KR20170121085A - Apparatus for automatically maintaining horizontal of camera and integration control system - Google Patents

Apparatus for automatically maintaining horizontal of camera and integration control system Download PDF

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Abstract

Disclosed are an apparatus to automatically maintain level of a camera and an integrated control system. According to the present invention, the apparatus, which is coupled to a mounting body to automatically maintain level of the camera, comprises: an inertia sensor measuring a posture of the mounting body to output a measurement value. The camera is mounted on a camera housing and a roll motor is coupled to the camera housing to allow the same to be rotated with respect to a pitch axis (X-axis). The roll motor is coupled to a pitch motor through a pitch motor connection member to be able to rotate with respect to a roll axis (Y-axis). A yaw motor is coupled to the roll motor through a roll motor mount to be able to rotate with respect to a yaw axis (Z-axis) and, at the same time, is fixated on the mounting body. A controller determines the posture of the camera housing based on the measurement value output from the inertia sensor, and controls the operation of the pitch, roll, and yaw motors to maintain the determined posture of the camera housing.

Description

카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템 {APPARATUS FOR AUTOMATICALLY MAINTAINING HORIZONTAL OF CAMERA AND INTEGRATION CONTROL SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a camera automatic horizontal holding device and an integrated control system,

본 발명은 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a camera automatic horizontal holding device and an integrated control system.

수평 유지 장치인 짐벌(Gimbal)은 하나의 축을 중심으로 물체가 회전할 수 있도록 만들어진 구조물로서, 방송 촬영 분야에서 자이로와 가속도 센서를 이용한 많은 응용 제품들이 출시되고 있는데, 그중에 카메라 짐벌이 대표적이다.Gimbal, a horizontal holding device, is a structure that allows an object to rotate around one axis. Many application products using gyroscopes and acceleration sensors are being introduced in the field of broadcasting, among which a camera gimbal is a typical example.

카메라 짐벌은 급격히 변화되는 움직임을 모터나 액츄에이터를 이용하여 변화된 양만큼 보정하는 균형 매커니즘을 갖는 시스템이다.The camera gimbals are systems with a balancing mechanism that compensates for rapidly changing movements by varying amounts using motors or actuators.

짐벌이 적용된 카메라는 각 축에서 변화되는 움직임을 자이로 센서와 가속도 센서를 통해 판단한 후 연산 알고리즘을 통해 각각의 모터나 액츄에이터 등이 제어되어, 사전에 입력된 허용 범위 내에서 균형을 유지하여, 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw) 측에 대한 보정된 영상을 촬영할 수 있다.After the gimbal is applied, the motion of each axis is judged by the gyro sensor and the acceleration sensor. Then, each motor or actuator is controlled by the calculation algorithm, and the balance is maintained within the allowable range inputted in advance, Pitch, Roll, and Yaw sides can be photographed.

한편, 일반적인 선박은 파고나 풍랑 등의 외력에 의해 3차원 좌표계에서 X, Y에 해당하는 피치, 롤 축 기준으로 파고 및 풍랑에 의해 동요하게 되며, 일반적인 지지대를 사용해 고정된 카메라는 선박과 같은 운동성을 가지고 있다.On the other hand, a general ship is disturbed by wave and storm along the pitches and roll axes corresponding to X and Y in the three-dimensional coordinate system due to an external force such as wave or swell, and a fixed camera using a general support, Lt; / RTI >

예를 들어, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 짐벌이 적용되지 않은 카메라(1)의 경우 해수면의 파고나 풍랑 등에 의해 선박(3)이 기울어져 수평이 유지되지 않는 경우 카메라(1)는 원하지 않는 방향의 영상(P1)을 촬영하게 된다. 그러나, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 짐벌이 적용된 카메라, 즉 짐벌 카메라(5)는 해수면의 파고나 풍랑 등에 의해 선박(3)이 피치나 롤 측에 대해 기울어지더라도 카메라(5)의 수평이 자동으로 유지되어 항상 원하는 방향의 영상(P2)을 촬영할 수 있다.For example, as shown in FIG. 1 (a), in the case of the camera 1 to which the gimbal has not been applied, when the ship 3 is inclined due to the sea surface wave or storm, ) Photographs the image P1 in the undesired direction. However, as shown in FIG. 1 (b), the camera to which the gimbal is applied, that is, the gimbal camera 5, can not be used even if the ship 3 is tilted with respect to the pitch or the roll side, ) Is automatically maintained so that the image P2 in the desired direction can always be photographed.

그런데, 기존의 카메라의 수평을 유지하기 위해 사용되는 짐벌은, 모터와 감속 기어를 하나로 조합한 기어드 모터(Geared motor) 방식을 사용한 경우, 기어드 모터의 감속기 내부 기어에 의해 백래시(Backlash)가 발생되는 문제가 있으며, 또는 벨트와 폴리를 이용한 방식의 경우에는 백래시가 기어에 비해 작지만 벨트의 수명에 문제가 있으며 이러한 문제들로 인해 미세 제어 및 정밀 조작이 곤란하다는 문제가 있다.However, in the case of using a geared motor system in which a motor and a reduction gear are combined into a single gimbal to be used for maintaining the horizontal position of a conventional camera, backlash is generated by gears in the gearbox of the geared motor In the case of using a belt and a poly, the backlash is smaller than that of the gear, but there is a problem with the life of the belt, and there is a problem that it is difficult to perform fine control and precise operation due to such problems.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 짐볼에 대한 미세 제어 및 정밀 조작을 통해 선박에 장착된 카메라의 수평을 자동으로 유지할 수 있는 카메라 자동 수평 유지 장치 및 통합 제어 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a camera automatic horizontal holding device and an integrated control system capable of automatically maintaining the horizontal position of a camera mounted on a ship through fine control and precision manipulation of a zoom ball.

본 발명의 한 특징에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치는,According to an aspect of the present invention,

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서, 상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서; 상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징; 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징에 결합되는 피치 모터; 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 피치 모터 연결 부재를 통해 상기 피치 모터에 결합되는 롤 모터; 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 롤 모터 마운트를 통해 상기 롤 모터에 결합되는 동시에 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터; 및 상기 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함한다.An inertial sensor coupled to the mounting body to automatically maintain the horizontal position of the camera, the inertial sensor measuring a posture of the mounting body and outputting a corresponding measured value; A camera housing in which the camera is mounted; A pitch motor coupled to the camera housing such that the camera housing is rotatable with respect to a pitch axis (X axis); A roll motor coupled to the pitch motor via a pitch motor connecting member such that the camera housing is rotatable relative to a roll axis (Y axis); A yaw motor coupled to the roll motor through a roll motor mount so as to be rotatable about a yaw axis (Z axis) of the camera housing and fixedly coupled to the mounting body; And a controller for controlling driving of the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor to determine a posture of the camera housing based on a measurement value output from the inertial sensor, .

여기서, 상기 요 모터는, 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자; 및 상기 요 모터 고정자의 상부에 결합되어 상기 카메라 하우징를 상기 요 축을 기준으로 요잉 회전 구동하는 요 모터 회전자를 포함하고, 상기 롤 모터는, 상기 요 모터 회전자의 상부에 형성된 플레이트 형상의 롤 모터 마운트를 개재하여 상호 대면하도록 상기 롤 모터 마운트에 결합되어 있는 제1 롤 모터 및 제2 롤 모터를 포함한다.Here, the yaw motor may include: a yaw motor stator fixedly coupled to the mounting body; And a yaw motor rotor coupled to an upper portion of the yaw motor stator for driving the camera housing to yaw rotation about the yaw axis, wherein the roll motor includes a plate-shaped roll motor mount And a first roll motor and a second roll motor which are coupled to the roll motor mount so as to face each other.

또한, 상기 피치 모터 연결 부재는 제1 피치 모터 암(Arm), 제2 피치 모터 암, 제1 피치 모터 암 브라켓 및 제2 피치 모터 암 브라켓으로 구성되고, 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓은 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터의 각 회전축이 중심부에 내접하도록 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터에 각각 결합되며, 상기 제1 피치 모터 암 및 상기 제2 피치 모터 암은 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 의해 수평 방향으로 동일한 간격으로 이격되도록 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 결합되고, 상기 피치 모터는, 상기 제1 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 일측 사이에 결합되는 제1 피치 모터; 및 상기 제2 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 타측 사이에 결합되는 제2 피치 모터를 포함한다.The pitch motor connecting member may include a first pitch motor arm, a second pitch motor arm, a first pitch motor arm bracket, and a second pitch motor arm bracket, wherein the first pitch motor arm bracket, The two pitch motor arm brackets are respectively coupled to the first roll motor and the second roll motor such that respective rotation axes of the first roll motor and the second roll motor are in contact with the center portion, The two pitch motor arms are coupled to the first pitch motor arm bracket and the second pitch motor arm bracket so as to be spaced equidistantly in the horizontal direction by the first pitch motor arm bracket and the second pitch motor arm bracket, The pitch motor includes: a first pitch motor coupled between the first pitch motor arm and one side of the camera housing; And a second pitch motor coupled between the second pitch motor arm and the other side of the camera housing.

또한, 상기 카메라 하우징은 상기 제1 피치 모터와 상기 제2 피치 모터 사이에 수평 방향으로 이동 자재하게 결합된다.The camera housing is movably coupled in a horizontal direction between the first pitch motor and the second pitch motor.

또한, 상기 관성 센서는 상기 카메라 하우징 또는 상기 요 모터 고정자에 장착되고, 상기 제어기는 상기 피치 모터 연결 부재에 장착된다.Further, the inertial sensor is mounted on the camera housing or the yaw motor stator, and the controller is mounted on the pitch motor connecting member.

또한, 상기 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 피치 모터의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된다.The pitch motor and the camera housing are coupled to each other by a direct drive method in which the drive shaft of the pitch motor is directly connected to the camera housing.

또한, 상기 제어기는, 입력기, 구동기, 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 입력기는 상기 관성 센서에 의해 측정되는 측정값을 입력받도록 구성되고, 상기 구동기는 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 출력하도록 구성되며, 상기 메모리는 상기 입력기가 상기 측정값을 수신하는 데 사용되는 프로그램, 상기 구동기가 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하는 신호를 출력하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 장치가 상기 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 입력기를 통해 수신되는 상기 측정값에 따라 상기 카메라 하우징의 자세가 수평 상태를 유지하도록 상기 구동기를 통해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하도록 구성된다.The controller includes an input device, a driver, a memory, and a processor, wherein the input device is configured to receive a measured value measured by the inertial sensor, and the actuator includes a pitch motor, a roll motor, Wherein the memory is configured to output a motor drive signal for driving the pitch motor, the roll motor and the yaw motor, wherein the memory stores a program used by the input device to receive the measured value, A program used to output a signal for driving the motor and the yaw motor, and a program used by the apparatus to automatically maintain the horizontal state of the camera housing, the processor being configured to store a program stored in the memory , And in response to the measurement value received via the input device, La position of the housing is configured to control the operation of the pitch motor and the roll motor and the motor required by the driver to maintain a horizontal state.

또한, 상기 구동기는, 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 상기 프로세서로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 출력하는 위상 천이기; 및 상기 기준 신호 및 상기 위상 천이기로부터 출력되는 신호와 상기 프로세서로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 전송하는 모터 구동기를 포함한다.The driver may further include: a phase shifter for inverting and outputting a phase of a reference signal provided from the processor to control forward and backward driving of the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor; And generating a drive signal for driving the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor using a signal output from the reference signal and the phase shifter and a drive signal provided from the processor, A motor, and a motor driver for transmitting to the yaw motor.

본 발명의 다른 특징에 따른 카메라 자동 유지 장치는,According to another aspect of the present invention,

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서, 상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터; 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터; 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 한 쌍의 요 모터; 및 상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 한 쌍의 요 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함한다.A pair of pitch motors coupled to the mounting body to automatically maintain the horizontal position of the camera, the pair of pitch motors driving the pitching rotation of the camera housing on which the camera is mounted through a direct method; A pair of roll motors coupled to the pair of pitch motors through a connecting member to drive a rolling rotation of the camera housing via the connecting member and the pitch motor; And a mounting body, and is coupled to the pair of roll motors through a mount to perform yawing rotation of the camera housing via the mount, the pair of roll motors, the connecting member, and the pitch motor A pair of yaw motors driven; And a controller for determining a posture of the camera housing based on a measurement value output from an inertial sensor for measuring a posture of the mounting body and outputting a corresponding measured value, A pair of roll motors, and a controller for controlling driving of the pair of yaw motors.

여기서, 상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고, 상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며, 상기 한 쌍의 요 모터 중 하나는 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되고, 나머지 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합된다.Here, the pair of pitch motors are respectively coupled to both sides of the camera housing such that the camera housing is rotatable about a pitch axis (X axis), and the pair of roll motors rotates the camera housing (Z-axis) of the camera housing, and one of the pair of yaw motors is coupled to the pair of pitch motors through the connecting member so as to be rotatable about a roll axis (Y axis) Is coupled to the pair of roll motors via the mount rotatably with reference thereto, and the remaining yaw motors are fixedly coupled to the mounting body.

또한, 상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된다.The pair of pitch motors and the camera housing are coupled to each other in a direct driving manner in which driving shafts of the pair of pitch motors are directly connected to the camera housing.

또한, 상기 카메라 하우징은 상기 한 쌍의 피치 모터 사이에 슬라이딩 방식의 구조를 통해 수평 방향으로 이동 자재하게 결합된다.In addition, the camera housing is movably coupled between the pair of pitch motors in a horizontal direction through a sliding structure.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 통합 제어 시스템은,An integrated control system according to another aspect of the present invention includes:

카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터, 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터, 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 한 쌍의 요 모터를 포함하고, 관성 센서를 통해 측정되는 측정값에 기초하여 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 한 쌍의 요 모터를 구동하여 상기 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 카메라 자동 수평 유지 장치; 사용자 인터페이스를 통해 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어 상태를 표시하고, 사용자로부터 명령을 입력받는 컴퓨터 장치; 및 상기 컴퓨터 장치로부터의 제어 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어 상태를 상기 컴퓨터 장치로 전달하는 메인 제어부를 포함한다.A pair of pitch motors driving a pitching rotation of a camera housing in which a camera is mounted through a direct method, a pair of pitch motors coupled to the pair of pitch motors through a connecting member, A pair of roll motors for driving the rolling of the camera housing, and a pair of roll motors fixedly coupled to the mounting body and coupled to the pair of roll motors through a mount, And a pair of yaw motors for driving the yawing rotation of the camera housing via the pitch motor, wherein the pair of pitch motors, the pair of pitch motors, A camera automatic horizontal holding device for driving the roll motor and the pair of yaw motors to automatically maintain the horizontal position of the camera; A computer device for displaying a control state of the camera, the lens of the camera and the camera automatic horizontal holding device through a user interface and receiving a command from a user; And controlling the camera, the lens of the camera, and the camera automatic horizontal holding device according to a control command from the computer device, and controlling the state of the camera, the lens of the camera, To the computer device.

여기서, 상기 메인 제어부는, 통신기, 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 통신기는 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와의 통신을 수행하도록 구성되고, 상기 메모리는 상기 통신기가 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와 통신을 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라 및 상기 카메라의 렌즈 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 처리하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 컴퓨터 장치로부터의 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 저장하고 처리하여 상기 컴퓨터 장치로 전달하도록 구성된다.Wherein the main controller is configured to include a communicator, a memory, and a processor, wherein the communicator is configured to communicate with the camera, the camera automatic horizontal hold device, and the computer device, A program used for performing communication with the camera automatic horizontal holding device and the computer device, a program used for performing the lens control of the camera and the camera, and a program used for receiving and processing the image captured by the camera Wherein the processor is configured to store a program to be used for performing control of the camera automatic horizontal holding device and a program to be executed by the camera, Lens and the camera auto-number Performing control for the holding apparatus, and to store the image taken by the camera and the processing and forward to the computer device.

또한, 상기 프로세서는, 상기 관성 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 상기 장착 본체의 자세를 모니터링하여 상기 장착 본체의 위험 상태에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상태에 대한 경고 표시를 상기 컴퓨터 장치를 통해 표시하도록 추가로 구성된다.The processor may also be configured to accumulate measured values measured from the inertial sensor and to monitor the attitude of the mounting body through analysis of the accumulated measurement values to perform a pre-prediction of the critical state of the mounting body, And displaying a warning indication of the state of danger through the computer device.

또한, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에서, 상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고, 상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며, 상기 한 쌍의 요 모터 중 하나는 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되고, 나머지 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합된다.Further, in the camera automatic horizontal holding device, the pair of pitch motors are respectively coupled to both sides of the camera housing so as to be rotatable relative to a pitch axis (X axis) of the camera housing, The motor is coupled to the pair of pitch motors via the connecting member so as to be rotatable about the roll axis (Y axis) of the camera housing, and one of the pair of yaw motors is connected to the camera housing Is coupled to the pair of roll motors via the mount so as to be rotatable about a yaw axis (Z axis), and the remaining yaw motors are fixedly coupled to the mounting body.

또한, 상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된다.The pair of pitch motors and the camera housing are coupled to each other in a direct driving manner in which driving shafts of the pair of pitch motors are directly connected to the camera housing.

본 발명에 따르면, 짐볼에 대한 미세 제어 및 정밀 조작을 통해 선박에 장착된 카메라의 수평을 자동으로 유지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to automatically maintain the horizontal position of the camera mounted on the ship through fine control and precise operation of the zoom ball.

또한, 카메라 자동 수평 유지는 몰론 카메라 및 카메라 렌즈의 통합 제어가 가능하다.In addition, the automatic leveling of the camera enables the integrated control of the Molon camera and the camera lens.

또한, 카메라 자동 수평 유지를 위해 측정된 값의 축적을 통해 선박의 위험 상황을 사전에 예측하여 경고할 수 있다.In addition, by accumulating the measured values for the automatic leveling of the camera, it is possible to anticipate and alert the ship's dangerous situation in advance.

도 1의 (a)는 짐벌이 적용되지 않은 경우의 카메라 촬영 상황을 도시한 도면이고, (b)는 짐벌이 적용된 경우의 카메라 촬영 상황을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 롤링 및 요잉 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 피칭 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 카메라 하우징을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 수평 유지 동작의 개념을 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 피치 모터와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓의 결합 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어기의 구성 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 구동기의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치를 이용한 통합 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 PC를 통해 통합 제어 시스템에 대한 제어를 수행하기 위한 PC 컨트롤 프로그램 화면인 사용자 인터페이스 화면을 도시한 도면이다. Fig. 1 (a) is a view showing a camera shooting situation when a gimbal is not applied, and Fig. 1 (b) is a view showing a camera shooting situation when a gimbal is applied.
2 is a perspective view of a camera automatic horizontal holding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a rolling and yawing mechanism of the camera automatic horizontal holding device of FIG. 2. FIG.
4 is a view showing a pitching mechanism of the camera automatic horizontal holding device of FIG.
Figure 5 is a view showing the camera housing of Figure 2;
6 is a view showing the concept of the horizontal holding operation of the camera automatic horizontal holding device of FIG.
FIG. 7 is a view showing a combined structure of the pitch motor shown in FIG. 4 and the slide bracket connected to the camera housing.
8 is a block diagram of a controller of a camera automatic horizontal holding apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 9 is a diagram showing a specific configuration of the driver shown in Fig. 8. Fig.
10 is a schematic flowchart of a camera automatic horizontal holding method according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing a schematic configuration of an integrated control system using a camera automatic horizontal holding apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a user interface screen as a PC control program screen for performing control on the integrated control system through the PC shown in FIG.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

본 발명의 실시예에서 선박을 기준으로 선박의 좌우 방향으로 이어진 축(X축)을 피치(Pitch) 축이라 하고, 선박의 전후 방향으로 이어진 축을 롤(Roll) 축(Y축)이라 하며, 선박의 상하 방향으로 이어진 축을 요(Yaw) 축(Z축)이라 하고, 피치 축을 중심으로 하는 회전 동작을 피칭 동작이라고 하고, 롤 축을 중심으로 하는 회전 동작을 롤링 동작이라고 하며, 요 축을 중심으로 하는 회전 동작을 요잉 동작이라고 가정한다. 여기서, 본 발명의 실시예에서는 선박에 짐벌을 통해 카메라가 장착되는 것에 대해서 설명하지만, 본 발명의 기술적 특징은 선박에만 한정되지 않고 자동차, 비행기 등과 같이 짐벌 카메라가 장착되는 장착 본체의 자세가 변하여 자동으로 수평을 유지해야 하는 경우라면 어떠한 장착 본체라도 사용될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the axis (X axis) extending in the left-right direction of the ship is referred to as a pitch axis and the axis extending in the forward and backward direction of the ship is referred to as a roll axis (Y axis) A rotation operation around the pitch axis is referred to as a pitching operation and a rotation operation around the roll axis is referred to as a rolling operation and a rotation around the yaw axis as a center It is assumed that the operation is a yaw operation. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in which a camera is mounted on a ship through a gimbals. However, the technical features of the present invention are not limited to ships, and the posture of the mounting body on which the gimbals camera is mounted, such as an automobile or an airplane, Any mounting body can be used as long as it is required to keep it horizontal.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 롤링 및 요잉 메커니즘을 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 피칭 메커니즘을 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 카메라 하우징을 도시한 도면이며, 도 6은 도 2의 카메라 자동 수평 유지 장치의 수평 유지 동작의 개념을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a perspective view of a camera automatic horizontal holding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view showing a rolling and yawing mechanism of the camera automatic horizontal holding device of FIG. 2, FIG. 5 is a view showing the camera housing of FIG. 2, and FIG. 6 is a view showing a concept of a horizontal holding operation of the camera automatic horizontal holding device of FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 요 모터(100), 롤 모터(200), 피치 모터(300), 롤 모터 마운트(110), 피치 모터 연결부재(210), 카메라 하우징(400) 및 제어기(500)를 포함하여 구성된다.2, a camera automatic horizontal holding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a yaw motor 100, a roll motor 200, a pitch motor 300, a roll motor mount 110, Member 210, a camera housing 400, and a controller 500.

구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 베이스플레이트이면서 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에서 요 축(Z축)을 기준으로 회전 구동하는 요잉 회전 수단인 요(Yaw) 모터(100)가 선박의 선체에 고정되게 결합된다. 2 and 3, a camera automatic horizontal holding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a base plate and a camera automatic horizontal holding apparatus 10, A yaw motor 100 serving as a yawing rotation means for rotationally driving the yawing motor 100 is fixedly coupled to the ship's hull.

요 모터(100)는 선박의 선체에 고정 결합되는 요 모터 고정자(101)와 요 모터 고정자(101)에 회전 가능하도록 결합된 요 모터 회전자(102)로 구성된다.The yaw motor 100 is composed of a yaw motor stator 101 fixedly coupled to the ship's hull and a yaw motor rotor 102 rotatably coupled to the yaw motor stator 101.

요 모터(100)의 상부에는 롤 모터 마운트(110)가 요 모터(100)의 요잉 회전에 따라 동일하게 회전 가능하도록 고정 결합된다. 구체적으로, 두 개의 롤 모터 마운트(111, 112)가 롤 모터 마운트 브라켓(121, 122)을 통해 요 모터(100), 구체적으로 요 모터 회전자(102)에 각각 고정 결합된다. 또한, 롤 모터 마운트(111, 112)는 요 모터(100)의 상부로부터 위로 연장된 형태의 플레이트(plate, 판) 형상을 가지며 서로 평탄한 면이 맞닿도록 형성된다. The roll motor mount 110 is fixedly coupled to the yaw motor 100 so as to be rotatable in the same manner as the yaw motor 100 rotates. Specifically, two roll motor mounts 111 and 112 are fixedly coupled to the yaw motor 100, specifically, the yaw motor rotor 102 via the roll motor mount brackets 121 and 122, respectively. In addition, the roll motor mounts 111 and 112 have a plate shape extending from the upper portion of the yaw motor 100 and are formed so that their flat surfaces abut each other.

카메라 자동 수평 유지 장치(10)에서 롤 축(X축)을 기준으로 회전 구동하는 롤링 회전 수단인 롤 모터(200)는 롤 모터 마운트(110)에서 요 모터(100)가 결합된 반대측에 고정 결합된다. 이 때, 롤 모터(120)는 롤 모터 회전축(230)이 롤 축(Y축)과 일치하도록 롤 모터 마운트(110)에 결합된다.The roll motor 200 which is a rolling rotating means for rotationally driving on the basis of the roll axis (X axis) in the camera automatic horizontal holding device 10 is mounted on the opposite side of the roll motor mount 110, do. At this time, the roll motor 120 is coupled to the roll motor mount 110 such that the roll motor rotational axis 230 coincides with the roll axis (Y axis).

한편, 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 롤링 회전 수단인 롤 모터(200)는 롤 축(Y축)을 기준으로 양쪽 방향으로 각각 회전 구동하는 두 개의 구동 모터, 예를 들어 2개의 BLDC(Brushless Direct Current) 모터(201, 202)를 사용한다. 구체적으로, 2개의 롤 모터(201, 202)가 두 개의 롤 모터 마운트(111, 112)를 각각 개재하여 롤 모터 마운트(111, 112)의 각 반대면에 서로 대면하도록 결합되며, 롤 모터(201)가 롤 축(Y축)을 기준으로 정방향으로의 회전 구동을 수행하면, 롤 모터(202)는 롤 축(Y축)을 기준으로 역방향으로의 회전 구동을 수행한다. 여기서, 롤 모터(201)가 롤 모터 마운트(110)를 기준으로 전방에 위치하므로 전방 롤 모터(201)로서 롤 모터 마운트(111)에 결합되고, 롤 모터(202)는 롤 모터 마운트(110)를 기준으로 후방에 위치하므로 후방 롤 모터(202)로서 모터 마운트(112)에 결합된다. 롤 모터 마운트(111, 112)는 2개의 롤 모터 마운트 브라켓(131, 132)를 통해 요 모터(100)에 고정 결합된다.On the other hand, the roll motor 200, which is the rolling rotating means of the camera automatic horizontal holding device 10, is composed of two driving motors rotating in both directions with respect to the roll axis (Y axis), for example two BLDC Direct Current motors 201 and 202 are used. Specifically, the two roll motors 201 and 202 are coupled to the opposite surfaces of the roll motor mounts 111 and 112 to face each other via the two roll motor mounts 111 and 112, respectively, Performs rotational driving in the forward direction with respect to the roll axis (Y axis), the roll motor 202 performs rotational driving in the reverse direction with respect to the roll axis (Y axis). The roll motor 202 is coupled to the roll motor mount 110 as the front roll motor 201 because the roll motor 201 is located forward with respect to the roll motor mount 110, And is coupled to the motor mount 112 as a rear roll motor 202. The roll motor mounts 111 and 112 are fixedly coupled to the yaw motor 100 through two roll motor mount brackets 131 and 132. [

롤 모터(201, 202)에 대한 외부 해수로부터의 방수 처리를 위해 롤 모터 회전축(220)을 둘러싸는 형태로 롤 모터 방수 실(seal)(230)이 형성된다.A roll motor waterproof seal 230 is formed so as to surround the roll motor rotation shaft 220 for waterproofing the roll motors 201 and 202 from external seawater.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피치 축(X축)을 기준으로 회전 구동하는 피칭 회전 수단인 피치 모터(300)는 피치 모터 연결부재(210)를 통해 롤 모터(200)에 연결된다. 이 때 피치 모터(300) 역시 피치 축(X축)을 기준으로 양쪽 방향으로 각각 회전 구동하는 두 개의 구동 모터, 예를 들어 2개의 BLDC 모터(301, 302)를 사용한다. 예를 들어, 피치 모터(301)가 피치 축(X축)을 기준으로 정방향으로의 회전 구동을 수행하면, 피치 모터(302)는 피치 축(X축)을 기준으로 역방향으로의 회전 구동을 수행한다. 여기서, 피치 모터(301)가 롤 모터(200)를 기준으로 우측에 위치하므로 우측 피치 모터(301)가 되고, 피치 모터(302)가 롤 모터(200)를 기준으로 좌측에 위치하므로 좌측 피치 모터(302)가 된다.2 and 4, a pitch motor 300, which is a pitching and rotating means for rotationally driving based on a pitch axis (X axis), is connected to the roll motor 200 through a pitch motor connecting member 210 . At this time, the pitch motor 300 also uses two drive motors, for example, two BLDC motors 301 and 302, which are rotationally driven in both directions with respect to the pitch axis (X axis). For example, when the pitch motor 301 performs rotational driving in the forward direction with respect to the pitch axis (X axis), the pitch motor 302 performs rotational driving in the reverse direction with respect to the pitch axis (X axis) do. Here, since the pitch motor 301 is located on the right side with respect to the roll motor 200, the right pitch motor 301 becomes the right pitch motor 301. Since the pitch motor 302 is located on the left side with respect to the roll motor 200, (302).

한편, 피치 모터 연결부재(210)는 2개의 피치 모터 암(Arm)(211, 212)과 두 개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)으로 구성된다.The pitch motor connecting member 210 is composed of two pitch motor arms 211 and 212 and two pitch motor arm brackets 213 and 214.

2개의 피치 모터 암(211, 212)은 롤 축(Y축)과 수평되는 길이 방향으로 연장 형성된 플레이트 형상으로 피치 모터(301, 302)에 각각 결합되고, 2개의 피치 모터 암(211, 212)은 일정 간격으로 이격되어 서로 대면하도록 2개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)에 의해 고정 결합된다. 이 때, 2개의 피치 모터 암 브라켓(213, 214)은 롤 모터(201, 202)에 의해 롤링 회전 가능하도록 각 중앙부의 회전축 고정부(216, 215)가 롤 모터(201, 202)의 각 회전축(220)에 연결된다.The two pitch motor arms 211 and 212 are respectively coupled to the pitch motors 301 and 302 in a plate shape extending in the lengthwise direction that is parallel to the roll axis (Y axis), and two pitch motor arms 211 and 212, Are fixedly coupled by two pitch motor arm brackets (213, 214) so as to be spaced apart from each other at regular intervals. At this time, the two pitch motor arm brackets 213 and 214 are rotated by the roll motors 201 and 202 so that the rotary shaft fixing parts 216 and 215 of the respective central parts are rotatably supported by the respective rotary shafts 201 and 202 of the roll motors 201 and 202, Lt; / RTI >

피치 모터(301, 303)의 내측에는 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)가 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321, 322)을 통해 각각 피치 모터(301, 302)에 연결되며, 이 때 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)는 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321, 322)을 통해 슬라이딩 방식으로 앞뒤로 이동 자재하도록 연결된다. 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)에는 카메라 하우징(400)이 결합된다.The camera housing connection slides 311 and 312 are connected to the pitch motors 301 and 302 through the camera housing connection slide brackets 321 and 322, (311, 312) are connected to move back and forth in a sliding manner through the camera housing connecting slide brackets (321, 322). The camera housing connection slides 311 and 312 are coupled to the camera housing 400.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라 하우징(400)은 카메라를 탑재하며, 고정 플레이트(410)를 통해 카메라 하우징 연결 슬라이드(311, 312)에 고정 결합된다.2 and 5, the camera housing 400 mounts the camera, and is fixedly coupled to the camera housing connection slides 311 and 312 through the fixing plate 410. As shown in FIG.

이러한 카메라 하우징(400)은 반경이 동일하지 않은 다수의 원통형상이 상호 접속되어 형성된 형상의 하우징 본체(420), 하우징 본체(420)의 전면부에 형성된 카메라로 입사되는 광을 통과시키는 하우징 윈도우(430), 하우징 윈도우(430)를 하우징 본체(420)에 고정 결합하기 위한 하우징 윈도우 브라켓(440), 하우징 윈도우(430)를 통한 방수 처리를 위한 하우징 방수 프론트 커버(450) 및 카메라 하우징(400)의 후면부의 덮개 역할을 하는 하우징 리어 커버(460)를 포함하여 구성된다.The camera housing 400 includes a housing body 420 having a plurality of cylindrical shapes that are not mutually connected to each other, a housing window 430 for passing light incident on the camera formed on the front portion of the housing body 420 A housing window bracket 440 for fixing the housing window 430 to the housing body 420 and a housing waterproof front cover 450 for waterproofing the housing window 430 through the housing window 430, And a housing rear cover 460 serving as a cover of the rear portion.

한편, 카메라 하우징(400)에는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)가 선박의 움직임에도 불구하고 카메라의 수평을 자동으로 유지하는데 사용되는 관성 측정 센서인 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(도시되지 않음)가 부착될 수 있다. 이러한 IMU 센서가 3차원 공가나에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 지자계 센서인 것에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다. 한편, 상기한 IMU 센서는 카메라 하우징(400) 외에 베이스플레이트인 요 모터(100), 구체적으로 요 모터 고정자(101) 내부 또는 외부에 장착될 수도 있다.Meanwhile, in the camera housing 400, the camera automatic horizontal holding device 10 according to the embodiment of the present invention is an inertial measurement unit (IMU), which is an inertial measurement sensor used to automatically maintain the horizontal position of the camera despite the movement of the ship, A sensor (not shown) may be attached. Since the IMU sensor is well known to be a gyroscope, an accelerometer, and a geomagnetic sensor that measures motion freely in three-dimensional holes, a detailed description thereof is omitted here. The IMU sensor may be mounted inside or outside the yaw motor 100, specifically, the yaw motor stator 101, which is a base plate in addition to the camera housing 400.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 상기한 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 사용하여 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 요잉 동작, 롤링 동작 및 피칭 동작을 구동하여 선박의 움직임에도 불구하고 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지할 수 있다. As described above, the camera automatic horizontal holding device 10 according to the embodiment of the present invention can be mounted on the camera automatic horizontal holding device 10 by using the yaw motor 100, the roll motor 200 and the pitch motor 300 The yawing operation, the rolling operation, and the pitching operation are driven so that the horizontal state of the camera housing can be automatically maintained despite the movement of the ship.

도 6을 참조하면, 요 모터(100)에 의한 요잉 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 요 축(Z축)을 기준으로 하는 360ㅀ도 회전(RZ1, RZ2)이 가능해진다. 또한, 롤 모터(200)에 의한 롤링 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 롤 축(Y축)을 기준으로 하는 ㅁ45ㅀ회전(RY1, RY2)이 가능해진다. 또한, 피치 모터(300)에 의한 피칭 동작에 의해 카메라 하우징(400)이 피치 축(X축)을 기준으로 하는 ㅁ45ㅀ회전(RX1, RX2)이 가능해진다.Referring to FIG. 6, the camera housing 400 can rotate 360 degrees (RZ1, RZ2) with respect to the yaw axis (Z-axis) by the yawing motion of the yaw motor 100. In addition, the camera housing 400 can be rotated 45 degrees (RY1, RY2) with respect to the roll axis (Y axis) by the rolling operation of the roll motor 200. [ In addition, the pitching operation of the pitch motor 300 enables the camera housing 400 to make 45-degree rotations (RX1, RX2) based on the pitch axis (X-axis).

도 7은 도 4에 도시된 피치 모터(301)와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)의 결합 구성을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a view showing a combined structure of the pitch motor 301 and the camera housing connecting slide bracket 321 shown in FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 피치 모터(301)와 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)은 볼트(331, 332)를 통해 피치 모터(301)의 구동축에 직접 연결된 모터 축(330)이 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓(321)을 상호 결합하는 형태의 다이렉트 구동 방식을 사용하여 상호 연결된다.7, the pitch motor 301 and the camera housing connecting slide bracket 321 are connected to the motor housing 330 via the bolts 331 and 332 so that the motor shaft 330, which is directly connected to the drive shaft of the pitch motor 301, And the slide brackets 321 are coupled to each other using a direct drive system in which the slide brackets 321 are coupled to each other.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 IMU 센서로부터 측정된 값을 통해 선박의 움직임 상태를 파악하고 그에 따라 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하여 카메라 하우징(400)의 수평 상태를 자동으로 유지하는 제어기(500)를 더 포함하여 구성된다. 예를 들어, 제어기(500)는 피치 모터 암 브라켓(214)를 기준으로 롤 모터(202)의 반대측면의 피치 모터 암 브라켓(214)측에 장착되며, 카메라 하우징(400)에 장착된 IMS 센서로부터 측정 값을 수신하여 미리 설정되어 있는 연산 알고리즘에 따라서 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 구동 값을 산출하고, 산출된 구동 값에 따라서 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 회전 구동을 제어한다.Meanwhile, the camera automatic horizontal holding device 10 according to the embodiment of the present invention grasps the movement state of the ship through the measured values from the IMU sensor and controls the yaw motor 100, the roll motor 200, and the pitch motor 300 to automatically maintain the horizontal state of the camera housing 400. For example, the controller 500 is mounted on the pitch motor arm bracket 214 side of the opposite side of the roll motor 202 with respect to the pitch motor arm bracket 214, and the IMS sensor mounted on the camera housing 400 And calculates the drive values of the yaw motor 100, the roll motor 200, and the pitch motor 300 in accordance with a predetermined arithmetic algorithm. The yaw motor 100, And controls the rotation drive of the roll motor 200 and the pitch motor 300.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 제어기(500)의 구성 블록도이다.8 is a block diagram of the controller 500 of the camera automatic horizontal holding apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 제어기(500)는 입력기(510), 구동기(520), 메모리(530) 및 프로세서(540)를 포함한다.8, the controller 500 of the camera automatic horizontal holding apparatus 10 according to the embodiment of the present invention includes an input unit 510, a driver 520, a memory 530, and a processor 540 do.

입력기(510)는 IMU 센서로부터 측정된 값을 수신한다. 이러한 값은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치(10)가 고정 결합된 선박의 자세를 측정한 값이다.The input device 510 receives the measured value from the IMU sensor. These values are values obtained by measuring the posture of the ship to which the camera automatic horizontal holding apparatus 10 according to the embodiment of the present invention is fixedly coupled.

구동기(520)는 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 출력한다.The driver 520 outputs a motor drive signal for driving the yaw motor 100, the roll motor 200, and the pitch motor 300.

메모리(530)는 입력기(510), 구동기(520) 및 프로세서(540)가 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 제어를 수행하도록 하는 프로그램을 저장한다. 구체적으로, 메모리(530)는 입력기(510)를 통해 IMU 센서로부터 측정값을 수신하기 위한 프로그램을 저장한다. 또한, 메모리(530)는 IMU 센서에 의해 측정된 값을 분석하여 카메라 하우징(400)의 자세, 즉 선박의 자세를 분석하는 데 사용되는 프로그램, 카메라 하우징(400)의 자세 분석 결과에 따라 카메라 하우징(400)의 자세를 자동으로 수평 유지하기 위한 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 동작을 결정하는 데 사용되는 프로그램, 결정된 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 동작을 수행하기 위해 피치 모터(300), 롤 모터(200) 및 요 모터(100)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 구동기(520)를 통해 각 모터(100, 200, 300)로 전송하는 데 사용되는 프로그램 등을 저장한다.The memory 530 stores a program that causes the input device 510, the driver 520, and the processor 540 to perform camera automatic horizontal retention control according to an embodiment of the present invention. Specifically, the memory 530 stores a program for receiving measurements from the IMU sensor via the input device 510. The memory 530 analyzes a value measured by the IMU sensor and analyzes a posture of the camera housing 400, that is, a program used for analyzing the posture of the ship, and a posture analysis result of the camera housing 400, A pitch motor 300, a roll motor (not shown) for performing a pitching operation, a rolling motion and a yawing operation for automatically maintaining the posture of the pitcher 400, a program used for determining the pitching operation, 200, and 300, and a program used to generate driving signals for driving the yaw motors 100 and transmit them to the motors 100, 200, and 300 through the driver 520.

도 9는 도 8에 도시된 구동기(520)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing a specific configuration of the driver 520 shown in FIG.

도 9를 참조하면, 구동기(520)는 프로세서(540)로부터 기준 신호와 구동 신호를 수신하여 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 각 모터(100, 200, 300)로 출력한다. 이를 위해, 구동기(520)는 위상 천이기(521) 및 모터 구동기(522)를 포함한다.9, the driver 520 receives a reference signal and a driving signal from the processor 540 and generates driving signals for driving the yaw motor 100, the roll motor 200, and the pitch motor 300 And outputs them to the respective motors (100, 200, 300). To this end, the driver 520 includes a phase shifter 521 and a motor driver 522.

위상 천이기(521)는 각 모터(100, 200, 300)의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 프로세서(540)로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 모터 구동기(522)로 제공한다.The phase shifter 521 inverts the phase of the reference signal provided from the processor 540 to control the forward and backward driving of the motors 100, 200 and 300 and provides them to the motor driver 522.

모터 구동기(522)는 프로세서(540)로부터 제공되는 기준 신호 및 위상 천이기(521)로부터 제공되는 기준 신호와 프로세서(540)로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 각 모터(100, 200, 300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 각 모터(100, 200, 300)로 전송한다.The motor driver 522 drives the motors 100, 200, and 300 using the reference signal provided from the processor 540 and the reference signal provided from the phase shifter 521 and the drive signal provided from the processor 540, And transmits the generated drive signals to the motors (100, 200, 300).

이하, 상기한 제어기(500)에 의해 수행되는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a camera automatic horizontal holding method according to an embodiment of the present invention performed by the controller 500 will be described.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법의 개략적인 흐름도이다.10 is a schematic flowchart of a camera automatic horizontal holding method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제어기(500)는 전체적인 초기화를 수행하고, IMU 센서에 대해서도 초기화를 수행시킨다(S100).Referring to FIG. 10, the controller 500 performs overall initialization and initializes the IMU sensor (S100).

그 후, IMU 센서에 측정되어 전달되는 측정값을 수신한다(S110). 여기서, IMU 센서에 의해 측정되어 전달되는 측정값은 가속도계 측정값 및 자이로스코프 측정값일 수 있다.Thereafter, the measurement value measured and transmitted to the IMU sensor is received (S110). Here, the measurement value measured and transmitted by the IMU sensor may be an accelerometer measurement value and a gyroscope measurement value.

다음, 미리 설정된 센서 오프셋 값을 취득한다(S120). 여기서 미리 설정된 센서 오프셋 값은 선박 등의 수평 자세시 IMU 센서에 의해 취득될 수 있는 미리 설정된 값을 의미하며, 이러한 센서 오프셋 값은 가속도계 및 자이로스코프 각각에 대한 오프셋 값으로 설정되어 있다. Next, a predetermined sensor offset value is acquired (S120). Here, the preset sensor offset value refers to a predetermined value that can be acquired by the IMU sensor in a horizontal posture such as a ship, and the sensor offset value is set to an offset value for each of the accelerometer and the gyroscope.

그 후, 상기 단계(S110)에서 수신된 측정값과 상기 단계(S120)에서 취득된 센서 오프셋 값을 비교하고(S130), 만약 틀리면 측정값과 센서 오프셋 값의 차이를 보정하기 위해 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여(S140) 해당 모터(100, 200, 300)를 구동시켜서 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 자세를 변경시켜서 수평 상태가 유지되도록 한다(S150). 이 때, 센서 오프셋 값과 비교되는 측정값은 상기 단계(S110)에서 수신된 후 센서 오프셋 값과의 비교를 위해 다양한 필터를 통과시킨 값이 사용될 수 있다. 이러한 필터로는 저대역 통과 필터, 칼만 필터 등이 있다.Thereafter, the measured value received in the step S110 is compared with the sensor offset value acquired in the step S120 (S130). If the difference is correct, the yaw motor 100 The motor 100 is driven to generate a driving signal for driving the roll motor 200 and the pitch motor 300 to change the posture of the camera automatic horizontal holding device 10 So that the horizontal state is maintained (S150). In this case, the measured value compared with the sensor offset value may be a value passed through various filters for comparison with the sensor offset value after being received in step S110. Such filters include low-pass filters, and Kalman filters.

또한, 카메라 자동 수평 유지 장치(10)의 자세 변경을 위한 요 모터(100), 롤 모터(200) 및 피치 모터(300)의 구동은 PWM(Pulse Width Modulation) 펄스 방식에 의해 수행될 수 있다. The driving of the yaw motor 100, the roll motor 200, and the pitch motor 300 for changing the attitude of the camera automatic horizontal holding device 10 can be performed by a PWM (Pulse Width Modulation) pulse method.

한편, 카메라 수평 유지 장치(10)가 수평 상태를 유지하고 있어서 상기 단계(S130)에서 측정값과 센서 오프셋 값이 같거나, 또는 상기 단계(S150)에서의 모터 구동 후에 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 방법을 종료할 것인지가 판단되고(S160) 종료하지 않고 계속 수행되는 경우에는 상기 단계(S110)부터 반복 수행되지만 그렇지 않은 경우에는 종료하게 된다.On the other hand, if the measurement value and the sensor offset value are the same in step S130 because the camera horizontal holding device 10 is maintained in the horizontal state, or after the motor driving in step S150, If it is determined in step S160 that the camera automatic horizontal retention method is to be terminated, the process is repeated from step S110, but if not, the process is terminated.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 자동 수평 유지 장치를 이용한 통합 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.11 is a view showing a schematic configuration of an integrated control system using a camera automatic horizontal holding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어 시스템(20)은 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600), PC(Personal Computer)(700) 및 메인 제어부(800)를 포함한다.11, the integrated control system 20 according to the embodiment of the present invention includes a camera automatic horizontal holding device 10, a camera 600, a PC (personal computer) 700, and a main control unit 800, .

카메라 자동 수평 유지 장치(10)는 상기에서 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 장치이므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The camera automatic horizontal holding device 10 is the same as that described above with reference to FIGS. 2 to 10, so a detailed description thereof will be omitted.

카메라(600)는 렌즈를 사용하여 외부 사진 또는 영상을 촬영하는 장치로서, 이미지 센서를 사용하여 영상을 기록하는 디지털 카메라가 기본적으로 사용될 수 있다. 이러한 카메라(600)는 초점 거리, 조리개, 화각 등의 조절을 위해 카메라 렌즈의 제어가 가능하다.The camera 600 is an apparatus for photographing an external photograph or an image using a lens, and a digital camera for recording an image using an image sensor can be basically used. The camera 600 can control the camera lens to adjust the focal length, diaphragm, and angle of view.

PC(700)는 사용자와의 인터페이스를 통해 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어 시스템(20)에 대한 전체적인 제어를 수행하는 데 사용된다. 특히, PC(700)는 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어뿐만 아니라 카메라(600)의 위치 제어, 카메라(600)의 렌즈 위치 제어, 위치/경도 표시, 카메라(600)에 의해 촬영된 영상 저장 등을 수행할 수 있다. 첨부한 도 12는 PC(700)를 통해 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어를 수행하기 위한 PC 컨트롤 프로그램 화면인 사용자 인터페이스 화면을 도시한다. 사용자는 도 12에 도시된 바와 같은 PC 컨트롤 프로그램 화면을 통해서 통합 제어 시스템(20)에 대한 제어 및 카메라(600)와 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 제어 및 상황을 확인할 수 있다.The PC 700 is used to perform overall control over the integrated control system 20 according to an embodiment of the present invention through an interface with the user. Particularly, the PC 700 controls not only the control of the integrated control system 20 but also the position control of the camera 600, the lens position control of the camera 600, the position / And so on. 12 shows a user interface screen, which is a PC control program screen for performing control on the integrated control system 20 via the PC 700. As shown in FIG. The user can check the control of the integrated control system 20 and the control and the status of the camera 600 and the camera automatic horizontal holding device 10 through the PC control program screen as shown in FIG.

메인 제어부(800)와 유무선 통신을 통해 연결되어 PC(700)를 통한 제어 명령에 따라 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 대한 제어와 상황 인지, 카메라(600) 및 카메라(600)의 렌즈 제어와 촬영 영상 수신 및 저장 제어, GPS나 무선 통신 등의 기타 시스템 제어 등을 수행한다.The control of the camera automatic horizontal holding device 10 and the control of the camera 600 and the camera 600 are performed according to a control command through the wired or wireless communication with the main control unit 800, Control of reception and storage of photographed images, and control of other systems such as GPS and wireless communication.

이러한 메인 제어부(800)는 통신기(810), 메모리(820) 및 프로세서(830)를 포함한다.The main control unit 800 includes a communicator 810, a memory 820, and a processor 830.

통신기(810)는 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600) 및 PC(700)와의 유무선 통신을 수행한다.The communicator 810 performs wired / wireless communication with the camera automatic horizontal holding device 10, the camera 600, and the PC 700.

메모리(820)는 통신기(810) 및 프로세서(830)가 본 발명의 실시예에 따른 통합 제어를 수행하도록 하는 프로그램을 저장한다.The memory 820 stores a program that allows the communicator 810 and the processor 830 to perform integrated control according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 메모리(820)는 통신기(810)를 통해 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600) 및 PC(700)와 데이터를 송수신하기 위한 통신을 수행하는 프로그램을 저장한다.Specifically, the memory 820 stores a program for communicating with the camera automatic horizontal holding device 10, the camera 600, and the PC 700 via the communicator 810 to transmit and receive data.

또한, 메모리(820)는 PC(700)로부터의 명령에 따라 카메라 자동 수평 유지 장치(10), 카메라(600), 카메라(600)의 렌즈 등에 대한 제어를 수행하기 위한 프로그램을 저장한다.The memory 820 stores a program for controlling the camera automatic horizontal holding device 10, the camera 600, and the lens of the camera 600 according to a command from the PC 700. [

또한, 메모리(820)는 카메라 자동 수평 유지 장치(10)에 장착된 IMU 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 해상에서 파고나 돌풍 등의 외력으로 인한 선박의 자세를 모니터링하여 선박의 전복 등의 위험 상황에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상황에 대한 경고 표시 등을 수행하는 프로그램을 더 저장한다. The memory 820 stores the measured values measured from the IMU sensor mounted on the camera automatic horizontal holding device 10 and analyzes the stored measured values to determine the posture of the ship due to an external force, And further stores a program for performing a pre-prediction of a dangerous situation such as overturning of a ship, and a warning display for a predicted dangerous situation.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and method, but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10 : 카메라 자동 수평 유지 장치
100: 요 모터 101: 요 모터 고정자 102: 요 모터 회전자
110: 롤 모터 마운트
200: 롤 모터 201: 전방 롤 모터 202: 후방 롤 모터
210: 피치 모터 연결부재 211, 212: 피치 모터 암
213, 214: 피치 모터 암 브라켓 215, 216: 회전축 고정부
220: 롤 모터 회전축 230: 롤 모터 방수 실
300: 피치 모터 301: 우측 피치 모터 302: 좌측 피치 모터
311, 312: 카메라 하우징 연결 슬라이드
321, 322: 카메라 하우징 연결 슬라이드 브라켓 330: 모터 축
400: 카메라 하우징 410: 고정 플레이트
500: 제어기 510: 입력기 520: 구동기
530, 820: 메모리 540, 830: 프로세서 521: 위상 천이기
522: 모터 구동기 600: 카메라 700: PC
800: 메인 제어부 810: 통신기10: Camera automatic leveling device
100: Y motor 101: Y motor stator 102: Y motor rotor
110: Roll motor mount
200: Roll motor 201: Front roll motor 202: Rear roll motor
210: pitch motor connecting member 211, 212: pitch motor arm
213, 214: pitch motor arm bracket 215, 216:
220: Roll motor rotation shaft 230: Roll motor waterproofing chamber
300: pitch motor 301: right pitch motor 302: left pitch motor
311, 312: Camera housing connection slide
321, 322: Camera housing connection slide bracket 330: Motor shaft
400: camera housing 410: stationary plate
500: controller 510: input device 520: driver
530, 820: memory 540, 830: processor 521: phase shifter
522: motor driver 600: camera 700: PC
800: main controller 810:

Claims (17)

장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서,
상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서;
상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징;
상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징에 결합되는 피치 모터;
상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 피치 모터 연결 부재를 통해 상기 피치 모터에 결합되는 롤 모터;
상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 롤 모터 마운트를 통해 상기 롤 모터에 결합되는 동시에 상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터; 및
상기 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하는 제어기
를 포함하는 카메라 자동 수평 유지 장치.An apparatus for automatically maintaining the horizontal position of a camera coupled to a mounting body,
An inertial sensor for measuring a posture of the mounting body and outputting a corresponding measured value;
A camera housing in which the camera is mounted;
A pitch motor coupled to the camera housing such that the camera housing is rotatable with respect to a pitch axis (X axis);
A roll motor coupled to the pitch motor via a pitch motor connecting member such that the camera housing is rotatable relative to a roll axis (Y axis);
A yaw motor coupled to the roll motor through a roll motor mount so as to be rotatable about a yaw axis (Z axis) of the camera housing and fixedly coupled to the mounting body; And
A controller that controls driving of the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor to determine the posture of the camera housing based on a measurement value output from the inertial sensor,
Wherein the camera comprises: 제1항에 있어서,
상기 요 모터는,
상기 장착 본체에 고정 결합되는 요 모터 고정자; 및
상기 요 모터 고정자의 상부에 결합되어 상기 카메라 하우징를 상기 요 축을 기준으로 요잉 회전 구동하는 요 모터 회전자를 포함하고,
상기 롤 모터는,
상기 요 모터 회전자의 상부에 형성된 플레이트 형상의 롤 모터 마운트를 개재하여 상호 대면하도록 상기 롤 모터 마운트에 결합되어 있는 제1 롤 모터 및 제2 롤 모터를 포함하는,
카메라 자동 수평 유지 장치.The method according to claim 1,
The yaw motor includes:
A yaw motor stator fixedly coupled to the mounting body; And
And a yaw motor rotor coupled to an upper portion of the yaw motor stator for driving the camera housing to yaw rotation about the yaw axis,
The roll motor includes:
And a first roll motor and a second roll motor coupled to the roll motor mount so as to face each other via a plate-like roll motor mount formed on an upper portion of the yaw motor rotor,
Camera automatic leveling device. 제2항에 있어서,
상기 피치 모터 연결 부재는 제1 피치 모터 암(Arm), 제2 피치 모터 암, 제1 피치 모터 암 브라켓 및 제2 피치 모터 암 브라켓으로 구성되고,
상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓은 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터의 각 회전축이 중심부에 내접하도록 상기 제1 롤 모터와 상기 제2 롤 모터에 각각 결합되며,
상기 제1 피치 모터 암 및 상기 제2 피치 모터 암은 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 의해 수평 방향으로 동일한 간격으로 이격되도록 상기 제1 피치 모터 암 브라켓 및 상기 제2 피치 모터 암 브라켓에 결합되고,
상기 피치 모터는,
상기 제1 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 일측 사이에 결합되는 제1 피치 모터; 및
상기 제2 피치 모터 암과 상기 카메라 하우징의 타측 사이에 결합되는 제2 피치 모터
를 포함하는, 카메라 자동 수평 유지 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the pitch motor connecting member is constituted by a first pitch motor arm, a second pitch motor arm, a first pitch motor arm bracket and a second pitch motor arm bracket,
The first pitch motor arm bracket and the second pitch motor arm bracket are respectively coupled to the first roll motor and the second roll motor such that angular rotation axes of the first and second roll motors are inscribed in the central portion, ,
Wherein the first pitch motor arm and the second pitch motor arm are spaced at equal intervals in the horizontal direction by the first pitch motor arm bracket and the second pitch motor arm bracket, A pitch motor arm bracket,
The pitch motor includes:
A first pitch motor coupled between the first pitch motor arm and one side of the camera housing; And
And a second pitch motor connected between the second pitch motor arm and the other side of the camera housing,
Wherein the camera comprises: 제3항에 있어서,
상기 카메라 하우징은 상기 제1 피치 모터와 상기 제2 피치 모터 사이에 수평 방향으로 이동 자재하게 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.The method of claim 3,
Wherein the camera housing is movably coupled horizontally between the first pitch motor and the second pitch motor,
Camera automatic leveling device. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관성 센서는 상기 카메라 하우징 또는 상기 요 모터 고정자에 장착되고,
상기 제어기는 상기 피치 모터 연결 부재에 장착되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
Wherein the inertial sensor is mounted on the camera housing or the yaw motor stator,
Wherein the controller is mounted on the pitch motor connecting member,
Camera automatic leveling device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 피치 모터의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합된,
카메라 자동 수평 유지 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the pitch motor and the camera housing are coupled to each other in a direct drive manner in which the drive shaft of the pitch motor is directly connected to the camera housing,
Camera automatic leveling device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는,
입력기, 구동기, 메모리 및 프로세서를 포함하며,
상기 입력기는 상기 관성 센서에 의해 측정되는 측정값을 입력받도록 구성되고,
상기 구동기는 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 출력하도록 구성되며,
상기 메모리는 상기 입력기가 상기 측정값을 수신하는 데 사용되는 프로그램, 상기 구동기가 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하는 신호를 출력하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 장치가 상기 카메라 하우징의 수평 상태를 자동으로 유지하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고,
상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 입력기를 통해 수신되는 상기 측정값에 따라 상기 카메라 하우징의 자세가 수평 상태를 유지하도록 상기 구동기를 통해 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 구동을 제어하도록 구성된,
카메라 자동 수평 유지 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The controller comprising:
An input device, a driver, a memory, and a processor,
Wherein the input device is configured to receive a measurement value measured by the inertial sensor,
Wherein the driver is configured to output a motor drive signal for driving the pitch motor, the roll motor and the yaw motor to the pitch motor, the roll motor and the yaw motor,
Wherein the memory stores a program used by the input device to receive the measured value, a program used by the driver to output a signal driving the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor, And is configured to store a program used to automatically maintain a horizontal state,
Wherein the processor calls the program stored in the memory and controls the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor through the driver so that the posture of the camera housing is maintained in a horizontal state according to the measured value received via the input device. Configured to control driving,
Camera automatic leveling device. 제7항에 있어서,
상기 구동기는,
상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터의 정방향 및 역방향 구동을 제어하기 위해 상기 프로세서로부터 제공되는 기준 신호의 위상을 반전시켜서 출력하는 위상 천이기; 및
상기 기준 신호 및 상기 위상 천이기로부터 출력되는 신호와 상기 프로세서로부터 제공되는 구동 신호를 사용하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 피치 모터, 상기 롤 모터 및 상기 요 모터로 전송하는 모터 구동기
를 포함하는, 카메라 자동 수평 유지 장치.8. The method of claim 7,
The driver includes:
A phase shifter for inverting and outputting a phase of a reference signal provided from the processor to control forward and backward driving of the pitch motor, the roll motor, and the yaw motor; And
The pitch motor, the roll motor, and the yaw motor by using a signal output from the reference signal and the phase shifter and a drive signal provided from the processor to generate a drive signal for driving the pitch motor, And a motor driver
Wherein the camera comprises: 장착 본체에 결합되어 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 장치로서,
상기 카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터;
연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터; 및
장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 한 쌍의 요 모터; 및
상기 장착 본체의 자세를 측정하여 대응되는 측정값을 출력하는 관성 센서로부터 출력되는 측정값에 의해 상기 카메라 하우징의 자세를 판단하고, 판단되는 상기 카메라 하우징의 자세를 수평으로 유지하기 위해 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 한 쌍의 요 모터의 구동을 제어하는 제어기
를 포함하는 카메라 자동 수평 유지 장치.An apparatus for automatically maintaining the horizontal position of a camera coupled to a mounting body,
A pair of pitch motors for driving a pitching rotation of a camera housing on which the camera is mounted through a direct method;
A pair of roll motors coupled to the pair of pitch motors through a connecting member to drive a rolling rotation of the camera housing via the connecting member and the pitch motor; And
And is coupled to the pair of roll motors via a mount to drive yawing rotations of the camera housing via the mount, the pair of roll motors, the connecting member, and the pitch motor A pair of yaw motors; And
Wherein the position of the camera housing is determined based on a measurement value output from an inertial sensor that measures a posture of the mounting body and outputs a corresponding measured value, A pitch motor, a pair of roll motors, and a controller for controlling driving of the pair of yaw motors
Wherein the camera comprises: 제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고,
상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며,
상기 한 쌍의 요 모터 중 하나는 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되고, 나머지 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.10. The method of claim 9,
The pair of pitch motors are coupled to the camera housing on both sides of the camera housing so as to be rotatable about a pitch axis (X axis)
The pair of roll motors are respectively coupled to the pair of pitch motors via the connecting member so as to be rotatable about a roll axis (Y axis) of the camera housing,
Wherein one of the pair of yaw motors is coupled to the pair of roll motors via the mount so as to be rotatable with respect to the yaw axis (Z axis) of the camera housing, and the remaining yaw motors are fixed to the mounting body Combined,
Camera automatic leveling device. 제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the pair of pitch motors and the camera housing are coupled to each other in a direct driving manner in which driving shafts of the pair of pitch motors are directly connected to the camera housing,
Camera automatic leveling device. 제9항에 있어서,
상기 카메라 하우징은 상기 한 쌍의 피치 모터 사이에 슬라이딩 방식의 구조를 통해 수평 방향으로 이동 자재하게 결합되는,
카메라 자동 수평 유지 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the camera housing is horizontally movably coupled to the pair of pitch motors through a sliding structure,
Camera automatic leveling device. 카메라가 장착되는 카메라 하우징의 피칭(Pitching) 회전을 다이렉트 방식을 통해 구동하는 한 쌍의 피치 모터, 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되어 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 롤링(Rolling) 회전을 구동하는 한 쌍의 롤 모터, 및 장착 본체에 고정 결합되는 동시에 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되어 상기 마운트, 상기 한 쌍의 롤 모터, 상기 연결 부재 및 상기 피치 모터를 개재하여 상기 카메라 하우징의 요잉(Yawing) 회전을 구동하는 한 쌍의 요 모터를 포함하고, 관성 센서를 통해 측정되는 측정값에 기초하여 상기 한 쌍의 피치 모터, 상기 한 쌍의 롤 모터 및 상기 한 쌍의 요 모터를 구동하여 상기 카메라의 수평을 자동으로 유지하는 카메라 자동 수평 유지 장치;
사용자 인터페이스를 통해 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치의 제어 상태를 표시하고, 사용자로부터 명령을 입력받는 컴퓨터 장치; 및
상기 컴퓨터 장치로부터의 제어 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라, 상기 카메라의 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어 상태를 상기 컴퓨터 장치로 전달하는 메인 제어부
를 포함하는 통합 제어 시스템.A pair of pitch motors driving a pitching rotation of a camera housing in which a camera is mounted through a direct method, a pair of pitch motors coupled to the pair of pitch motors through a connecting member, A pair of roll motors for driving the rolling of the camera housing, and a pair of roll motors fixedly coupled to the mounting body and coupled to the pair of roll motors through a mount, And a pair of yaw motors for driving the yawing rotation of the camera housing via the pitch motor, wherein the pair of pitch motors, the pair of pitch motors, A camera automatic horizontal holding device for driving the roll motor and the pair of yaw motors to automatically maintain the horizontal position of the camera;
A computer device for displaying a control state of the camera, the lens of the camera and the camera automatic horizontal holding device through a user interface and receiving a command from a user; And
Wherein the controller controls the camera, the lens of the camera, and the camera automatic horizontal holding device according to a control command from the computer device, and controls the control state of the camera, the lens of the camera, The main control unit
And an integrated control system. 제13항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
통신기, 메모리 및 프로세서를 포함하며,
상기 통신기는 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와의 통신을 수행하도록 구성되고,
상기 메모리는 상기 통신기가 상기 카메라, 상기 카메라 자동 수평 유지 장치 및 상기 컴퓨터 장치와 통신을 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라 및 상기 카메라의 렌즈 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 처리하는 데 사용되는 프로그램 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하는 데 사용되는 프로그램을 저장하도록 구성되고,
상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 프로그램을 호출하여, 상기 컴퓨터 장치로부터의 명령에 따라 상기 카메라, 상기 카메라 렌즈 및 상기 카메라 자동 수평 유지 장치에 대한 제어를 수행하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 저장하고 처리하여 상기 컴퓨터 장치로 전달하도록 구성된,
통합 제어 시스템. 14. The method of claim 13,
The main control unit,
A communication device, a memory, and a processor,
Wherein the communicator is configured to perform communication with the camera, the camera automatic horizontal hold device, and the computer device,
Wherein the memory comprises a program used by the communicator to perform communications with the camera, the camera automatic horizontal hold device and the computer device, a program used to perform lens control of the camera and the camera, A program used to receive and process the captured image, and a program used to perform control on the camera automatic horizontal hold device,
The processor invokes a program stored in the memory to perform control on the camera, the camera lens, and the camera automatic horizontal holding device in response to an instruction from the computer device, to store the image photographed by the camera And configured to communicate to the computer device,
Integrated control system. 제14항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 관성 센서로부터 측정되는 측정값을 축적하고, 축적된 측정값의 분석을 통해 상기 장착 본체의 자세를 모니터링하여 상기 장착 본체의 위험 상태에 대한 사전 예측을 수행하며, 사전 예측된 위험 상태에 대한 경고 표시를 상기 컴퓨터 장치를 통해 표시하도록 추가로 구성된,
통합 제어 시스템.15. The method of claim 14,
Wherein the processor is configured to accumulate measured values measured from the inertial sensor and monitor the attitude of the mounting body through analysis of the accumulated measurement values to perform a pre-prediction of the critical state of the mounting body, Further configured to display, via the computer device,
Integrated control system. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 자동 수평 유지 장치에서,
상기 한 쌍의 피치 모터는 상기 카메라 하우징을 피치(Pitch) 축(X축) 기준으로 회전 가능하게 상기 카메라 하우징의 양측에 각각 결합되고,
상기 한 쌍의 롤 모터는 상기 카메라 하우징을 롤(Roll) 축(Y축) 기준으로 회전 가능하게 상기 연결 부재를 통해 상기 한 쌍의 피치 모터에 각각 결합되며,
상기 한 쌍의 요 모터 중 하나는 상기 카메라 하우징을 요(Yaw) 축(Z축) 기준으로 회전 가능하게 상기 마운트를 통해 상기 한 쌍의 롤 모터에 결합되고, 나머지 요 모터는 상기 장착 본체에 고정 결합되는,
통합 제어 시스템.16. The method according to any one of claims 13 to 15,
In the camera automatic horizontal holding device,
The pair of pitch motors are coupled to the camera housing on both sides of the camera housing so as to be rotatable about a pitch axis (X axis)
The pair of roll motors are respectively coupled to the pair of pitch motors via the connecting member so as to be rotatable about a roll axis (Y axis) of the camera housing,
Wherein one of the pair of yaw motors is coupled to the pair of roll motors via the mount so as to be rotatable with respect to the yaw axis (Z axis) of the camera housing, and the remaining yaw motors are fixed to the mounting body Combined,
Integrated control system. 제16항에 있어서,
상기 한 쌍의 피치 모터와 상기 카메라 하우징은, 상기 한 쌍의 피치 모터 각각의 구동축이 상기 카메라 하우징에 직접 연결되는 다이렉트 구동 방식으로 상호 결합되는,
통합 제어 시스템.17. The method of claim 16,
Wherein the pair of pitch motors and the camera housing are coupled to each other in a direct driving manner in which driving shafts of the pair of pitch motors are directly connected to the camera housing,
Integrated control system.
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