KR102337873B1

KR102337873B1 - 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치

Info

Publication number: KR102337873B1
Application number: KR1020210115262A
Authority: KR
Inventors: 서강은
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 고은
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2021-12-09

Abstract

본 발명은 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온실마다 토경이든 수경이든 여러줄로 배열된 작물을 따라 파이프 레일을 지그재그로 설치한 상태에서 상기 파이프 레일에 간편하게 탈부착이 가능하고, 상기 롤러부의 메인롤러와 서브롤러에 의해 곡선지게 절곡된 파이프 레일을 따라 부드럽고 원활하게 이동할 수 있으며, 작물의 높이에 따라 조절부가 카메라부의 촬영 높이를 조절할 수 있어 상기 카메라부를 통해 작물 생육의 상태를 촬영하여 전송할 수 있어 작물의 영상물을 빅데이터 수집하고 환경에 따른 작물의 생육상태를 분석할 수 있고, 첫 구동부의 이동시 작물 전체를 PTZ 카메라를 통해 동영상을 촬영하는데, 이때, 실시간으로 PTZ 카메라의 촬영물을 전달받은 에지부에서 작물의 병진을 진단하고 저장한 뒤, 컨트롤부에 전달해서 작물의 병진 구간을 인식시키고, 그에 맞춰 롤러부의 센서롤러가 파이프 레일을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수로 거리를 측정하기에 작물의 병진 구간의 거리를 컨트롤부가 체크했다가 다음번 구동부의 이동시 거리에 맞춰 구동부를 정지시켜 작물의 병진을 디테일하게 촬영하여 외부에 전송하기에 작물의 병진 구간을 매일 쉽고 빠르게 확인할 수 있어 작물의 생육에 뛰어나며, 구동부가 선정한 위치에서 속잎 폴딩장치를 통해 작물 겉잎을 펼쳐주어 속잎을 노출시키고, 상기 노출된 속잎을 카메라부에 의해 영상으로 촬영하여 데이터화함으로써, 작물의 겉잎뿐만 아니라 속잎의 생장을 쉽고 빠르게 수집할 수 있으며, 그로 인해 딸기 등의 작물의 뇌두를 쉽게 촬영할 수 있는 특징이 있다.

Description

빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치{Rail-use type crop growth measurement device for big data collection}

본 발명은 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온실마다 토경이든 수경이든 여러줄로 배열된 작물을 따라 파이프 레일을 지그재그로 설치한 상태에서 상기 파이프 레일에 간편하게 탈부착이 가능하고, 상기 롤러부의 메인롤러와 서브롤러에 의해 곡선지게 절곡된 파이프 레일을 따라 부드럽고 원활하게 이동할 수 있으며, 작물의 높이에 따라 조절부가 카메라부의 촬영 높이를 조절할 수 있어 상기 카메라부를 통해 작물 생육의 상태를 촬영하여 전송할 수 있어 작물의 영상물을 빅데이터 수집하고 환경에 따른 작물의 생육상태를 분석할 수 있는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 온실은 농촌에서 겨울의 추운 농한기에 농작물을 경작할 수 없어 농사일을 쉬어야 하는 시기에도 농작물을 재배하기 위해 설치하여 농작물을 경작할 수 있도록 한 구조물이며, 겨울의 농한기에도 각종 채소류 또는 과일 등의 재배가 이루어짐으로써 계절에 상관없이 어느 때나 채소 및 과일 등을 공급할 수 있게 되었다.

이와 같은 온실은 통상적으로 아치형상으로 구부러진 반원형 파이프와 그 사이를 연결하는 수평방향의 파이프가 서로 연결되어서 제작된 골조의 외부에 비닐을 덮어 외부로부터 보호될 수 있는 내부공간이 형성된 구조로 보온 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 관리자가 온실의 실내환경 및 이상 유무 상태를 장소와 시간제한 없이 온실 내의 환경 및 작물 상태의 확인 및 제어하고, 방역을 위해 소독액을 분사하거나 병해충 방지를 위한 살충제를 분사하여 작물의 병을 막기 위한 적절한 조치가 필요한 온실 관리 시스템을 요구하는 실정이다.

최근 인터넷, 근거리 무선통신 기술, 이미지프로세싱 및 다양한 센싱 ICT(Information & Communication Technology)복합 기술은 농작물 재배 및 생장 모니터링 시스템에 적용되어 발전하고 있다. 아울러, 농작물의 생장 환경을 관리할 수 있는 온실 모니터링과 관리 시스템 또한 함께 발전하는 추세이다.

최근에는 농작물 모니터링 기술이 농작물의 생장 환경 모니터링뿐만 아니라 농작물의 생육 변화량을 측정하고 성장 과정을 관찰하여 농작물의 상태를 분석하는 농작물 관리 시스템의 형태로도 발전되고 있다.

하지만, 기존의 농작물 이미지 처리 기술은 국내외적으로 초보단계이며 작물기관별 인식과 측정방식은 개별작물의 화분을 이용하여 작물기관을 측정하는 방식이기 때문에, 농가에 별도의 컨베이어시스템이나 촬영장치 및 측정장치가 설치되어야만 한다.

그런데, 종래의 컨베이어시스템이나 촬영장치 및 측정장치는 고가의 장비임에도 무거운 하중과 이동의 불편함으로 하나의 온실에 하나씩 설치하여 농작물을 모니터링해야하기에 시설투자의 비용과 불편한 사용으로 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한국특허공개 제 10-2010-0113635호 한국특허공개 제 10-2014-0114089호

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

온실마다 토경이든 수경이든 여러줄로 배열된 작물을 따라 파이프 레일을 지그재그로 설치한 상태에서 상기 파이프 레일에 간편하게 탈부착이 가능하고, 상기 롤러부의 메인롤러와 서브롤러에 의해 곡선지게 절곡된 파이프 레일을 따라 부드럽고 원활하게 이동할 수 있으며, 작물의 높이에 따라 조절부가 카메라부의 촬영 높이를 조절할 수 있어 상기 카메라부를 통해 작물 생육의 상태를 촬영하여 전송할 수 있어 작물의 영상물을 빅데이터 수집하고 환경에 따른 작물의 생육상태를 분석할 수 있는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 첫 구동부의 이동시 작물 전체를 PTZ 카메라를 통해 동영상을 촬영하는데, 이때, 실시간으로 PTZ 카메라의 촬영물을 전달받은 에지부에서 작물의 병진을 진단하고 저장한 뒤, 컨트롤부에 전달해서 작물의 병진 구간을 인식시키고, 그에 맞춰 롤러부의 센서롤러가 파이프 레일을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수로 거리를 측정하기에 작물의 병진 구간의 거리를 컨트롤부가 체크했다가 다음번 구동부의 이동시 거리에 맞춰 구동부를 정지시켜 작물의 병진을 디테일하게 촬영하여 외부에 전송하기에 작물의 병진 구간을 매일 쉽고 빠르게 확인할 수 있어 작물의 생육에 뛰어난 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 상기 구동부가 선정한 위치에서 속잎 폴딩장치를 통해 작물 겉잎을 펼쳐주어 속잎을 노출시키고, 상기 노출된 속잎을 카메라부에 의해 영상으로 촬영하여 데이터화함으로써, 작물의 겉잎뿐만 아니라 속잎의 생장을 쉽고 빠르게 수집할 수 있으며, 그로 인해 딸기 등의 작물의 뇌두를 쉽게 촬영할 수 있는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 온실의 천장에 지그재그로 형성된 파이프 레일이 설치되되, 상기 파이프 레일을 따라 지그재그로 이동되면서 작물을 촬영하는 레일 이동형 작물의 생육 측정장치에 있어서,

상기 파이프 레일에 설치되어 설정된 시스템에 따라 지그재그의 파이프 레일을 따라 구동되는데, 지정된 구간에서 일시 정지되었다 작동하는 구동부와;

상기 구동부의 일측에 설치되어 카메라부의 위치를 조절하는 조절부와;

상기 조절부의 끝단부에 설치되고, 첫 구동부의 이동에 따라 작물의 상태를 동영상으로 촬영하여 작물의 병징(病徵) 구간을 마킹하며, 그 다음 구동부의 이동시, 상기 마킹한 구간 마다 구동부가 정지되면 그 구간의 작물을 촬영하는 카메라부와;

상기 카메라부의 일측에 설치되어 카메라부의 촬영시, 작물의 겉잎을 펼쳐주어 작물의 속잎을 촬영할 수 있도록 보조해주는 속잎 폴딩장치;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 구동부는, 상기 파이프 레일을 따라 이동되는 본체부와;

상기 본체부의 상부측에 형성되어 파이프 레일의 상부에 지지되고, 상기 지그재그의 파이프 레일을 따라 본체부를 이동시키는 롤러부와;

상기 본체부의 내부에 설치되어 롤러부의 작동을 제어하는 컨트롤부와;

상기 본체부의 내부에 설치되어 전원을 공급하는 배터리부와;

상기 본체부의 양측면에 형성되어 배터리부와 연결되고, 상기 파이프 레일의 종점부에 설치된 배터리 충전부에 도킹되어 배터리부를 충전시키는 배터리 충전 단자부와;

상기 본체부의 양측면에 형성되어 상기 본체부의 이동시, 방해요소인 장애물을 감지하는 제 1 장애물 감지센서;

또한, 본 발명의 롤러부는, 상기 본체부의 상부측에 지지대에 의해 연결되고, 상기 파이프 레일의 상부에 구비되어 본체부를 지지한 상태로 본체부를 이동시키는 메인롤러와;

상기 메인롤러와 연결되어 메인롤러를 회전시키는 롤러구동모터와;

상기 본체부의 상부측에 지지대에 의해 연결되되, 상기 메인롤러와 대칭되게 형성되고, 상기 파이프 레일의 상부에 구비되어 본체부를 지지한 상태로 메인롤러에 의해 이동되는 본체부를 보조해주는 서브롤러와;

상기 본체부의 상부측에 돌출 형성된 지지대의 끝단부에 탄성적으로 연결되어 상기 파이프 레일의 상부에 구비되고, 상기 파이프 레일을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수를 측정하여 거리를 재는 센서롤러;

또한, 본 발명의 메인롤러와 서브롤러는 곡선진 파이프 레일을 따라 이동시, 이탈되지 않도록 틸트 휠(Tilt Wheel)로 이루어져 파이프 레일의 곡선진 방향에 따라 수평방향으로 좌,우 회동되는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 조절부는, 상기 구동부의 하측부에 상측 끝단부가 설치되고, 하측 끝단부에는 카메라부가 설치되며, 다수개의 사각파이프가 겹쳐진 상태에서 상,하 다단으로 길이조절이 가능한 조절대와;

상기 조절대의 상부측에 구비되어 정방향,역방향으로 롤러축을 회전시키는 회전모터와;

상기 회전모터의 롤러축에 일측이 연결되고, 타측은 다단의 조절대 중 최하부에 위치한 조절대의 상부에 연결되어 상기 회전모터의 회전방향에 따라 다단의 조절대를 상측으로 끌어당기거나 하측으로 내려주는 스트랩;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 카메라부는, 상기 조절부의 끝단부에 직접적으로 연결되고, 하측에 반구형의 투시창이 형성되는 카메라 케이스와;

상기 카메라 케이스의 내부에 구비되어 360°로 수평 회전되고, 상기 투시창을 통해 외부의 작물을 직접적으로 촬영하는 PTZ 카메라와;

상기 PTZ 카메라와 연결되어 PTZ 카메라에서 촬영한 영상물을 통해 작물의 병진을 진단하고 저장한 뒤, 컨트롤부에 전달하는 에지부와;

상기 카메라 케이스의 일측에 설치되어 조절부에 의해 카메라부의 이동시, 방해요소인 장애물을 감지하는 다수개의 제 2 장애물 감지센서;

또한, 본 발명의 속잎 폴딩장치는, 내부가 중공되고, 일측이 일부 개방되는 폴딩 케이스와;

상기 카메라부에 일측이 연결되고, 타측은 상기 폴딩 케이스와 연결되어 폴딩 케이스를 지지해주는 연결대와;

상기 연결대에 고정되어 폴딩 케이스의 외부에 연결되고, 상기 폴딩 케이스를 회동축에 의해 회동시키는 회동모터와;

상기 폴딩 케이스의 내부에 구비되어 폴딩 케이스의 길이방향으로 구동축이 형성되는 기어 구동모터와;

상기 기어 구동모터의 구동축에 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 설치되고, 상기 구동축에 의해 회전되는 기어부와;

상기 다수개의 기어부 일측에 각각 설치되어 기어부의 회전에 맞춰 순차적으로 회동되고, 회동시 작물의 겉잎을 직접적으로 펼쳐주는 폴더바;

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치는 온실마다 토경이든 수경이든 여러줄로 배열된 작물을 따라 파이프 레일을 지그재그로 설치한 상태에서 상기 파이프 레일에 간편하게 탈부착이 가능하고, 상기 롤러부의 메인롤러와 서브롤러에 의해 곡선지게 절곡된 파이프 레일을 따라 부드럽고 원활하게 이동할 수 있으며, 작물의 높이에 따라 조절부가 카메라부의 촬영 높이를 조절할 수 있어 상기 카메라부를 통해 작물 생육의 상태를 촬영하여 전송할 수 있어 작물의 영상물을 빅데이터 수집하고 환경에 따른 작물의 생육상태를 분석할 수 있는 효과가 있다.

또한, 첫 구동부의 이동시 작물 전체를 PTZ 카메라를 통해 동영상을 촬영하는데, 이때, 실시간으로 PTZ 카메라의 촬영물을 전달받은 에지부에서 작물의 병진을 진단하고 저장한 뒤, 컨트롤부에 전달해서 작물의 병진 구간을 인식시키고, 그에 맞춰 롤러부의 센서롤러가 파이프 레일을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수로 거리를 측정하기에 작물의 병진 구간의 거리를 컨트롤부가 체크했다가 다음번 구동부의 이동시 거리에 맞춰 구동부를 정지시켜 작물의 병진을 디테일하게 촬영하여 외부에 전송하기에 작물의 병진 구간을 매일 쉽고 빠르게 확인할 수 있어 작물의 생육에 뛰어난 효과가 있다.

또한, 상기 구동부가 선정한 위치에서 속잎 폴딩장치를 통해 작물 겉잎을 펼쳐주어 속잎을 노출시키고, 상기 노출된 속잎을 카메라부에 의해 영상으로 촬영하여 데이터화함으로써, 작물의 겉잎뿐만 아니라 속잎의 생장을 쉽고 빠르게 수집할 수 있으며, 그로 인해 딸기 등의 작물의 뇌두를 쉽게 촬영할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 이용형 작물 생육 측정장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 이용형 작물 생육 측정장치를 나타낸 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 나타낸 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 나타낸 측면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러부를 나타낸 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러부를 나타낸 측면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절부와 카메라부를 나타낸 정면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조절부의 작동을 나타낸 정면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 속잎 폴딩장치를 나타낸 개략도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 속잎 폴딩장치를 나타낸 사시도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어부를 나타낸 평면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 속잎 폴딩장치의 작동을 나타낸 순서도이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치는 온실의 천장에 지그재그로 형성된 파이프 레일(1)이 설치되는데, 상기 파이프 레일(1)을 따라 지그재그로 이동되면서 여러줄로 심어진 작물을 촬영하는 레일 이동형 작물의 생육 측정장치로써, 구동부(10)와, 조절부(20)와, 카메라부(30)와, 속잎 폴딩장치(100)로 구성된다. 이때, 상기 파이프 레일(1)은 지그재그 형태로 수평으로 형성되는데, 평면상 절곡되는 부위가 곡선지게 형성되며, 작물이 심어진 줄과 줄 사이는 직선으로 형성되다 줄과 줄 사이를 넘을 때는 곡선지게 절곡된다.

상기 구동부(10)는 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 파이프 레일(1)에 설치되어 설정된 컨트롤부의 시스템에 따라 지그재그의 파이프 레일(1)을 따라 구동되는데, 상기 구동부(10)는 파이프 레일(1)의 하측에 구비되어 이동되다 카메라부(30)가 작물을 촬영해야할 지정된 구간에서 일시 정지되었다가 촬영이 완료하면 다시 작동한다. 이때, 상기 구동부(10)는 첫 작동시에는 파이프 레일(1) 전체를 멈추지 않고 한번 이동한 다음부터, 지정된 구간 마다 일시 정지한다.

여기서, 상기 구동부(10)는 파이프 레일(1)을 따라 이동되는 본체부(11)와; 상기 본체부(11)의 상부측에 형성되어 파이프 레일(1)의 상부에 지지되고, 상기 지그재그의 파이프 레일(1)을 따라 본체부(11)를 이동시키는 롤러부와; 상기 본체부(11)의 내부에 설치되어 롤러부의 작동을 제어하고, 상기 카메라부(30)에서 촬영된 영상물을 빅데이터용으로 외부에 전달하는 컨트롤부(미도시)와; 상기 본체부(11)의 내부에 설치되어 전원을 공급하는 배터리부(미도시)와; 상기 본체부(11)의 양측면에 형성되어 배터리부와 연결되고, 상기 파이프 레일(1)의 종점부에 설치된 배터리 충전부(2)에 도킹되어 배터리부를 충전시키는 배터리 충전 단자부(17)와; 상기 본체부(11)의 양측면에 형성되어 상기 본체부(11)의 이동시, 방해요소인 장애물을 감지하는 제 1 장애물 감지센서(18)로 구성된다.

상기 본체부(11)는 내부가 중공되어 컨트롤러부, 배터리부가 설치될 수 있고, 이것들과 연결되는 다수의 전선 등도 구비되며, 상기 본체부(11)의 상부는 롤러부가 파이프 레일(1)의 상부에 구비되도록 상측으로 지지대(11a)가 돌출 형성되며, 상기 지지대(11a)는 파이프 레일(1)의 측면을 통해 파이프 레일(1) 높이보다 높게 형성되어 최상측에 다수개의 롤러부가 수평으로 설치되고, 상기 롤러부는 파이프 레일(1)의 상부에 걸쳐지도록 구비되면 본체부(11)는 파이프 레일(1)의 하부에 위치하는 것이다.

여기서, 상기 본체부(11)의 양측면 상측부에는 본체부(11)의 내부에 설치된 배터리부와 연결되는 배터리 충전 단자부(17)가 설치되고, 상기 배터리 충전 단자부(17)는 파이프 레일(1)의 끝단부에 설치된 배터리 충전부(2)에 결합되면 배터리 충전부(2)에 의해 배터리부를 충전한다. 이때, 상기 배터리 충전부(2)에 도킹하면 구동부(10)는 위치 영점 조정 및 위치 보정 등이 컨트롤부를 통해 재설정되고, 상기 컨트롤부는 그동안 저장된 데이터를 외부의 컴퓨터 저장장치 등에 전달하여 빅데이터화 시킨다.

한편, 상기 배터리 충전부(2)는 파이프 레일(1)의 끝단부 즉, 종점부에 구비되어 외부에 전원이 인가된 상태이고, 상기 본체부(11)가 배터리 충전부(2)에 도착하여 배터리 충전 단자부(17)가 충전기에 결합되면 배터리부에 전기가 충전되는 방식으로 컨트롤부의 시스템에 의해 자동으로 충전이 이루어진다.

그리고, 상기 본체부(11)의 양측면 하단부에는 제 1 장애물 감지센서(18)가 형성되는데, 상기 제 1 장애물 감지센서(18)는 본체부(11)의 이동시, 본체부(11)의 외부에 있을 수 있는 방해요소인 장애물을 감지하고, 상기 제 1 장애물 감지센서(18)가 장애물을 감지하면 신호를 전달받은 컨트롤부에서는 구동부(10)의 이동을 정지시킨다.

또한, 상기 본체부(11)의 외부 일측 중 하측부에는 작물의 높이/넓이/색상변화/병해충/기타 작물 이상 증상을 촬영할 수 있는 고정카메라(40)가 더 설치되고, 상기 고정카메라(40)는 해상도 4800만 화소 이상의 고해상도 카메라로써, 작물의 이상 구간을 촬영하여 구동부(10)의 정지 구간으로 저장하거나 작물의 이상 증상을 감지하는 알고리즘으로 저장된다.

상기 롤러부는 도 3 내지 도 6에서처럼, 본체부(11)의 지지대(11a)에 수평으로 설치되어 파이프 레일(1)의 상부에 걸쳐져서 본체부(11)를 지지해주도록 메인롤러(12)와, 롤러구동모터(13)와, 서브롤러(14)와, 회동대(15)와, 센서롤러(19)로 구성된다.

여기서, 상기 메인롤러(12)는 본체부(11)의 지지대(11a)에 수평으로 연결되고, 상기 파이프 레일(1)의 상부에 걸쳐지도록 구비되어 본체부(11)를 지지한 상태로 본체부(11)를 회전을 통해 직접적으로 이동시킨다.

그리고, 상기 롤러구동모터(13)는 메인롤러(12)와 기어축(미도시)에 의해 연결되어 발생되는 회전력을 메인롤러(12)에 전달하여 메인롤러(12)를 회전시키고, 상기 롤러구동모터(13)는 컨트롤부의 제어에 의해 작동된다. 이때, 상기 롤러구동모터(13)는 정회전, 역회전이 가능하다.

또한, 상기 서브롤러(14)는 본체부(11)의 지지대(11a)에 수평으로 연결되는데, 상기 메인롤러(12)와 대칭되게 형성되고, 상기 파이프 레일(1)의 상부에 걸쳐지도록 구비되어 본체부(11)를 지지한 상태로 메인롤러(12)에 의해 이동되는 본체부(11)를 보조해준다.

그리고, 상기 회동대(15)는 정면상 "ㄱ" 형태로 형성되어 본체부(11)의 지지대(11a)에 부싱축(16)에 의해 연결되고, 상기 회동대(15)에 메인롤러(12) 또는 서브롤러(14)가 설치된 상태에서 회동대(15)에 의해 본체부(11)의 지지대(11a)에 연결되는 것이다.

또한, 상기 회동대(15)는 도 5 내지 도 6에서처럼, 본체부(11)의 지지대(11a)와 부싱축(16)에 의해 연결됨으로써, 수평방향으로 회동되어 파이프 레일(1)의 곡선진 방향에 따라 수평 좌,우로 회동되어 메인롤러(12)와 서브롤러(14)가 원활하게 직선의 파이프 레일(1)에서 곡선진 파이프 레일(1)을 따라 이동이 가능한 것이다.

그리고, 상기 메인롤러(12)와 서브롤러(14)는 곡선진 파이프 레일(1)을 따라 이동시, 이탈되지 않도록 틸트 휠(Tilt Wheel)로 이루어지고, 상기 틸트 휠의 내에는 접지력을 높이면서 파이프 레일(1)에서 쉽게 이탈되지 않도록 다수개의 접지홈(미도시)이 파이프 레일(1)과 직교방향으로 형성된다.

여기서, 상기 센서롤러(19)는 본체부(11)의 상부측에 돌출 형성된 지지대(11a)의 끝단부에 탄성 재질로 형성된 탄성대(19a)에 의해 연결되어 상기 파이프 레일(1)의 상부에 구비되고, 상기 센서롤러(19)는 파이프 레일(1)을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수로 거리를 재도록 측면에 측정센서(미도시)가 설치된다. 즉, 상기 측정센서는 센서롤러(19)의 회전 바퀴수를 측정하여 구동부(10)가 배터리 충전부(2)에서부터 얼마의 거리로 이동했는지를 재서 컨트롤부에 실시간으로 전달한다. 이때, 상기 탄성대(19a)는 센서롤러(19)가 파이프 레일(1)의 상부에 항시 구비되도록 센서롤러(19)를 하측으로 눌러주면서 구동부(10)의 진동이 센서롤러(19)에 전달되는 것을 방지한다.

이렇듯, 상기 컨트롤부는 카메라부(30)의 에지부에서 저장된 영상물을 통해 작물의 병진 구간을 센서롤러(19)에 의해 거리를 재서 다음번 구동부(10)의 이동시, 거리만큼 구동부(10)를 작동시켜 일시 정지시키는 것이다.

상기 조절부(20)는 도 1 내지 도 2 및 도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 구동부(10)의 일측에 설치되어 카메라부(30)의 위치를 조절하도록 조절대(21)와, 회전모터(22)와, 스트랩(23)으로 구성된다.

여기서, 상기 조절대(21)는 구동부(10)의 하측부에 상측 끝단부가 설치되고, 하측 끝단부에는 카메라부(30)가 설치되며, 다수개의 사각파이프가 겹쳐진 상태에서 상,하 다단으로 길이조절이 가능하다. 즉, 상기 조절대(21)는 다수개의 사각파이프로 이루어지는데, 각각의 사각파이프 관경이 다르기에 큰 관경의 사각파이프 내에 보다 작은 관경의 사각파이프가 삽입되었다 배출되는 슬라이드 구조로 길이가 조절된다.

그리고, 상기 조절대(21)의 내측 끝단부에는 별도의 스토퍼용 블럭이 설치되어 내부에 삽입된 다른 조절대(21)가 완전히 이탈되는 것을 방지하고, 본 발명에서는 조절대(21)가 2개 이상 형성되어 길이 조절을 원활하게 할 수 있다. 이때, 상기 조절대(21)는 안정감을 위해 사각파이프로 이루어졌지만 원형파이프 등 다양한 파이프로 설계 가능하다.

또한, 상기 회전모터(22)는 조절대(21)의 상부측에 구비되는데, 구동부(10)의 본체부(11) 내에 설치되어 스트랩(23)을 정방향,역방향으로 감아준다. 이때, 상기 회전모터(22)의 일측에는 롤러축(24)이 돌출 형성되어 정방향, 역방향으로 회전되고, 상기 롤러축(24)에는 스트랩(23)의 끝단부가 연결되어 롤러축(24)의 회전에 의해 스트랩(23)이 롤러축(24)에 감겼다 풀렀다 한다.

그리고, 상기 스트랩(23)은 회전모터(22)의 롤러축(24)에 일측이 연결되고, 타측은 다단의 조절대(21) 중 최하부에 위치한 조절대(21)의 상부에 연결되어 상기 회전모터(22)의 회전방향에 따라 다단의 조절대(21)를 상측으로 끌어당기거나 하측으로 내려준다. 이때, 상기 스트랩(23)의 하측 끝단부는 다수개의 조절대(21) 중 제일 아래에 위치하는 조절대(21)의 상측에 연결됨으로써, 스트랩(23)이 롤러축(24)에 감겨서 상측으로 이동되면 최하층 조절대(21)를 끌어올리고 최하층 조절대(21)는 바로 위의 조절대(21) 내측에 끝까지 삽입되면 다음 조절대(21)를 끌어올리는 방식이기에 상기 스트랩(23)은 최하층의 조절대(21) 상부에 연결되는 것이다.

상기 카메라부(30)는 도 1 내지 도 2 및 도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 조절부(20)의 끝단부에 설치되어 구동부(10)가 지정된 구간에서 정지되면 그 구간의 작물을 촬영하고, 촬영된 영상물을 빅데이터용으로 외부의 컨트롤부에 전달하도록 카메라 케이스(31)와, PTZ 카메라(미도시)와, 에지(edge)부(미도시)와, 제 2 장애물 감지센서(33)로 구성된다.

여기서, 상기 카메라 케이스(31)는 조절부(20)의 끝단부에 직접적으로 연결되고, 하측에 반구형의 투시창(32)이 형성되는데, 상기 투시창(32)은 투명한 유리, 플라스틱 재질로 형성되어 카메라 케이스(31)의 내부를 개폐할 수 있는 구조이다.

또한, 상기 카메라 케이스(31)의 상부면에는 다수개의 제 2 장애물 감지센서(33)가 설치되고, 상기 다수개의 제 2 장애물 감지센서(33)는 조절부(20)에 의해 카메라부(30)의 이동시, 카메라부(30)의 외부에 있을 수 있는 방해요소인 장애물을 감지하고, 상기 제 2 장애물 감지센서(33)가 장애물을 감지하면 신호를 전달받은 컨트롤부에서는 조절부(20)의 이동을 정지시킨다.

그리고, 상기 PTZ 카메라는 팬틸트줌 카메라(Pan-Tilt-Zoom camera)는 방향과 확대/축소를 원격으로 제어할 수 있는 카메라로써, 카메라 케이스의 내부에 구비되어 360°로 수평 회전되면서 촬영할 수 있고, 상기 투시창(32)을 통해 외부의 작물을 직접적으로 촬영한다.

또한, 상기 에지부는 컴퓨터장치로써, PTZ 카메라와 연결되어 PTZ 카메라에서 촬영한 영상물을 통해 작물의 병진을 진단하고 저장하며, 상기 저장된 영상물을 실시간으로 구동부(10)의 컨트롤부에 전달하여 작물의 병진된 구간을 알려주고, 상기 컨트롤부는 외부의 컴퓨터 저장장치에 전달받은 데이터를 전송하여 빅데이터용으로 저장한다.

상기 속잎 폴딩장치(100)는 도 2 및 도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 카메라부(30)에 연결되어 구동부(10)에 의해 위치가 선정되고, 그 위치의 작물 겉잎을 펼쳐주어 속잎을 노출시키는 장치로써, 폴딩 케이스(110)와, 회동모터(120)와, 기어 구동모터(130)와, 기어부와, 폴더바(180), 연결대(190)로 구성된다.

상기 폴딩 케이스(110)는 내부가 중공되어 내부에 기어 구동모터(130), 기어부, 일부 폴더바(180)가 구비되고, 상기 폴딩 케이스(110)의 일측면은 폴더바(180)가 외부로 돌출되도록 일부가 개방되어 있다. 여기서, 상기 폴딩 케이스(110)는 직사각형 형태로 형성되는데, 조건에 따라 다양한 형태로 형성 가능하다.

상기 연결대(190)는 카메라부(30)에 일측이 연결되고, 타측은 상기 폴딩 케이스(110)와 연결되어 폴딩 케이스(110)를 지지해주는데, 상기 연결대(190)는 카메라부(30)에 폴딩 케이스(110)를 연결하기 위해 정면상 "ㄱ" 형태로 형성되고, 상기 연결대(190)의 수평부는 카메라부(30)에 연결되고, 상기 연결대(190)의 수직부는 폴딩 케이스(110)와 연결되어 폴딩 케이스(110)를 지지해주는 것이다.

상기 회동모터(120)는 연결대(190)에 일측이 고정된 상태에서 폴딩 케이스(110)의 외부와 회동축(미도시)이 연결되고, 상기 회동모터(120)에 의해 폴딩 케이스(110)를 반복 회동시키는데, 본 발명에서는 수평의 폴딩 케이스(110)를 수직으로 세워주거나 수직으로 세워진 폴딩 케이스(110)를 수평으로 눕혀준다.

상기 기어 구동모터(130)는 폴딩 케이스(110)의 내부에 구비되고, 상기 기어 구동모터(130)의 일측에는 폴딩 케이스(110)의 길이방향으로 길게 구동축(131)이 형성되며, 상기 구동축(131)의 끝단부는 폴딩 케이스(110)의 일면에 지지되어 기어 구동모터(130)의 회전력을 전달한다.

이때, 상기 회동모터(120)와 기어 구동모터(130)는 정회전, 역회전이 가능한 모터이다.

상기 기어부는 구동축(131)에 의해 회전되는데, 도 10 내지 도 11에서처럼, 기어 구동모터(130)의 구동축에 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 설치되고, 상기 기어부는 제 1 기어(140)와, 제 2 기어(150)와, 제 3 기어(160)로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 기어(140)는 기어 구동모터(130)의 구동축(131)에 구동축(131)의 상측 길이방향으로 다수개가 상호 이격 연결되어 구동축(131)의 회전력을 제 2 기어(150)에 전달한다.

그리고, 상기 제 2 기어(150)는 각각의 제 1 기어(140)와 벨트, 체인 등의 연결부재로 각각 연결되어 제 1 기어(140)의 회전력에 의해 회전되고, 상기 제 2 기어(150)는 조절부(20)에 의해 연결되는데, 상기 제 1 기어(140)와 마찬가지로 조절부(20)의 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 설치되며, 상기 조절부(20)은 구동축(131)과 동일한 방향으로 형성되되, 상기 조절부(20)의 양끝단부는 폴딩 케이스(110)의 내부에 연결되어 제 2 기어(150)의 회전을 지지해준다.

또한, 상기 제 3 기어(160)는 제 2 기어(150)와 톱니가 맞물려서 제 2 기어(150)의 회전력에 의해 반대로 회전되고, 상기 제 3 기어(160)는 조절부(20)에 의해 연결되는데, 상기 제 2 기어(150)와 마찬가지로 조절부(20)의 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 설치되며, 상기 조절부(20)은 구동축(131)과 동일한 방향으로 형성되되, 상기 조절부(20)의 양끝단부는 폴딩 케이스(110)의 내부에 연결되어 제 3 기어(160)의 회전을 지지해준다.

여기서, 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)는 다수개의 제 1 기어(140)에 맞춰 상측으로 다수개가 형성되는데, 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)의 톱니 개수는 상측으로 갈수록 적게 형성된다.

즉, 예를 들어 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)가 각각 5개씩 형성되어 있다면 1번 기어의 톱니 개수는 30개이고, 2번 기어의 톱니 개수는 25개이고, 3번 기어의 톱니 개수는 20개이고, 4번 기어의 톱니 개수는 16개이고, 5번 기어의 톱니 개수는 15개로 형성되는 방식으로 톱니의 개수가 각각 다르게 형성됨으로써, 각각의 기어의 맞물린 회전 반경이 아랫쪽에서부터 상측으로 갈수록 넓어지는 구조이다. 그렇기에 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)에 부착된 폴더바(180)가 수평으로 회동되는 속도가 각각 다르면서 한쌍의 폴더바(180)가 펼쳐지는 반경이 아랫쪽은 좁고 상측으로 갈수록 넓어지게 구동된다.

그리고, 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)의 외주연에는 톱니가 돌출 형성되는데, 일부 외주연에는 톱니가 형성되지 않고 면으로 형성되고, 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)의 외주연 면부분에 폴더바(180)가 설치되는 것이다. 이때, 상기 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)는 완전히 회전되는 것이 아니고 기어 구동모터(130)에 의해 일정간격으로 회전되었다가 반대방향으로 회전되는 방식으로, 즉 수평으로 회동되기에 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)의 외주연 전체에 톱니가 형성되지 않아도 가능한 것이다.

상기 폴더바(180)는 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)의 외주연 중 면으로 형성된 부위에 일체형으로 설치되어 기어부의 회전에 맞춰 회동되고, 상기 폴더바(180)는 회동시 작물의 겉잎을 직접적으로 펼쳐주는 역할을 한다.

여기서, 상기 폴더바(180)는 도 12에서처럼, 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)에 각각 형성되어 한쌍으로 이루어지고, 상기 한쌍의 폴더바(180)는 상호 대응되는 방향으로 절곡 형성되는데, 상기 제 2 기어(150) 및 제 3 기어(160)의 회전에 따라 상호 반대방향으로 수평 회동되어 작물의 겉잎을 펼쳐준다. 이때, 상기 한쌍의 폴더바(180)는 제 2 기어(150)와 제 3 기어(160)에서 상호 대응되는 쪽으로 경사지게 형성되다 상호 접촉되는 방향으로 절곡되어 몸통부위가 상호 접촉되도록 형성됨으로써, 작물의 겉잎과 겉잎 사이에 쉽게 투입될 수 있다.

그리고, 상기 폴더바(180)는 상측으로 갈수록 빠르게 수평 회동되어 작물의 겉잎을 상측이 더 펼쳐지게 됨으로써, 작물의 겉잎을 뒤집어지게 할 수 있어 겉잎의 뒷면이 노출된다.

10 : 구동부 11 : 본체부
11a : 지지대 12 : 메인롤러
13 : 롤러구동모터 14 : 서브롤러
15 : 회동대 16 : 부싱축
17 : 배터리 충전 단자부 18 : 제 1 장애물 감지센서
19 : 센서롤러 19a : 탄성대
20 : 조절부 21 : 조절대
22 : 회전모터 23 : 스트랩
24 : 롤러축
30 : 카메라부 31 : 카메라 케이스
32 : 투시창 32 : 제 2 장애물 감지센서
40 : 고정카메라
100 : 속잎 폴딩장치 110 : 폴딩 케이스
120 : 회동모터 130 : 기어 구동모터
131 : 구동축 140 : 제 1 기어
150 : 제 2 기어 160 : 제 3 기어
170 : 연결축 180 : 폴더바
190 : 연결대

Claims

온실의 천장에 지그재그로 형성된 파이프 레일(1)이 설치되되, 상기 파이프 레일(1)을 따라 지그재그로 이동되면서 작물을 촬영하는 레일 이동형 작물의 생육 측정장치에 있어서,
상기 파이프 레일(1)에 설치되어 설정된 시스템에 따라 지그재그의 파이프 레일(1)을 따라 구동되는데, 지정된 구간에서 일시 정지되었다 작동하는 구동부(10)와;
상기 구동부(10)의 일측에 설치되어 카메라부(30)의 위치를 조절하는 조절부(20)와;
상기 조절부(20)의 끝단부에 설치되고, 첫 구동부(10)의 이동에 따라 작물의 상태를 동영상으로 촬영하여 작물의 병징(病徵) 구간을 마킹하며, 그 다음 구동부(10)의 이동시, 상기 마킹한 구간 마다 구동부(10)가 정지되면 그 구간의 작물을 촬영하는 카메라부(30)와;
상기 카메라부(30)의 일측에 설치되어 카메라부(30)의 촬영시, 작물의 겉잎을 펼쳐주어 작물의 속잎을 촬영할 수 있도록 보조해주는 속잎 폴딩장치(100);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 구동부(10)는,
상기 파이프 레일(1)을 따라 이동되는 본체부(11)와;
상기 본체부(11)의 상부측에 형성되어 파이프 레일(1)의 상부에 지지되고, 상기 지그재그의 파이프 레일(1)을 따라 본체부(11)를 이동시키는 롤러부와;
상기 본체부(11)의 내부에 설치되어 롤러부의 작동을 제어하고, 상기 카메라부(30)에서 촬영된 영상물을 빅데이터용으로 외부에 전달하는 컨트롤부와;
상기 본체부(11)의 내부에 설치되어 전원을 공급하는 배터리부와;
상기 본체부(11)의 양측면에 형성되어 배터리부와 연결되고, 상기 파이프 레일(1)의 종점부에 설치된 배터리 충전부(2)에 도킹되어 배터리부를 충전시키는 배터리 충전 단자부(17)와;
상기 본체부(11)의 양측면에 형성되어 상기 본체부(11)의 이동시, 방해요소인 장애물을 감지하는 제 1 장애물 감지센서(18);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 롤러부는,
상기 본체부(11)의 상부측에 돌출 형성된 지지대(11a)에 의해 연결되고, 상기 파이프 레일(1)의 상부에 구비되어 본체부(11)를 지지한 상태로 본체부(11)를 이동시키는 메인롤러(12)와;
상기 메인롤러(12)와 연결되어 메인롤러(12)를 회전시키는 롤러구동모터(13)와;
상기 본체부(11)의 상부측에 돌출 형성된 지지대(11a)에 의해 연결되되, 상기 메인롤러(12)와 대칭되게 형성되고, 상기 파이프 레일(1)의 상부에 구비되어 본체부(11)를 지지한 상태로 메인롤러(12)에 의해 이동되는 본체부(11)를 보조해주는 서브롤러(14)와;
상기 본체부(11)의 상부측에 돌출 형성된 지지대(11a)의 끝단부에 탄성적으로 연결되어 상기 파이프 레일(1)의 상부에 구비되고, 상기 파이프 레일(1)을 따라 회전 이동하면서 회전바퀴수를 측정하여 거리를 재는 센서롤러(19);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 3항에 있어서,
상기 메인롤러(12)와 서브롤러(14)는 곡선진 파이프 레일(1)을 따라 이동시, 이탈되지 않도록 틸트 휠(Tilt Wheel)로 이루어져 파이프 레일(1)의 곡선진 방향에 따라 수평방향으로 좌,우 회동되는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 조절부(20)는,
상기 구동부(10)의 하측부에 상측 끝단부가 설치되고, 하측 끝단부에는 카메라부(30)가 설치되며, 다수개의 사각파이프가 겹쳐진 상태에서 상,하 다단으로 길이조절이 가능한 조절대(21)와;
상기 조절대(21)의 상부측에 구비되어 정방향,역방향으로 롤러축(24)을 회전시키는 회전모터(22)와;
상기 회전모터(22)의 롤러축(24)에 일측이 연결되고, 타측은 다단의 조절대(21) 중 최하부에 위치한 조절대(21)의 상부에 연결되어 상기 회전모터(22)의 회전방향에 따라 다단의 조절대(21)를 상측으로 끌어당기거나 하측으로 내려주는 스트랩(23);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 카메라부(30)는,
상기 조절부(20)의 끝단부에 직접적으로 연결되고, 하측에 반구형의 투시창(32)이 형성되는 카메라 케이스(31)와;
상기 카메라 케이스(31)의 내부에 구비되어 360°로 수평 회전되고, 상기 투시창(32)을 통해 외부의 작물을 직접적으로 촬영하는 PTZ 카메라와;
상기 PTZ 카메라와 연결되어 PTZ 카메라에서 촬영한 영상물을 통해 작물의 병진을 진단하고 저장한 뒤, 컨트롤부에 전달하는 에지부와;
상기 카메라 케이스(31)의 일측에 설치되어 조절부(20)에 의해 카메라부(30)의 이동시, 방해요소인 장애물을 감지하는 다수개의 제 2 장애물 감지센서(33);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 속잎 폴딩장치(100)는,
내부가 중공되고, 일측이 일부 개방되는 폴딩 케이스(110)와;
상기 카메라부(30)에 일측이 연결되고, 타측은 상기 폴딩 케이스(110)와 연결되어 폴딩 케이스(110)를 지지해주는 연결대(190)와;
상기 연결대(190)에 고정되어 폴딩 케이스(110)의 외부에 연결되고, 상기 폴딩 케이스(110)를 회동축에 의해 회동시키는 회동모터(120)와;
상기 폴딩 케이스(110)의 내부에 구비되어 폴딩 케이스(110)의 길이방향으로 구동축(131)이 형성되는 기어 구동모터(130)와;
상기 기어 구동모터(130)의 구동축(131)에 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 설치되고, 상기 구동축(131)에 의해 회전되는 기어부와;
상기 다수개의 기어부 일측에 각각 설치되어 기어부의 회전에 맞춰 순차적으로 회동되고, 회동시 작물의 겉잎을 직접적으로 펼쳐주는 폴더바(180);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 수집을 위한 레일 이용형 작물 생육 측정장치.