KR102200679B1

KR102200679B1 - 거리측량 드론

Info

Publication number: KR102200679B1
Application number: KR1020200122408A
Authority: KR
Inventors: 김리환
Original assignee: 주식회사 함께드론맵핑
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-01-11
Also published as: WO2022065587A1

Abstract

본 발명은 거리측량 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신호(레이저 등) 송수신으로 각 지점 간의 거리를 측량하는 장치(측량장치)의 위치 및 각도를 원격조정하고 이로써 보다 효율적인 측량이 가능할 수 있도록 한 거리측량 드론에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 정해진 비행지점에서 정지비행하는 비행체; 상기 비행체에 탑재되는 서포트폴에 장착된 상태로, 기준지점에 위치한 외부장치와 통신하며 측량지점에 조사한 레이저의 반사정보를 토대로 상기 기준지점으로부터 상기 측량지점까지의 목표거리를 측량하고 그 측량정보를 처리하는 측량장치; 및, 상기 비행체에 더 장착된 상태로, 상기 서포트폴을 지지하는 한편 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반한 상기 서포트폴의 위치 및 각도조정 동작을 수행하는 조정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

거리측량 드론{DISTANCE SURVEYING DRONE}

본 발명은 거리측량 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신호(레이저 등) 송수신으로 각 지점 간의 거리를 측량하는 장치(측량장치)의 위치 및 각도를 원격조정하고 이로써 보다 효율적인 측량이 가능할 수 있도록 한 거리측량 드론에 관한 것이다.

4차산업혁명(4次産業革命, Fourth Industrial Revolution)의 시대를 맞아 무인항공기(無人航空機, Unmanned Aerial Vehicle; UVA)를 지칭하는 드론 관련산업이 미래를 이끌 신산업으로 부상하고 있다.

드론(drone)은, 20세기 초 군사용으로 개발되어 정찰·감시 및 폭격과 같은 군사임무를 수행해 왔으나, 다국적 기업들이 상업용도로 연구개발에 뛰어들면서 원격탐지장치, 위성제어장치 등을 갖추고 사람이 접근하기 힘든 지점(지역) 또는 위험지역에 투입되어 정보를 수집하거나 드라마·영화 촬영, 물류배송 등 매우 다양한 분야에서 활용성이 보편화되고 있다.

근래 들어서는, 토지·하천·시설물 등의 검측(檢測) 및 측량을 위한 기존 측량장치법의 한계극복을 위해 드론을 활용하고 있는 바, 드론을 이용한 측량장치법은 인공위성을 이용한 측량장치법에 비해 측정오차가 비교적 작고, 위성측정시스템(global positioning system, GPS)과 지상레이저스캐너(terrestrial laser scanner)를 이용한 측량장치법과 비교할 때 단위시간당 측량 가능영역의 크기가 넓어, 측량시 기존 측량장비들을 대체보완하는 수단으로서 매우 효율적으로 활용할 수 있다.

이러한 이유로, 국내 주요정부기관인 국토교통부(國土交通部, Ministry of Land, Infrastructure, and Transport) 산하 국토지리정보원에서는 드론을 활용한 3차원 모델과 이를 기반으로 한 측량장치법의 효용성을 인지하여 드론과 관련된 기술을 공공측량분야에 적용할 수 있도록 「무인비행장치 이용 공공측량 작업지침(국토지리정보원고시 제2018-1075호, 2018.03.030., 제정)」을 마련하여 시행 중에 있으며, 공공측량 드론활용업무의 적정 대가여부 판단 및 품질확보를 위해 건설공사표준품셈의 측량항목에 드론측량품셈을 추가하여 현재의 대다수 건설산업에 적용 중에 있다.

그리고, 한국국토정보공사(韓國國土情報公社, Korea Land and Geospatial Informatix Corporation)는 2014년 8월 무인항공기(드론 등)를 인간이 접근하기 힘든 자연재해지역이나 절개지 등 공간정보연계분야에 활용하는 사업을 발족, 이에 국내 주요건설사는 건축·토목현장에 드론 관련기술을 적극적으로 도입하는 추세에 있다.

관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1881121호를 통해, 지상측량이 어려운 지역에서도 손쉽고 정확하게 측량할 수 있도록 한 거리를 측량하는 드론 및 드론의 제어방법이 개시된 바 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 거리를 측량하는 드론의 측면도로써, 종래의 거리를 측량하는 드론(900)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 암(910-1)과 연결되고, 거리를 측량하는 측량장치(920)가 구비된 폴(911)을 탑재한 몸체(910)를 포함하고, 상기 몸체(910)는, 상기 복수의 암(910-1) 각각에 설치된 프로펠러(910-11)로 비행을 위한 추진력을 공급하는 구동부; 외부장치와 통신을 수행하는 무선통신인터페이스; 레이저를 송수신하여 기준지점으로부터 측량지점까지의 목표거리를 측량하기 위한 측량 데이터를 처리하는 상기 측량장치(920); 및, 상기 외부장치로부터 수신된 제어신호에 기초하여 목표거리를 측량하기 위한 제1지점으로 비행하도록 상기 구동부를 제어하고, 제1지점과 기준지점 및 측량지점 간의 기하학적 관계에 기초하여 목표거리를 측량하도록 상기 측량장치(920)를 제어하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 기준지점과 측량지점 사이에 장애물이 있는 경우, 상기 프로세서는 제1지점과 측량지점이 지면과 수직한 동일 선상에 위치되도록 드론(900)의 위치를 제어하고, 상기 측량장치(920)는 제1지점에서 측량지점으로 레이저를 조사하여 반사된 레이저로부터 제1지점과 측량지점 간의 높이를 측량하며, 제1지점에서 기준지점으로 레이저를 조사하여 반사된 레이저로부터 제1지점과 기준지점 간의 거리를 측량하고, 제1지점과 측량지점 간의 높이 및 제1지점과 기준지점 간의 거리에 기초하여 목표거리를 측량하는 것을 특징으로 한다.

종래 기술에 의하면, 상기 측량장치(920)가 제1지점의 높이에서 지면을 향해 레이저를 조사하여 지면의 가상지점으로부터 반사된 레이저를 수신하고, 이때의 레이저 조사시간 및 반사시간을 이용하여 제1지점의 높이를 측량할 수 있으며, 제1지점의 높이와 기준지점의 높이차를 계산하여 제1지점과 측량지점 간의 높이를 측량할 수 있다.

그리고, 제1지점에서 기준지점으로 레이저를 조사하여 반사된 레이저로부터 제1지점과 기준지점 간의 거리를 측량할 수 있다. 또한, 제1지점과 측량지점 간의 높이 및 제1지점과 기준지점 간의 거리에 기초하여 기준지점과 측량지점 간의 거리인 목표거리를 측량할 수 있다.

여기서, 전술한 기술적 사상의 달성을 위해서는 상기 측량장치(920)로부터 지면의 가상지점으로 레이저 조사방향이 설정되는데, 종래의 거리를 측량하는 드론(900)은 측량장치(920)의 지향각도를 원격으로 조정하는 것이 불가한 관계로, 상기 드론(900)이 제1지점(이하 '비행지점'이라 함)에 떠있을 때 레이저 조사/반사를 위한 상기 측량장치(920)의 지향각도에 오차가 확인되면, 드론(900)을 회수 후 측량장치(920)의 각도를 조정한 다음 재비행시켜 제1지점으로 다시 띄워야만 하는 번거로움이 있어 왔다.

또한, 최적의 신호수신(레이저 조사 및 반사) 환경을 달성하기 위해 상기 측량장치(920)의 배치위치(상하 및 전후)를 조정해야 할 경우가 있는데, 이때 역시 전술한 문제점(드론의 회수 및 재비행)이 재현될 수밖에 없고, 해당 문제로 인하여 측량시간의 지체가 초래되는 폐단이 있어 왔다.

결국, 비행지점에서 각 지점으로의 송수신(레이저 조사/반사 등)을 위한 측량장치의 각도(지향각도)와 위치(배치위치)를 비행 중에도 원격으로 조정이 가능하여 측량의 효율성과 편의성이 달성되도록 하는 거리측량 드론의 연구개발이 절실하다.

(문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-1881121호(2018.07.17. 등록) (문헌 2) 대한민국 등록특허 제10-1915294호(2018.10.30. 등록)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비행체(드론)에 장착된 측량장치의 위치와 각도조정의 조정장치를 구비하되 상기 측량장치의 상하 위치조정을 관장(管掌)하는 제1조정수단 및 측량장치의 전후 위치조정을 관장하는 제2조정수단을 구성하여, 원거리(기준지점)에 위치해 있는 외부장치를 이용한 상기 제1,2조정수단의 원격제어로 드론이 비행 중에 있더라도 그 드론에 장착된 측량장치의 상하 및 전후 위치조정이 가능할 수 있도록 하는 거리측량 드론을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 조정장치에 측량장치의 각도조정을 관장하는 제3조정수단을 더 구성하여, 외부장치를 이용한 상기 제3조정수단의 원격제어로 드론이 비행 중에 있더라도 그 드론에 장착된 상기 측량장치의 지향 각도조정이 가능할 수 있도록 하는 거리측량 드론을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정해진 비행지점에서 정지비행하는 비행체; 상기 비행체에 탑재되는 서포트폴에 장착된 상태로, 기준지점에 위치한 외부장치와 통신하며 측량지점에 조사한 레이저의 반사정보를 토대로 상기 기준지점으로부터 상기 측량지점까지의 목표거리 측량 및 그 측량정보를 처리하는 측량장치; 및, 상기 비행체에 장착된 상태로, 상기 서포트폴을 지지하는 한편 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반한 상기 서포트폴의 위치 및 각도조정 동작을 수행하는 조정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조정장치는, 상기 비행체에 조립되는 베이스클램프와, 상기 측량장치가 장착되며, 상기 서포트폴에 조립된 상태로 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 서포트폴의 길이방향을 따라 이동하는 동작수행으로 상기 측량장치의 상하위치가 조정되도록 한 제1조정수단과, 상기 베이스클램프에 장착되고, 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 비행체의 전후방으로 이동하는 동작수행으로 상기 서포트폴이 전후로 이동되게 하고 그로써 상기 측량장치의 전후위치가 더불어 조정되도록 한 제2조정수단과, 상기 제1조정수단 및 상기 제2조정수단 사이에 연계된 상태로 상기 서포트폴을 지지하며, 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 전후로 기울어지는 동작수행으로 상기 서포트폴에 경사도를 부여하고 그에 따라 상기 서포트폴에 장착된 상기 측량장치의 지향각도가 조정되도록 한 제3조정수단으로 구성된다.

더하여, 상기 제1조정수단은, 상기 서포트폴에 조립된 상태로 그 서포트폴의 길이방향을 따라 이동 가능한 승강블럭과, 상기 승강블럭에 조립되고 입력신호에 응답해 상기 승강블럭 이동의 동력을 발생하는 제1전동기와, 상기 서포트폴 및 상기 제1전동기에 연계되며 상기 제1전동기 구동에 연관하여 상기 승강블럭이 상기 서포트폴의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제1랙앤피니언으로 구성된다.

또한, 상기 베이스클램프의 일단으로부터는, 상기 제2조정수단의 후퇴이동 범위확보 및 이동안내를 위한 가이드레일이 연장되고, 상기 제2조정수단은, 상기 가이드레일에 조립된 상태로 그 가이드레일의 길이방향을 따라 이동 가능한 진퇴블럭과, 상기 진퇴블럭에 조립되고 입력신호에 응답해 진퇴블럭 이동의 동력을 발생하는 제2전동기와, 상기 가이드레일 및 상기 제2전동기에 연계되며 상기 제2전동기 구동에 연관하여 상기 진퇴블럭이 상기 가이드레일의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제2랙앤피니언으로 구성된다.

더하여, 상기 제3조정수단은, 상기 진퇴블럭 상측에 배치되고 그 진퇴블럭에 힌지결합된 상태로 전후방향으로 경사동작하므로 상기 서포트폴에 경사도가 부여되도록 하는 틸팅베드와, 상기 진퇴블럭에 고정된 상태로 입력신호에 응답해 상기 틸팅베드 기울임의 동력을 발생하는 제3전동기로 구성된다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 거리측량 드론은, 외부장치를 이용한 조정장치의 원격제어에 기반한 상기 조정장치(제1조정수단 및 제2조정수단)의 동작수행에 따라 측량장치의 상하 및 전후위치를 원격으로 간편하게 조정할 수 있어, 비행지점에서 목표거리 측량의 목적으로 정지비행 중에 있는 비행체(드론)에 장착된 상기 측량장치의 신호송수신(레이저의 조사 및 반사) 환경이 최적화되는 효과가 있다.

또한, 상기 외부장치를 이용한 조정장치(제3조정수단)의 원격제어에 기반한 상기 조정장치(제3조정수단)의 동작수행에 따라 상기 측량장치의 지향각도를 원격으로 간편하게 조정할 수 있어, 비행지점에서 목표거리 측량의 목적으로 정지비행 중에 있는 비행체(드론)에 장착된 측량장치의 신호송수신(레이저 조사 및 반사) 정확도가 증대되는 효과가 있다.

이와 함께, 지금까지와 같은 각종 효과의 달성으로 기준지점과 측량지점 간의 목표거리를 보다 정확하게 측량 가능한 한편, 드론산업을 미래의 성장동력산업(growth engines industry) 중 하나로 육성 및 지원하는 시기에 있는 지금, 소비자 구매욕구를 충족하는 제품경쟁력의 확보와 더불어 그에 따른 기업의 이익창출은 물론이거니와 측량관련 건축·토목산업의 발전 및 활성화에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.

도 1은 종래 기술에 따른 거리를 측량하는 드론의 측면도.
도 2 내지 도 3c는 본 발명에 따른 거리측량 드론의 사시도와 정면도 및 측면도와 평면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서, 조정장치의 사시도와 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서, 조정장치의 정단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서, 조정장치의 작동상태도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 중 도 2 내지 도 3c는 본 발명에 따른 거리측량 드론의 사시도와 정면도 및 측면도와 평면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서 조정장치의 사시도와 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서 조정장치의 정단면도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 거리측량 드론에 있어서 조정장치의 작동상태도이다.

도 2 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 거리측량 드론(A)은, 정해진 비행지점에서 정지비행하는 비행체(1)와, 상기 비행체(1)에 탑재되는 서포트폴(p)에 장착된 상태로 기준지점에 위치한 외부장치(미도시)와 통신하며 측량지점에 조사한 레이저의 반사정보를 토대로 기준지점으로부터 측량지점까지의 목표거리 측량 및 그 측량정보를 처리하는 측량장치(2)와, 상기 비행체(1)에 장착된 상태로 상기 서포트폴(p)을 지지하는 한편 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 서포트폴(p)의 위치 및 각도조정 동작을 수행하는 조정장치(3)를 포함한다.

비행체(1)는, 정해진 지점(비행지점)으로 날아올라 그 지점에서의 정지비행이 가능한 회전익 드론(rotary wing drone)으로써, 비행의 추력(推力, thrust)을 발생하는 로터(rotor, 11)와 회전익(rotary wing, 12)이 장치되어 있으며, 상기 외부장치를 이용 원격제어에 기반한 측량지점 영상촬영 등의 정보(지형지물 등)취득용 카메라(camera, c)가 장착되어 있다.

측량장치(2)는, 상기 비행체(1)에 탑재된 서포트폴(p)에 장치된 상태로 목표거리를 측량하는 수단인 것으로, 기준지점에 위치한 외부장치와 통신하며 측량지점으로 레이저를 조사 및 반사하고 그 레이저 조사/반사의 정보를 토대로 목표거리를 측량하기 위한 정보처리가 가능한 광송수신기(optical fiber transceiver)인 것이 바람직하고, 반사경·부착시트 등을 더 포함할 수 있다.

조정장치(3)는, 상기 서포트폴(p)에 장착된 측량장치(2)의 배치위치 및 지향각도를 조정하는 수단인 것으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 비행체(1)에 조립되는 베이스클램프(31)와, 측량장치(2)가 장착되며 상기 비행체(1)에 탑재된 서포트폴(p)에 조립된 상태로 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 서포트폴(p)의 길이방향(수직방향)을 따라 이동하는 동작수행으로 측량장치(2)의 상하위치(높낮이)가 조정되도록 한 제1조정수단(32)과, 상기 베이스클램프(31)에 장착되고 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 비행체(1)의 전후방으로 이동하는 동작수행으로 상기 서포트폴(p)이 전후로 이동되게 하고 그로써 상기 측량장치(2)의 전후위치가 더불어 조정되도록 한 제2조정수단(33)과, 상기 제1조정수단(32) 및 제2조정수단(33) 사이에 연계된 상태로 서포트폴(p)을 지지하며 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 전후로 기울어지는 동작수행으로 서포트폴(p)에 경사도(傾斜度)를 부여하고 그에 따라 상기 서포트폴(p)에 장착된 측량장치(2)의 지향각도가 조정되도록 한 제3조정수단(34)으로 구성된다.

상기 베이스클램프(31)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 비행체(1)의 전방위(前方位 / 앞쪽의 위치)를 일부 둘러감싸는 형태를 이루는 것이 바람직하고, 상기 제2조정수단(33)의 후퇴이동 범위확보 및 이동안내를 위한 가이드레일(311)이 일단(후방단)으로부터 일정길이 연장되어 있다.

상기 제1조정수단(32)은, 상기 서포트폴(p)에 조립된 상태로 그 서포트폴(p)의 길이방향(수직방향)을 따라 이동 가능한 승강블럭(321)과, 상기 승강블럭(321)에 조립되고 입력신호에 응답해 승강블럭(321) 이동의 동력을 발생하는 제1전동기(322)와, 상기 서포트폴(p) 및 제1전동기(322)에 연계되며 상기 제1전동기(322) 구동에 연관하여 승강블럭(321)이 서포트폴(p)의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제1랙앤피니언(323)으로 구성된다.

그리고, 상기 승강블럭(321)에는, 측량장치(2)의 힌지결합을 위한 조립부(321-1)가 상측에 형성되는 바, 그 조립부(321-1)에 힌지결합되는 상기 측량장치(2)는 노브볼트(321-10)를 이용해서 수동식으로 각도조정 및 각도고정이 가능하다.

또한, 상기 제1전동기(322)는, 입력신호에 응답해 기계적 부하를 구동(驅動)하므로 승강블럭(321)의 정밀제어가 가능한 서보모터(servo-motor)인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계·전자요소라 한다면 얼마든지 달리할 수 있다.

그리고, 상기 제1랙앤피니언(rack and pinion, 323)은, 서포트폴(p)의 길이방향을 따라 형성된 제1랙기어부(323-1)와, 상기 제1전동기(322)의 회전축에 축결합된 상태로 동시회전하되 상기 제1랙기어부(323-1)에 기어맞물림상태로 회전됨으로써 상기 승강블럭(321)이 상기 서포트폴(p)의 길이방향을 따라 이동동작을 이루도록 한 제1피니언기어(323-2)로 구성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계요소라 한다면 얼마든지 달리할 수 있다.

상기 제2조정수단(33)은, 상기 베이스클램프(31)의 가이드레일(311)에 조립된 상태로 그 가이드레일(311)의 길이방향(전후방향)을 따라 이동 가능한 진퇴블럭(331)과, 상기 진퇴블럭(331)에 조립되고 입력신호에 응답해 진퇴블럭(331) 이동의 동력을 발생하는 제2전동기(332)와, 상기 가이드레일(311) 및 제2전동기(332)에 연계되며 상기 제2전동기(332) 구동에 연관하여 진퇴블럭(331)이 가이드레일(311)의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제2랙앤피니언(333)으로 구성된다.

그리고, 상기 제2전동기(332)는, 상술한 제1전동기(322)와 마찬가지로, 입력신호에 응답해 기계적 부하를 구동하므로 상기 진퇴블럭(331)의 정밀제어가 가능한 서보모터인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계·전자요소라 한다면 얼마든지 달리할 수 있다.

또한, 상기 제2랙앤피니언(333)은, 상술한 제1랙앤피티언(323)과 마찬가지로, 가이드레일(311)의 길이방향을 따라 형성된 제2랙기어부(333-1)와, 상기 제2전동기(332)의 회전축에 축결합된 상태로 동시회전하되 상기 제2랙기어부(333-1)에 기어맞물림상태로 회전됨으로써 상기 진퇴블럭(331)이 상기 가이드레일(311)의 길이방향을 따라 이동동작을 이루도록 한 제2피니언기어(333-2)로 구성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계요소라 한다면 얼마든지 달리할 수 있다.

상기 제3조정수단(34)은, 상기 제2조정수단(33)의 진퇴블럭(331) 상측에 배치되고 그 진퇴블럭(331)에 힌지결합된 상태로 양방향(전후방향)으로 경사동작하므로 상기 서포트폴(p)에 경사도가 부여되도록 하는 틸팅베드(341)와, 상기 진퇴블럭(331)에 고정된 상태로 입력신호에 응답해 상기 틸팅베드(341) 기울임의 동력을 발생하는 제3전동기(342)로 구성된다.

그리고, 상기 틸팅베드(341)의 하단 중앙부로부터는 축핀(341-1)에 의하여 진퇴블럭(331)에 회전 가능한 상태로 힌지결합되는 힌지부(341-2)가 돌출되어 있다.

또한, 상기 제3전동기(342)는, 입력신호에 응답해 기계적 부하를 구동하므로 틸팅베드(341)의 정밀제어가 가능한 한편 로드의 진퇴작용에 따라 상기 틸팅베드(341)의 경사동작을 이루기에 적합한 전동실린더(electromotion cylinder)인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계·전자요소라 한다면 얼마든지 달리할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 거리측량 드론(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 토지·하천·시설물 등 각종 지형지물의 검측 및 측량, 특히 기준지점으로부터 측량지점까지의 거리인 목표거리 측량을 위해 본 발명의 거리측량 드론(A)을 활용할 수 있다.

구체적으로, 정해진 지점(비행지점)으로 본 발명의 거리측량 드론(A)을 띄워 정지비행하도록 한 상태에서, 드론(A / 비행체 : 1)의 서포트폴(p)에 장착된 측량장치(2)가 측량지점을 향해 조사하여 반사된 레이저를 수신하고, 이때의 레이저 조사시간 및 반사시간을 토대로 드론(A) 비행지점의 높이를 측량할 수 있으며, 그 비행지점의 높이와 기준지점의 편차(높이차)를 계산하여 비행지점과 측량지점 간의 높이를 측량할 수 있다.

그리고, 상기 비행지점에서 기준지점으로 조사하여 반사된 레이저로부터 비행지점과 기준지점 간의 거리를 측량할 수 있다. 또한, 비행지점과 측량지점 간의 높이 및 비행지점과 기준지점 간의 거리정보에 기초하여 기준지점과 측량지점 간의 거리인 목표거리를 측량할 수 있다.

여기서, 상기 측량장치(2)로부터 측량지점으로 조사되는 레이저 조사방향에 오차가 확인되는 등의 이유로 그 조사방향을 조정할 필요가 있는 경우 기준지점에 위치한 외부장치를 이용하여 상기 측량장치(2)의 지향각도를 원격으로 조정할 수 있으며, 아울러 상기 외부장치를 이용하여 측량장치(2)의 배치위치를 원격으로 조정함을 통해 외부장치와 상기 측량장치(2) 간 최적의 통신환경을 달성할 수 있으며, 이로써 기준지점과 측량거리 간의 거리인 목표거리를 더욱 신속하고 효율적이며 보다 정확하게 측량할 수 있다.

우선, 앞서 언급한 측량장치(2)의 상하 위치조정은, 외부장치를 이용하여 비행체(1 / 드론)에 장치된 조정장치(3)에 제어신호를 송출해서 상기 조정장치(3) 중 제1조정수단(32)을 동작시키는 것으로 이룰 수 있는 바, 상기와 같은 제어신호의 송출로 상기 제1조정수단(32)의 제1전동기(322)로부터 동력(회전력)이 발생되고, 그로써 상기 제1전동기(322)의 회전축과 동시회전하는 제1랙앤피니언(323)의 제1피니언기어(323-2)가 상기 비행체(1)에 탑재된 서포트폴(p)에 형성된 상기 제1랙앤피니언(323)의 제1랙기어부(323-1)에 기어맞물림상태로 회전되고, 이로 인해 상기 제1전동기(322)가 결합된 승강블럭(321)이, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 서포트폴(p)의 길이방향을 따라 상승/하강하는 이동동작 수행에 의거 상기 측량장치(2)의 상하 위치조정이 이루어질 수 있다.

그리고, 앞서 언급한 측량장치(2)의 전후위치 조정은, 역시 상기 외부장치를 이용하여 비행체(1)에 장치된 조정장치(3)에 제어신호를 송출해서 상기 조정장치(3) 중 제2조정수단(33)을 동작시키는 것으로 이룰 수 있는 바, 상기와 같은 제어신호의 송출로 상기 제2조정수단(33)의 제2전동기(332)로부터 동력(회전력)이 발생되고, 그로써 상기 제2전동기(332)의 회전축과 동시회전하는 제2랙앤피니언(333)의 제2피니언기어(333-2)가 상기 비행체(1)에 조립된 베이스클램프(31)의 가이드레일(311)에 형성된 상기 제2랙앤피니언(333)의 제2랙기어부(333-1)에 기어맞물림상태로 회전되고, 이로 인해 상기 제2전동기(332)가 결합된 진퇴블럭(331)이, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(311)의 길이방향을 따라 후퇴/전진하는 이동동작 수행에 의거 상기 측량장치(2)의 전후위치 조정이 이루어질 수 있다.

또한, 앞서 언급한 측량장치(2)의 지향각도 조정은, 역시 상기 외부장치를 이용하여 비행체(1)에 장치된 조정장치(3)에 제어신호를 송출해서 상기 조정장치(3) 중 제3조정수단(34)을 동작시키는 것으로 이룰 수 있는 바, 상기와 같은 제어신호 송출로 상기 제3조정수단(34)의 제3전동기(342)로부터 동력(진퇴력)이 발생되고, 그로써 상기 제3전동기(342)의 로드가 진퇴됨에 따라 제3조정수단(34)의 틸팅베드(341)가 전후방으로 기울어지게 됨으로써, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 틸팅베드(341)에 지지된 서포트폴(p)이 전방 또는 후방으로 경사도를 갖는 경사동작 수행에 의거 상기 측량장치(2)의 지향각도 조정이 이루어질 수 있다.

정리하여, 본 발명의 거리측량 드론(A)에 의하면, 외부장치를 이용한 상기 조정장치(3)의 원격제어에 기반한 제1,2조정수단(32)(33)의 동작수행에 따라 측량장치(2)의 상하 및 전후위치를 원격으로 간편하게 조정할 수 있어, 비행지점에서 목표거리 측량의 목적으로 정지비행 중에 있는 비행체(1 / 드론)에 장착된 상기 측량장치(2)의 신호송수신(레이저의 조사 및 반사) 환경 최적화가 가능한 효과를 거둘 수 있다.

이와 함께, 상기 외부장치를 이용한 조정장치(3)의 원격제어에 기반한 제3조정수단(34)의 동작수행에 따라 상기 측량장치(2)의 지향각도를 원격으로 간편하게 조정할 수 있어, 비행지점에서 목표거리 측량의 목적으로 정지비행 중에 있는 드론(A)에 장착된 측량장치(2)의 신호송수신(레이저 조사 및 반사) 정확도 증대가 가능한 효과를 거둘 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A : 드론, p : 서포트폴
1 : 비행체, 2 : 측량장치
3 : 조정장치, 11 : 로터
12 : 회전익, 31 : 베이스클램프
32 : 제1조정수단, 33 : 제2조정수단
34 : 제3조정수단, 311 : 가이드레일
321 : 승강블럭, 321-1 : 조립부
321-10 : 노브볼트, 322 : 제1전동기
323 : 제1랙앤피니언, 323-1 : 제1랙기어부
323-2 : 제1피니언기어, 331 : 진퇴블럭
332 : 제2전동기, 333 : 제2랙앤피니언
333-1 : 제2랙기어부, 333-2 : 제2피니언기어
341 : 틸팅베드, 341-1 : 축핀
341-2 : 힌지부, 342 : 제3전동기

Claims

정해진 비행지점에서 정지비행하는 비행체;
상기 비행체에 탑재되는 서포트폴에 장착된 상태로, 기준지점에 위치한 외부장치와 통신하며 측량지점에 조사한 레이저의 반사정보를 토대로 상기 기준지점으로부터 상기 측량지점까지의 목표거리를 측량하고 그 측량정보를 처리하는 측량장치; 및,
상기 비행체에 장착된 상태로, 상기 서포트폴을 지지하는 한편 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 서포트폴의 위치 및 각도조정 동작을 수행하는 조정장치;를 포함하되,
상기 조정장치는, 상기 비행체에 조립되는 베이스클램프와, 상기 측량장치가 장착되며 상기 서포트폴에 조립된 상태로 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 서포트폴의 길이방향을 따라 이동하는 동작수행으로 상기 측량장치의 상하위치가 조정되도록 한 제1조정수단과, 상기 베이스클램프에 장착되고 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 상기 비행체의 전후방으로 이동하는 동작수행으로 상기 서포트폴이 전후로 이동되게 하고 그로써 상기 측량장치의 전후위치가 더불어 조정되도록 한 제2조정수단과, 상기 제1조정수단 및 상기 제2조정수단 사이에 연계된 상태로 상기 서포트폴을 지지하며 상기 외부장치를 이용한 원격제어에 기반하여 전후로 기울어지는 동작수행으로 상기 서포트폴에 경사도를 부여하고 그에 따라 상기 서포트폴에 장착된 상기 측량장치의 지향각도가 조정되도록 한 제3조정수단으로 구성된 것을 특징으로 거리측량 드론.
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제1항에 있어서,
상기 제1조정수단은, 상기 서포트폴에 조립된 상태로 그 서포트폴의 길이방향을 따라 이동 가능한 승강블럭과,
상기 승강블럭에 조립되고 입력신호에 응답해 상기 승강블럭 이동의 동력을 발생하는 제1전동기와,
상기 서포트폴 및 상기 제1전동기에 연계되며 상기 제1전동기 구동에 연관하여 상기 승강블럭이 상기 서포트폴의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제1랙앤피니언으로 구성됨을 특징으로 거리측량 드론.
제1항에 있어서,
상기 베이스클램프의 일단으로부터는, 상기 제2조정수단의 후퇴이동 범위확보 및 이동안내를 위한 가이드레일이 연장되고,
상기 제2조정수단은, 상기 가이드레일에 조립된 상태로 그 가이드레일의 길이방향을 따라 이동 가능한 진퇴블럭과, 상기 진퇴블럭에 조립되고 입력신호에 응답해 진퇴블럭 이동의 동력을 발생하는 제2전동기와, 상기 가이드레일 및 상기 제2전동기에 연계되며 상기 제2전동기 구동에 연관하여 상기 진퇴블럭이 상기 가이드레일의 길이방향을 따라 이동되도록 하는 제2랙앤피니언으로 구성됨을 특징으로 거리측량 드론.
제4항에 있어서,
상기 제3조정수단은, 상기 진퇴블럭 상측에 배치되고 그 진퇴블럭에 힌지결합된 상태로 전후방향으로 경사동작하므로 상기 서포트폴에 경사도가 부여되도록 하는 틸팅베드와,
상기 진퇴블럭에 고정된 상태로 입력신호에 응답해 상기 틸팅베드 기울임의 동력을 발생하는 제3전동기로 구성됨을 특징으로 하는 거리측량 드론.