KR20150107539A - 선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

선박의 이중 수평 확인 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치는: 카메라와, 카메라가 거치되고 카메라를 상하좌우로 회동시키는 팬틸트부와, 팬틸트부에 수평 신호를 제공하는 자이로스코프와, 카메라에서 촬영된 수평선이 화면상에 형성된 가상의 기준선과 일치하는 지 여부를 나타내는 모니터와, 카메라에서 촬영된 수평선이 가상의 기준선에서 벗어난 정도를 보정하여 팬틸트부를 수평 상태로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법{DOUBLE CHECKING LEVEL HORIZON FOR SHIP AND METHOD THEREOF}

본 발명은 선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라의 수평 상태를 자이로스코프와 제어부를 통하여 이중으로 확인하고 보정할 수 있는 선박의 이중 수평 확인 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 육지와 오랫동안 떨어져서 장시간 항해를 하는 경우, 선박에 설치된 각종 기기에 대한 수리가 적절하게 이루어지는 것이 어렵다. 선박은 장시간 항해에서 염분에 노출되고, 선박의 진동 등에서 의하여 전자기기가 고장날 가능성이 높다. 특히, 항해 중 태풍이나 심한 파도 등에 의하여 선박의 위치와 수평 상태를 확인하는 기구인 자이로스코프(gyroscope)에 이상이 발생하는 경우, 선박의 정상 운항이 어렵고, 탑승객을 포함한 승무원의 안전에 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0033741호(2010.03.31.공개, 발명의 명칭: CCD 카메라를 이용한 비접촉식 위치 측정 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 선박의 운행 중 선박의 수평 상태에서 촬영하는 카메라를 자이로스코프와 제어부에 의해 이중으로 확인·보정하고, 이 중 하나에 이상이 발생하면 정상 기기를 선택하여 선박을 운항할 수 있는 선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치는: 카메라와, 상기 카메라가 거치되고 상기 카메라를 상하좌우로 회동시키는 팬틸트부와, 상기 팬틸트부에 수평 신호를 제공하는 자이로스코프와, 상기 카메라에서 촬영된 수평선이 화면상에 형성된 가상의 기준선과 평해하는 지 여부를 나타내는 모니터와, 상기 카메라에서 촬영된 수평선이 상기 가상의 기준선에서 벗어난 정도를 보정하여 상기 팬틸트부를 수평 상태로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 카메라는 적외선 카메라로 이루어진다.

또한, 본 발명에서 상기 팬틸트부는, 베이스와, 상기 베이스에 좌우 회동 가능하게 설치되는 좌우회동부와, 상기 좌우회동부에 상하 회동 가능하게 설치되고 상기 카메라가 거치되는 상하회동부를 포함한다.

또한, 본 발명에서 상기 팬틸트부는 상기 자이로스코프와 상기 제어부 중 선택된 어느 하나의 신호에 의하여 구동된다.

본 발명에 따른 선박의 이중 수평 확인 방법은: 자이로스코프를 작동시키는 자이로스코프 작동 단계와, 상기 자이로스코프에서 제공받은 수평 신호에 의해 팬틸트부가 작동하고, 카메라를 수평 상태로 유지시키는 팬틸트 구동 단계와, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 수평 상태인지 여부를 모니터를 통하여 확인하는 카메라 수평 확인 단계와, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 수평 상태가 아니면, 상기 자이로스코프의 작동을 정지시키는 자이로스코프 정지 단계와, 상기 카메라가 수평 상태에서 벗어난 정도를 보정하도록 상기 제어부에 의하여 상기 팬틸트부의 수평 위치를 보정하는 팬틸트 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 팬틸트 보정 단계는, 일정 시간이 경과한 후, 상기 자이로스코프를 다시 재작동하는 자이로스코프 재작동 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법은 장기간 항해 중인 선박에서 선박의 전방을 촬영하는 카메라를 자이로스코프와 제어부를 통하여 이중으로 보정할 수 있고, 자이로스코프와 제어부의 상호 체크를 통하여 서로 이상 여부를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 선박의 위치와 수평 상태를 확인하는 자이로스코프와 제어부 중 어느 하나에 이상이 발생하는 경우, 이상이 발생한 기기의 정보를 배제하고 이상이 없는 기구를 통한 정보로 선박을 안전하게 운항할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치에서 카메라와 팬틸트부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터에 설정된 가상의 기준선과 카메라에서 촬영된 수평선이 평행을 이루지 않는 경우를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터에 설정된 가상의 기준선과 카메라에서 촬영된 수평선이 서로 일치하는 경우를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치에서 카메라와 팬틸트부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터에 설정된 가상의 기준선과 카메라에서 촬영된 수평선이 평행을 이루지 않는 경우를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터에 설정된 가상의 기준선과 카메라에서 촬영된 수평선이 서로 일치하는 경우를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 장치는 카메라(10), 팬틸트부(20), 자이로스코프(30), 모니터(40), 및 제어부(50)를 포함한다.

카메라(10)는 선박에 진행 방향을 향하여 설치되고, 수평선을 촬영한다. 카메라(10)는 적외선에 대한 충분한 감도를 갖는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device; CCD)를 포함하는 적외선 카메라로 이루어진다. 적외선 카메라는 안개가 심한 해상에서도 외부 촬영이 가능하고, 야간에도 집광성이 강하여 외부를 촬영하여 선박의 전방 상태를 정확하게 파악할 수 있게 된다. 카메라(10)에는 다수 개의 렌즈가 설치될 수 있다. 카메라(10)에 다수 개의 렌즈가 설치되어 렌즈 중 하나가 파손되어도 다른 렌즈를 사용할 수 있고, 다수 개의 렌즈 간의 간섭에 의하여 거리와 시야를 보다 명확하게 파악할 수 있다.

도 2를 참조하면, 펜틸트부(20)는 상부에 카메라(10)가 거치되고, 카메라(10)를 상하로 회동시키며(tilting), 카메라(10)를 좌우로 회동시키는(panning) 것으로, 베이스(21), 좌우회동부(22), 및 상하회동부(23)를 포함한다. 카메라(10)는 볼트 등의 체결부재에 의하여 펜틸트부(20)에 고정된다.

베이스(21)는 펜틸트부(20)의 하부를 지지하는 것으로, 선박에 고정 설치된다.

좌우회동부(22)는 베이스(21)의 상부에 좌우회동 가능하게 설치되고, 카메라(10)를 좌우로 회동시킨다.

상하회동부(23)는 좌우회동부(22)의 상부에 상하회동 가능하게 설치되고, 카메라(10)를 상하로 회동시킨다. 상하회동부(23)의 상부에는 카메라(10)가 고정 설치된다.

여기서, 베이스(21)의 상부에 좌우회동부(22)가 설치되고, 좌우회동부(22)의 상부에 상하회동부(23)가 설치되는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 베이스(21)의 상부에 상하회동부(23)가 설치되고, 상하회동부(23)의 상부에 좌우회동부(22)가 설치될 수 있다.

팬틸트부(20)는 자이로스코프(30)에서 제공된 신호에 따라 카메라(10)를 수평 상태로 유지하도록 구동되거나, 제어부(50)에 의해 제어되어 카메라(10)를 수평 상태로 유지시킨다. 따라서, 팬틸트부(20)는 자이로스코프(30)에 의하여 하드웨어 제어되거나, 제어부(50)에 의해 소프트웨어 제어모드 작동이 선택적으로 이루어질 수 있다. 또는 자이로스코프(30)와 제어부(50) 중 어느 하나에 이상이 발생하면, 이상이 발생한 기기의 작동을 정지시키고, 자이로스코프(30)와 제어부(50) 중 정상 작동하는 것을 선택하여 그 기기의 작동에 의하여 팬틸트부(20)가 수평 상태로 유지되록 구동되게 한다.

자이로스코프(30)는 상하좌우로 공간에서 자유롭게 회동하는 것으로, 자이로스코프(30)에서 감지되는 수평 신호를 팬틸트부(20)에 제공한다. 따라서, 카메라(10)는 팬틸트부(20)의 구동에 의하여 수평 상태로 유지되고, 선박의 탑승자는 수평하게 촬영된 선박의 전방 영상을 제공받아 선박의 외부 상태를 시청에 적합한 영상으로 제공받을 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 모니터(40)는 카메라(10)에서 촬영된 영상 신호를 선박의 탑승자에게 제공한다. 모니터(40)는 카메라(10)에서 촬영된 영상 신호가 수평 상태인지를 확인하기 위하여, 모니터(40)에 형성된 가상의 기준선(45)과 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)가 서로 평행한지 여부를 판단하여 카메라(10)의 수평을 판단하게 된다. 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)과 모니터(40)에 형성된 가상의 기준선(45)은 서로 평행하거나 서로 일치함으로써, 카메라(10)가 수평 상태를 유지하는 지 판단할 수 있다.

카메라(10)에서 촬영된 영상이 수평하지 않다고 판단되면, 카메라(10)에 수평 신호를 제공하는 자이로스코프(30)가 손상되었을 가능성이 있다. 이 경우, 제어부(50)를 이용하여 팬틸트부(20)를 회동시키고 카메라(10)를 수평 상태로 놓게 한다.

제어부(50)는 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)이 모니터(40)에 설정된 가상의 기준선(45)에서 벗어나 정도를 보정하기 위하여, 팬틸트부(20)를 상하좌우로 회동시켜 팬틸트부(20)를 수평 상태에 위치하게 제어함으로써, 카메라(10)에서 촬영된 영상 신호가 수평하게 모니터(40)에 제공되게 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 방법을 살펴본다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 이중 수평 확인 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 이중 수평 확인 방법은 자이로스코프 작동 단계(S101), 팬틸트 구동 단계(S102), 카메라 수평 확인 단계(S103), 자이로스코프 정지 단계(S104), 및 팬필트 보정 단계(S105)를 포함한다.

자이로스코프 작동 단계(S101)는 자이로스코프(30)를 작동시켜, 자이로스코프(30)가 현재 위치를 계속적으로 탐지하는 단계이다. 자이로스코프(30)는 상하좌우로 회동되면서 수평 상태임을 인식하면 수평 신호를 팬틸트부(20)로 제공한다.

팬틸트 구동 단계(S102)는 자이로스코프(30)에서 제공받은 수평 신호에 의해 팬틸트부(20)가 작동되고, 팬틸트부(20)가 수평 상태로 유지되며, 카메라(10)가 팬틸트부(20)에 의해 수평 상태를 유지하는 단계이다. 카메라(10)는 팬틸트부(20)의 상부에 설치되어, 팬틸트부(20)의 회동에 따라 카메라(10)의 위치가 같이 회동하게 된다.

카메라 수평 확인 단계(S103)는 카메라(10)에서 촬영된 영상이 수평 상태인지 여부를 모니터(40)를 통하여 확인하는 단계이다. 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)이 모니터(40)에 설정된 가상의 기준선(45)과 평행 또는 일치하면, 카메라(10)에서 촬영된 영상은 카메라(10)가 수평 상태에서 촬영된 것으로 판단된다(도 4 참조). 선박의 탑승자는 카메라(10)에서 촬영된 영상이 정상적인 것으로 인식하고 카메라(10)를 통하여 선박의 전방이 촬영된 영상이 나타난 모니터(40)를 통하여 외부의 상태를 파악한다.

그러나, 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)이 모니터(40)에 설정된 가상의 기준선(45)과 평행 또는 일치하지 않으면, 자이로스코프(30)의 작동이 정상이 아니라고 판단된다.

자이로스코프 정지 단계(S104)는 카메라(10)에서 촬영된 영상이 수평 상태가 아니면, 자이로크로프(30)가 정상 상태가 아니므로, 자이로스코프(30)의 작동을 정지시키는 단계이다.

팬틸트 보정 단계(S105)는 자이로스코프(30)의 작동이 정지된 상태에서, 카메라(10)를 수평 상태로 유지하기 위하여, 제어부(50)를 통하여 팬틸트부(20)를 수평 위치로 보정하는 단계이다. 팬틸트부(20)가 수평 상태가 되면, 팬틸트부(20)에 설치된 카메라(10)도 수평 상태가 된다. 제어부(50)는 카메라(10)에서 촬영된 수평선(15)이 모니터(40)에 설정된 가상의 기준선(45)에서 벗어난 정도만큼 팬틸트부(20)를 회동시킨다.

팬틸트 보정 단계(S105)의 다음 단계로는 자이로스코프 재작동 단계(S106)가 더 이루어진다.

자이로스코프 재작동 단계(S106)는 자이로스코프(30)의 작동을 정지되고 일정 시간이 경과된 후, 자이로스코프(30)를 다시 재작동시키는 단계이다. 자이로스코프(30)가 재작동된 후, 팬틸트 구동 단계(S102), 카메라 수평 확인 단계(S103), 자이로스코프 정지 단계(S104), 및 팬틸트 보정 단계(S105)가 다시 순차적으로 진행된다. 자이로스코프 재작동 단계(S106)에서 재작동 시간은 자이로스코프(30)가 정지된 후 한 시간 후에 할 수 있다. 자이로스코프 재작동 단계(S106)는 자이로스코프(30)의 작동 이상이 일시적인지 여부를 확인하기 위하여 자이로스코프(30)를 재작동 하는 것으로써, 재작동에서 자이로스코프(30)가 작동 이상으로 판단되면, 자이로스코프(30)를 정지시키고 선박이 수리에 적합한 장소에 도달할 때, 자이로스코프(30)를 수리한다.

지금까지, 카메라(10)의 수평 유지를 위하여, 자이로스코프(30)의 수평 신호에 의하여 팬틸트부(20)가 작동되고, 자이로스코프(30)의 작동이 이상한 경우 제어부(50)가 작동되는 것으로 기술하였으나, 정반대로 제어부(50)의 작동에 의하여 카메라(10)를 수평 유지시키고, 제어부(50)의 이상이 발생하는 경우 자이로스코프(30)가 작동되어 카메라(10)를 수평 유지시킬 수 있다.

또는, 자이로스코프(30)와 제어부(50)가 각각 작동하고, 자이로스코프(30)와 제어부(50)의 작동을 상호 체크하면서, 카메라(10)가 수평 상태에서 선박의 전방을 촬영할 수 있게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 카메라 15: 수평선
20: 팬틸트부 21: 베이스
22: 좌우회동부 23: 상하회동부
30: 자리로스코프 40: 모니터
45: 기준선 50: 제어부

Claims (6)

1. 카메라;
   상기 카메라가 거치되고, 상기 카메라를 상하좌우로 회동시키는 팬틸트부;
   상기 팬틸트부에 수평 신호를 제공하는 자이로스코프;
   상기 카메라에서 촬영된 수평선이 화면상에 형성된 가상의 기준선과 평행하는 지 여부를 나타내는 모니터; 및
   상기 카메라에서 촬영된 수평선이 상기 가상의 기준선에서 벗어난 정도를 보정하여 상기 팬틸트부를 수평 상태로 제어하는 제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 카메라는 적외선 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 팬틸트부는,
   베이스;
   상기 베이스에 좌우 회동 가능하게 설치되는 좌우회동부; 및
   상기 좌우회동부에 상하 회동 가능하게 설치되고, 상기 카메라가 거치되는 상하회동부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 팬틸트부는 상기 자이로스코프와 상기 제어부 중 선택된 어느 하나의 신호에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 장치.
   
5. 자이로스코프를 작동시키는 자이로스코프 작동 단계;
   상기 자이로스코프에서 제공받은 수평 신호에 의해 팬틸트부가 작동하고, 카메라를 수평 상태로 유지시키는 팬틸트 구동 단계;
   상기 카메라에서 촬영된 영상이 수평 상태인지 여부를 모니터를 통하여 확인하는 카메라 수평 확인 단계;
   상기 카메라에서 촬영된 영상이 수평 상태가 아니면, 상기 자이로스코프의 작동을 정지시키는 자이로스코프 정지 단계; 및
   상기 카메라가 수평 상태에서 벗어난 정도를 보정하도록 상기 제어부에 의하여 상기 팬틸트부의 수평 위치를 보정하는 팬틸트 보정 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 팬틸트 보정 단계는,
   일정 시간이 경과한 후, 상기 자이로스코프를 다시 재작동하는 자이로스코프 재작동 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 이중 수평 유지 방법.
   

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