KR20160047668A - 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법 - Google Patents

태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160047668A
KR20160047668A KR1020140143588A KR20140143588A KR20160047668A KR 20160047668 A KR20160047668 A KR 20160047668A KR 1020140143588 A KR1020140143588 A KR 1020140143588A KR 20140143588 A KR20140143588 A KR 20140143588A KR 20160047668 A KR20160047668 A KR 20160047668A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
solar panel
photographed
panel
inspection target
Prior art date
Application number
KR1020140143588A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101664909B1 (ko
Inventor
차현록
박봉기
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020140143588A priority Critical patent/KR101664909B1/ko
Publication of KR20160047668A publication Critical patent/KR20160047668A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101664909B1 publication Critical patent/KR101664909B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법이 개시된다. 상기 태양광 패널 감시용 무인 비행체는, 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체로서, 상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단; 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 영상 분석부; 상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부; 및 상기 영상 판단부에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 상기 동력제공 수단을 제어하여 상기 무인비행체를 이동시키는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법{UNMANNED AIR VEHICLE FOR MONITORING SOLAR CELL PANEL USING SHAPE OF SOLAR CELL PANEL AND POSTURE CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상 데이터를 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 화석 에너지를 대체하는 친환경 에너지원으로 태양광 발전에 대한 관심과 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 태양광 발전은 수광한 태양광을 전기 에너지로 변환하는 솔라셀을 이용하여 에너지를 생산하는 것으로, 복수의 솔라셀을 배열한 태양광 패널을 태양광을 채광하기 좋은 위치에 설치하여 에너지를 생산하고 있다.
일반적으로, 태양광 패널은 많은 에너지 생산을 위해 매우 넓은 구역에 다수 설치되거나, 태양광을 채광하기 좋은 건물의 옥상이나 지붕 등에 설치된다. 따라서, 태양광 패널의 이상 동작이나 고장을 검사하는데 있어, 관리자가 직접 솔라셀 패널을 검사하는 것은 매우 어렵고 위험한 작업이 될 수 있다.
이러한 태양광 패널의 검사를 위해서 다양한 기술이 도입되고 있는데, 그 중 하나가 태양광 패널이 설치된 위치로 카메라가 설치된 무인 비행체를 띄워 상공에서 태양광 패널을 촬영한 영상을 분석하여 검사하는 기법이다.
종래에 무인 비행체를 이용한 태양광 패널 검사 기법은 대상이 되는 태양광 패널이 설치된 위치로 무인 비행체를 이동시켜 단순히 열영상 등을 촬영하여 이상 여부를 판단하는 것으로, 개별 태양광 패널에 대한 정밀한 검사가 어렵다. 또한, 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위해 무인 비행체가 공중에 정지해있는 동안 바람 등의 외란으로 인해 촬영 위치가 변경되는 경우에 다시 태양광 패널을 정확하게 촬영할 수 있는 위치로 무인 비행체의 자세를 변경하는 것이 불가능하다.
따라서, 개별 태양광 패널에 대한 정밀한 검사를 위해서, 각각의 태양광 패널에 대한 영상을 획득이 가능하며, 특히 외란에 의한 촬영위치 변동이 발생하는 경우 다시 촬영위치로 무인 비행체의 자세를 제어할 수 있는 무인 비행체의 자세 제어 기법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다. 특히, 본 발명은 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동이 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체에 있어서,
상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단;
검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라;
상기 카메라에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 영상 분석부;
상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부; 및
상기 영상 판단부에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 상기 동력제공 수단을 제어하여 상기 무인비행체를 이동시키는 제어부
를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 분석부는, 상기 카메라에서 촬영된 영상에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 분석부는, 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출하고 상기 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 판단부는, 상기 사각형의 형상이 직사각형인지 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 분석부는, 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 판단부는, 상기 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영상 판단부에 의해 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 위치에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치를 검출하는 센서부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 영상 판단부에 의해 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에 상기 센서부에서 검출된 위치가 변동되는 경우, 상기 카메라, 상기 영상 분석부 및 상기 영상 판단부의 동작을 다시 수행하게 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 있어서,
검사 대상 태양광 패널의 상공에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 단계;
상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 단계;
상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 단계; 및
상기 판단하는 단계에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 상기 무인 비행체의 위치를 이동시키고 상기 검출하는 단계 및 판단하는 단계를 반복하는 단계
를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검출하는 단계는, 상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검출하는 단계는, 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출하고 상기 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계는, 상기 사각형의 형상이 직사각형인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검출하는 단계는, 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계는, 상기 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계에서 상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단한 위치에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 열영상을 촬영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 판단하는 단계에서 기 검사 대상 태양광 패널의 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후, 상기 무인 비행체의 위치 변동이 발생하는 상기 반복하는 단계를 다시 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 태양광 패널을 촬영 가능하게 한다. 이를 통해, 본 발명은 무인 비행체를 활용하여 더욱 정확하고 정밀한 태양광 패널의 검사를 가능하게 한다.
특히, 본 발명에 따르면, 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널의 검사 영상을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동할 수 있도록 함으로써 외란이 발생한 경우에도 검사를 위한 영상을 용이하게 촬영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 이용하여 검사 대상 태양광 패널을 촬영하는 개념을 도시한 도면이다.
도 4는 표준화된 태양광 패널을 도시한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 의해 도 4에 도시된 태양광 패널의 촬영 영상에서 추출한 태양광 패널 대응 영역을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 동력 제공 수단(11), 카메라(12), 영상 분석부(13), 영상 판단부(14) 및 제어부(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 열화상 카메라(16), 불량 분석부(17) 및 무선 통신부(18)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
동력 제공 수단(11)은 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상하, 좌우, 전후 이동을 위한 동력을 제공하는 수단으로, 예를 들어 전기 모터나 내연 기관 등이 될 수 있다. 예를 들어, 복수의 프로펠러를 적용한 멀티콥터의 경우 복수의 프로펠러를 각각 회전시키기 위해 각각의 프로펠러에 마련된 전기 모터가 동력 제공 수단이 될 수 있다(11). 동력 제공 수단(11)은 후술하는 제어부(15)에 의해 제공하는 동력의 크기가 제어될 수 있다.
카메라(12)는 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상공에 떠 있는 상태에서 검사 대상이 되는 태양광 패널의 영상을 촬영한다. 카메라(12)는 통상적인 디지털 화상 및 동영상을 생성하는 디지털 카메라가 적용될 수 있다.
영상 분석부(13)는 카메라(12)에서 촬영된 영상 내에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출할 수 있다.
영상 분석부(13)가 카메라 촬영 영상에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 기법으로는, 영상 분석부(13) 내부 또는 외부에 마련된 메모리(미도시)에 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴을 사전 저장한 후, 카메라(12)에서 촬영된 영상을 입력 받아 입력된 영상 내에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 찾는 방식이 적용될 수 있다.
이러한 영상 분석부(13)의 영상분석 과정에서 디지털 영상에서 윤곽선을 추출하는 기법, 추출된 윤곽선에 대한 세선화 기법, 디지털 영상을 이진화하는 기법, 또는 패턴 대조 기법 등이 필요에 따라 적용될 수 있다.
영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다.
일반적으로 태양광 패널은 태양광의 채광량을 최대화 하기 위해 지면과 소정 각도를 갖도록 배치된다. 또한, 태양광 패널의 검사를 위한 비행체에 설치된 카메라 역시 지면을 수직으로 촬영하는 것이 아니라 소정 각도로 기울어져 설치된다. 따라서, 태양광 패널의 정확한 검사를 위해서는 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상을 촬영하는 것이 가장 바람직하며, 이를 위해 태양광 패널 검사용 비행체는 최적의 촬영위치(태양광 패널의 중심에서 수직인 위치)에 정지된 상태에서 태양광 패널의 영상을 촬영하여야 한다.
영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 분석하여 해당 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다. 영상 판단부(14)의 구체적인 판단 기법은 후술하기로 한다.
한편, 영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상의 분석을 통해 수직인 위치에서 촬영을 위해 무인 비행체(10)가 이동하여야 하는 방향을 판단할 수도 있다.
제어부(15)는, 영상 판단부(14)에서 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 때까지 동력 제공 수단(11)을 제어하여 비행체(10)를 이동시킨다. 즉, 제어부(15)는 영상 판단부(14)의 판단 결과에 따라 사전 설정된 거리만큼 무인 비행체가 전후, 좌우 또는 상하로 이동하도록 동력 제공 수단(11)을 제어하며, 이동된 위치에서 영상 판단부(14)는 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 분석하여 해당 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하게 된다.
이러한 과정을 반복함으로써, 최종적으로 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영이 가능하게 된다.
한편, 열화상 카메라(16)는 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치가 결정된 후 해당 위치에서 검사 대상이 되는 태양광 패널에 대한 적외선 열화상을 촬영한다.
불량 분석부(17)는 열화상 카메라(16)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단할 수 있다. 불량 분석부(17)는 열화상에 촬영된 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 과도하게 높은 온도 또는 낮은 온도를 나타내는 경우 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
무선 통신부(18)는 불량 분석부(17)에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 태양광 패널의 관리 서버로 무선 전송할 수 있다. 일반적으로 태양광 패널이 설치되는 범위는 매우 넓으므로 무선 통신부(18)는 근거리 통신 보다는 원거리 통신이 가능한 3G 또는 4G의 셀룰러 통신 방식을 적용하여 통신을 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 것과 같은 구성을 갖는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법도 제공한다. 이하에서 이루어지는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 대한 상세한 설명을 통해 상술한 구성의 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 작용이 설명될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은, 태양광 패널 감시용 무인 비행체가 이륙 지점에서 검사 대상 태양광 패널로 이동하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다. 이 단계(S11)에서 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 GPS 수신기, 지자계 센서, 고도 센서, 가속도 센서 등을 포함하는 센서부(19)에서 검출된 각종 항법제어를 위한 정보들을 활용하여 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널까지 이동할 수 있다.
이어, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)가 검사 대상 태양광 패널의 상공에 도달하면, 카메라(12)는 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영한다(S12).
도 3은 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 이용하여 검사 대상 태양광 패널을 촬영하는 개념을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 검사 대상 태양광 패널(20)의 상공에서 검사 대상 태양광 패널(20)의 영상을 촬영한다. 태양광 패널(20)은 채광량을 최대화 하기 위해 지면과 소정 각도(α)를 갖도록 기울어진 상태로 설치되고, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 태양광 패널(20)의 전방 상공에서 소정 각도로 기울어져 설치된 카메라(12)를 이용하여 검사 대상 태양광 패널(20)의 영상을 촬영하게 된다. 이 때, 정확하고 효율적인 감시가 가능하도록 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위해서는 태양광 패널(20)의 중앙(C)에서 수직인 위치에서 영상을 촬영하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은, 검사 대상 태양광 패널(20)의 중앙(C)에서 수직인 위치에서 영상 획득이 가능하도록 무인 비행체(10)의 자세를 제어하는 기법을 제공한다.
이를 위해서, 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 카메라(11)가 촬영한 영상에서 검사 대상 태양광 패널(20)에 대응되는 영역을 영상 분석 기법을 이용하여 검출한다. 예를 들어, 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 그 내부 또는 외부에 마련된 메모리(미도시)에 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴을 사전 저장한 후, 카메라(12)에서 촬영된 영상을 입력 받아 입력된 영상 내에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 찾는 방식이 적용될 수 있다. 이 과정에서, 영상 분석부(13)는 디지털 영상에서 윤곽선을 추출하는 기법, 추출된 윤곽선에 대한 세선화 기법, 디지털 영상을 이진화하는 기법, 또는 패턴 대조 기법 등이 필요에 따라 적용할 수 있다.
도 4는 표준화된 태양광 패널을 도시한 사진이며, 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 의해 도 4에 도시된 태양광 패널의 촬영 영상에서 추출한 태양광 패널 대응 영역을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 표준화된 태양광 패널은 수광면이 직사각형 형태를 가지며, 수광면에 복수의 솔라셀(21)이 일정한 패턴으로 배치된다. 전술한 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 도 4에 도시된 것과 같은 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상에서 태양광 패널에 대응되는 영역을 추출하고 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널의 네 꼭지점(P1, P2, P3, P4)에 해당하는 위치 및 태양광 패널의 변에 해당하는 네 꼭지점(P1, P2, P3, P4)을 연결한 직선을 생성하여 사각형을 형성할 수 있다. 또한, 영상 분석부(13)는 도 4에 도시된 것과 같이 솔라셀 패널의 수광면에 형성된 복수의 솔라셀 배열에 의해 생성되는 직선을 추출할 수 있다. 특히, 후술하는 단계(S14)에서, 촬영된 영상이 솔라셀 패널의 중심에서 촬영된 것으로 판단하는 과정에는 솔라셀 배열에 의해 생성되는 직선 중 가로방향 및 세로방향의 중심선(L1, L2)가 사용될 수 있다.
단계(S13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역에 해당하는 이미지는 도 5와 같을 수 있다.
이어, 단계(S14)에서 영상 판단부(14)는 단계(S13)에서 검출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라(11)에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다.
일례로, 단계(S14)에서 영상 판단부(14)는 단계(S13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역이 형성하는 사각형이 직사각형인지 판단할 수 있다. 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 경우 중심을 기준으로 상하 좌우 대칭인 영상이 형성되어야 하므로 촬영된 검사 대상 태양광 패널은 직사각형의 형상을 띄게 되며, 영상 판단부(14)는 이러한 점을 근거로 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 것인지 판단할 수 있다. 이를 위해, 영상 판단부(14)는 사각형의 각 꼭지점(P1, P2, P3, P4)을 연결한 직선이 서로 만나는 꼭지점에서 상호 직교하는지 판단하거나 서로 대향하는 변의 길이가 상호 동일한지 판단하여 직사각형 여부를 판단할 수 있다.
다른 예로, 단계(S14)에서는 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단할 수 있다. 이러한 기법 역시 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 경우 중심을 기준으로 상하 좌우 대칭인 영상이 형성되었는지를 판단하기 위한 것으로, 표준화된 태양광 패널의 고유의 형상(솔라셀의 배열 구조)을 이용하여 가로 및 세로 방향의 중심선을 구하고 두 중심선이 직교하면서 최대 길이를 갖는 경우 상하좌우 어느쪽에도 치우치지 않는 중심에서 촬영이 이루어진 것으로 판단할 수 있다.
단계(S14)에서, 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 판단된 경우, 단계(S15)에서 제어부(15)는 동력 제공 수단(11)을 제어하여 사전 설정된 거리만큼 무인 비행체가 전후, 좌우 또는 상하로 이동 시킨다. 제어부(15)는 태양광 패널에 대응되는 사각형의 형상에 따라 이동 방향을 결정할 수 있으며, 이동 거리는 사전에 일정 단위로 결정될 수 있다. 제어부(15)의 이동방향 및 이동거리 제어에는 센서부(19)에 구비된 각종 위치 센서들이 활용될 수 있다.
단계(S12), 단계(S13), 단계(S14) 및 단계(S15)는 단계(S14)의 판단 결과 카메라(11) 촬영 영상이 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 반복될 수 있다.
단계(S14)에서 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 경우, 단계(S17)에서 열화상 카메라(16)가 검사 대상이 되는 태양광 패널에 대한 적외선 열화상을 촬영하고, 불량 분석부(17)가 열화상 카메라(16)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하며, 무선 통신부(18)가 열화상 카메라(16)에 의해 촬영된 적외선 열화상 및 불량 분석부(17)에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 태양광 패널의 관리 서버로 무선 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태는 단계(S14)에서 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에, 바람 등의 외란에 의해 무인 비행체의 위치가 변동되는 경우 다시 단계(S12) 내지 단계(S14)를 반복하여 검사를 위한 열화상 촬영의 위치를 재 설정할 수 있다(S16). 즉, 단계(S16)은 센서부(19)에 의해 무인 비행체의 위치에 대한 정보를 지속적으로 입력 받고, 단계(S14)에 의해 검사를 위한 열화상 촬영의 위치가 결정된 이후에 무인 비행체의 위치 변동이 발생한 경우 센서부(19)에서 발생하는 위치 변동에 대한 정보를 제어부(15)가 입력 받고 다시 단계(S12) 내지 단계(S14)를 반복하는 과정을 실행하게 함으로써 검사용 열화상을 촬영하기 위한 위치를 재 설정하는 단계이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법은, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 태양광 패널을 촬영 가능하게 한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 더욱 정확하고 정밀한 태양광 패널의 검사를 가능하게 할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법은 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널의 검사 영상을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동할 수 있도록 함으로써 외란이 발생한 경우에도 검사를 위한 영상을 용이하게 촬영할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 태양광 패널 감시용 무인 비행체
11: 동력 제공 수단 12: 카메라
13: 영상 분석부 14: 영상 판단부
15: 제어부 16: 열화상 카메라
17: 불량 분석부 18: 무선 통신부
19: 센서부

Claims (16)

  1. 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체에 있어서,
    상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단;
    검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 영상 분석부;
    상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부; 및
    상기 영상 판단부에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 상기 동력제공 수단을 제어하여 상기 무인비행체를 이동시키는 제어부
    를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상 분석부는,
    상기 카메라에서 촬영된 영상에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  3. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 영상 분석부는,
    상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출하고 상기 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 영상 판단부는,
    상기 사각형의 형상이 직사각형인지 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  5. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 영상 분석부는,
    상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 영상 판단부는,
    상기 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영상 판단부에 의해 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 위치에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치를 검출하는 센서부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 영상 판단부에 의해 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에 상기 센서부에서 검출된 위치가 변동되는 경우, 상기 카메라, 상기 영상 분석부 및 상기 영상 판단부의 동작을 다시 수행하게 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  9. 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 있어서,
    검사 대상 태양광 패널의 상공에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 단계;
    상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 때까지 상기 무인 비행체의 위치를 이동시키고 상기 검출하는 단계 및 판단하는 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 검출하는 단계는,
    상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  11. 제9항 및 제10항에 있어서, 상기 검출하는 단계는,
    상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출하고 상기 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 판단하는 단계는,
    상기 사각형의 형상이 직사각형인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  13. 제9항 및 제10항에 있어서, 상기 검출하는 단계는,
    상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 판단하는 단계는,
    상기 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서 상기 촬영하는 단계에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단한 위치에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 열영상을 촬영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서 기 검사 대상 태양광 패널의 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후, 상기 무인 비행체의 위치 변동이 발생하는 상기 반복하는 단계를 다시 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.
KR1020140143588A 2014-10-22 2014-10-22 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법 KR101664909B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140143588A KR101664909B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140143588A KR101664909B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160047668A true KR20160047668A (ko) 2016-05-03
KR101664909B1 KR101664909B1 (ko) 2016-10-13

Family

ID=56022383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140143588A KR101664909B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101664909B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098750A (ko) 2017-02-27 2018-09-05 (주)엠피에스코리아 상용 자동차 시동용 배터리의 전압 밸런싱 조정장치
KR102162342B1 (ko) * 2020-06-17 2020-10-06 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법
CN111770880A (zh) * 2018-01-24 2020-10-13 霍尼韦尔国际公司 无人驾驶飞行器进行的太阳能电池板检查
EP4071664A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-12 JP Droni S.r.l. Method for monitoring linear structures, such as photovoltaic panels, railways, cable conduits

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102032722B1 (ko) * 2018-09-04 2019-10-16 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 드론을 이용한 태양광 패널의 검사 방법 및 시스템
KR20230079919A (ko) 2021-11-29 2023-06-07 (주)탑인프라 드론의 자동비행 영역설정 및 비행패턴 방향설정 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100979536B1 (ko) * 2010-06-01 2010-09-01 (주)한동알앤씨 무인 비행선을 이용한 모니터링 시스템
CN103605369A (zh) * 2013-11-22 2014-02-26 航天科工深圳（集团）有限公司 一种基于无人机的太阳电池组件热斑监测系统及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100979536B1 (ko) * 2010-06-01 2010-09-01 (주)한동알앤씨 무인 비행선을 이용한 모니터링 시스템
CN103605369A (zh) * 2013-11-22 2014-02-26 航天科工深圳（集团）有限公司 一种基于无人机的太阳电池组件热斑监测系统及方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098750A (ko) 2017-02-27 2018-09-05 (주)엠피에스코리아 상용 자동차 시동용 배터리의 전압 밸런싱 조정장치
CN111770880A (zh) * 2018-01-24 2020-10-13 霍尼韦尔国际公司 无人驾驶飞行器进行的太阳能电池板检查
KR102162342B1 (ko) * 2020-06-17 2020-10-06 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법
EP4071664A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-12 JP Droni S.r.l. Method for monitoring linear structures, such as photovoltaic panels, railways, cable conduits

Also Published As

Publication number Publication date
KR101664909B1 (ko) 2016-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101664909B1 (ko) 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법
US11029211B2 (en) Unmanned aerial system based thermal imaging systems and methods
CN104571140B (zh) 一种光伏组件巡检拍照控制系统
CN107111313B (zh) 用无人驾驶飞行器检查太阳能电池板
US20220077820A1 (en) Method and system for soar photovoltaic power station monitoring
KR101664908B1 (ko) 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법
US11017228B2 (en) Method and arrangement for condition monitoring of an installation with operating means
CN107843939B (zh) 基于无人机热红外影像的煤火识别方法
KR101541032B1 (ko) 무인항공기를 이용한 태양광발전설비의 모듈 표면 온도에 관한 데이터 수집 및 분석 시스템
Eschmann et al. High-resolution multisensor infrastructure inspection with unmanned aircraft systems
US20140336928A1 (en) System and Method of Automated Civil Infrastructure Metrology for Inspection, Analysis, and Information Modeling
KR101550780B1 (ko) 무인 항공기를 이용한 영상 데이터 수집 시스템 및 방법
CN112953383A (zh) 检测光伏板的方法、设备及无人机
KR20200048615A (ko) 머신러닝기반 실시간 태양광발전소 검사 드론
KR101634937B1 (ko) 무인 비전 검사시스템 및 이를 이용한 무인 비전 검사방법
JP6802599B1 (ja) 検査システム
KR20180082258A (ko) 태양광 패널 검사 시스템
CN102654917A (zh) 运动体运动姿态感知方法及系统
KR20180082169A (ko) 불량 패널 검사 장치
KR102162342B1 (ko) 태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법
JP2020112499A (ja) 太陽電池モジュール異常個所検出システム
JP6799635B2 (ja) 空撮画像位置特定システムおよび空撮画像位置特定方法。
Zefri et al. Inspection of photovoltaic installations by thermo-visual UAV imagery application case: Morocco
KR102514703B1 (ko) 복수 개의 카메라를 이용하여 구조물의 손상 영역을 촬영하는 무인 비행 장치 및 이를 이용한 구조물 손상 검사 장치
Pierce et al. Quantitative inspection of wind turbine blades using UAV deployed photogrammetry

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant