의 하중을 나누어 지탱하기에, 몸체(240)와 캐터필러(220)가 태양광 패널(110) 상을 이탈하는 문제가 현저히 해소될 수 있다.The
브러시부(210)의 상세한 구조는 도 4에 도시되어 있다.The detailed structure of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시부의 상방 사시도이다.4 is an upper perspective view of a brush part according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시부(210)는 브러시(410), 보조바퀴(420) 및 연결부(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
브러시(410)는 태양광 패널(110)과 접촉하여 이물질을 제거한다. 전술한 대로, 브러시(410)는 태양광 패널(110)과 접촉하는 부위이며, 흠집을 가하지 않는 소재로 구현되어 흠집없이 태양광 패널(110) 상의 이물질을 제거한다. 캐터필러(220)의 이동에 따라 태양광 패널(110)을 원활히 이동할 수 있도록, 브러시(410)는 원통형으로 구현될 수 있다.The
보조바퀴(420)는 몸체(240)로부터 연결부(230)만큼 떨어진 위치에서 태양광 패널(110)과 접촉하는 부위이며, 캐터필러(220)와도 일정 거리 떨어진 위치에서 태양광 패널(110)과 접촉하는 부위이다. 장치(120)가 어떠한 자세로 태양광 패널 상에 위치하고 있다 하더라도, 몸체(240)와 캐터필러(220)의 하부(태양광 패널 상에서 수직방향으로의 하부를 의미)에서 태양광 패널(110)과 접촉하는 보조바퀴(420)가 반드시 존재하게 된다. 보조바퀴(420)가 연결부(430)에 의해 몸체(240)와 연결되어 있으며 구조상 몸체(240)와 캐터필러(220)의 하부에 위치하기 때문에, 무게에 의해 몸체(240)와 캐터필러(220)가 태양광 패널의 표면에 수직한 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. The
연결부(430)는 브러시부(210)와 몸체(240)를 구조적으로 연결한다. 연결부(430)는 양 구성(210, 240)을 연결함으로써, 보조바퀴(420)가 하부에서 몸체(240)와 캐터필러(220)의 이탈을 방지할 수 있도록 한다.The
다시 도 2 및 3을 참조하면, 캐터필러(220)는 몸체(240)를 기준으로 양 측면(브러시부(210)가 위치하지 않은 방향)에 위치하여, 몸체(240)를 포함한 장치 전체가 태양광 패널을 이동할 수 있도록 한다. 캐터필러(220)에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 9를 참조하여 후술하기로 한다.Referring to FIGS. 2 and 3 again, the
센서부(230)는 진공펌프(260)가 공급하여 몸체(240) 및 캐터필러(220) 내 형성된 진공압 및 장치(120) 자신과 태양광 패널(110) 간 거리를 센싱한다. 센서부(230)의 구성은 도 10에 도시되어 있다.The
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 구성을 도시한 도면이다.10 is a view showing the configuration of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(230)는 압력센서(1010), 거리센서(1020) 및 관성 측정센서(1030)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the
압력센서(1010)는 진공펌프(260)가 공급하여 몸체(240) 및 캐터필러(220) 내 형성된 진공압을 센싱한다. 캐터필러(220)는 진공펌프(260)에 의해 공급되는 진공압을 이용해 태양광 패널(110)과 탈착되며, 장치(120)가 태양광 패널(110) 상에 고정되어 있거나 태양광 패널(110) 상을 이동할 수 있도록 한다. 몸체(240)는 진공펌프(260)에 의해 공급되는 진공압을 이용해 태양광 패널(110)과 장치(120)간 연직거리를 가변한다. 이처럼, 캐터필러(220)와 몸체(240)의 동작에 있어, 진공압은 필수적으로 이용된다. 진공펌프(260)가 공급하는 진공압에 이상이 발생하거나, 각 구성(220, 240)에 진공압이 전달되는 과정에서 이상이 발생하는 경우, 각 구성(220, 240)의 동작에 있어 치명적인 이상이 발생하게 된다. 이러한 문제를 예방하고자, 압력센서(1010)는 진공펌프(260)가 공급하여 몸체(240) 및 캐터필러(220) 내 형성된 진공압을 센싱하여 제어부(280)로 제공한다. 제어부(280)는 센싱된 진공압 정보를 이용하여, 각 구성(220, 240)에 이상이 발생하기 전에 미리 인지할 수 있다. The
거리센서(1020)는 장치(120)와 태양광 패널(110)간 거리를 센싱한다. 거리센서(1020)는 외부로 초음파 또는 레이저 등의 광을 조사한 후, 반사광이 반사되어 되돌아오는지 여부 및 되돌아오기까지의 소모시간을 측정하여 외부 물체의 존부와 떨어진 거리를 측정한다. 거리센서(1020)는 장치(120)의 각 끝단에 배치되어, 각 끝단에서 연직하방(태양광 패널이 위치한 방향)에 태양광 패널이 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서, 각 끝단은 브러시부(210)가 위치한 축으로 브러시부(210)의 각 끝단 또는 몸체(220)의 각 끝단일 수 있으며, 나아가, 브러시부(210)와 캐터필러(220)가 위치한 축으로 장치의 각 끝단일 수도 있다. 거리센서(1020)는 각 끝단(특히, 브러시부(210)가 위치한 축으로의 끝단)에 배치되어, 자신의 하방에 태양광 패널이 존재하는지를 센싱한다. 만약, 자신의 하방에 태양광 패널이 존재하지 않는 경우라면, 장치(120)가 이동하는 방향으로 태양광 패널의 끝단까지 이동한 것임을 의미한다. 거리센서(1020)는 센싱값을 제어부(280)로 전달함으로써, 제어부(280)가 태양광 패널의 끝단까지 장치(120)가 이동하였는지 여부를 인지할 수 있도록 한다.The
관성 측정센서(IMU: Inertial Measurement Unit, 1030)는 태양광 패널(110) 상에서의 장치(120)의 자세를 센싱한다. 관성 측정센서는 장치(120)의 롤(Roll)값, 피치(Pitch)값 및 요(Yaw)값을 측정하여, 현재 장치가 어떠한 자세로 있는지 센싱한다. 예를 들어, 장치(120)가 태양광 패널(110) 상을 수직(도 1에서 y축)으로 곧게 진행하고 있다면, 피치값은 태양광 패널(110)이 배치된 각도에 따라 일정 수치를 갖지만 롤값은 0을 갖는다. 반대로, 장치(120)가 태양광 패널(110) 상을 수평(도 1에서 x축)으로 곧게 진행하고 있다면, 롤값은 태양광 패널(110)이 배치된 각도에 따라 일정 수치를 갖지만 피치값은 0을 갖는다. 또한, 장치(120)가 태양광 패널(110) 상을 수직방향으로 이동하되 y축으로부터 일정 각도 기울어진 채 진행하고 있다면, 롤값은 0이 아닌 기울어진 방향에 따라 +값 또는 -값을 갖는다. 수평의 경우도 이와 동일하다. 관성 측정센서(1030)는 센싱값을 토대로, 장치가 어떠한 자세로 위치하고 있는지를 파악할 수 있도록 한다. 관성 측정센서(1030)는 센싱값을 제어부(280)로 전달하여, 제어부(280)가 장치(120)가 어떠한 방향으로 이동 중인지 및 원하는 방향으로 이동 중인지를 파악할 수 있도록 한다.An inertial measurement unit (IMU) 1030 senses the posture of the
다시 도 2 및 3을 참조하면, 몸체(240)는 장치(120) 내 각 구성과 연결되어 각 구성을 지지하며, 장치(120)의 회전을 위해 태양광 패널(110)과 장치(120)간 연직거리를 조정한다. 몸체(240)의 상세한 구조는 도 11에 도시되어 있다.Referring again to FIGS. 2 and 3, the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체의 하방 사시도이다.11 is a bottom perspective view of a body according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체(240)는 승·하강유닛(1110), 서보모터(미도시), 지지유닛(1120) 및 프레임(1130)을 포함한다.Referring to Figure 11, the
승·하강유닛(1110)은 프레임(1130)과 회전 가능하도록 연결되어 있으며, 지지유닛(1120)을 태양광 패널(110)의 연직방향으로 승강시키거나 하강시킨다. The lifting/
승·하강유닛(1110)은 프레임(1130)에 연결되어 있되, 프레임(1130)과 회전 가능하도록 연결된다. 승·하강유닛(1110)이 회전가능하기에, 지지유닛(1120)을 중심으로 몸체(240)가 회전할 수 있다.The elevating/lowering
승·하강유닛(1110)은 서보모터(미도시)로부터 동력을 제공받아 지지유닛(1120)을 태양광 패널(110)의 연직방향으로 승강시키거나 하강시킨다. 장치(120)가 기 설정된 초기위치를 찾으려 이동하거나 청소를 위해 이동하는 경우, 승·하강유닛(1110)은 지지유닛(1120)을 연직방향으로 승강시켜 장치(120)의 이동을 방해하지 않는다. 한편, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 끝단까지 이동하여 회전을 해야할 필요가 있는 경우, 승·하강유닛(1110)은 지지유닛(1120)을 연직방향으로 하강시켜 태양광 패널(110)과 접촉시킨다. 이때, 승·하강유닛(1110)은 지지유닛(1120)을 단지 접촉하는 정도까지 하강시키는 것이 아니라, 지지유닛(1120)이 하강하는 힘에 의해 캐터필러(220)의 부착유닛(510)과 태양광 패널(110)의 흡착이 떨어질 정도까지 하강시킨다. 캐터필러(220)의 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)에 흡착되어 있을 경우 장치(120)의 회전이 곤란하기에, 승·하강유닛(1110)은 지지유닛(1120)을 전술한 정도까지 하강시킨다. 이러한 상황에서, 각 캐터필러(220a, 220b)가 서로 상이한 방향으로 회전할 경우, 몸체(240)는 제자리에서 회전할 수 있다. 지지유닛(1120)이 몸체(240)를 태양광 패널(110)로부터 지지하고 있으며, 캐터필러(220)의 부착유닛(510)과 태양광 패널(110)의 흡착이 떨어져 있기 때문에, 몸체(240)는 이탈없이 제자리에서 회전할 수 있다. 예를 들어, 캐터필러(220a)는 반시계방향으로, 캐터필러(220b)는 시계방향으로 각각 회전할 경우, 몸체(240)는 제자리에서 우측으로 회전할 수 있다. The lifting/
서보모터(미도시)는 승·하강유닛(1110)으로 동력을 공급한다.The servo motor (not shown) supplies power to the elevating/lowering
지지유닛(1120)은 태양광 패널(110)과 접촉하여 몸체(240)를 지지한다. 지지유닛(1120)은 압축 스프링(1122)을 포함하여, 승·하강유닛(1110)에 의해 지지유닛(1120)이 하강하며 태양광 패널(110)과 접촉하며 받는 충격을 완화한다. 또한, 지지유닛(1120)은 진공패드(1124)를 포함하여, 태양광 패널(110)과 접촉하며 고정된다. 진공패드(1124)로는 프레임(1130), 승·하강유닛(1110) 및 지지유닛(1120)을 거쳐 진공펌프(260)에서의 진공압이 전달된다. 이에, 진공패드(1124)는 태양광 패널(110)과 접촉하여 몸체(240)를 지지할 수 있다. The
프레임(1130)은 장치(120) 내 각 구성과 연결되거나 지지하여 각 구성을 고정시킨다.The
다시 도 2 및 3을 참조하면, 배터리(250)는 장치(120) 내 각 구성으로 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 동력을 공급한다.Referring again to FIGS. 2 and 3, the
진공펌프(260)는 캐터필러(220) 및 몸체(240)가 태양광 패널(110)에 부착되거나 태양광 패널(110) 상을 이동할 수 잇도록, 캐터필러(220) 및 몸체(240)로 진공압을 제공한다. 진공펌프(260)는 호스 등으로 캐터필러(220) 및 몸체(240)와 연결되어, 캐터필러(220) 및 몸체(240)로 진공압을 제공한다.The
영상 처리부(270)는 태양광 패널(110)의 표면을 촬영하여 영상을 획득하며, 영상 내에서 태양광 패널(110) 내 각 단위패널 간 경계가 형성하는 직선(이하에서, '직선'이라 약칭함)을 검출한다. 영상 처리부(270)에 대한 상세한 설명은 도 13 내지 20을 참조하여 후술하기로 한다.The
제어부(280)는 센서부(230)의 센싱정보를 토대로 각 구성의 동작을 제어하며, 영상 처리부(270)가 획득한 영상을 토대로 태양광 패널(110) 상의 결함을 검출하고 장치(120)의 현재 위치를 파악한다.The
제어부(280)는 센서부(230)의 센싱정보를 토대로 캐터필러(220)의 이동 및 몸체(240)의 동작을 제어한다.The
제어부(280)는 센서부(230)의 센싱정보를 토대로 장치(120)가 기 설정된 초기 위치로 이동하도록 캐터필러(220) 및 몸체(240)를 제어한다. 장치(120)는 태양광 패널(110)의 모든 부분을 이동하며 태양광 패널(110)을 청소하여야 한다. 태양광 패널(110)에서 청소하지 않은 부분이 생기지 않도록, 장치(120)는 태양광 패널(110) 상을 계획적으로 이동하여야 한다. 이에, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 청소를 위해 태양광 패널(110) 상에 안착할 경우, 제어부(280)는 장치(120)를 기 설정된 초기 위치로 이동시킨다. 여기서, 기 설정된 초기 위치는 태양광 패널(110)의 일 모서리일 수 있다. 제어부(280)가 장치(120)를 기 설정된 초기 위치로 이동시키는 방법은 도 12에 도시되어 있다.The
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치가 청소를 위해 태양광 패널 상의 초기위치로 이동하는 방법을 도시한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a method of moving a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention to an initial position on a solar panel for cleaning.
제어부(280)는 감지한 피치값을 이용하여 기 설정된 초기 위치로 이동할 수 있도록 수평위치를 조정한다(S1210). 장치(120)는 처음 태양광 패널(110)에 배치되었을 경우, 임의의 위치에서 임의의 방향으로 배치될 확률이 높다. 이에, 제어부(280)는 센서부(230)가 감지한 피치값을 분석하여 장치의 수평위치를 조정한다. 장치(120)가 기 설정된 초기위치로 이동하기 위해, 수평위치는 장치의 피치값이 0인 상태(도 1에 도시된 x축과 평행한 상태)가 되어야 한다. 제어부(280)는 기 설정된 초기 위치로 이동할 수 있도록 장치의 피치값을 0으로 조정한다.The
제어부(280)는 후진하여 패널의 끝단까지 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다(S1220). 수평위치를 조정한 후, 제어부(280)는 캐터필러(220)를 제어하여 기 설정된 초기 위치의 방향인 후방으로 이동하도록 제어한다. 이때, 기 설정된 초기 위치와 장치의 후방의 방향이 서로 일치하지 않는다면, 제어부(280)는 장치(120)가 180도 회전하도록 몸체(240)와 캐터필러(220)를 제어할 수 있다. 제어부(280)는 센서부(230)가 감지한 태양광 패널(110)과의 거리를 토대로, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 (수평 방향으로의) 끝단까지 도착하였는지 판단한다. 장치(120)가 태양광 패널(110)의 (수평 방향으로의) 끝단까지 도착하였을 경우, 제어부(280)는 캐터필러(220)의 동작을 정지한다.The
제어부(280)는 몸체(240)가 기 설정된 초기위치 방향으로 회전하도록 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어한다(S1230). 장치(120)가 태양광 패널(110)의 (수평 방향으로의) 끝단까지 이동하였기 때문에, 기 설정된 초기 위치로 이동하기 위해서는 회전하여야 한다. 이에, 제어부(280)는 몸체(240)와 캐터필러(220)를 제어하여, 몸체(240)를 기 설정된 초기위치 방향으로 회전시킨다. 전술한 대로, 제어부(280)는 몸체(240)의 지지유닛(1120)이 캐터필러(220)의 부착유닛(510)과 태양광 패널(110)의 흡착이 떨어질 정도까지 하강하도록 승·하강유닛(1110)을 제어한다. 이에, 지지유닛(1120)은 태양광 패널(110)과 접촉하며 몸체(240)를 지지하고, 캐터필러(220)의 부착유닛(510)은 태양광 패널(110)의 흡착이 떨어진 상태를 갖는다. 이후, 제어부(280)는 양 캐터필러(220a, 220b)가 서로 다른 방향으로 회전하도록 함으로써, 몸체(240)를 기 설정된 초기위치 방향으로 회전시킨다. The
제어부(280)는 감지한 롤값을 이용하여 기 설정된 초기 위치로 이동할 수 있도록 수직위치를 조정한다(S1240). 전술한 과정을 거쳐 몸체(240)가 회전하긴 하였지만, 정확히 90°회전하였는지는 불명확하다. 이에, 제어부(280)는 센서부(230)가 감지한 롤값을 분석하여 장치의 수직위치를 조정한다. 장치(120)가 이미 수평방향으로 태양광 패널의 끝단까지 위치한 상태이기에, 기 설정된 초기위치로 이동하기 위해서는 수직위치는 장치의 롤값이 0인 상태(도 1에 도시된 y축과 평행한 상태)가 되어야 한다. 제어부(280)는 기 설정된 초기 위치로 이동할 수 있도록 장치의 롤값을 0으로 조정한다.The
제어부(280)는 후진하여 패널의 끝단까지 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다(S1250). The
전술한 과정을 거치며, 장치(120)는 태양광 패널의 기 설정된 초기 위치로 이동할 수 있다. 다만, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 기 설정된 초기 위치로 이동함에 있어, 반드시 도 12의 과정으로 한정되는 것은 아니다. 도 12는 수평위치로 먼저 이동하고, 그 후 수직위치로 이동하는 것을 설명하고 있다. 이처럼 이동하면, 장치(120)는 바로 패널의 수직방향으로 이동할 수 있도록 기 설정된 초기 위치에 배치된다. 반면, S1210 및 S1220과 S1240 및 S1250이 바뀌어 수행될 경우, 장치(120)는 바로 패널의 수평방향으로 이동할 수 있도록 기 설정된 초기 위치에 배치된다. 따라서, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 기 설정된 초기 위치로 이동함에 있어, 반드시 도 12의 과정으로 한정되는 것은 아니다. Through the above-described process, the
다시 도 2 및 3을 참조하면, 제어부(280)는 장치(120)를 기 설정된 초기 위치로 이동시킨 후, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 전면적을 이동하며 청소하도록 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어한다. 청소는 몸체(240)와 연결된 브러시부(210)에 의해 수행되기에, 제어부(280)는 장치(120)가 태양광 패널(110)의 전면적을 이동하도록 제어한다. 제어부(280)의 제어에 의해 장치(120)가 태양광 패널(110)의 전면적을 이동하는 방법은 도 13에 도시되어 있다.Referring again to FIGS. 2 and 3, the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치가 태양광 패널을 청소하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 13은 장치(120)가 바로 패널의 수직방향으로 이동할 수 있도록 기 설정된 초기 위치에 배치된 경우에 있어서의 방법을 나타낸다.13 is a flowchart illustrating a method of cleaning a solar panel by the solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. 13 shows a method in the case where the
제어부(280)는 장치(120)의 롤값이 기 설정된 기준치와 같아지도록 조정한 후, 태양광 패널(120) 상을 이동하도록 캐터필러(120)를 제어한다(S1310). 제어부(280)는 센서부(230)가 감지한 롤값이 기 설정된 기준치와 동일한지를 판단한다. 여기서, 기 설정된 기준치는 0일 수 있다. 장치의 롤값이 0일 경우, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 수직방향(도 1에 도시된 y축과 평행한 방향)을 향하고(이동하고) 있음을 의미한다. 센서부(230)가 감지한 롤값이 기 설정된 기준치와 일치하지 않을 경우, 제어부(280)는 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 기준치와 같아지도록 조정한다. 장치(120)의 롤 값을 조정한 후, 제어부(280)는 태양광 패널(120) 상을 이동하도록 캐터필러(120)를 제어한다. 조정에 의해, 장치(120)는 롤값이 0인 방향(수직방향)으로 이동하게 된다.The
제어부(280)는 장치(120)가 패널의 끝단까지 이동하였는지를 판단한다(S1320). 센서부(230)의 센싱값을 이용하여, 제어부(280)는 장치(120)가 태양광 패널의 끝단까지 이동하였는지를 판단한다. 장치(120)가 패널의 끝단까지 이동하지 않았을 경우, 제어부(280)는 지속적으로 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다.The
장치(120)가 패널의 끝단까지 이동한 경우, 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 장치(120)의 피치값이 기준치와 같아지도록 회전시킨다(S1330). 장치(120)가 태양광 패널(110)의 수직방향 끝단까지 이동한 경우, 장치(120)는 회전하여야 한다. 이에, 제어부(280)는 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 장치(특히, 몸체)를 회전시킨다. 제어부(280)는 장치(120)의 피치값이 기 설정된 기준치와 같아질 때까지 회전시킬 수 있다. 여기서, 기 설정된 기준치는 롤값의 그것과 마찬가지로 0일 수 있다. 피치값이 0일 경우, 장치(120)가 태양광 패널(110)의 수평방향(도 1에 도시된 x축과 평행한 방향)을 향하고(이동하고) 있음을 의미한다. 센서부(230)가 감지한 피치값이 기 설정된 기준치와 일치하지 않을 경우, 제어부(280)는 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 기준치와 같아지도록 몸체(240)를 회전시킨다. When the
또한, 제어부(280)는 몸체(240)를 회전시킴에 있어, 패널의 끝단이 아닌 다른 방향으로 몸체(240)를 회전시킨다. 장치(120)가 초기위치에서 이동하고 있기 때문에, 장치(120)의 수평방향으로의 일 끝단은 패널의 끝에 해당한다. 따라서, 제어부(280)는 패널의 끝단이 아닌 다른 방향으로 몸체(240)를 회전시킨다. In addition, the
제어부(280)는 기 설정된 거리만큼 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다(S1330). 회전한 후, 제어부(280)는 수평방향으로 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다. 이때, 제어부(280)는 수평방향으로 기 설정된 거리만큼 이동하도록 캐터필러(220)를 제어한다. 여기서, 기 설정된 거리는 브러시(410)의 길이보다 짧은 거리를 의미한다. 기 설정된 거리가 브러시(410)의 길이보다 길 경우, 장치(120)가 태양광 패널(110)을 이동하더라도 브러시(410)가 태양광 패널(110)과 접촉하지 못하는 부분이 발생하게 된다. 기 설정된 거리가 브러시(410)보다 짧을 경우, 브러시(410)와 태양광 패널(110)이 접촉한 부분이 중첩되는 경우는 발생할 수 있어도 브러시(410)가 태양광 패널(110)과 접촉하지 못하는 부분이 발생하지 않게 된다. 이에 따라, 브러시부(210)가 태양광 패널(110)을 온전히 청소할 수 있으며, 영상 처리부(270)도 태양광 패널(110)의 모든 면을 촬영할 수 있다.The
제어부(280)는 장치(120)가 패널의 끝단까지 이동하였는지를 판단한다(S1350). 제어부(280)는 장치(120)가 피치가 기 설정된 기준치(0)인 방향으로 패널의 끝단까지 이동하였는지를 판단한다. 장치(120)가 피치가 기 설정된 기준치(0)인 방향으로 패널의 끝단까지 이동한 경우라면, 태양광 패널(110)의 모든 면적을 이동하며 청소를 완료한 것을 의미한다. The
장치(120)가 패널의 끝단까지 이동한 것이 아니라면, 제어부(280)는 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 장치(120)의 롤값이 기준치와 같아지도록 회전시킨다(S1360). 다시, 장치(120)가 수직방향(롤값이 0인 방향)으로 태양광 패널을 이동하여야 하기 때문에, 제어부(280)는 몸체(240) 및 캐터필러(220)를 제어하여 장치(특히, 몸체)를 회전시킨다. 제어부(280)는 장치(120)의 피치값이 기 설정된 기준치와 같아질 때까지 회전시킨다.If the
회전한 후, 제어부(280)는 다시 S1310과정을 거친다.After rotating, the
이처럼, 동작함으로써, 장치(120) 내 브러시(410)와 영상 처리부(270)는 태양광 패널(110)의 모든 면적을 커버할 수 있다.By operating as described above, the
다만, 도 12를 설명하며 언급했듯이, 제어부(280)가 태양광 패널(110)을 청소하도록 제어하는 과정이 반드시 도 13의 과정에 한정되는 것은 아니다. 장치(120)의 기 설정된 초기 위치에 배치되는 방향에 따라, S1310 및 S1360과정이 롤값이 아닌 피치값을 기준으로 동작될 수 있으며, S1330과정이 피치값이 아닌 롤 값을 기준으로 동작될 수도 있다.However, as described with reference to FIG. 12, the process of controlling the
다시 도 2 및 3을 참조하면, 제어부(280)는 영상 처리부(270)가 획득한 영상을 토대로 태양광 패널(110) 상의 결함을 검출한다. 제어부(280)는 메모리부(290) 내 저장된 데이터를 토대로, 머신러닝을 수행하여 영상 내에서 태양광 패널(110) 상의 결함을 검출한다. 제어부(280)는 메모리부(290) 내 저장된 수많은 종류의 결함의 형태를 학습하여, 영상 처리부(270)가 획득한 영상으로부터 결함을 검출한다. 영상 내에서는 결함과 직선이 검출될 수 있다. 그러나 직선은 규칙적으로 일정한 폭을 가지며 영상 내에 등장하는 반면, 결함은 불규칙적으로 다양한 형태(면적)를 가지며 등장하게 된다. 이러한 점을 토대로, 제어부(280)는 영상 내에서 직선과 구분하여 결함을 검출하며, 결함의 종류를 판단한다. 결함을 발견한 경우, 제어부(280)는 결함의 종류와 위치를 메모리부(290)에 저장하며, 결함의 발견 즉시, 또는 그 이후에 관리자의 단말(미도시)로 결함의 종류와 위치를 전송하도록 통신부(미도시)를 제어한다. 제어부(280)가 영상 내에서 태양광 패널(110) 상의 결함을 검출하는 방법은 도 16에 도시되어 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 again, the
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상 내에서 태양광 패널 상의 결함을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.16 is a flowchart illustrating a method of detecting a defect on a solar panel within an image acquired by an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
제어부(280)는 촬영된 영상 내에서 결함과 결함 외의 성분을 분류한다(S1610).The
제어부(280)는 머신러닝을 수행하여 검출된 결함의 종류를 분석한다(S1620).The
제어부(280)는 검출된 결함이 위치한 패널 상의 위치를 파악하여 저장한다(S1630).The
다시 도 2 및 3을 참조하면, 제어부(280)는 영상 처리부(270)가 검출한 직선을 분석하여, 태양광 패널(120) 상에서 장치(120)의 현재 위치를 분석한다. 장치(120)는 패널 상을 청소함에 있어 초기 위치에서 이동하기 때문에, 장치(120)가 태양광 패널 내 단위 패널을 몇 개 이동하였는지에 따라 장치(120)가 현재 패널 상에서 어디에 위치하고 있는지가 드러날 수 있다. 이에, 제어부(280)는 영상 처리부(270)가 영상 내에서 검출한 직선이 어떤 방향의 직선인지 및 패널 상을 이동하며 몇 개의 직선을 지나쳤는지를 고려하여 장치(120)의 현재 위치를 파악한다. 이에 따라, 결함을 발견할 경우, 제어부(280)는 결함을 발견한 위치가 패널 상에서 어디인지를 파악할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 14 내지 도 20을 참조하여, 영상 처리부(270)의 설명과 함께 후술한다.Referring to FIGS. 2 and 3 again, the
또한, 제어부(280)는 센서부의 센싱결과를 분석하여, 장치에 이상이 발생하였는지를 파악한다. 특히, 압력센서(1010)에 있어 센싱된 진공압이 기 설정된 범위를 벗어날 경우, 제어부(280)는 장치(120) 내 각 구성의 동작을 정지시키고 관리자의 단말(미도시)로 이상을 알리도록 통신부(미도시)를 제어할 수 있다.In addition, the
메모리부(290)는 브러시(410)·태양광 패널(110)의 폭, 결함의 종류와 위치 및 태양광 패널(110) 상의 결함을 빅데이터로 저장한다.The
메모리부(290)는 브러시(410)·태양광 패널(110)의 폭을 저장한다. 장치(120)가 태양광 패널(110)의 모든 면을 온전히 이동할 수 있도록, 메모리부(290)는 브러시(410)의 폭(수평방향으로의 길이)을 저장하고 있으며 이를 제어부(280)로 제공한다. 제어부(280)는 메모리부(290)에 저장된 정보를 이용하여 기 설정된 길이를 설정할 수 있다.The
메모리부(290)는 제어부(280)가 검출한 결함의 종류와 위치를 저장한다. 제어부(280)가 머신러닝을 수행하여 영상 내에서 태양광 패널(110)에 발생한 결함을 검출한 경우, 메모리부(290)는 이를 저장한다. 이에, 통신부(미도시)가 메모리부(290) 내 저장된 정보를 이용하여 발견 즉시 또는 그 이후에 관리자의 단말(미도시)로 결함의 종류와 위치를 전송할 수 있다.The
메모리부(290)는 태양광 패널(110) 상에 발생할 수 있는 수많은 결함들을 빅데이터로 저장한다. 제어부(280)가 머신러닝을 수행하여 영상 내에서 결함만을 분리하여 검출할 수 있도록, 메모리부(290)는 태양광 패널(110) 상에 발생할 수 있는 수많은 결함들을 저장한다. 또한, 제어부(280)가 결함을 검출한 경우, 검출한 결함 역시 다시 저장함으로써 결함 정보를 업데이트 한다.The
통신부(미도시)는 제어부(280)의 제어에 따라, 결함 정보 또는 이상 발생유무를 관리자의 단말(미도시)로 전송할 수 있다.Under the control of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐터필러의 상방 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐터필러의 내부 구성을 도시한 도면이다.5 is an upper perspective view of a caterpillar according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing an internal configuration of a caterpillar according to an embodiment of the present invention.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐터필러(220)는 부착유닛(510), 로터리 조인트(520), 스프링 호스(530), 연결호스(535), 진공압 전달관(540), 체크 밸브(545), 체인(550), 기어(522, 554, 556), 모터(560) 및 레일(570, 575)을 포함한다.5 and 6, the
부착유닛(510)은 진공펌프(260)로부터 진공압을 제공받아 태양광 패널(110)과 탈착된다. 부착유닛(510)은 진공펌프(260)로부터 스프링 호스(530), 연결호스(535), 진공압 전달관(540) 및 체크밸브(545)를 거쳐 진공압을 전달받아, 태양광 패널(110)과 탈착된다. 부착유닛(510)이 진공압에 의해 태양광 패널(110)과 탈착되기 때문에, 태양광 패널(110)에 흡집을 유발하지 않고 탈착될 수 있다. 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 탈착됨에 있어, 부착유닛(510)의 내부 구조 및 부착유닛(510)에 가해지는 하중에 의해 스스로 태양광 패널(110)에 부착하거나 태양광 패널(110)로부터 떨어진다. 즉, 제어부(280)는 모터(560)를 동작시켜 체인(550)을 회전시켜 부착유닛(510)들의 위치를 이동시키기만 하면, 태양광 패널(110)과 접촉하는 부착유닛(510)이 스스로 태양광 패널(110)에 부착될 수 있다. 이에, 제어부(280)가 수많은 부착유닛(510)들의 탈착 여부를 일일이 제어할 필요가 없다. The
부착유닛(510)은 하나의 캐터필러(220)에 복수 개가 기 설정된 간격을 가지며 형성된다. 하나의 부착유닛(510)은 장치(120)를 지탱하기에 충분한 면적으로 태양광 패널(110)과 접촉하는 것이 아니기 때문에, 복수의 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)에 부착되어 장치(120)를 지탱한다. 부착유닛(510)의 구조와 동작은 도 7 및 8에 상세히 도시되어 있다.A plurality of
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착유닛의 상방 사시도 및 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착유닛의 동작에 따른 단면도이다.7 is a top perspective view and a cross-sectional view of the attachment unit according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a cross-sectional view according to the operation of the attachment unit according to an embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부착유닛(510)은 보조바퀴(515), 피스톤(710), 스프링(720), 진공 패드(730), 슬라이드 밸브(740) 및 프레임(750)를 포함한다.7 and 8, the
보조바퀴(515)는 후술할 레일(570)과 접촉하며, 부착유닛(510)과 태양광 패널(110)의 접착을 향상시킨다. 보조바퀴(515)는 레일(570)을 따라 이동할 수 있어 부착유닛(510)의 회전에 영향을 미치지 않는 동시에, 레일(570)과의 접촉으로 부착유닛(510)이 후방(태양광 패널과 멀어지는 방향)으로 밀리는 것을 방지한다. The
피스톤(710)은 진공펌프(260)로부터 전달되는 진공압을 진공 패드(730)로 전달하며, 외력에 따라 승·하강한다. 피스톤(710)은 상부 피스톤(712), 배출공(714), 하부 피스톤(716) 및 유입공(718)을 포함한다.The
상부 피스톤(712)은 진공압 전달관(540)과 연결되어 진공압을 전달받으며, 외력에 의해 승·하강한다. 상부 피스톤(712)은 진공압을 전달받아 배출공(714)으로 배출한다. 또한, 체인(550)의 이동에 따라 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 접촉하는 위치에 위치하는 경우, 상부 피스톤(712)의 연직 상방에서 캐터필러(220) 및 몸체(240)의 무게만큼의 하중이 가해진다. 상부 피스톤(712)은 하중으로 인해 하강하게 된다. 반대로, 체인(550)의 이동에 따라 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 떨어지는 위치로 이동하는 경우, 하중이 가해지지 않아 상부 피스톤(712)은 스프링(720)의 탄성력에 의해 승강하게 된다.The
배출공(714)은 외부로 진공압을 배출한다. 배출공(714)은 상부 피스톤(712)에서 전달되는 진공압을 외부로 배출하며, 슬라이드 밸브(740)의 위치에 따라, 씰(744, 748) 내에서 진공압을 배출하는데 그칠 수도 있고, 씰(744, 748) 내로 진입한 유입공(718)으로 진공압을 전달할 수도 있다.The
하부 피스톤(716)은 상부 피스톤(712)과 연결되어 상부 피스톤(712)의 승·하강과 함께 승·하강하며, 유입공(718)으로 유입된 진공압이나 대기압을 진공 패드(730)로 전달하여 진공패드(730)를 태양광 패널(110)로부터 탈착시킨다. The
유입공(718)은 외부로부터 진공압 또는 대기압을 유입한다. 하부 피스톤(716)의 이동에 따라, 유입공(718)은 슬라이드 밸브(740) 내 씰의 하단부(744)로 진입하거나 하단부(748)에서 벗어날 수 있다. 하부 피스톤(716)이 승강하는 경우, 유입공(718)은 씰의 하단부(744)로 진입하게 된다. 이때, 씰 내에는 이미 배출공(714)이 위치하여 씰의 상단부와 하단부(744, 748)에는 진공압이 형성되어 있다. 유입공(718)이 씰의 하단부(744)로 진입함으로써 배출공(714)으로부터 제공되는 진공압을 공급받는다. 유입공(718)으로 유입된 진공압은 하부 피스톤(716)을 거쳐 진공 패드(730)로 제공된다. 반대로, 상부 피스톤(712)이 하중을 받아 하강하며 하부 피스톤(716)도 함께 하강하는 경우, 유입공(718)은 씰의 하단부(744)로부터 벗어나게 된다. 이로 인해, 유입공(718)은 대기압에 노출되고, 대기압이 하부 피스톤(716)을 거쳐 진공 패드(730)로 제공된다. 대기압이 전달되는 진공 패드(730)는 별다른 제어없이도 흡착하고 있던 태양광 패널(110)로부터 분리될 수 있다.The
스프링(720)은 프레임(750)과 진공패드(730) 사이에 배치되어, 프레임(750)으로 복원력을 가한다. 하중으로 인해 상부 피스톤(712)과 프레임(750)의 하강시에는, 프레임(750)이 하중으로 스프링(720)을 누르게 된다. 이에, 스프링(720)은 압축되어, 프레임(750)과 프레임(750) 내 슬라이드 밸브(740)가 하강할 수 있도록 한다. 반대로, 하중이 피스톤(710)으로 가해지지 않을 경우, 스프링(720)은 프레임(750)으로 복원력을 가한다. 이에, 프레임(750)과 프레임(750) 내 슬라이드 밸브(740)가 상승할 수 있다.The
진공 패드(730)는 하부 피스톤(716)의 끝단에 위치하여, 태양광 패널(110)과 접촉하며 전달되는 대기압 또는 진공압에 따라 태양광 패널(110)과 탈착된다. 진공 패드(730)는 태양광 패널(110)과 흡집없이 접촉할 수 있는 재질로 구현되어 태양광 패널(110)과 접촉한다. 진공 패드(730)는 태양광 패널(110)과 온전히 밀착할 수 있는 형태로 접촉한다. 이에, 진공 패드(730)로 진공압이 전달될 경우, 진공 패드(730)는 태양광 패널(110)을 온전히 흡착할 수 있다. 반대로, 진공 패드(730)로 대기압이 전달될 경우, 진공 패드(730)는 태양광 패널(110)로부터 분리될 수 있다.The
슬라이드 밸브(740)는 프레임(750) 내에서 프레임(750)과 함께 승·하강하며, 유입공(716)으로의 진공압 전달 여부를 결정한다. 슬라이드 밸브(740)는 프레임(750) 내에 포함되어, 구조적으로 프레임(750)과 함께 승·하강한다. 이때, 슬라이드 밸브(740)는 공기의 유입과 배출을 차단하는 씰을 포함한다. 씰은 기 설정된 길이를 가져, 씰의 하단부(744)로부터 상단부(748)까지의 압력 상태를 외부와 차단시킨다. 이에, 씰의 상단부(748)로 배출공(714)이 진입한 경우, 씰 내부에는 진공압이 형성된다. 씰은 구조적으로 상부 프레임(712)이 승강을 하든 하강을 하든 배출공(714)이 씰 내부에 위치하나, 하부 프레임(714)이 승강을 하면 유입공(718)이 씰의 하단부(744)로 진입하되 하강을 하면 유입공(718)이 씰의 하단부(744)를 벗어나도록 하는 위치에 배치된다. 즉, 씰은 배출공(714)의 동작범위는 모두 내부로 커버하나, 유입공(718)에 대해서는 유입공(718)의 하강은 커버하지 않도록 하는 위치에 배치된다. 이에 따라, 유입공(718)은 동작에 따라 진공압 또는 대기압을 진공 패드(730)로 전달한다.The
프레임(750)은 부착유닛(510)의 내부구성을 지지한다. 프레임(750)은 내부에 슬라이드 밸브(740)를 고정시켜, 슬라이드 밸브(740)가 프레임(750)의 동작에 따라 함께 동작하도록 한다. 또한, 프레임(750)은 스프링(720)을 자신과 진공 패드(730) 사이에 고정시켜, 스프링(720)이 복원력을 자신에게 가할 수 있도록 한다.The
다시 도 5 및 6을 참조하면, 로터리 조인트(520)는 진공 펌프(260)로부터 공급되는 진공압을 스프링 호스(530)로 전달함과 동시에, 스프링 호스(530)의 꼬임을 방지한다. 스프링 호스(530)가 고정된 일축에 연결되어 있을 때, 지속적을 일 방향으로 회전을 하게 되면 스프링 호스(530)에 꼬임이 발생한다. 이에, 로터리 조인트(520)는 기계적으로 무제한 회전할 수 있는 구조를 가져, 일 끝단에 연결된 스프링 호스(530)가 지속적인 회전으로도 꼬이지 않도록 한다. 로터리 조인트(520)의 구조는 도 9에 상세히 도시되어 있다.Referring again to FIGS. 5 and 6, the rotary joint 520 transfers vacuum pressure supplied from the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a rotary joint according to an embodiment of the present invention.
로터리 조인트(520)는 일 끝단으로 진공압을 전달받되, 다른 일 끝단에는 스프링 호스(530)와 연결된다. 로터리 조인트(520)는 스프링 호스(530)와 연결된 끝단을 기계적으로 무제한 회전시킴으로써, 스프링 호스(530)가 캐터필러(220)의 동작에 따라 어떠한 방향으로 얼마만큼 회전하도록 꼬이지 않도록 한다. The rotary joint 520 receives vacuum pressure at one end, and is connected to a
다시 도 5 및 6을 참조하면, 스프링 호스(530)는 로터리 조인트(520)로 전달되는 진공압을 자신과 연결된 진공압 전달관(540a)으로 전달한다. 스프링 호스(530)의 일 끝단과 연결된 진공압 전달관(540a)은 해당 전달관(530a)이 연결된 부착유닛의 위치에 따라 로터리 조인트(520)와의 거리가 가변된다. 로터리 조인트(520)와 진공압 전달관(540a)은 거리에 무관하게 지속적으로 연결되어 진공압이 전달되어야 하기에, 스프링 호스(530)는 양자(530, 540a)를 연결한다.5 and 6 again, the
연결 호스(535)는 각 부착유닛(510)과 연결되는 각 진공압 전달관(540) 간을 연결한다. 스프링 호스(530)를 거쳐 전달된 진공압이 각 부착유닛에 전달될 수 있도록, 연결 호스(535)는 각 진공압 전달관(540) 간을 연결한다. The connecting
진공압 전달관(540)은 각 부착유닛(510)의 피스톤(710)과 연결되어, 연결호스(535)를 거쳐 전달되는 진공압을 피스톤(710)으로 전달한다. 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 접촉하고 있는 구간이나, 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 가장 먼 위치에 있는 구간에서는 각 부착유닛(510)간 간격이 (벡터값이 아닌 스칼라값을 의미)는 일정할 수 있다. 그러나 태양광 패널(110)과 접촉하던 부착유닛(510)이 막 떨어지거나 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 막 부착된 구간(회전하는 구간)에서는 부착유닛(510) 간 간격이 상이해진다. 이에, 진공압을 전달하기 위해 진공압 전달관(540)끼리 서로 물리적으로 연결되어 있을 경우, 회전하는 구간을 지나기 곤란하다. 따라서, 진공압 전달관(540)은 각 부착유닛(510)의 피스톤(710)과는 물리적으로 연결되나, 전달관 상호 간에는 물리적으로 연결되지 않고 연결호스(535)로 연결된다. The vacuum
체크밸브(545)는 진공압 전달관(540)과 피스톤(710)의 가운데 배치되어, 진공압은 피스톤(710)으로 전달하되 대기압의 진공압 전달관(540)으로의 전달을 차단한다. 체크밸브(545)는 진공압 전달관(540)과 피스톤(710)의 가운데에서 진공압 전달관(540)으로 전달되는 진공압은 피스톤(710)으로 전달시킨다. 반면, 슬라이드 밸브(740)의 동작으로 유입공(718)으로부터 배출공(714)으로 (소량의) 대기압이 유입될 수 있다. 체크밸브(545)는 배출공(714)을 거쳐 피스톤(710)으로 전달되는 대기압을 차단하여, 진공압 전달관(540)까지 대기압이 전달되지 않도록 한다. 어느 하나의 진공압 전달관으로 대기압이 전달된다면, 연결호스(535)에 의해 모든 진공압 전달관이 연결되어 있어 캐터필러(220) 내에서 진공압을 유지할 수 없는 치명적인 문제가 발생할 수 있다. 이에, 체크밸브(545)는 피스톤(710)으로 전달되는 대기압을 차단한다.
체인(550)은 각 기어(552 내지 556)를 거쳐 전달되는 모터(560)의 동력에 따라 회전하며 각 부착유닛(510)을 시계방향 또는 반시계방향으로 시킨다. 체인(550)은 캐터필러(220)에 포함된 각 부착유닛(510)과 연결되어 있으며, 기어에 의해 전달되는 모터(560)의 동력에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전한다. 체인(550)의 회전에 따라 체인(550)에 연결된 부착유닛(510)들도 함께 회전한다.The
기어(552 내지 556)는 모터(560)의 회전력을 제공받아 체인(550)으로 전달한다. 각 기어(552 내지 556)는 모터(560), 기어 또는 체인(550)과 각각 연결되어, 모터(560)의 회전력을 체인(550)으로 전달한다.The
모터(560)는 기어(552 내지 556)를 거쳐 자신과 연결된 체인(550)이 회전할 수 있도록 하는 동력을 제공한다. 모터(560)는 자신과 연결된 기어(556)로 회전력을 가하여, 기어(554 및 552)를 거쳐 체인(550)으로 회전력이 공급됨으로써 체인(550)이 회전할 수 있도록 한다.The
레일(570)은 각 부착유닛(510)과 접촉하며, 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)과 온전히 부착되지 못하는 것을 방지한다. 부착유닛(510)은 체인(550)에 연결되는데, 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)에 접촉하는 과정에서 체인(550)이 후방(태양광 패널과 멀어지는 방향)으로 밀리는 경우가 발생할 수 있다. 이에 의해, 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)에 온전히 접촉하지 못하거나, 온전히 태양광 패널(110)과 온전히 부착되지 못할 수 있다. 이는 장치(120)가 태양광 패널(110)의 이탈을 유발할 수 있어 치명적인 결과를 야기하게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 레일(570)이 배치된다. 레일(570)은 캐터필러(220) 내에 고정되어 있으며, 각 부착유닛(510) 내 형성된 보조바퀴(515)와 접촉을 한다. 레일(570)이 고정되어 있더라도, 보조바퀴(515)와 접촉을 하기에 부착유닛(510)의 회전에는 영향을 미치지 않는다. 또한, 체인(550)이 후방(태양광 패널과 멀어지는 방향)으로 밀리는 경우, 보조바퀴(515)가 레일(570)에 접촉하여 있기에 부착유닛(510)이 후방으로 밀리는 것을 방지할 수 있다.The
레일(575)은 보조바퀴(515)를 사이에 두고 레일(570)과 함께 배치되며, 태양광 패널과 가까운 방향에는 레일(575)이. 태양광 패널과 먼 방향에는 레일(570)이 위치한다. 다만, 보조 바퀴(515)가 레일(570)을 따라 회전하며 진행할 수 있도록, 레일(575)은 보조 바퀴(515)와 일정 거리만큼 이격되어 위치한다. 레일(575)은 레일(570)의 반대측에 위치하여, 부착유닛(510)이 태양광 패널(110)을 기준으로 연직방향으로부터 측면으로 휘어지는 것을 방지한다. 부착유닛(510)이 연직방향에서 측면으로 휘어질 경우, 부착유닛(510)의 흡착력이 약해질 우려가 있으며, 부착유닛의 불특정 부위에 캐터필러(220) 및 몸체(240)의 전체 하중이 집중될 수 있어 부착유닛의 파손우려가 존재한다. 부착유닛(510)이 측면으로 휘어지려 할 경우, 보조바퀴(515)는 레일(570, 575) 모두와 접촉하며 부착유닛(510)의 휘어짐을 방지한다.The
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 도시한 도면이다.14 is a diagram showing the configuration of an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부(270)는 카메라(1410), 전처리부(1420) 및 라인 센싱부(1430)를 포함한다.Referring to FIG. 14, the
카메라(1410)는 태양광 패널(110)의 표면을 촬영한다. 카메라(1410)는 몸체(240)의 중앙에 배치될 수 있다. 태양광 패널(110)을 촬영하기 위해서는 조명이 존재하는 환경이 적합하다. 이에, 태양이 떠있는 낮 시간이 적합한데, 태양광 패널(110)로 조사되는 태양광의 반사광에 의해 카메라(1410)가 태양광 패널(110)의 표면을 온전히 촬영하지 못할 가능성이 존재한다. 이를 방지하기 위해, 카메라(1410)는 몸체(240)의 정 중앙에 배치되어, 반사광의 수광을 최소화한다. 나아가, 몸체(240)의 외부에 빛을 차단하는 차양막이 설치될 수도 있다. 카메라(1410)가 촬영한 영상은 전처리부(1420)를 거치기 전에 제어부(280)로 제공되어, 제어부(280)의 결함 검출에 이용된다.The
전처리부(1420)는 카메라(1410)가 촬영한 영상에 라인 센싱부(1430)가 태양광 패널(110) 내 직선을 검출하기에 용이하도록 전처리를 수행한다. The
먼저, 전처리부(1420)는 카메라(1410)가 촬영한 영상을 그레이 스케일(Gray Scale)로 변환한다. 이후, 전처리부(1420)는 그레이 스케일로 변환된 영상을 이진화 하고, 영상 내에서 엣지를 검출한다. 이러한 과정을 거치며 라인 센싱부(1430)가 영상 내에서 정확히 직선을 검출할 수 있도록 한다.First, the
라인 센싱부(1430)는 전처리부(1420)에 의해 전처리를 거친 영상 내에서 직선을 검출한다. 전처리부(1420)를 거친 영상 내에서 반드시 직선만 존재하는 것은 아니다. 영상 내에서 태양광 패널(110)에 발생한 결함 중 직선 형태의 결함이 존재할 수 있다. 직선 형태의 결함은 전처리 과정을 거친다 하더라도 엣지로 검출될 수 있어, 영상 내에 잔존하게 된다. 라인 센싱부(1430)는 영상 내에서 이와 같은 결함과 직선을 구분하기 위해, 라인 센싱부(1430)는 카메라(1410)가 촬영한 영상 중 엣지가 검출된 부분 전후로 일정 시간 내의 영상을 확인한다. 태양광 패널(110) 내 직선은 단위 패널 간 경계이므로 상대적으로 상당히 길고 넓은 폭을 갖는 반면, 태양광 패널(110)에 형성된 흠집은 상대적으로 짧고 좁은 폭을 갖는다. 이러한 특징에 따라, 영상에서 직선이 검출된 전후로는 일정 시간(기 설정된 시간)동안 직선이 지속적으로 검출되는 반면, 영상에서 흠집이 검출된 전후로는 아주 짧은 시간동안(기 설정된 시간 이내)만 흠집이 발견된다. 라인 센싱부(1430)는 이러한 특징을 이용하여 검출된 엣지가 흠집인지 직선인지를 구분한다.The
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상 내 태양광 패널에 의해 형성된 직선을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.15 is a flowchart illustrating a method of detecting a straight line formed by a photovoltaic panel in an image obtained by an image processing unit according to an embodiment of the present invention.
전처리부(1420)는 카메라가 촬영한 영상을 그레이 스케일로 변환한다(S1510).The
전처리부(1420)는 변환된 영상을 이진화한다(S1520).The
전처리부(1420)는 이진화된 영상 내에서 엣지를 검출한다(S1530).The
라인 센싱부(1430)는 직선을 검출한다(S1540).The
다시 도 14를 참조하면, 제어부(280)는 라인 센싱부(1430)가 센싱한 직선을 토대로, 해당 직선이 패널 상에서 수직한 방향의 직선(도 1에서 y축 방향과 평행)인지 수평한 방향의 직선(도 1에서 x축 방향과 평행)인지를 분석한다. 영상에서는 직선으로 판단될 뿐 어떠한 방향의 직선인지 알 수 없기에, 제어부(280)는 직선이 이루는 각도와 롤·피치값을 분석하여 직선의 방향을 분석한다. 제어부(280)가 직선의 방향을 분석하는 내용은 도 17 내지 20을 참조하여 설명한다.Referring to FIG. 14 again, the
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부가 획득한 영상과 영상 내 포함된 직선이 기울어진 각도를 도시한 도면이다.17 is a view showing an image obtained by the image processing unit according to an embodiment of the present invention and an angle at which a straight line included in the image is inclined.
제어부(280)는 직선의 방향 측정을 위해 먼저 검출된 직선의 각도를 측정한다. 여기서, 직선의 각도는 직선의 법선과 영상 내의 x축이 이루는 각도를 의미하며, 제어부(280)는 x축으로부터 시계방향으로의 각도를 측정한다. 일 예로, 도 17(a)에 도시된 직선을 참조하면, 도 17(b)와 같이 해당 직선의 법선은 ρ와 같고, ρ와 x축이 이루는 각도 θ가 직선의 각도가 된다. The
영상 내 검출된 직선이 1개일 경우, 제어부(280)는 그것의 각도를 측정한다. 영상 내 검출된 직선이 2개일 경우, 제어부(280)는 2개 모두의 각도를 측정한다.If there is one detected straight line in the image, the
이후, 제어부(280)는 직선이 이루는 각도가 45도를 기준으로 큰지 여부를 판단한다. 제어부(280)는 직선의 각도에 따라, 45도를 초과하는 그룹(제1 그룹)과 45도 각도 이하인 그룹(제2 그룹)으로 직선을 분류한다. 검출된 직선이 1개인 경우, 제어부(280)는 해당 직선의 각도에 따라 해당 직선을 제1 그룹 또는 제2 그룹으로 분류한다. 반대로, 검출된 직선이 2개인 경우, 제어부(280)는 각도가 45도를 초과하는 직선을 제1 그룹으로, 각도가 45도 이하인 직선을 제2 그룹으로 분류한다. 여기서, 직선이 2개가 검출될 경우, 각각은 수평방향과 수직방향의 직선이기 때문에 양자는 반드시 직각을 이루고 있다. 이에, 양자의 각도가 동일하지 않는 한, 양자는 반드시 서로 다른 그룹에 속하게 된다.Thereafter, the
그룹을 분류한 후, 제어부(280)는 롤 값과 피치 값의 크기를 비교하여 해당 직선이 수평방향의 직선인지 수직방향의 직선인지 분류한다. 먼저, 롤 값이 피치 값보다 큰 경우, 수평방향 또는 그와 근접하게 장치(120)가 이동중인 것이므로 제1 그룹으로 분류된 직선이 수직방향의 직선, 제2 그룹으로 분류된 직선이 수평방향의 직선에 해당한다. 반대로, 롤 값이 피치 값보다 작은 경우, 수직방향 또는 그와 근접하게 장치(120)가 이동중인 것이므로 제1 그룹으로 분류된 직선이 수평방향의 직선, 제2 그룹으로 분류된 직선이 수직방향의 직선에 해당한다. 한편, 롤 값과 피치 값이 동일한 경우, 롤 값과 피치 값의 곱이 양수인지 음수인지에 따라 결과가 달라진다. 롤 값과 피치 값의 곱이 양수인 경우, 제1 그룹으로 분류된 직선이 수평방향의 직선, 제2 그룹으로 분류된 직선이 수직방향의 직선에 해당한다. 반면, 제1 그룹으로 분류된 직선이 수직방향의 직선, 제2 그룹으로 분류된 직선이 수평방향의 직선에 해당한다. 직선이 그룹, 롤 값 및 피치 값에 따라 방향이 판별되는 예가 도 18 내지 21에 도시되어 있다.After classifying the group, the
도 18 내지 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 청소장치의 패널 상 위치에 따라 획득되는 영상을 도시한 도면이다.18 to 21 are views illustrating an image obtained according to a position on a panel of a solar panel cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 18(a)는 장치(120)가 태양광 패널 상을 이동하는 모습을 도시하고 있으며, 도 18(b)는 영상 처리부 내 카메라가 촬영한 태양광 패널의 영상을 도시한 도면이다.FIG. 18(a) shows how the
도 18(a)를 참조하면, 장치(120)의 피치 값은 0이거나 0에 가까운 반면, 롤 값은 일정 값을 가지고 있어, 롤 값이 피치값보다 큰 경우에 해당한다. 직선(1820)의 각도는 90도이기에, 직선(1820)은 제1 그룹으로 분류되어 해당 직선(1820)이 수직방향의 직선에 해당한다. 반대로, 직선(1810)의 각도는 0이기 때문에, 직선(1810)은 제2 그룹으로 분류되어 해당 직선(1810)이 수평방향의 직선에 해당한다. Referring to FIG. 18(a), while the pitch value of the
도 19 참조하면, 장치(120)의 롤 값이 피치값보다 큰 것을 확인할 수 잇다. 이에, 각도가 큰 직선(1920)이 제1 그룹으로 분류되어 수직방향의 직선에 해당한다. 반대로, 각도가 작은 직선(1910)이 제2 그룹으로 분류되어, 수평방향의 직선에 해당한다.Referring to FIG. 19, it can be confirmed that the roll value of the
도 20을 참조하면, 장치(120)의 피치값이 롤 값보다 큰 경우에 해당한다. 영상 내 감지되는 직선(2010)의 각도는 45도 보다 크기 때문에, 직선(2010)은 제1 그룹으로 분류된다. 따라서, 해당 직선(2010)은 수평방향의 직선에 해당한다.Referring to FIG. 20, this corresponds to a case in which the pitch value of the
도 21을 참조하면, 장치(120)의 피치값과 롤값이 동일한 경우에 해당한다. 이에, 제어부(280)는 피치값과 롤값의 곱을 확인하는데, 도 21(a)의 경우는 피치값과 롤값의 곱이 양수(좌측 상단 및 우측 하단 방향이 양수)인 경우에 해당한다. 직선(2110)의 각도는 135°인 반면, 직선(2120)의 각도는 45°에 해당하기에, 직선 (2110)은 제1 그룹으로, 직선 (2120)의 각도는 제2 그룹으로 분류된다. 따라서, 직선(2110)은 수평방향의 직선, 직선(2120)은 수직방향의 직선에 해당한다.Referring to FIG. 21, it corresponds to a case where the pitch value and the roll value of the
제어부(280)는 전술한 과정과 같이, 영상 내 검출된 직선의 방향을 분석한다. 이에 따라, 제어부(280)는 영상 처리부(270)에서 촬영된 영상 내 검출된 직선의 방향을 분석하여, 초기위치로부터 몇 개의 단위 패널만큼 이동하였는지를 분석한다. 전술한 대로, 제어부(280)는 머신러닝을 수행하여 영상 내 결함을 검출하는 동시에, 초기위치로부터 몇 개의 단위 패널만큼 이동하였는지를 분석하기에 결함이 검출된 단위 패널의 정확한 위치를 분석할 수 있다. 제어부(280)는 이처럼 분석된 결함이 존재하는 단위 패널의 위치와 결함의 종류를 메모리부(290)에 저장하며, 통신부(미도시)를 이용하여 관리자의 단말(미도시)로 전송할 수 있다.As described above, the
도 12, 13, 15 및 16에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 12, 13, 15 및 16은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.12, 13, 15 and 16 are described as sequentially executing each process, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, a person having ordinary knowledge in the technical field to which one embodiment of the present invention belongs may execute or change one or more of each process by changing the order described in each drawing without departing from the essential characteristics of one embodiment of the present invention. 12, 13, 15, and 16 are not limited to the time-series order, as various modifications and variations can be applied by executing in parallel.
한편, 도 12, 13, 15 및 16에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the processes shown in FIGS. 12, 13, 15 and 16 can be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. That is, the computer-readable recording medium includes a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.). In addition, the computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which this embodiment belongs may be capable of various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical spirit of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
110: 태양광 패널 120: 태양광 패널 청소장치
210: 브러시부 220: 캐터필러
230: 센서부 240: 몸체
250: 배터리 260: 진공펌프
270: 영상 처리부 280: 제어부
290: 메모리부 410: 브러시
420, 515: 보조바퀴 430: 연결부
510: 부착유닛 520: 로터리 조인트
530: 스프링 호스 535: 연결 호스
540: 진공압 전달관 545: 체크 밸브
550: 체인 552, 554, 556: 기어
560: 모터 570, 575: 레일
710: 피스톤 712: 상부 피스톤
714: 배출공 716: 하부 피스톤
718: 유입공 720: 스프링
730, 1124: 진공 패드 740: 슬라이드 밸브
744, 748: 씰 750, 1130: 프레임
1010: 압력센서 1020: 거리센서
1030: 관성 측정센서 1110: 승·하강유닛
1120: 지지유닛 1122: 압축 스프링
1410: 카메라 1420: 전처리부
1430: 라인 센싱부
1810, 1820, 1910, 1920, 2010, 2110, 2120: 직선110: solar panel 120: solar panel cleaning device
210: brush part 220: caterpillar
230: sensor unit 240: body
250: battery 260: vacuum pump
270: image processing unit 280: control unit
290: memory unit 410: brush
420, 515: auxiliary wheel 430: connection
510: Attachment unit 520: Rotary joint
530: spring hose 535: connecting hose
540: vacuum pressure transmission pipe 545: check valve
550:
560:
710: piston 712: upper piston
714: outlet hole 716: lower piston
718: inlet 720: spring
730, 1124: vacuum pad 740: slide valve
744, 748:
1010: pressure sensor 1020: distance sensor
1030: inertial measurement sensor 1110: elevating / descending unit
1120: support unit 1122: compression spring
1410: camera 1420: preprocessor
1430: line sensing unit
1810, 1820, 1910, 1920, 2010, 2110, 2120: straight
Claims (5)
태양광 패널과 접촉하여, 태양광 패널 상의 이물질을 제거하는 브러시부;
진공압을 제공하는 진공펌프;
상기 진공펌프로부터 제공되는 진공압을 공급받아 태양광 패널에 탈착되는 복수의 부착유닛을 포함하여, 부착되거나 분리되는 부착유닛을 가변함으로써 태양광 패널 상을 이동하는 캐터필러;
진공압 및 상기 태양광 패널 청소장치 하단에 태양광 패널이 위치하고 있는지 여부 및 상기 태양광 패널 청소장치의 자세를 센싱하는 센서부;
상기 캐터필러가 이동할 수 있도록 하는 동력을 공급하는 모터;
상기 캐터필러 및 상기 브러시부를 고정시키며, 상기 캐터필러 및 상기 브러시부의 방향을 가변하는 몸체;
상기 센서부의 센싱값에 따라 상기 캐터필러 및 상기 몸체의 동작을 제어하는 제어부; 및
상기 태양광 패널 청소장치 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 동력을 공급하는 배터리를 포함하며,
상기 부착유닛은,
프레임, 상기 진공펌프로부터 제공되는 진공압을 전달하며 외압에 따라 승·하강하는 상부 피스톤, 상기 상부 피스톤의 끝단에 형성되어 제1 진공압을 외부로 전달하는 배출공, 상기 태양광 패널과 접촉하며 진공압이 제공될 경우 상기 태양광 패널과 접착되는 진공패드, 상기 진공패드로 진공압 또는 대기압을 전달하는 하부 피스톤, 상기 하부 피스톤의 끝단에 형성되어 외부로부터 진공압 또는 대기압을 하부 피스톤으로 유입하는 유입공, 상기 프레임 내에서 상기 프레임과 함께 승·하강하며 동작에 따라 상기 유입공으로 대기압의 유입을 결정하는 슬라이드 밸브 및 상기 프레임과 상기 진공패드 간에 배치된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.In the solar panel cleaning apparatus for detecting a defect of the solar panel while moving the solar panel to remove foreign matter on the solar panel,
A brush unit in contact with the solar panel to remove foreign matter on the solar panel;
A vacuum pump providing vacuum pressure;
Caterpillar moving on the solar panel by varying the attachment unit to be attached or detached, including a plurality of attachment units detachable from the solar panel receiving the vacuum pressure provided from the vacuum pump;
A sensor unit configured to sense whether a solar panel is located under the vacuum pressure and the solar panel cleaning device and sense the posture of the solar panel cleaning device;
A motor that supplies power to allow the caterpillar to move;
A body that fixes the caterpillar and the brush portion and changes the directions of the caterpillar and the brush portion;
A control unit controlling the operation of the caterpillar and the body according to the sensing value of the sensor unit; And
It includes a battery for supplying power to enable each component in the solar panel cleaning device to operate,
The attachment unit,
A frame, an upper piston that transfers the vacuum pressure provided from the vacuum pump and which rises and falls according to the external pressure, is formed at an end of the upper piston and discharges the first vacuum pressure to the outside, in contact with the solar panel, When a vacuum pressure is provided, a vacuum pad adhered to the photovoltaic panel, a lower piston transferring vacuum pressure or atmospheric pressure to the vacuum pad, and formed at an end of the lower piston to introduce vacuum pressure or atmospheric pressure from the outside to the lower piston A solar panel comprising an inlet hole, a slide valve that moves up and down together with the frame in the frame and determines the inflow of atmospheric pressure into the inlet hole according to an operation, and a spring disposed between the frame and the vacuum pad. Cleaning device.
상기 슬라이드 밸브는,
상기 캐터필러 또는 상기 몸체의 하중이 가해지는 경우, 상기 배출공과 상기 유입공을 공압적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.According to claim 1,
The slide valve,
When the load of the caterpillar or the body is applied, the solar panel cleaning apparatus characterized in that the discharge hole and the inlet hole is pneumatically connected.
상기 슬라이드 밸브는,
상기 캐터필러 또는 상기 몸체의 하중이 가해지지 않는 경우, 상기 스프링에 의해 상기 진공패드와 멀어지며 상기 배출공과 상기 유입공을 공압적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.According to claim 1,
The slide valve,
When the load of the caterpillar or the body is not applied, the solar panel cleaning device, characterized in that the spring away from the vacuum pad by the spring and pneumatically separating the discharge hole and the inlet hole.
상기 캐터필러는,
복수의 부착유닛 중 기 설정된 개수의 부착유닛을 태양광 패널에 부착시킴으로써, 상기 태양광 패널 상에서 상기 태양광 패널 청소장치가 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 청소장치.According to claim 1,
The caterpillar,
By attaching a predetermined number of attachment units of the plurality of attachment units to the solar panel, the solar panel cleaning device, characterized in that to prevent the solar panel cleaning device from falling off on the solar panel.
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