KR20180026281A - Vibration-free gimbal device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다수의 카메라가 무인 비행체, 유인 비행체, 무인 자동차, 유인 자동차 등의 이동 수단에 부착되어 영상을 촬영할 때, 이동 수단에 의해 발생하는 진동을 흡수하여 영상의 왜곡 발생을 최소화할 수 있는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an anti-vibration gimbal apparatus for image capturing, and more particularly, to an anti-vibration gimbal apparatus for capturing an image by capturing an image by attaching to a moving means such as an unmanned aerial vehicle, And more particularly, to a vibration-free gimbal apparatus for image capture capable of minimizing the occurrence of distortion of an image by absorbing vibrations generated by a vibration.
일반적으로, 공중 영상 촬영을 위해서는 유인 비행체와 조종사와 항공 촬영을 위해 특별히 제작된 고가의 영상 촬영 장비를 탑재하여 실시하므로, 매우 고가이며 별도의 비행장 등이 필요하였다. 이에 비해 드론과 같은 무인 비행체 등에 의한 공중 영상 촬영은 비교적 적은 장비와 인력으로 운영이 가능하여 소규모 공중 영상 촬영시 많이 활용되고 있다.In general, aerial imaging is expensive, requiring an additional aerodrome, because it is equipped with manned aircraft, pilots, and expensive imaging equipment specially designed for aerial photography. On the other hand, aerial image capturing by unmanned aerial vehicles such as drone can be operated with a relatively small equipment and manpower, so it is widely used in small aerial photographing.
그러나, 무인 비행체, 예를 들어, 드론(Drone)이나 헬리캠(Helicam)에 의한 공중 영상 촬영은 지상 조종사의 조종 능력에 따라 영상의 품질이 달라지며 무엇보다도, 탑재할 수 있는 탑재 중량에 한계가 있어서 고품질 영상 장비의 탑재 활용이 힘들다는 단점이 있다. 드론으로 공중 영상을 촬영하기 위해서는 드론과 카메라를 장착할 수 있는 카메라 짐벌 장치가 필요하며, 이 짐벌 장치의 조종 또한 공중 영상을 획득하는데 있어서 중요한 요소를 차지한다.However, aerial imaging by unmanned aerial vehicles, such as drone or Helicam, is dependent on the pilot's ability to control the image quality and, above all, There is a drawback that it is difficult to use high-quality video equipment. In order to shoot the aerial image with the drone, a camera gimbal device capable of mounting a drones and a camera is required, and the operation of the gimbal device is also an important factor in acquiring an aerial image.
현재까지의 무인 비행체에 의한 공중 촬영 방법은 무인 비행체 조종사와는 별도로 무인 비행체에 탑재된 짐벌을 조종하는 지상 조종사가 별도로 요구된다. 무인 비행체의 짐벌에 장착된 카메라의 시선을 지상의 짐벌 조종사에 의해 수동으로 조종하여 촬영 대상물을 추적하며 촬영한다. 카메라의 촬영 각도를 조절하기 위해 지상 짐벌 조종사는 현재 카메라가 주시하고 있는 시선에서 촬영된 영상을 볼 수 있도록 별도의 소형 카메라를 장착하여 이 카메라의 영상을 지상으로 전송하여 액정디스플레이 등에 나타난 영상을 지상조종사가 보면서 촬영 각도를 조절한다.Until now, the aerial photographing by the unmanned aerial vehicle separately requires the ground pilot who manages the gimbals mounted on the unmanned aerial vehicle separately from the unmanned aerial pilot. Manually maneuvering the eyes of the camera mounted on the gimbap of the unmanned aerial vehicle by the ground gimbal pilot and tracking the object to be shot. In order to adjust the camera angle, the ground gimbal pilot is equipped with a separate miniature camera so that the user can view the image taken from the current line of sight of the camera, and transmits the image of the camera to the ground, Adjust the shooting angle while watching the pilot.
한편, VR(virtual reality) 기술의 발전에 따라 공중에 대한 VR 영상에 대한 요구도 생겨났다. VR 영상 촬영을 위해서는 360도 및 상하 모든 영상을 획득하여야 하며, 이를 위해 다수 개의 카메라로 전방위를 촬영해야 한다. 공중 VR 영상의 경우, 짐벌 장치 위에 위치하는 드론도 함께 촬영되며, VR 영상 처리를 통해 촬영된 드론이 보이지 않도록 한다.Meanwhile, with the development of virtual reality (VR) technology, there has been a demand for VR images for the public. In order to shoot VR images, 360 degrees and up and down images should be obtained. In the case of a public VR image, the drones located on the gimbal unit are also photographed, and the drone photographed through the VR image processing is not seen.
공중 VR 영상 촬영을 위해서는 카메라가 탑재된 짐벌이 드론 하방으로 길게 내려와서 카메라 시야에 드론이 최소한 잡히도록 하여야 하는데, 짐벌이 길게 형성됨에 따라, 드론의 이륙 및 착륙시 드론의 랜딩 기어만으로는 이착륙을 할 수 없어서, 도 8과 같이 별도의 드론 이착륙을 위한 구조물을 설치하거나, 사용자가 직접 짐벌이 장착된 드론을 들고 이륙시키고 착륙시에는 직접 드론을 받아야하는 단점이 있다.In order to shoot aerial VR images, the camera-loaded gimbal should be pulled downward to the bottom of the drones so that the drones are at least caught in the camera field of view. As the gimbal is formed long, There is a disadvantage in that a structure for taking off and landing the drones is installed as shown in FIG. 8, or the user directly takes out the dron equipped with the gimbals and takes the direct drones when landing.
또한, 기존의 공중 VR 영상 촬영을 위한 짐벌 장치는 하방으로 길게 형성된 바(bar) 끝에 카메라를 탑재하는데, 짐벌 장치 자체에는 진동을 흡수하거나 완화시키는 기능을 수행하지 못하므로, 드론의 급하강 또는 급가속시 또는 난류에 의해 드론의 위치가 급변할 때에 발생하는 진동은 그대로 짐벌 장치에 전달되고, 이 진동을 카메라도 전달된다. 이로 인해 촬영된 VR 영상은 진동에 의한 왜곡이 발생하여 고품질의 VR 영상을 얻지 못하는 단점이 있다. In addition, since the conventional gimbal device for aerial VR imaging implements a camera mounted on the end of a long bar, the gimbal device itself can not perform the function of absorbing or mitigating the vibration, The vibration generated when the position of the drone suddenly changes at the time of acceleration or turbulence is transmitted to the gimbals device as it is, and this vibration is also transmitted to the camera. Therefore, the photographed VR image is distorted due to the vibration, so that a high quality VR image can not be obtained.
본 발명은 다수의 카메라가 무인 비행체, 유인 비행체, 무인 자동차, 유인 자동차 등의 이동 수단에 부착되어 영상을 촬영할 때, 이동 수단에 의해 발생하는 진동을 흡수하여 영상의 왜곡 발생을 최소화할 수 있는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an image pickup apparatus capable of absorbing a vibration generated by a moving means when a plurality of cameras are attached to a moving means such as an unmanned aerial vehicle, a manned air vehicle, an unmanned vehicle, An object of the present invention is to provide a vibrationless gimbal apparatus for photographing.
본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치는,The vibration-free gimbal apparatus for photographing according to an embodiment of the present invention includes:
관통공이 형성된 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트 상에 이격되어 형성된 적어도 하나 이상의 완충 브릿지; 상기 지지 플레이트와 상기 완충 브릿지 사이에 형성된 완충 부재; 상기 완충 브릿지와 연결 형성되며 상기 관통공을 통해 상기 지지 플레이트 하부에 배치되는 와이어 풀리; 상기 와이어 풀리와 회동 가능하도록 연결 형성되는 제1 완충 아암; 상기 제1 완충 아암과 회동 가능하도록 형성되는 제2 완충 아암; 상기 제2 완충 아암과 회동 가능하도록 형성되는 지지 아암; 상기 제1 완충 아암 및 상기 제2 완충 아암과 연결 형성되며, 상기 와이어 풀리에 의해 길이가 조절되는 완충 와이어; 및, 상기 지지 아암과 연결 형성된 카메라 트레이를 포함한다. A support plate having a through hole formed therein; At least one buffer bridge formed on the support plate; A buffer member formed between the support plate and the buffer bridge; A wire pulley connected to the buffer bridge and disposed at a lower portion of the support plate through the through hole; A first buffer arm rotatably connected to the wire pulley; A second buffer arm rotatably coupled to the first buffer arm; A support arm formed to be rotatable with the second buffer arm; A buffer wire connected to the first buffer arm and the second buffer arm and having a length adjusted by the wire pulley; And a camera tray connected to the support arm.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 지지 플레이트는, 이동 수단에 부착되도록 하는 부착홀이 형성된 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the support plate is characterized in that an attachment hole for attaching to the moving means is formed.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 완충 브릿지는, 상기 와이어 풀리와 연결하기 위한 연결 와이어가 끼워져서 결합되기 위한 결합홀이 형성된 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the buffer bridge is formed with a coupling hole for coupling the coupling wire for coupling with the wire pulley.
본 발명의 일 양상에 의하면,상기 완충 브릿지는, 중앙이 함몰된 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the buffer bridge is formed in a shape depressed at the center.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 완충 부재는, 탄성이 있는 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the buffer member is formed of a material having elasticity.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 카메라 트레이는, 카메라가 거치되는 카메라 거치 플레이트와, 상기 카메라 거치 플레이트의 평형을 유지하기 위한 카메라 평형 유지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the camera tray includes a camera mount plate on which the camera is mounted, and a camera balance holding module for maintaining the balance of the camera mount plate.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 카메라 평형 유지 모듈은, 상기 카메라 거치 플레이트의 축 방향 이동 변위를 감지하는 자이로 센서와, 상기 자이로 센서의 감지값으로부터 상기 카메라 거치 플레이트의 수평을 유지하기 위한 보정값을 산출하고, 산출된 보정값에 따라 모터를 제어하여 상기 카메라 거치 플레이트를 수평으로 유지하는 수평 유지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the camera balance maintaining module includes: a gyro sensor for sensing an axial movement displacement of the camera mount plate; and a correction value for maintaining the horizontal position of the camera mount plate from the sensed value of the gyro sensor And a horizontal holding unit for holding the camera holding plate horizontally by controlling the motor in accordance with the calculated correction value.
본 발명의 일 양상에 의하면, 무선 통신을 통해 상기 무진동 짐벌 장치로 제어 신호를 전송하여 상기 무진동 짐벌 장치의 동작을 제어하는 원격 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is further provided a remote controller for controlling operation of the non-vibrating gimbals device by transmitting a control signal to the non-vibrating gimbals device through wireless communication.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific embodiments of various aspects of the present invention are included in the detailed description below.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 다수의 카메라가 무인 비행체, 유인 비행체, 무인 자동차, 유인 자동차 등의 이동 수단에 부착되어 영상을 촬영할 때, 이동 수단에 의해 발생하는 진동을 흡수하여 영상의 왜곡 발생을 최소화할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, when a plurality of cameras are attached to a moving means such as an unmanned air vehicle, a manned air vehicle, an unmanned vehicle, an induction vehicle, and the like to absorb a vibration generated by the moving means, Can be minimized.
또한, 예를 들어 드론과 같은 무인 비행체에 탑재되어 사용될 때, 드론 이착륙을 위한 별도의 구조물 없이도 효과적으로 드론을 이착륙 시킬 수 있다. Also, when used in a unmanned aerial vehicle such as a drone, for example, it is possible to effectively take off and land the dron without a separate structure for landing and landing the drones.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 도시된 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 도시된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치의 카메라 트레이가 도시된 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치의 제어부가 도시된 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치되어 비행하는 것이 도시된 도면으로, (a)는 무인 비행체가 정상 비행하는 경우이고, (b)는 무인 비행체가 급강하 비행을 하는 경우이고, (c)는 무인 비행체가 급강하 비행을 완료한 경우이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치되어 비행을 완료하고 지상 착륙시의 모습이 도시된 도면이다.
도 8은 종래의 영상 촬영을 위한 짐벌 장치가 탑재된 드론을 이륙시키는 과정을 설명하기 위한 사진이다.1 is a front view showing an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a camera tray of the vibration-free gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control unit of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an installation of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention in an unmanned aerial vehicle.
FIG. 6 is a diagram illustrating a non-vibrating gimbals device according to an embodiment of the present invention installed and flying on a unmanned air vehicle, wherein (a) is a case where the unmanned air vehicle is flying normally, and (b) (C) is the case where the unmanned aerial vehicle completes the dive flight.
FIG. 7 is a view illustrating a state in which an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention is installed on an unmanned aerial vehicle to complete a flight and land on land.
FIG. 8 is a photograph illustrating a process of taking off a dron equipped with a gimbal apparatus for photographing a conventional image.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments and is intended to illustrate and describe the specific embodiments in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치를 설명한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "having" are used to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof. Hereinafter, a vibration-free gimbal apparatus for photographing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 도시된 정면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 도시된 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치의 카메라 트레이가 도시된 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치의 제어부가 도시된 블록도이다. 1 is a front view showing an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a plan view showing a camera tray of the vibration-free gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram illustrating a control unit of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치는 다수의 카메라가 무인 비행체, 유인 비행체, 무인 자동차, 유인 자동차 등의 이동 수단에 부착되어 영상을 촬영할 때, 이동 수단에 의해 발생하는 진동을 흡수하여 영상의 왜곡 발생을 최소화한다. 이하의 설명에서 이동 수단으로 드론(Drone)과 같은 무인 비행체인 경우를 예를 들어 설명하지만, 이동 수단이 무인 비행체에 한정되는 것은 아니다.The vibration-free gimbals device for image capturing according to the present invention is a device in which a plurality of cameras are attached to a moving means such as an unmanned vehicle, a manned vehicle, an unmanned vehicle, Minimize the occurrence of distortion. In the following description, a case of a unmanned aerial vehicle such as a drone is described as an example of a moving means, but the moving means is not limited to an unmanned aerial vehicle.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치(10, 이하 '무진동 짐벌 장치'라 함)는, 지지 플레이트(100), 완충 브릿지(200), 완충 부재(300), 와이어 풀리(400), 제1 완충 아암(510), 제2 완충 아암(520), 지지 아암(530), 완충 와이어(410), 및 카메라 트레이(600)를 포함한다.1 to 4, an anti-vibration gimbal device 10 (hereinafter, referred to as a 'non-vibration gimbal device') for image capturing according to an embodiment of the present invention includes a
상기 지지 플레이트(100)는 소정의 형상, 예를 들어 원형 형상 또는 무인 비행체(예를 들어, 드론)의 하부 형상과 대응되는 형상으로 형성된다.The
상기 지지 플레이트(100)에는 지지 플레이트(100) 상에 이격되어 형성된 완충 브릿지(200)와 지지 플레이트(100) 하부에 배치되는 와이어 풀리(400)를 연결하기 위한 관통공(110)이 형성된다.A through
또한, 상기 지지 플레이트(100)에는 본 발명의 무진동 짐벌 장치(10)가 무인 비행체, 유인 비행체, 무인 자동차, 유인 자동차 등의 이동 수단에 부착 와이어(W) 등의 부착 수단에 의해 부착되도록 하는 부착홀(120)이 형성된다.The
상기 완충 브릿지(200)는 소정의 경도를 갖는 바(bar)의 형상으로 구현될 수 있으며, 다수 개의 완충 브릿지(200)가 관통공(110)의 중심을 기준으로 방사 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 도 2에서는 4개의 완충 브릿지(200)가 관통공(110)의 중심을 기준으로 방사 형태를 이루는 것을 예시하고 있다.The
상기 완충 브릿지(200)에는 와이어 풀리(400)와 연결하기 위한 연결 와이어(420)가 끼워져서 결합되기 위한 결합홀(210)이 형성된다. 이때, 다수 개의 완충 브릿지(200)에는 어느 하나의 결합홀 위치에 대응하도록 각각의 완충 브릿지(200)에 결합홀이 형성된다. 즉, 도 2에서 4개의 완충 브릿지(200)가 관통공(110)의 중심에서 겹쳐지는데, 겹쳐지는 위치에 결합홀이 형성되며, 하나의 연결 와이어가 4개의 완충 브릿지(200)에 형성된 각각의 결합홀을 모두 관통하도록 형성된다.A
상기 완충 브릿지(200)는 위에서 바라 보았을 때는 직선 바 형상이나, 측면에서 보았을 때는 관통공(110) 영역 주변을 중심으로 소정의 깊이 만큼 함몰된 형상으로 형성된다. 이는, 완충 와이어(410)로 완충 브릿지(200)와 간접적으로 연결된 카메라 트레이(600)와의 거리를 줄여서 보다 적은 힘으로도 카메라 트레이(600)를 승하강할 수 있도록 하기 위함이다.The
상기 지지 플레이트(100)와 상기 완충 브릿지(200) 사이에는 완충 부재(300)가 형성된다. 완충 부재(300)는 지지 플레이트(100) 상에서 완충 브릿지(200)가 진동하도록 하여, 드론의 비행에 따른 위치 변경시 발생하는 진동 또는 난류에 의해 드론의 위치가 급변할 때 발생하는 진동을 완충 부재(300)가 1차적으로 흡수하여 진동을 완화한다. 이를 위해 완충 부재(300)는 탄성이 있는 소재로 이루어지며, 예를 들어 실리콘으로 이루어 질 수 있다.A
상기 와이어 풀리(400)는 지지 플레이트(100)의 하부에서 연결 와이어(420)에 의해 완충 브릿지(200)와 연결 형성된다. 와이어 풀리(400)는 지지 플레이트(100)와 연결 형성되는 별도의 지지대(미도시)에 고정 형성되며, 와이어 풀리(400)에 연결된 모터(미도시)에 의해 정방향 또는 역방향 회전이 제어되어 완충 와이어(410)의 길이를 조절한다. 한편, 와이어 풀리(400)의 회전을 제어하는 모터는 후술하는 원격 제어부의 제어 신호에 따라 제어된다.The wire pulley 400 is connected to the
제1 완충 아암(510)의 일단은 소정의 각도로 회동 가능하도록 와이어 풀리(400)와 연결 형성되며, 제1 완충 아암(510)의 타단은 제2 완충 아암(520)과 연결된다.One end of the
제2 완충 아암(520)의 일단은 소정의 각도로 회동 가능하도록 제1 완충 아암(510)의 타단과 연결 형성되며, 제2 완충 아암(520)의 타단은 소정의 각도로 회동 가능하도록 지지 아암(530)의 일단과 연결된다. 지지 아암(530)의 타단은 카메라 트레이(600)와 연결 형성된다.One end of the
제1 완충 아암(510)과, 제2 완충 아암(520)은 외부 진동에 의해 접히거나 펴질 수 있는 구조(예를 들어, 경첩 구조)로 형성되어, 드론의 비행에 따른 위치 변경시 발생하는 진동을 2차적으로 흡수하여 진동을 완화한다. The
완충 와이어(410)는 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)과 연결 형성되며, 와이어 풀리(400)에 의해 길이가 조절된다. 완충 와이어(410)는 장력에 의해 팽팽하게 유지되다가 외부 진동이 가해지면 일시적으로 장력이 해제되어 일시적으로 느슨하게 풀어진 후, 다시 원래의 장력을 회복하여 팽팽해 진다. The
예를 들어, 드론의 급하강(또는 급가속)에 의해 발생하는 진동 또는 난류에 의해 드론의 위치가 급변할 때 발생하는 진동으로 인해 완충 와이어(410)의 장력이 일시적으로 해제되면, 완충 와이어(410)와 연결된 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)에 작용하는 힘도 일시적으로 해제되어 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)은 접혀지게 된다. 이후, 드론의 비행 상태가 정상 비행으로 복귀되면, 완충 와이어(410)의 장력은 회복되고, 이에 따라 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)도 원래의 위치로 복귀한다. 그 결과, 난류 또는 급가속에 의한 드론의 위치 변경으로 인해 발생하는 진동은 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)에 의해 완화된다. 이러한 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)의 진동 완화 작용은 주로 드론이 급하강하는 경우 발생하는 진동 완화에 효과적이다.For example, when the tension of the
카메라 트레이(600)는 영상 촬영을 위한 다수 개의 카메라를 거치하고, 거치된 카메라의 평형을 유지한다. 이를 위해, 카메라 트레이(600)는 카메라가 거치되는 카메라 거치 플레이트(610)와 카메라 거치 플레이트(610)의 평형을 유지하기 위한 카메라 평형 유지 모듈(620)을 포함한다.The
카메라 거치 플레이트(610)는 촬영하고자 하는 영상의 종류 및 품질에 따라 결정되는 카메라의 개수에 해당하는 카메라들을 거치한다. 예를 들어, 촬영 영상이 평면 영상이 경우, 카메라 거치 플레이트(610)는 4방과 상방 및 하방을 촬영하기 위해 6대의 카메라를 거치할 수 있도록 하고, 촬영 영상이 입체 영상인 경우, 하나의 방향 별로 한 쌍의 카메라가 필요하므로, 4방과 상방 및 하방을 촬영하기 위해 12대의 카메라를 거치할 수 있도록 할 수 있다. 도 4는 12대의 카메라를 거치하는 카메라 트레이(600)를 예시하고 있으며, 도면 부호 C1 ~ C10은 카메라가 거치되는 부분을 의미한다. C1 ~ C8은 4방을 촬영하는 카메라, C9, C10은 상방을 촬영하는 카메라가 거치된다. C9, C10의 뒤쪽에는 하방을 촬영하는 카메라가 거치된다. 물론, 이러한 카메라의 개수는 예시적인 것일 뿐, 이에 한정되지 않는다.The
카메라 평형 유지 모듈(620)은 카메라 거치 플레이트(610)의 축 방향을 제어하여 카메라의 촬영 방향이 수평을 유지하도록 한다. 이를 위해, 카메라 평형 유지 모듈(620)은 카메라 거치 플레이트(610)의 축 방향 이동 변위를 감지하는 자이로 센서(621)와, 자이로 센서(621)의 감지값으로부터 카메라 거치 플레이트(610)의 수평을 유지하기 위한 보정값을 산출하고, 산출된 보정값에 따라 모터를 제어하여 카메라 거치 플레이트(610)를 수평으로 유지하는 수평 유지 유닛(622)을 포함한다.The camera balance maintaining module 620 controls the axial direction of the
자이로 센서(621)는 카메라 거치 플레이트(610)의 축 방향 이동 변위(예를 들어, 이동 각도)를 감지하며, 그 설치 위치는 카메라 거치 플레이트(610)의 어디에 설치되어도 무방하다. 경우에 따라, 카메라에 부착될 수도 있다. 자이로 센서(621)는 최소 2축 자이로 센서를 사용하는 것이 바람직하다.The
수평 유지 유닛(622)은 카메라 거치 플레이트(610)에 형성되는 모터 고정대(622a)와, 모터 고정대(622a)의 각 측면에 형성된 모터(622b, 622c)를 포함한다. 도면에서는 2축 모터를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 3축 모터도 가능하다. The
모터 고정대(622a)는 도시된 바와 같이 'ㄷ' 형상으로 형성되며, 카메라 거치 플레이트(610)에 고정된다. 제1 모터(622b)는 모터 고정대(622a) 중앙에 형성되며, 지지 아암(530)과 회전 가능하도록 형성된다. 제2 모터(622c)는 모터 고정대(622a)의 측면에 형성되며, 카메라 거치 플레이트(610)에서 카메라 거치를 위해 돌출된 부분과 회전 가능하도록 형성된다.The motor fixing table 622a is formed in a 'C' shape as shown, and is fixed to the
제1 모터(622b)의 회전에 따라 카메라 거치 플레이트(610)는 x축을 기준으로 R1 방향으로 회전 가능하며, 제2 모터(622c)의 회전에 따라 카메라 거치 플레이트(610)는 y축을 기준으로 R2 방향으로 회전 가능하다. The
만약, 지면 위아래 방향인 z축을 기준으로 회전하고자 하는 경우, 지지 아암(530)의 소정 부분에 모터를 설치하고 베어링 연결함으로써 구현될 수 있다.In the case where it is desired to rotate based on the z-axis which is the up-and-down direction of the ground, a motor may be installed and connected to a predetermined portion of the
한편, 무진동 짐벌 장치(10)는 원격 제어부(700)에 의해 제어될 수 있다.On the other hand, the
원격 제어부(700)는 무선 통신을 통해 무진동 짐벌 장치(10)로 제어 신호를 전송하여 무진동 짐벌 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 원격 제어부(700)는 입력 모듈(710)과 통신 모듈(720)을 구비한다. The
입력 모듈(710)은 무진동 짐벌 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 제어 명령을 사용자로부터 입력 받는다.The
통신 모듈(720)은 사용자에 의해 입력된 제어 신호를 무진동 짐벌 장치(10)로 전송한다. 이때, 제어 신호는 완충 와이어(410)를 길이를 조절하는 모터의 전류를 제어하는 신호일 수 있다. 또한, 제어 신호는 카메라 트레이에 탑재된 카메라의 촬영에 관한 제어 신호일 수 있다.The
다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치의 동작 과정을 설명한다.Next, with reference to FIG. 5 to FIG. 7, an operation of the non-vibrating gimbals device according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치된 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치되어 비행하는 것이 도시된 도면으로, (a)는 무인 비행체가 정상 비행하는 경우이고, (b)는 무인 비행체가 급강하 비행을 하는 경우이고, (c)는 무인 비행체가 급강하 비행을 완료한 경우이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무진동 짐벌 장치가 무인 비행체에 설치되어 비행을 완료하고 지상 착륙시의 모습이 도시된 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an installation of an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention in an unmanned aerial vehicle. FIG. 6 is a diagram illustrating a non-vibrating gimbals device according to an embodiment of the present invention installed and flying on a unmanned air vehicle, wherein (a) is a case where the unmanned air vehicle is flying normally, and (b) (C) is the case where the unmanned aerial vehicle completes the dive flight. FIG. 7 is a view illustrating a state in which an anti-vibration gimbal apparatus according to an embodiment of the present invention is installed on an unmanned aerial vehicle to complete a flight and land on land.
먼저, 사용자는 드론에 무진동 짐벌 장치(10)를 장착한다. 이때, 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)이 이루는 각도를 적절히 설정한다. 예를 들어, 120도가 되도록 설정한다. 그리고, 와이어 풀리를 감거나 풀어서 완충 와이어가 팽팽해 지도록 장력을 조절한다.First, the user mounts the
그 다음, 무진동 짐벌 장치(10)가 장착된 드론을 비행시킨다.Then, the drones on which the
여기서, 상기와 같이, 드론을 비행시키기 전에 수동으로 또는 원격 제어부(700)에 입력하여 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)의 각도를 설정할 수 있으나, 이와 달리, 단지 드론에 무진동 짐벌 장치(10)를 장착한 후, 드론을 비행시킨 다음, 원격 제어부(700)에 제어 신호를 입력하여 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)의 각도를 설정할 수도 있다. (도 5 참조)As described above, the angle of the
무진동 짐벌 장치(10)가 장착된 드론이 비행하면, 무진동 짐벌 장치(10)에 장착된 카메라는 영상 촬영을 수행한다. 이때, 영상 촬영은 원격 제어부(700)의 제어 신호에 의해 제어된다.When the dron equipped with the
영상 촬영 중에, 드론이 급강하하거나 급가속에 의해 드론의 위치가 변경되거나, 난류에 의해 드론의 위치가 급변할 때, 드론의 비행 상태 변경에 의해 진동이 발생한다.During shooting of the image, when the position of the dron is changed by a sudden drop of the drones or a sudden acceleration, or when the position of the dron suddenly changes due to the turbulence, the vibration occurs due to the change of the flying state of the drones.
드론에 의해 발생된 진동은 드론 하부에 매달린 무진동 짐벌 장치(10)에 전달된다. 이때, 전달된 진동의 일부는 지지 플레이트(100)와 완충 브릿지(200) 사이에 형성된 완충 부재(300)에 의해 흡수되어 완화된다. 즉, 완충 부재(300)가 자체적으로 요동하여 완충 브릿지(200)의 진동을 흡수한다.The vibration generated by the drone is transmitted to the vibration-
그리고, 흡수되지 않은 여분의 진동은 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)에 의해 흡수되어 완화된다. 즉, 여분의 진동은 완충 브릿지(200)와 연결된 연결 와이어(420)를 통해 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)에 전달되고, 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)의 연결 구조에 따라 접히고 펴지면서 여분의 진동을 흡수한다. 이때, 완충 와이어(410)는 일시적으로 느슨해졌다가 점차 팽팽해지면서 원래의 장력을 복원하고, 카메라 트레이(600)에 탑재된 카메라에 미치는 진동의 영향은 최소화된다. (도 6 참조)Then, the excess vibration not absorbed is absorbed by the
또한, 만약, 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)에 의해 흡수되지 않은 여분의 진동이 있는 경우, 이 진동은 카메라 트레이(600)에 탑재된 카메라의 촬영 각도를 변경시키게 되는데, 카메라 평형 유지 모듈(620)은 이러한 변경값을 감지하여 카메라 거치 플레이트(610)를 보정함으로써 카메라의 수평을 유지할 수 있게 한다.In addition, if there is extra vibration not absorbed by the
그리고, 영상 촬영이 완료되어, 드론을 육지로 착륙시킬 때, 원격 제어부(700)를 통해 와이어 풀리(400)의 길이를 조절하여 완충 와이어(410)의 길이가 최소가 되도록 하면, 완충 와이어(410)에 연결된 제1 완충 아암(510) 및 제2 완충 아암(520)은 접히게 되고, 드론(D)에 설치된 랜딩 기어(L)에 의해 안전하게 착지할 수 있게 된다. (도 7 참조)When the length of the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
100 : 지지 플레이트
200 : 완충 브릿지
300 : 완충 부재
400 : 와이어 풀리
410 : 완충 와이어
510 : 제1 완충 아암
520 : 제2 완충 아암
600 : 카메라 트레이
700 : 원격 제어부100: support plate 200: buffer bridge
300: buffer member 400: wire pulley
410: buffer wire 510: first buffer arm
520: second buffer arm 600: camera tray
700: remote control
Claims (5)
상기 지지 플레이트 상에 이격되어 형성된 적어도 하나 이상의 완충 브릿지;
상기 지지 플레이트와 상기 완충 브릿지 사이에 형성된 완충 부재;
상기 완충 브릿지와 연결 형성되며 상기 관통공을 통해 상기 지지 플레이트 하부에 배치되는 와이어 풀리;
상기 와이어 풀리와 회동 가능하도록 연결 형성되는 제1 완충 아암;
상기 제1 완충 아암과 회동 가능하도록 형성되는 제2 완충 아암;
상기 제2 완충 아암과 회동 가능하도록 형성되는 지지 아암;
상기 제1 완충 아암 및 상기 제2 완충 아암과 연결 형성되며, 상기 와이어 풀리에 의해 길이가 조절되는 완충 와이어; 및,
상기 지지 아암과 연결 형성된 카메라 트레이
를 포함하는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치.
A support plate having a through hole formed therein;
At least one buffer bridge formed on the support plate;
A buffer member formed between the support plate and the buffer bridge;
A wire pulley connected to the buffer bridge and disposed at a lower portion of the support plate through the through hole;
A first buffer arm rotatably connected to the wire pulley;
A second buffer arm rotatably coupled to the first buffer arm;
A support arm formed to be rotatable with the second buffer arm;
A buffer wire connected to the first buffer arm and the second buffer arm and having a length adjusted by the wire pulley; And
And a camera tray
Wherein the gimbal assembly is mounted on a vehicle.
중앙이 함몰된 형상으로 형성되며, 상기 와이어 풀리와 연결하기 위한 연결 와이어가 끼워져서 결합되기 위한 결합홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치.
2. The cushioning device of claim 1,
And a coupling hole for coupling the coupling wire to be connected to the wire pulley is formed in the center of the gimbal assembly.
카메라가 거치되는 카메라 거치 플레이트와,
상기 카메라 거치 플레이트의 평형을 유지하기 위한 카메라 평형 유지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치.
The camera according to claim 1,
A camera mount plate on which a camera is mounted,
And a camera balance maintaining module for maintaining the balance of the camera mount plate.
상기 카메라 거치 플레이트의 축 방향 이동 변위를 감지하는 자이로 센서와,
상기 자이로 센서의 감지값으로부터 상기 카메라 거치 플레이트의 수평을 유지하기 위한 보정값을 산출하고, 산출된 보정값에 따라 모터를 제어하여 상기 카메라 거치 플레이트를 수평으로 유지하는 수평 유지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치.
The camera balance maintaining module according to claim 3,
A gyro sensor for sensing an axial movement displacement of the camera mount plate,
And a horizontal holding unit for calculating a correction value for maintaining the horizontal position of the camera mount plate from the sensed value of the gyro sensor and controlling the motor according to the calculated correction value to maintain the camera mount plate horizontally Vibration gimbal device for image capture.
무선 통신을 통해 상기 무진동 짐벌 장치로 제어 신호를 전송하여 상기 무진동 짐벌 장치의 동작을 제어하는 원격 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영을 위한 무진동 짐벌 장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a remote controller for transmitting a control signal to the non-vibrating gimbals device through wireless communication to control the operation of the non-vibrating gimbals device.
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