KR102463548B1 - 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템 - Google Patents

유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드론을 이용하여 부재를 인식하는 시스템에 있어서: 윈치(24)를 구비하는 파킹플랫폼(20); 상기 윈치(24)에 양력을 받도록 연결되고, 카메라(35)를 구비하는 드론(30); 및 상기 드론(30)의 위치이동과 촬영모션을 제어하도록 설치되는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 다른 작업에 영향을 주지 않도록 윈치로 드론의 상하운동을 유도하면서 정반 위의 부재를 촬영하여 마킹을 인식하므로 그 설치 및 유지보수에 소요되는 비용과 시간을 절감하는 효과가 있다.

Description

유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템{System for recognizing objects using wired drone}
본 발명은 부재 인식 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카메라를 탑재한 드론으로 정반 위의 부재를 촬영하여 인식하기 위한 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템에 관한 것이다.
현재 CAS에서 사용중인 소조립용접로봇 시스템은 겐트리 크레인에 카메라 박스(모터, 카메라)를 설치하여 x, y축으로 움직이면서 정반 위의 부재를 촬영하고 있다. 그런데 장비가 노후화되면서 카메라 박스가 움직일 때 겐트리의 렉에 걸리는 등의 문제가 발생하고 있다. 겐트리 크레인을 유지보수 하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요되므로 비행체를 활용하는 방안이 도입되기도 한다.
일예로, 핼리캠의 경우 상용품이 많이 출시되어 있기는 하지만 조선소의 공장 내부에서 사용하기는 어렵다. 왜냐하면 공장 내부에서는 용접을 하는데 핼리캠이 날아다닐 때 위에서 아래로 내려오는 바람이 용접을 하기 위해 필요한 보호가스를 날려버려 용접 품질에 영향을 주기 때문이다.
다른 예로서, 한국 공개특허공보 제2014-0037998호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2015-0097047호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.
선행문헌 1은 구조물의 지정 경로를 따라 비행할 수 있도록 구동하는 비행체 운행부 및, 위치 좌표 정보와 항법 제어 신호를 근거로 비행체 운행부가 구동되도록 제어하고, 상기 영상 획득 및 처리부에서 지정 목표물의 영상을 획득하도록 제어하는 비행 제어 디바이스를 포함한다. 이에, 전력선, 구조물 및 송전설비 고장이나 점검을 정밀하고 안전하게 수행하는 효과를 도모한다.
선행문헌 2는 중앙제어부, 센서부, GPS 모듈, 무선통신부를 탑재하고 회전날개와 모터를 포함하여 구성된 멀티콥터; 상기 멀티콥터가 인지하도록 하는 마커; 및 상기 무선통신부를 통해 상기 중앙제어부와 교신하여 상기 멀티콥터를 제어하는 무선단말기를 포함한다. 이에, 정밀하게 호버링 및 비행을 제어하고, 거리정보 및 영상정보를 효율적으로 취득하는 효과를 기대한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의한 비행체나 멀티콥터를 선박건조현장의 CAS(Component assembly shop)에 적용하는 경우 아래로 내려오는 바람에 의하여 용접작업에 영향을 끼쳐 품질저하와 불량을 유발할 우려가 크다.
1. 한국 공개특허공보 제2014-0037998호 "구조물 점검용 비행 장치" (공개일자 : 2014.03.28.) 2. 한국 공개특허공보 제2015-0097047호 "마커인식을 이용한 멀티콥터 시스템" (공개일자 : 2015.08.26.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 다른 작업에 영향을 주지 않도록 윈치로 드론의 상하운동을 유도하면서 정반 위의 부재를 촬영하여 마킹을 인식하기 위한 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 드론을 이용하여 부재를 인식하는 시스템에 있어서: 윈치를 구비하는 파킹플랫폼; 상기 윈치에 양력을 받도록 연결되고, 카메라를 구비하는 드론; 및 상기 드론의 위치이동과 촬영모션을 제어하도록 설치되는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파킹플랫폼은 다수의 롤러를 인접하게 설치한 롤러대를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 드론은 평면상에서 이동력을 발생하기 위해 적어도 2개의 추진기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 드론은 윈치의 와이어에 대한 꼬임을 방지하도록 로터리조인트를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 부재와 관련된 데이터를 저장하고 설정된 메인프로그램을 실행하는 중앙제어기, 중앙제어기와 드론 사이에 연결되고 드론의 작동에 관련된 서브프로그램을 실행하는 로컬제어기를 구비한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 다른 작업에 영향을 주지 않도록 윈치로 드론의 상하운동을 유도하면서 정반 위의 부재를 촬영하여 마킹을 인식하므로 그 설치 및 유지보수에 소요되는 비용과 시간을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 모식도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 전후 상태를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 작동예를 나타내는 플로우차트
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 드론을 이용하여 부재를 인식하는 시스템에 관하여 제안한다. 선박건조현장의 CAS(Component assembly shop)에 적용하기 위한 드론 시스템을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 도 1은 정반(10) 상에 다수의 부재(15)가 로딩되어 설정된 공정을 진행하는 상태를 예시하며, 본 발명은 일련의 공정 중에서 부재(15)를 자동으로 인식하는 부분에 관련된다.
본 발명에 따르면 파킹플랫폼(20)이 윈치(24)를 구비하는 구조이다. 파킹플랫폼(20)은 후술하는 드론(30)의 격납 및 이착륙 영역으로서 정반(10)의 상측으로 설치된다. 윈치(24)는 드론(30)의 중량을 지지할 정도의 용량으로 구성하거나 범용의 것을 사용할 수도 있다.
한편, 파킹플랫폼(20)은 정반(10) 상의 여타 공정에 영향을 주지 않도록 복수의 지점에 분산시켜 설치할 수도 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파킹플랫폼(20)은 다수의 롤러를 인접하게 설치한 롤러대(22)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 롤러대(22)를 구성하는 롤러는 드론(30)의 이착륙 완충을 위해 고탄성, 내마모성 소재를 적용한다. 롤러대(22)는 별다른 동력을 부가하지 않아도 무방하지만 경우에 따라 강제구동 또는 제동 기능을 부가할 수도 있다.
또, 본 발명에 따르면 카메라(35)를 구비하는 드론(30)이 상기 윈치(24)에 양력을 받도록 연결되는 구조이다. 드론(30)은 양력과 더불어 하향 기류를 발생하는 범용의 것보다 양력을 윈치(24)에 의존하는 전용의 것으로 구성하는 것이 바람직하다. 윈치(24)의 와이어(26)는 드론(30)의 무게 중심에 근접한 위치에 분리 가능하게 결합한다. 드론(30)의 저면에 설치되는 카메라(35)는 설정된 높이에서 부재(15)에 구비된 마킹을 명확하게 인식하는 해상도를 요구한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 드론(30)은 평면상에서 이동력을 발생하기 위해 적어도 2개의 추진기(31)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 추진기(31)는 평면상에서 드론(30)의 x, y축 이동이 가능하도록 설치된다. 드론(30)에 수평 이동을 위한 추진기(31)만 구비하므로 하향 기류를 발생하지 않아 정반(10)에서 용접 작업을 지장없이 수행할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 드론(30)은 윈치(24)의 와이어(26)에 대한 꼬임을 방지하도록 로터리조인트(33)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다. 드론(30)은 양력을 위한 와이어(26) 외에, 전원(46)용 케이블, 신호용 케이블 등을 파킹플랫폼(20) 측으로 연결해야 한다. 드론(30)이 정반(10)의 상측에서 이동하며 작업을 수행하는 중에 꼬임이 발생하지 않도록 로터리조인트(33)가 구비된다. 로터리조인트(33)는 파킹플랫폼(20)과 드론(30) 간의 기계적/전기적 연결을 유지하면서 꼬임에 의한 구동토크 증가나 추락사고를 방지한다.
또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 드론(30)의 위치이동과 촬영모션을 제어하도록 설치되는 구조이다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 지닌 마이컴 회로로 구성한다. 드론(30)의 위치이동은 정반(10)의 상측에 미리 설정한 영역에서 이루어지도록 윈치(24)와 연계하여 제어된다. 드론(30)의 촬영모션은 카메라(35)의 자세 제어 외에 조명(도시 생략)에 대한 제어를 포함할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 부재와 관련된 데이터를 저장하고 설정된 메인프로그램을 실행하는 중앙제어기(42), 중앙제어기(42)와 드론(30) 사이에 연결되고 드론(30)의 작동에 관련된 서브프로그램을 실행하는 로컬제어기(44)를 구비한다. 중앙제어기(42)는 파킹플랫폼(20)과 이격된 위치에 설치되고, 로컬제어기(44)는 드론(30)과 인접하도록 파킹플랫폼(20)에 설치된다. 중앙제어기(42)의 메인프로그램은 전체 공정에 대한 플로우, 복수의 드론(30)에 대한 충돌방지 플로우 등을 구비한다. 부재(15)와 관련된 데이터는 치수규격, 형상, 마킹위치 등의 정보를 포함한다. 로컬제어기(44)의 서브프로그램은 드론(30)의 위치이동과 촬영모션에 대한 플로우를 구비한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 중앙제어기(42)의 지령에 의하여 로컬제어기(44)가 드론(30)의 이륙을 수행하고, 정반(10) 위의 촬영가능영역에서 드론(30)의 이동과 호버링을 반복하면서 카메라(35)로 촬영을 수행하고, 중앙제어기(42)에서 촬영된 영상을 기반으로 부재(15)에 대한 인식을 수행하고, 모든 인식이 완료되면 드론(30)을 파킹플랫폼(20)으로 귀환시켜 격납한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 중앙제어기(42), 로컬제어기(44), 드론(30)을 연계하여 부재 인식을 수행하는 구체적인 플로우를 예시하고 있다. 사진촬영 요청은 중앙제어기(42)에서 로컬제어기(44)로 전달되고, 윈치(24)로 드론(30)의 상하운동(수직이동)을 수행하는 동시에 추진기(31)로 수평이동을 수행하며, 파킹플랫폼(20)에 별도의 센서를 설치하여 이착륙을 감시한다.
한편, 로컬제어기(44)는 윈치(24)의 와이어(26)가 풀리는 정도에 대한 정보를 감지하여 드론(30)이 파킹플랫폼(20)에 출입하는 과정에서 신속한 이동과 충돌을 방지한다. 이와 더불어 로컬제어기(44)는 드론(30)이 설정된 촬영가능영역을 이탈하지 않도록 제어한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 정반 15: 부재
20: 파킹플랫폼 22: 롤러대
24: 윈치 26: 와이어
30: 드론 31: 추진기
33: 로터리조인트 35: 카메라
40: 제어수단 42: 중앙제어기
44: 로컬제어기 46: 전원

Claims (5)

  1. 드론을 이용하여 부재를 인식하는 시스템에 있어서:
    윈치(24)를 구비하는 파킹플랫폼(20);
    상기 윈치(24)에 양력을 받도록 연결되고, 카메라(35)를 구비하는 드론(30); 및
    상기 드론(30)의 위치이동과 촬영모션을 제어하도록 설치되는 제어수단(40);을 포함하되,
    상기 드론(30)은 상기 윈치(24)의 와이어(26)에 대한 꼬임을 방지하도록 로터리조인트(33)를 개재하여 연결되며,
    상기 제어수단(40)은 부재와 관련된 데이터를 저장하고 설정된 메인프로그램을 실행하는 중앙제어기(42), 중앙제어기(42)와 드론(30) 사이에 연결되고 상기 드론(30)의 작동에 관련된 서브프로그램을 실행하는 로컬제어기(44)를 구비하고,
    상기 로컬제어기(44)는 상기 와이어(26)의 풀리는 정도에 대한 정보를 감지하여 상기 드론(30)이 상기 파킹플랫폼(20)에 출입하는 과정에서 신속한 이동과 충돌을 방지시킴과 더불어 상기 드론(30)이 설정된 촬영가능영역을 이탈하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파킹플랫폼(20)은 다수의 롤러를 인접하게 설치한 롤러대(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 드론(30)은 평면상에서 이동력을 발생하기 위해 적어도 2개의 추진기(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유선 드론을 이용한 부재 인식 시스템.
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