KR102583857B1

KR102583857B1 - Drone for obtaining vegetation information with multi-spectral camera shake prevention function

Info

Publication number: KR102583857B1
Application number: KR1020210161818A
Authority: KR
Inventors: 김용석
Original assignee: 동아대학교 산학협력단; 주식회사 엠지아이티
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-10-04
Also published as: KR20230075540A

Abstract

본 발명은 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론에 관한 것이다. 이는, 촬영 대상 지역의 상공을 비행하는 드론본체와; 드론본체에 장착되며 자기부상력을 출력하는 자기부상모듈과; 자기부상모듈에서 출력되는 자기력을 받아 부상된 상태를 유지하고, 수직으로 하향 연장되며 하단부에 멀티스펙트럴 카메라를 갖는 카메라지지체와; 드론본체의 롤링 또는 피칭운동 시 작동하여, 카메라지지체가 수직의 상태를 유지하게 하는 자세유지수단을 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론은, 흔들림 방지장치의 기능이 양호하여, 비행 중의 피칭이나 롤링 시에도, 카메라를 안정적으로 유지시켜 선명한 해상도의 영상을 얻을 수 있게 한다. 또한, 드론 자체에서 발생하는 기계적 진동이 카메라로 전달되지 않으므로, 진동피로에 따른 카메라의 손상이 없다.The present invention relates to a drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function. This includes a drone main body flying over the area to be photographed; A magnetic levitation module that is mounted on the drone body and outputs magnetic levitation force; A camera support body that receives the magnetic force output from the magnetic levitation module and maintains a levitated state, extends vertically downward, and has a multispectral camera at the lower end; It includes posture maintenance means that operates during the rolling or pitching movement of the drone body to maintain the camera support in a vertical state.
The drone for acquiring vegetation information having a multispectral camera shake prevention function of the present invention as described above has a good shake prevention device function, and maintains the camera stably even during pitching or rolling during flight, producing images with clear resolution. enables you to obtain Additionally, since the mechanical vibration generated by the drone itself is not transmitted to the camera, there is no damage to the camera due to vibration fatigue.

Description

{Drone for obtaining vegetation information with multi-spectral camera shake prevention function}

본 발명은 지표면 상의 다양한 식생정보를 파악하기 위한 식생정보 파악용 드론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 드론에 탑재된 카메라의 흔들림이 거의 없어 정확하고 선명한 영상을 얻을 수 있는, 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론에 관한 것이다.The present invention relates to a drone for identifying vegetation information for identifying various vegetation information on the ground surface. More specifically, the present invention relates to a multispectral camera shake, which allows obtaining accurate and clear images with almost no shaking of the camera mounted on the drone. This relates to a drone for obtaining vegetation information with prevention functions.

산림이나 녹지 생태계 등의 훼손을 막고 보존하기 위해서는, 산림과 녹지에 대한 실태 파악과 환경 조사가 선행되어야 한다. 정확한 조사와 분석이 뒷받침 되어야 합리적이고 세부적인 식생관리가 가능하기 때문이다.In order to prevent damage to forests and green space ecosystems and preserve them, the actual status of forests and green spaces and environmental surveys must be conducted first. This is because rational and detailed vegetation management is possible only when supported by accurate research and analysis.

기존에는 산림이나 녹지 등의 실태 파악이 주로 인력에 의해 이루어져왔다. 이를테면, 관리자가 직접 산림이나 녹지로 이동하여 식생을 일일이 육안으로 파악하고 필요한 조치를 했던 것이다. 그런데 이러한 인력 방식으로, 넓은 지역을 모두 조사하고 관리하는 것은 물리적 한계가 있을 수밖에 없다.Previously, assessing the actual conditions of forests and green spaces was mainly done by human resources. For example, managers went directly to forests or green spaces to visually inspect each vegetation and took necessary measures. However, there are bound to be physical limitations in surveying and managing a large area using this manpower method.

이에, 근래 들어, 농업분야와 산림분야에도 드론이 사용되기 시작하고 있다. 산림분야에서의 드론은 식생정보 취득의 많은 어려움을 해소해 주고 있다. 가령, 관리자가 들어갈 수 없는 험준하고 넓은 지역의 식생정보를 정확히 그것도 빠른 시간에 파악할 수 있게 하는 것이다. 드론을 이용해, 보다 넓은 지역의 식생지수(NDVI)를 손쉽게 파악할 수 있게 되었다.Accordingly, in recent years, drones have begun to be used in agricultural and forestry fields. Drones in the forestry field are resolving many difficulties in obtaining vegetation information. For example, it allows managers to accurately and quickly identify vegetation information in rugged and wide areas that they cannot enter. Using drones, it is now possible to easily determine the National Vegetation Index (NDVI) of a larger area.

알려진 바와 같이, 식생지수는, 식물 군락의 밀도와 빛의 파장대에 따른 반사 특성에 기초를 두고, 각 파장대 간의 특성을 조합하여 식생의 활력도를 나타내는 지수로서, 식생의 시공간 변화특성을 감시하거나 이해하는데 도움을 주는 자료이다.As is known, the vegetation index is an index that indicates the vitality of vegetation by combining the characteristics of each wavelength band based on the density of plant communities and reflection characteristics according to the wavelength of light, and is used to monitor or understand the spatiotemporal change characteristics of vegetation. This is a helpful resource.

식생지수를 파악하는 이유는, 식생지수를 분석함으로서 식물의 생육상태나 작물의 변화 등을 시각화 및 데이터화 할 수 있고, 이러한 기초 데이터를 이용해, 작물 성장 기간 동안 농작물에 필요한 조치를 더 빠르고 정확하게 할 수 있기 때문이다. The reason for determining the vegetation index is that by analyzing the vegetation index, the growth status of plants and changes in crops can be visualized and converted into data, and using this basic data, necessary measures for crops can be taken more quickly and accurately during the crop growth period. Because there is.

한편, 식생정보의 파악은, 스펙트럴 카메라를 장착한 드론을 관심지역의 상공에 띄워 자율 비행시키며 대상지역을 촬영하는 방식으로 진행된다. 즉, 도 1에 간략히 도시한 바와 같이, 카메라가 탑재된 드론을 띄워 설정된 촬영 밴드를 따라 매핑 비행시켰던 것이다. Meanwhile, vegetation information is identified by flying a drone equipped with a spectral camera over the area of interest and flying autonomously to photograph the target area. In other words, as briefly shown in Figure 1, a drone equipped with a camera was launched and flown for mapping along a set shooting band.

그런데 분광카메라 라는 것이, 본래, 시야각이 좁기 때문에 촬영 시 흔들리면, 원하는 해상도의 영상을 얻을 수 없고, 장치의 흔들림 보정 및 자세 제어에 따른 왜곡이 발생되는 문제점이 있었다. 이러한 이유로 종래에는 드론에 짐벌 등의 흔들림 방지장치를 장착하고 있다. 즉 드론의 하부에 짐벌을 설치하고 짐벌에 카메라를 지지시킨 것이다. However, spectroscopic cameras inherently have a narrow viewing angle, so if they shake during filming, images with the desired resolution cannot be obtained, and there is a problem in that distortion occurs due to shake correction and posture control of the device. For this reason, drones are conventionally equipped with anti-shake devices such as gimbals. In other words, a gimbal was installed at the bottom of the drone and the camera was supported on the gimbal.

그런데 종래의 짐벌은, 가격이 비싸고, 가격 대비 흔들림 흡수능력이 떨어져 효율성이 그다지 좋지 않다는 단점이 있었다. 흔들림이 제대로 흡수되지 않는다면 촬영된 영상의 선명도가 떨어짐은 물론이다.However, conventional gimbals had the disadvantage of being expensive and not very efficient due to their poor ability to absorb shaking compared to the price. If shaking is not properly absorbed, the clarity of the captured video will naturally deteriorate.

국내 등록특허공보 제10-1689197호 (드론용 짐벌 어셈블리)Domestic Registered Patent Publication No. 10-1689197 (Gimbal assembly for drone)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 흔들림 방지장치의 기능이 양호하여 카메라를 안정적으로 유지시켜 선명한 해상도의 영상을 얻을 수 있게 하고, 드론 자체에서 발생하는 기계적 진동이 카메라로 전달되지 않는, 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론을 제공함에 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and the function of the anti-shake device is good, so that the camera can be stably maintained to obtain images with clear resolution, and the mechanical vibration generated by the drone itself is not transmitted to the camera. The purpose is to provide a drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론은, 촬영 대상 지역의 상공을 비행하는 드론본체와; 드론본체에 장착되며 자기부상력을 출력하는 자기부상모듈과; 자기부상모듈에서 출력되는 자기력을 받아 부상된 상태를 유지하고, 수직으로 하향 연장되며 하단부에 멀티스펙트럴 카메라를 갖는 카메라지지체와; 드론본체의 롤링 또는 피칭운동 시 작동하여, 카메라지지체가 수직의 상태를 유지하게 하는 자세유지수단을 포함한다.The drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function of the present invention as a means of solving the problem for achieving the above object includes a drone main body flying over the area to be photographed; A magnetic levitation module that is mounted on the drone body and outputs magnetic levitation force; A camera support body that receives the magnetic force output from the magnetic levitation module and maintains a levitated state, extends vertically downward, and has a multispectral camera at the lower end; It includes posture maintenance means that operates during the rolling or pitching movement of the drone body to maintain the camera support in a vertical state.

또한, 상기 자기부상모듈은; 관통구멍을 통해 하부로 개방된 내부공간을 갖는 밀폐케이싱 및 밀폐케이싱에 내장되는 전자석부로 이루어진 마그네틱서포터와, 상기 전자석부를 착자 또는 탈자시키는 전자석제어기를 포함하며, 카메라지지체는; 밀폐케이싱의 내부공간에 수용되되 전자석의 출력 자기력에 의해 내부공간 내에서 떠 있는 승강판과, 승강판에 고정되고 관통구멍을 통해 수직하부로 연장되며, 연장단부에 상기 멀티스펙트럴 카메라를 갖는 비자성수직로드를 구비한다.In addition, the magnetic levitation module; It includes a magnetic supporter consisting of a sealed casing with an internal space opened downward through a through hole and an electromagnet part built into the sealed casing, and an electromagnet controller that magnetizes or demagnetizes the electromagnet part. The camera support body includes; A visa that is accommodated in the inner space of the sealed casing and floats within the inner space by the output magnetic force of an electromagnet, is fixed to the lifting plate, extends vertically downward through a through hole, and has the multispectral camera at the extension end. Equipped with Seongsujik Road.

아울러, 상기 승강판은 일정두께를 갖는 비자성플레이트이고, 상기 자기부상모듈에는, 승강판의 상면에 고정되는 제1영구자석과 저면에 고정되는 제2영구자석을 더 포함하고, 전자석부는; 제1영구자석의 상부에 위치한 상태로 제1영구자석에 대향하는 상부전자석과, 제2영구자석의 하부에 설치되고 제2영구자석에 대향하는 하부전자석을 구비한다.In addition, the lifting plate is a non-magnetic plate having a certain thickness, and the magnetic levitation module further includes a first permanent magnet fixed to the upper surface of the lifting plate and a second permanent magnet fixed to the bottom, and the electromagnet part; It has an upper electromagnet located above the first permanent magnet and facing the first permanent magnet, and a lower electromagnet installed below the second permanent magnet and facing the second permanent magnet.

그리고, 상기 밀폐케이싱의 관통구멍의 내주면에는, 내주면에 대한 비자성수직로드의 충돌을 방지하는 완충링이 설치된다.Additionally, a buffer ring is installed on the inner peripheral surface of the through hole of the sealed casing to prevent collision of the non-magnetic vertical rod against the inner peripheral surface.

또한, 상기 자세유지수단은; 링의 형상을 취하고, 밀폐케이싱을 감싸며 외주면에 베어링접촉곡면부를 갖는 서라운드링과, 서라운드링을 수용하며, 내주면에, 상기 베어링접촉곡면부와 동일한 곡률을 갖는 대응곡면부가 형성되어 있는 홀딩블록과, 베어링접촉곡면부와 대응곡면부의 사이에 위치하며 서라운드링을 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링과, 밀폐케이스의 상부에 고정되고 상부로 연장된 종동컬럼과, 홀딩블록에 지지되되 종동컬럼을 중심에 두고 대칭을 이루며, 드론본체의 롤링 또는 피칭 운동 시, 종동컬럼을 수평면에 대해 수직으로 유지시켜, 카메라지지체가 수직의 상태를 유지하게 하는 다수의 액츄에이터를 구비한다.Additionally, the posture maintaining means; A surround ring that takes the shape of a ring, surrounds the sealed casing, and has a bearing contact curved portion on the outer peripheral surface; a holding block that accommodates the surround ring and has a corresponding curved portion having the same curvature as the bearing contact curved portion on the inner peripheral surface; A plurality of bearings located between the bearing contact curved surface and the corresponding curved part and rotatably supporting the surround ring, a driven column fixed to the upper part of the sealed case and extending upward, and supported on a holding block with the driven column at the center. It is symmetrical and is equipped with a plurality of actuators that maintain the driven column perpendicular to the horizontal plane during rolling or pitching movements of the drone body, thereby maintaining the camera support in a vertical state.

또한, 상기 자세유지수단은; 링의 형상을 취하고, 밀폐케이싱을 감싸며 외주면에 베어링접촉곡면부를 갖는 서라운드링과, 서라운드링을 수용하며, 내주면에, 상기 베어링접촉곡면부와 동일한 곡률을 갖는 대응곡면부가 형성되어 있는 홀딩블록과, 베어링접촉곡면부와 대응곡면부의 사이에 위치하며 서라운드링을 회전 가능하게 지지하는 다수의 베어링과, 밀폐케이스의 상부에 고정되고 상부로 연장된 종동컬럼과, 홀딩블록에 지지되되 종동컬럼을 중심에 두고 대칭을 이루며, 드론본체의 롤링 또는 피칭 운동 시, 종동컬럼을 수평면에 대해 수직으로 유지시켜, 카메라지지체가 측방향으로 기울어지는 것을 방지하는 다수의 액츄에이터를 구비한다.Additionally, the posture maintaining means; A surround ring that takes the shape of a ring, surrounds the sealed casing, and has a bearing contact curved portion on the outer peripheral surface; a holding block that accommodates the surround ring and has a corresponding curved portion having the same curvature as the bearing contact curved portion on the inner peripheral surface; A plurality of bearings located between the bearing contact curved surface and the corresponding curved part and rotatably supporting the surround ring, a driven column fixed to the upper part of the sealed case and extending upward, and supported on a holding block with the driven column at the center. It is symmetrical and is equipped with a plurality of actuators that maintain the driven column perpendicular to the horizontal plane during rolling or pitching movements of the drone body and prevent the camera support body from tilting laterally.

아울러, 상기 드론본체에 설치되는 것으로서, 드론본체의 롤링이나 피칭 운동 시, 신호를 출력하는 메인센서부와, 메인센서부의 신호를 전달받아 액츄에이터를 제어하는 컨트롤러가 더 설치된다.In addition, as installed in the drone main body, a main sensor unit that outputs a signal during rolling or pitching movement of the drone main body and a controller that receives signals from the main sensor unit to control the actuator are further installed.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론은, 흔들림 방지장치의 기능이 양호하여, 비행 중의 피칭이나 롤링 시에도, 카메라를 안정적으로 유지시켜 선명한 해상도의 영상을 얻을 수 있게 한다.The drone for acquiring vegetation information having a multispectral camera shake prevention function of the present invention as described above has a good shake prevention device function, and maintains the camera stably even during pitching or rolling during flight, producing images with clear resolution. enables you to obtain

또한, 드론 자체에서 발생하는 기계적 진동이 카메라로 전달되지 않으므로, 진동피로에 따른 카메라의 손상이 없다.Additionally, since the mechanical vibration generated by the drone itself is not transmitted to the camera, there is no damage to the camera due to vibration fatigue.

도 1은 종래의 식생정보 취득 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론이, 산지의 상공을 통과하며 식생정보를 취득하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 드론의 개략적 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 하우징의 내부 구성과 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시한 마그네틱서포터의 내부 구성을 나타내 보인 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생정보 취득용 드론의 전체 구성을 나타내 보인 블록도이다.Figure 1 is a diagram to explain the problems of the conventional vegetation information acquisition method.
Figure 2 is a diagram showing a drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function according to an embodiment of the present invention, passing over a mountainous area and acquiring vegetation information.
FIG. 3 is a diagram showing the schematic configuration of the drone shown in FIG. 2.
FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the internal structure and operation method of the housing of FIG. 3.
Figure 6 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the magnetic supporter shown in Figure 4.
Figure 7 is a block diagram showing the overall configuration of a drone for acquiring vegetation information according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 드론은 식생정보를 취득하기 위한 목적의 드론이다. 특히, 자기부상력을 이용해 멀티스펙트럴 카메라를 흔들리지 않도록 지지함으로서, 보다 선명한 고해상도의 촬영 결과물을 얻을 수 있게 한다. 즉 드론이 비행 중 전후좌우로 흔들리더라도 드론의 흔들림이나 진동이 카메라로 전달되지 않아 그만큼 양호한 영상을 얻을 수 있는 것이다.The drone of the present invention is a drone for the purpose of acquiring vegetation information. In particular, by using magnetic levitation to support the multispectral camera so that it does not shake, it is possible to obtain clearer, high-resolution shooting results. In other words, even if the drone shakes back and forth and left and right during flight, the shaking or vibration of the drone is not transmitted to the camera, so you can get good images.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론(20)이, 산지(10)의 상공을 비행하며 식생식물(12)을 촬영하는 모습을 개념적으로 도시한 도면이다.Figure 2 conceptually shows a drone 20 for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function according to an embodiment of the present invention, flying over a mountain area 10 and photographing vegetation 12. This is a drawing shown as .

드론(20)은 미리 입력된 촬영밴드를 따라 비행하며 멀티스펙트럴 카메라(25)를 이용해 식생식물의 상태를 분광 촬영한다. 멀티스펙트럴 카메라(25)는, 전자기 스펙트럼의 특정 파장 범위에 속한 다중 분광 영상을 얻기 위한 일반적인 장비이다. 다중 분광 영상은 동일한 장면의 여러 단색 영상을 모아 놓은 것으로 서로 다른 센서로 찍은 것이다. 멀티스펙트럴 카메라는, 인간의 눈이 적색과 녹색 및 청색에 대한 수용체로 포획하지 못하는 추가 정보를 추출할 수 있다.The drone 20 flies along a pre-entered imaging band and spectrally photographs the state of vegetation using the multispectral camera 25. The multispectral camera 25 is a general equipment for obtaining multispectral images belonging to a specific wavelength range of the electromagnetic spectrum. Multispectral images are a collection of multiple monochromatic images of the same scene, taken with different sensors. Multispectral cameras can extract additional information that the human eye cannot capture with its red, green, and blue receptors.

도 3은 도 2에 도시한 드론(20)의 개략적 구성을 나타내 보인 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 하우징 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6은 도 4에 도시한 마그네틱서포터(41)의 내부 구성을 나타내 보인 일부 단면도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생정보 취득용 드론의 전체 구성을 나타내 보인 블록도이다.FIG. 3 is a diagram showing the schematic configuration of the drone 20 shown in FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the internal configuration of the housing of FIG. 3. Additionally, FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the magnetic supporter 41 shown in FIG. 4. And, Figure 7 is a block diagram showing the overall configuration of a drone for acquiring vegetation information according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 멀티스펙트럴 카메라 흔들림 방지 기능을 갖는 식생정보 취득용 드론(20)은, 드론본체(21), 자기부상모듈(40), 카메라지지체(47), 자세유지수단(70), 하우징(31)에 수용되는 메인센서부(34) 및 컨트롤러(33)를 포함한다.As shown, the drone 20 for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function according to this embodiment includes a drone main body 21, a magnetic levitation module 40, a camera support body 47, and an attitude maintenance mechanism. It includes means 70, a main sensor unit 34 and a controller 33 accommodated in the housing 31.

드론본체(21)는 관리자에 의해 무선 제어되는 무인비행체로서 그 동작이나 구조는 일반적인 드론과 같다. 드론본체(21)에는 배터리(21a)와 자율비행제어부(21c)와 통신모듈(21e)이 구비된다. 배터리(21a)는 드론본체(21)의 동작에 필요한 전력을 공급하고, 자율비행제어부(21c)는 드론(20)의 비행 중의 비행과 관련된 제어신호를 출력한다. 통신모듈(21e)은 지상으로부터 무선 제어신호를 전달받는다.The drone body 21 is an unmanned aircraft controlled wirelessly by an administrator, and its operation and structure are the same as those of a general drone. The drone main body 21 is equipped with a battery 21a, an autonomous flight control unit 21c, and a communication module 21e. The battery 21a supplies power necessary for the operation of the drone main body 21, and the autonomous flight control unit 21c outputs control signals related to the flight of the drone 20 during flight. The communication module 21e receives wireless control signals from the ground.

자기부상모듈(40)과 자세유지수단(70)은, 멀티스펙트럴 카메라(25)의 흔들림을 최대한 방지하는 것이다. 이를테면, 비행 중의 롤링이나 피칭 운동 시 드론본체(21)의 움직임이 카메라(25)에 그대로 반영되거나, 드론본체에서 발생하는 기계적 진동이 카메라(25)로 전달되는 것을 막는 것이다.The magnetic levitation module 40 and the posture maintenance means 70 prevent shaking of the multispectral camera 25 as much as possible. For example, during rolling or pitching movements during flight, the movement of the drone body 21 is directly reflected in the camera 25, or mechanical vibrations generated in the drone body are prevented from being transmitted to the camera 25.

이러한 자기부상모듈(40)은, 마그네틱서포터(41), 전자석제어기(37), 제1영구자석(48a), 제2영구자석(48b)을 포함한다.This magnetic levitation module 40 includes a magnetic supporter 41, an electromagnet controller 37, a first permanent magnet 48a, and a second permanent magnet 48b.

마그네틱서포터(41)는, 밀폐케이싱(41a)과 전자석부를 갖는다. 밀폐케이싱(41a)은, 육면체 형태의 박스형 케이스로서 도 6에 도시한 바와 같이, 하부 중앙에 관통구멍(41b)을 갖는다. 관통구멍(41b)은 후술할 비자성수직로드(47c)을 통과시키는 통로이다. 밀폐케이싱(41a)은 비자성금속이나 강화플라스틱으로 제작 가능하다.The magnetic supporter 41 has a sealed casing 41a and an electromagnet portion. The sealed casing 41a is a box-shaped case in the shape of a hexahedron, and has a through hole 41b in the center of the lower part, as shown in FIG. 6. The through hole 41b is a passage through which the non-magnetic vertical rod 47c, which will be described later, passes. The sealed casing (41a) can be made of non-magnetic metal or reinforced plastic.

관통구멍(41b)에는 미끄럼베어링(42)과 완충링(67)이 장착된다. A sliding bearing 42 and a shock ring 67 are mounted in the through hole 41b.

완충링(67)은 속이 비어 있는 고무재질의 시일로서, 비자성수직로드(47c)로부터 전달되는 진동을 흡수한다. 미끄럼베어링(42)은 비자성수직로드(47c)의 길이방향 왕복운동을 가이드하는 역할을 한다.The buffer ring 67 is a hollow rubber seal that absorbs vibration transmitted from the non-magnetic vertical rod 47c. The sliding bearing 42 serves to guide the longitudinal reciprocating motion of the non-magnetic vertical rod 47c.

전자석부는, 상부전자석(45)과 하부전자석(46)을 포함한다. 상부전자석(45)은 밀폐케이싱(41a)의 천장부(41c)에, 하부전자석(46)은 밀폐케이싱(41a)의 바닥부(41e)에 고정된다. 상부전자석(45)과 하부전자석(46)은 전자석제어기(37)에 의해 착자(着磁) 또는 탈자(脫磁) 된다. 상부전자석(45)은 하부로 자기력을 출력하고, 하부전자석(46)은 상부로 자기력을 출력한다. 상하부전자석(45)의 출력자기력의 극성이나 자기력의 세기는 전자식제어기(37)를 통해 조절 가능하다.The electromagnet part includes an upper electromagnet (45) and a lower electromagnet (46). The upper electromagnet 45 is fixed to the ceiling part 41c of the sealed casing 41a, and the lower electromagnet 46 is fixed to the bottom part 41e of the sealed casing 41a. The upper electromagnet 45 and lower electromagnet 46 are magnetized or demagnetized by the electromagnet controller 37. The upper electromagnet 45 outputs magnetic force to the lower part, and the lower electromagnet 46 outputs magnetic force to the upper part. The polarity or intensity of the output magnetic force of the upper and lower magnets (45) can be adjusted through the electronic controller (37).

전자석제어기(37)는 전자석전원(36)과 연결되며 전자석전원(36)의 전력을 상하부전자석(45,46)에 인가한다. 전자석제어기(37)의 작동 방식은 일반적인 것으로서 그에 관한 설명은 생략한다.The electromagnet controller 37 is connected to the electromagnet power source 36 and applies the power of the electromagnet power source 36 to the upper and lower magnets 45 and 46. The operating method of the electromagnet controller 37 is general, and its description is omitted.

아울러 밀폐케이싱(41a)의 측벽부(41d)에는 측부자석판(43)이 고정된다. 측부자석판(43)은 영구자석으로서 비자성승강판(47a)의 외곽부에 고정되어 있는 승강자석(49)에 대응한다. 측부자석판(43)과 승강자석(49)은 서로에 대해 밀어내는 척력을 출력한다. 승강자석(49)이 측부자석판(43)에 부딪히지 않는 것이다.In addition, a side magnet plate 43 is fixed to the side wall portion 41d of the sealed casing 41a. The side magnet plate 43 is a permanent magnet and corresponds to the lifting magnet 49 fixed to the outer portion of the non-magnetic lifting plate 47a. The side magnet plate 43 and the lifting magnet 49 output a repulsive force that pushes against each other. The lifting magnet (49) does not hit the side magnet plate (43).

제1영구자석(48a)는 후술할 비자성승강판(47a)의 상면에 고정되며 상부전자석(45)에 대응한다. 제1영구자석(48a)은 상부로 N극 또는 S극의 자기력을 출력한다. 상부전자석(45)은 제1영구자석(48a)을 향해 N극 또는 S극의 자력을 출력한다. 상부전자석(45)의 출력자기력의 극성에 따라 비자성승강판(47a)을 상부로 당겨 올리거나 하향 가압할 수 있는 것이다.The first permanent magnet 48a is fixed to the upper surface of the non-magnetic lifting plate 47a, which will be described later, and corresponds to the upper electromagnet 45. The first permanent magnet 48a outputs magnetic force of the N or S pole to the top. The upper electromagnet 45 outputs magnetic force of the N or S pole toward the first permanent magnet 48a. Depending on the polarity of the output magnetic force of the upper electromagnet 45, the non-magnetic lifting plate 47a can be pulled upward or pressed downward.

제2영구자석(48b)은 비자성승강판(47a)의 저면에 고정되고, 하부전자석(46)에 대응한다. 제2영구자석(48b)은 하부로 N극 또는 S극의 자기력을 출력한다. 또한, 하부전자석(46)은 제2영구자석(48b)을 향해 N극 또는 S극의 자력을 출력한다. 하부전자석(46)의 출력자기력의 극성에 따라 비자성승강판(47a)을 상부로 당겨 올리거나 하향 가압할 수 있는 것이다.The second permanent magnet 48b is fixed to the bottom of the non-magnetic lifting plate 47a and corresponds to the lower electromagnet 46. The second permanent magnet 48b outputs N-pole or S-pole magnetic force to the lower part. Additionally, the lower electromagnet 46 outputs N-pole or S-pole magnetic force toward the second permanent magnet 48b. Depending on the polarity of the output magnetic force of the lower electromagnet 46, the non-magnetic lifting plate 47a can be pulled upward or pressed downward.

결국 상부전자석(45)과 하부전자석(46)의 출력극성과 출력자기력의 세기를 조절함으로써, 비자성승강판(47a)을, 밀폐케이싱(41a) 내부에 띄운 상태로 고정시키거나 상하로 움직이거나 높이를 조절할 수 있는 것이다. 비자성승강판(47a은 밀폐케이싱(41a) 내에서 자기 부상한 상태로 대기한다.Ultimately, by adjusting the output polarity of the upper electromagnet 45 and the lower electromagnet 46 and the intensity of the output magnetic force, the non-magnetic lifting plate 47a can be fixed in a floating state inside the sealed casing 41a, moved up and down, or raised. can be adjusted. The non-magnetic lifting plate 47a stands by in a magnetically levitated state within the sealed casing 41a.

전자석제어기(37)는 위에 설명한 바와 같이, 상부전자석(45)과 하부전자석(46)을 제어하는 것으로서, 상위 컨트롤러(33)의 제어를 받는다. 컨트롤러(33)는, 말하자면, 마스터 컨트롤러로서, 드론의 비행 중 필요할 때에 전자석제어기(37)에 작동 신호를 보낸다. As described above, the electromagnet controller 37 controls the upper electromagnet 45 and the lower electromagnet 46 and is controlled by the upper controller 33. The controller 33 is, so to speak, a master controller and sends an operating signal to the electromagnet controller 37 when necessary during the flight of the drone.

즉, 드론이 비행 중 갑자기 하강할 때 비자성승간판(47a)을 (드론의 하강 속도와 같은 속도로) 상승시킨 후 감속 및 정지 후 제자리로 복원되도록 하고, 반대로 갑자기 상승할 때 비자성승강판(47a)을 (드론의 상승 속도외 같은 속도로) 하강 시킨 후 감속 및 정지 후 제자리로 복원시키는 것이다. 이러한 일련의 과정은 멀티스펙트럴 카메라(25)가 갑자기 움직이는 것을 막기 위해서이다. 카메라(25)가 갑자기 움직이면 촬영 영상이 크게 흔들리게 된다.That is, when the drone suddenly descends during flight, the non-magnetic elevator plate 47a is raised (at the same speed as the drone's descent speed) and then restored to its original position after deceleration and stop. Conversely, when the drone suddenly ascends, the non-magnetic elevator plate 47a ) is lowered (at the same speed as the drone's rising speed), then decelerated and stopped, and then restored to its original position. This series of processes is to prevent the multispectral camera 25 from suddenly moving. If the camera 25 moves suddenly, the captured image may shake significantly.

카메라지지체(47)는, 비자성금속이나 합성수지로 제작되며, 비자성승강판(47a)과 비자성수직로드(47c)를 갖는다. 비자성승강판(47a)은 일정두께를 갖는 사각판으로서, 위에 설명한 바와 같이, 자기력에 의해 밀폐케이싱(41a) 내에 떠 있는 상태를 유지한다. 비자성수직로드(47c)는 비자성승강판(47a)의 저면에 고정되고 관통구멍(41b)을 통해 수직하부로 연장되는 직선 막대형 부재로서 하단부에 멀티스펙트럴 카메라(25)를 갖는다.The camera support body 47 is made of non-magnetic metal or synthetic resin and has a non-magnetic lifting plate 47a and a non-magnetic vertical rod 47c. The non-magnetic lifting plate 47a is a rectangular plate with a certain thickness and, as described above, remains floating within the sealed casing 41a by magnetic force. The non-magnetic vertical rod 47c is a straight rod-shaped member fixed to the bottom of the non-magnetic lifting plate 47a and extending vertically downward through a through hole 41b, and has a multispectral camera 25 at the lower end.

한편, 자세유지수단(32)은, 드론본체의 롤링 또는 피칭운동 시 작동하여, 카메라지지체가 수직의 상태를 유지하게 하는 것으로서, 서라운드링(51), 홀딩블록(38), 베어링(39), 종동컬럼(61), 다수의 액츄에이터(65)를 포함한다.Meanwhile, the posture maintenance means 32 operates during the rolling or pitching movement of the drone body to maintain the camera support in a vertical state, and includes a surround ring 51, a holding block 38, a bearing 39, It includes a driven column (61) and multiple actuators (65).

서라운드링(51)은, 위에서 내려다 봤을 때, 일정직경을 갖는 링 또는 휠의 형상을 취하는 부재로서 외주면에 베어링접촉곡면부(51a)를 갖는다. 베어링접촉곡면부(51a)는 다수의 베어링(39)이 점접촉하는 면이다. 베어링접촉곡면부(51a)는, 서라운드링(51)의 원주방향에 대해 직교하는 방향으로 일정 곡률을 진다. 즉, 서라운드링(51)의 중심점 (도 4의 S)을 기준으로 하는 반지름이 r인 원의 원호의 곡률을 갖는다.The surround ring 51 is a member that takes the shape of a ring or wheel with a certain diameter when viewed from above, and has a bearing contact curved portion 51a on its outer peripheral surface. The bearing contact curved portion 51a is a surface where a plurality of bearings 39 make point contact. The bearing contact curved portion 51a has a certain curvature in a direction perpendicular to the circumferential direction of the surround ring 51. That is, it has the curvature of an arc of a circle with a radius r based on the center point (S in FIG. 4) of the surround ring 51.

서라운드링(51)은 중앙부에 마그네틱서포터(41)를 수용한다. 마그네틱서포터(41)를 감싼 상태로, 마그네틱서포터(41)와 한 몸체로서 함께 움직이는 것이다. 서라운드링(51)도 비자성금속이나 합성수지로 제작 가능하다.The surround ring 51 accommodates a magnetic supporter 41 in the center. It wraps around the magnetic supporter (41) and moves together with the magnetic supporter (41) as one body. The surround ring (51) can also be made of non-magnetic metal or synthetic resin.

홀딩블록(38)은, 하우징(31)의 하부에 고정되는 블록형 부재로서 중앙부에 지지공간(38a)을 갖는다. 지지공간(38a)은, 상하로 개방되고 서라운드링(51)과 마그네틱서포터(41) 조립체를 수용하는 공간으로서 대응곡면부(38c)를 제공한다.The holding block 38 is a block-shaped member fixed to the lower part of the housing 31 and has a support space 38a in the center. The support space 38a is open up and down and provides a corresponding curved portion 38c as a space to accommodate the surround ring 51 and the magnetic supporter 41 assembly.

대응곡면부(38c)는, 베어링접촉곡면부(51a)와 평행한 수용홈으로서 다수의 베어링(39)을 갖는다. 베어링(39)은 대응곡면부(38c)에 고정된 상태로 베어링접촉곡면부(51a)에 점접촉한다. 서라운드링(51)은 베어링(39)에 지지된 상태로 화살표 g방향이나 그 반대 방향으로 회전 가능하다.The corresponding curved portion 38c has a plurality of bearings 39 as receiving grooves parallel to the bearing contact curved portion 51a. The bearing 39 is fixed to the corresponding curved portion 38c and makes point contact with the bearing contact curved portion 51a. The surround ring 51 can rotate in the direction of arrow g or the opposite direction while supported on the bearing 39.

종동컬럼(61)은 밀폐케이싱(41a)의 상부 중앙에 고정되고 하우징(31)의 공간부(31a) 내부로 연장된 부재로서 상단부 외측면에 다수의 힌지부(61a)를 갖는다. 힌지부(61a)는 액츄에이터(65)의 일단부가 핀 연결되는 부분이다.The driven column 61 is a member fixed to the upper center of the sealed casing 41a and extends inside the space 31a of the housing 31, and has a plurality of hinge portions 61a on the outer surface of the upper end. The hinge portion 61a is a portion where one end of the actuator 65 is connected with a pin.

또한 종동컬럼(61)의 상단부 중앙에는 피감지부(63)가 설치된다. 피감지부(63)는 광센서(35)가 감지하는 감지 대상으로서 비자성수직로드(47c)의 중심축선 Z의 연장선에 위치한다. 광센서(35)는 하우징(31)의 천장면 하부에 고정되며 피감지부(63)를 감지하고, 감지 내용을 컨트롤러(33)로 전달한다. Additionally, a sensing unit 63 is installed at the center of the upper part of the driven column 61. The detected portion 63 is a sensing object detected by the optical sensor 35 and is located on an extension of the central axis Z of the non-magnetic vertical rod 47c. The optical sensor 35 is fixed to the lower part of the ceiling of the housing 31, detects the detected portion 63, and transmits the detected information to the controller 33.

광센서(35)는 피감지부(63)가 감지될 때, 피감지부(63)와 카메라(25)가 일직선상에 있는 것으로 인식한다. 또한 피감지부(63)가 감지되지 않을 때에는 중심축선(Z)이 가령 도 4의 화살표 a방향으로 돌아갔음으로 인식한다.When the optical sensor 35 detects the detected part 63, it recognizes that the detected part 63 and the camera 25 are in a straight line. Additionally, when the sensed portion 63 is not detected, it is recognized that the central axis Z has turned, for example, in the direction indicated by arrow a in FIG. 4 .

액츄에이터(65)는 전기식 액츄에이터로서, 일단부는 힌지부(61a)에, 타단부는 홀딩블록(38)의 상면에 링크된다. 홀딩블록(38)의 상면에는 액츄에이터의 하단부를 지지하는 고정힌지(38e)가 마련되어 있다.The actuator 65 is an electric actuator, with one end linked to the hinge part 61a and the other end linked to the upper surface of the holding block 38. A fixed hinge 38e is provided on the upper surface of the holding block 38 to support the lower end of the actuator.

액츄에이터(65)는, 종동컬럼(61)을 중심에 두고 대칭을 이루며, 드론본체의 롤링 또는 피칭 운동 시, 종동컬럼을 수평면에 대해 수직으로 유지시켜, 카메라지지체가 측방향으로 기울어지는 것을 억제한다. 즉, 비자성수직로드(47c)가 수평면에 대해 수직의 상태를 유지하게 하는 것이다.The actuator 65 is symmetrical with the driven column 61 at its center, and maintains the driven column perpendicular to the horizontal plane during rolling or pitching movements of the drone body, suppressing the camera support body from tilting laterally. . In other words, the non-magnetic vertical rod 47c maintains a vertical state with respect to the horizontal plane.

도 4는 드론본체(21)가 수평을 유지하고 있는 상태에서 비자성수직로드(47c)가 수직을 유지하고 있는 모습이다. 또한 도 5는 드론본체(21)가 기울어졌음에도 불구하고 비자성수직로드(47c)가 그대로 수직의 상태를 유지하고 있는 모습이다. 이러한 작동 특성은 메인센서부(34), 컨트롤러(33), 액츄에이터(65)에 의해 구현되는 것이다. Figure 4 shows the non-magnetic vertical rod 47c remaining vertical while the drone main body 21 remains horizontal. In addition, Figure 5 shows that the non-magnetic vertical rod 47c remains vertical even though the drone body 21 is tilted. These operating characteristics are implemented by the main sensor unit 34, controller 33, and actuator 65.

하우징(31)은 공간부(31a)를 제공하는 박스형 부재로서, 드론본체(21)의 중앙부에 고정된다. 공간부(31a)에는, 위에 설명한 컨트롤러(33), 메인센서부(34), 광센서(35), 전자석전원(36), 전자석제어기(37)가 수용된다.The housing 31 is a box-shaped member that provides a space 31a and is fixed to the central part of the drone body 21. The space portion 31a accommodates the controller 33, main sensor portion 34, optical sensor 35, electromagnet power source 36, and electromagnet controller 37 described above.

컨트롤러(33)는 메인센서부(34)로부터 신호를 받아, 액츄에이터(65)와 전자석제어기(37)를 제어한다. 메인센서부(34)는, 드론본체(21)의 비행 중의 수평면에 대한 각도 변화 시 신호를 출력한다. 이를테면, 일정한 자세를 유지하며 전진하던 드론(20)이, 방향전환이나 감속 또는 가속을 위해 옆이나 앞뒤 방향으로 기울어질 때 신호를 출력하는 것이다.The controller 33 receives signals from the main sensor unit 34 and controls the actuator 65 and the electromagnet controller 37. The main sensor unit 34 outputs a signal when the angle of the drone body 21 with respect to the horizontal plane changes during flight. For example, a signal is output when the drone 20, which has been moving forward while maintaining a constant posture, tilts to the side or forward or backward to change direction, decelerate, or accelerate.

결국 상기한 바와 같이 구성되는 본 실시예의 식생정보 취득용 드론은, 비행 중 드론본체가 갑작스럽게 움직인다 하더라도, 드론본체의 움직임이 멀티스펙트럴 카메라(25)에 그대로 전달되는 것을 방지하여 양호한 영상을 취득할 수 있다.Ultimately, the drone for acquiring vegetation information of this embodiment configured as described above acquires good images by preventing the movement of the drone body from being directly transmitted to the multispectral camera 25 even if the drone body moves suddenly during flight. can do.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Above, the present invention has been described in detail through specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

10:산지(山地) 12:식생식물 20:드론
21:드론본체 21a:배터리 21c:자율비행제어부
21e:통신모듈 25:카메라 31:하우징
31a:공간부 32:자세유지수단 33:컨트롤러
34:메인센서부 35:광센서 36:전자석전원
37:전자석제어기 38:홀딩블록 38a:지지공간
38c:대응곡면부 38e:고정힌지 39:베어링
40:자기부상모듈 41:마그네틱서포터 41a:밀폐케이싱
41b:관통구멍 41c:천장부 41d:측벽부
41e:바닥부 42:미끄럼베어링 43:측부자석판
45:상부전자석 46:하부전자석 47:카메라지지체
47a:비자성승강판 47c:비자성수직로드 48a:제1영구자석
48b:제2영구자석 49:승강자석 51:서라운드링
51a:베어링접촉곡면부 61:종동컬럼 61a:힌지부
63:피감지부 65:액츄에이터 67:완충링10: Mountain area 12: Vegetation 20: Drone
21: Drone body 21a: Battery 21c: Autonomous flight control unit
21e: Communication module 25: Camera 31: Housing
31a: Space 32: Posture maintenance means 33: Controller
34: Main sensor unit 35: Optical sensor 36: Electromagnet power
37: Electromagnet controller 38: Holding block 38a: Support space
38c: Corresponding curved portion 38e: Fixed hinge 39: Bearing
40: Magnetic levitation module 41: Magnetic supporter 41a: Sealed casing
41b: Through hole 41c: Ceiling portion 41d: Side wall portion
41e: Bottom 42: Sliding bearing 43: Side magnet plate
45: Upper electromagnet 46: Lower electromagnet 47: Camera support body
47a: Non-magnetic lifting plate 47c: Non-magnetic vertical rod 48a: First permanent magnet
48b: Second permanent magnet 49: Elevating magnet 51: Surround ring
51a: Bearing contact curved portion 61: Driven column 61a: Hinge portion
63: Sensing part 65: Actuator 67: Buffer ring

Claims

A drone main body flying over the area to be filmed;
A magnetic levitation module that is mounted on the drone body and outputs magnetic levitation force;
A camera support body that receives the magnetic force output from the magnetic levitation module and maintains a levitated state, extends vertically downward, and has a multispectral camera at the lower end;
An attitude maintenance means is included that operates during the rolling or pitching movement of the drone body to maintain the camera support in a vertical state,
The magnetic levitation module is;
A magnetic supporter consisting of a sealed casing with an internal space opened downward through a through hole and an electromagnet part built into the sealed casing,
It includes an electromagnet controller that magnetizes or demagnetizes the electromagnet unit,
The camera support body is;
A lifting plate accommodated in the inner space of the sealed casing and floating within the inner space by the output magnetic force of the electromagnet,
A non-magnetic vertical rod is fixed to the lifting plate and extends vertically downward through a through hole, and has the multispectral camera at an extended end,
The lifting plate is a non-magnetic plate with a certain thickness,
The magnetic levitation module further includes a first permanent magnet fixed to the upper surface of the lifting plate and a second permanent magnet fixed to the lower surface,
Electromagnet part;
An upper electromagnet located above the first permanent magnet and facing the first permanent magnet,
It has a lower electromagnet installed below the second permanent magnet and facing the second permanent magnet,
The posture maintenance means is;
A surround ring that takes the shape of a ring, surrounds the sealed casing, and has a bearing contact curved portion on the outer peripheral surface,
A holding block that accommodates a surround ring and has a corresponding curved portion having the same curvature as the bearing contact curved portion formed on the inner circumferential surface;
A plurality of bearings located between the bearing contact curved portion and the corresponding curved portion and rotatably supporting the surround ring,
A driven column fixed to the upper part of the sealed case and extending upward,
It is supported on a holding block and is symmetrical with the driven column at the center, and is equipped with a number of actuators that keep the driven column perpendicular to the horizontal plane during rolling or pitching movements of the drone body, thereby maintaining the camera support in a vertical state. doing,
A drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function.

delete

According to paragraph 1,
A buffer ring is installed on the inner peripheral surface of the through hole of the sealed casing to absorb vibration from the non-magnetic vertical rod,
A drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function.

delete

According to paragraph 1,
Installed on the drone body, a main sensor unit that outputs a signal during rolling or pitching movements of the drone main body, and a controller that receives signals from the main sensor unit and controls the actuator are further installed,
A drone for acquiring vegetation information with a multispectral camera shake prevention function.