KR20240079583A - Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using ultrasonic camera - Google Patents

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KR20240079583A
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박영님
서희준
배민기
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(주)에스엠소프트
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Abstract

본 발명은 초음파카메라가 탑재된 드론을 이용해 배관의 균열이나 파손을 감지하는 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치는 검사대상의 배관을 따라 근접비행할 수 있게 형성된 드론, 상기 드론의 비행을 제어하는 비행제어부, 상기 배관의 결함을 감지하기 위한 것으로, 상기 드론에 장착되는 초음파카메라 및 상기 드론에 장착되어 상기 초음파카메라의 취득데이터를 데이터처리PC 또는 클라우드서버로 전송하는 데이터전송부를 포함한다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera that detects cracks or damage in pipes using a drone equipped with an ultrasonic camera.
The unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera according to the present invention includes a drone configured to fly close to the pipe to be inspected, a flight control unit that controls the flight of the drone, and a device for detecting defects in the pipe. It includes an ultrasonic camera mounted on a drone and a data transmission unit mounted on the drone to transmit acquired data from the ultrasonic camera to a data processing PC or cloud server.

Figure P1020220162638
Figure P1020220162638

Description

초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치 {Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using ultrasonic camera}Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using ultrasonic camera}

본 발명은 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파카메라가 탑재된 드론을 이용해 배관의 균열이나 파손을 감지하는 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치에 관한 것이다. The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera, and more specifically, to an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera that detects cracks or damage in pipes using a drone equipped with an ultrasonic camera. It's about.

현대에는 가스사용량의 증가로 인하여 가스설비, 배관기술, 가스사고 예방기술 등에 대한 설비투자가 증가되고 있고, 가스의 누설에 따른 감지장치의 개발을 위하여 누설된 가스의 물리 및 화학량을 전기적신호로 검출하기 위한 센서의 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.In modern times, due to the increase in gas usage, investment in gas facilities, piping technology, and gas accident prevention technology is increasing. In order to develop a detection device for gas leakage, the physical and chemical quantities of leaked gas are detected using electrical signals. To this end, sensor technology development is actively underway.

종래에는 등록특허 제10-0237162호 "매설 가스관의 가스 누출 감지장치"(선행기술1) 및 등록특허 제10-1311322호 "적외선식 가스 검지기 및 적외선식 가스 계측 장치"(선행기술2)가 제안된 바 있다.Previously, Registered Patent No. 10-0237162 “Gas Leak Detection Device for Buried Gas Pipes” (Prior Art 1) and Registered Patent No. 10-1311322 “Infrared Gas Detector and Infrared Gas Measuring Device” (Prior Art 2) were proposed. It has been done.

상기 선행기술1은 매설된 가스관의 가스 누출을 감지하기 위한 감지장치로, 누출된 가스를 유입하기 위한 구멍을 가지는 본체; 본체 상부에 땅속으로 스며든 빗물의 차단을 위하여 설치되는 경사형 지붕으로 구성되는 집; 집의 내부에 설치된 가스센서; 가스센서에 연결되어 지상으로 노출되는 보호튜브; 보호튜브에 연결되어 감지신호를 전달받는 컨트롤박스를 포함하여 구성되고, 상기 집은 지하에 매설된 가스관의 상부에 설치되어 가스누출을 감지하도록 한 것을 특징으로 하는 매설 가스관의 가스누출 감지장치이다.The prior art 1 is a detection device for detecting gas leaks from buried gas pipes, including a main body having a hole for introducing leaked gas; A house consisting of a sloping roof installed on the upper part of the main body to block rainwater that seeps into the ground; Gas sensors installed inside the house; A protective tube connected to the gas sensor and exposed to the ground; It is a gas leak detection device for buried gas pipes, which includes a control box that is connected to a protection tube and receives a detection signal, and is installed on the upper part of a gas pipe buried underground to detect gas leaks.

그러나 상기 선행기술1은 지하에 매설된 가스관의 상부에 집(house)을 설치하여 센서를 보호하고 가스누출을 감지하도록 한 기술이므로 가스의 누출을 감지하게 위한 지역이 제한적으로 이루어진다는 문제가 있다. However, since the prior art 1 is a technology that protects sensors and detects gas leaks by installing a house on top of a gas pipe buried underground, there is a problem that the area for detecting gas leaks is limited.

상기 선행기술2는 열을 이용하여 적외선을 검출하는 열형(熱型) 적외선 검출 소자를 가지는 적외선 수광부; 상기 적외선 수광부에 적외선을 입사(入射)시키기 위한 창공(窓孔)을 가지는 패키지; 상기 패키지와 접합되고, 열형 적외선 검출 소자에 각각 대응하는 복수 개의 필터 요소부(要素部)를 가지는 광학필터; 상기 필터 요소부는 적외선을 투과시키는 재료인 필터 기판과, 적외선을 선택적으로 투과시키도록 구성된 투과필터; 상기 투과필터의 선택파장보다 긴 적외선을 흡수하도록 구성된 차단필터를 구비한 것을 특징으로 하는 적외선식 가스 검지기에 관한 기술이다.The prior art 2 includes an infrared light receiving unit having a thermal infrared detection element that detects infrared rays using heat; a package having an opening for allowing infrared rays to enter the infrared light receiving unit; an optical filter bonded to the package and having a plurality of filter elements each corresponding to a thermal infrared detection element; The filter element unit includes a filter substrate made of a material that transmits infrared rays, and a transmission filter configured to selectively transmit infrared rays; This technology relates to an infrared gas detector, which is characterized by having a cutoff filter configured to absorb infrared rays longer than the selected wavelength of the transmission filter.

그러나 상기 선행기술2와 같이 필터가 달린 가열식 적외선 광원을 사용하는 경우에는 복잡한 광학장치가 회로구성으로 설계되어야 하는 문제점이 발생되었고, 높은 열 손실로 인하여 충분한 분광효율을 얻을 수 없었으므로 연산속도가 저하되어 센서의 감지 범위를 넓게 할 수 없었다,However, when using a heated infrared light source with a filter as in the prior art 2, a problem arose in that a complex optical device had to be designed with a circuit configuration, and sufficient spectral efficiency could not be obtained due to high heat loss, resulting in a decrease in calculation speed. It was not possible to widen the detection range of the sensor.

따라서 선행기술2의 적외선 가스 검지기는 센서의 감지효율이 현저하게 저하되었을 뿐 아니라 본 발명과 같이 높은 구조의 시설물에서 누출되는 가스를 효율적으로 감지하거나, 넓은 범위의 지역을 이동하면서 가스의 누출을 감지할 수 있도록 하는 효과는 기대할 수 없었다.Therefore, the infrared gas detector of prior art 2 not only has a significantly reduced sensor detection efficiency, but also efficiently detects gas leaking from a high-structure facility like the present invention, or detects gas leakage while moving over a wide area. The effect of making it possible was not expected.

한국등록특허 제10-0237162호 "매설 가스관의 가스 누출 감지장치"Korean Patent No. 10-0237162 “Gas leak detection device for buried gas pipes” 한국등록특허 제10-1311322호 "적외선식 가스 검지기 및 적외선식 가스 계측 장치"Korean Patent No. 10-1311322 “Infrared gas detector and infrared gas measuring device”

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 초음파카메라를 통해 배관에 대한 손상 여부를 확인할 수 있는 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera that can check whether there is damage to the pipes through an ultrasonic camera.

본 발명에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치는 검사대상의 배관을 따라 근접비행할 수 있게 형성된 드론, 상기 드론의 비행을 제어하는 비행제어부, 상기 배관의 결함을 감지하기 위한 것으로, 상기 드론에 장착되는 초음파카메라 및 상기 드론에 장착되어 상기 초음파카메라의 취득데이터를 데이터처리PC 또는 클라우드서버로 전송하는 데이터전송부를 포함한다.The unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera according to the present invention includes a drone configured to fly close to the pipe to be inspected, a flight control unit that controls the flight of the drone, and a device for detecting defects in the pipe. It includes an ultrasonic camera mounted on a drone and a data transmission unit mounted on the drone to transmit acquired data from the ultrasonic camera to a data processing PC or cloud server.

아울러 본 발명의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치는 상기 드론에 설치되며, 상기 드론의 모터 또는 주변에서 발생하는 노이즈신호를 차단할 수 있도록 상기 초음파카메라의 주변을 감싸는 노이즈차단부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera of the present invention is installed on the drone, and further includes a noise blocking unit surrounding the ultrasonic camera to block noise signals generated from the motor or surroundings of the drone. desirable.

상기 비행제어부는 무선으로 상기 드론의 비행을 조종할 수 있는 드론조종기와, 상기 드론에 장착되는 보조카메라와, 상기 보조카메라의 촬영 영상을 표시하도록 상기 드론조종기에 연결되는 비행모니터와, 상기 드론에 설치되고 상기 드론조종기로부터 전송되는 원격 제어신호를 수신하고, 상기 보조카메라에서 촬영된 영상신호를 상기 드론조종기로 전송하는 무선통신모듈과, 상기 무선통신모듈을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 상기 드론의 비행을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. The flight control unit includes a drone controller capable of wirelessly controlling the flight of the drone, an auxiliary camera mounted on the drone, a flight monitor connected to the drone controller to display images captured by the auxiliary camera, and a drone connected to the drone. A wireless communication module that is installed and receives a remote control signal transmitted from the drone controller and transmits a video signal captured by the auxiliary camera to the drone controller, and the drone according to the remote control signal received through the wireless communication module It may include a controller that controls the flight.

본 발명에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치는 초음파카메라를 드론에 부착하여 검사 대상의 배관을 검사 및 진단하기 때문에 공간적 제약이 해소되며 초음파 영상을 통해 신속하고 정밀한 배관 검사 진행을 할 수 있는 이점이 있다. The unmanned aerial vehicle for piping inspection using an ultrasonic camera according to the present invention inspects and diagnoses piping subject to inspection by attaching an ultrasonic camera to a drone, thereby eliminating spatial constraints and enabling rapid and precise piping inspection through ultrasonic images. There is an advantage.

도 1은 본 발명에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치의 일 실시예의 사시도,
도 2는 도 1의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치가 배관의 가스 누출 상태를 감지하도록 비행하는 상태를 표시한 도면,
도 3은 도 1의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치의 구성을 표시한 블록도,
도 4는 본 발명의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치의 다른 실시예의 구성을 표시한 블록도,
도 5는 본 발명의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치에 의한 배관 결함 진단 과정을 표시한 순서도이다. 1 is a perspective view of an embodiment of an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera according to the present invention;
Figure 2 is a diagram showing the state in which the unmanned aerial vehicle for pipe inspection using the ultrasonic camera of Figure 1 is flying to detect gas leakage in the pipe;
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an unmanned aerial vehicle for piping inspection using the ultrasonic camera of Figure 1;
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the unmanned aerial vehicle for pipe inspection using an ultrasonic camera of the present invention;
Figure 5 is a flowchart showing the process of piping defect diagnosis by an unmanned aerial vehicle for piping inspection using an ultrasonic camera of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, an unmanned aerial vehicle for inspecting pipes using an ultrasonic camera according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.

본 발명에 따른 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치(10)는 도 2에 도시되어 있는 것처럼 검사 대상의 배관(1)을 따라 근접 비행하면서 초음파카메라(400)를 통해 균열이나 파손 등의 원인에 의해 가스 누출이 발생되는지의 여부를 확인한다. As shown in FIG. 2, the unmanned flying device 10 for pipe inspection using an ultrasonic camera according to the present invention flies closely along the pipe 1 to be inspected and detects cracks or damage through the ultrasonic camera 400. Check whether gas leakage occurs due to a cause.

도 1 내지 도 3을 참조하면 본 실시예의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치(10)는 검사대상의 배관(1)을 따라 근접비행할 수 있게 형성된 드론(100), 드론(100)의 비행을 제어하는 비행제어부(200), 배관(1)의 결함 검출을 위한 초음파카메라(400), 드론(100)에 장착되어 초음파카메라(400)의 취득데이터를 데이터처리PC(800) 또는 클라우드서버(700)로 전송하는 데이터전송부(600)를 포함한다. Referring to FIGS. 1 to 3, the unmanned flying device 10 for pipe inspection using an ultrasonic camera of this embodiment includes a drone 100 configured to fly close to the pipe 1 to be inspected, and a drone 100. A flight control unit 200 that controls the flight, an ultrasonic camera 400 for detecting defects in the pipe 1, and a drone 100 are mounted on the drone 100 to process the data acquired from the ultrasonic camera 400 through a data processing PC 800 or the cloud. It includes a data transmission unit 600 that transmits data to the server 700.

상기 드론(100)은 비행본체(110)와, 비행본체(110)에 설치되 비행본체(110)를 지면으로부터 공중으로 부양시키고 특정 방향으로 이동하도록 하는 네 개의 프로펠러(120)와, 각 프로펠러(120)를 회전구동하는 구동모터(130)들을 포함한다. The drone 100 includes a flight body 110, four propellers 120 installed on the flight body 110 to levitate the flight body 110 from the ground into the air and move it in a specific direction, and each propeller ( Includes drive motors 130 that rotate 120).

상기 드론(100)은 프로펠러(120)의 회전방향을 통해 이동 방향을 제어할 수 있는 것으로 기본적인 구성은 통상적인 드론(100)과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. The drone 100 can control the direction of movement through the rotation direction of the propeller 120, and since the basic configuration is the same as that of the typical drone 100, detailed description will be omitted.

상기 비행본체(110)의 하부에는 후술하는 초음파카메라(400)를 장착하기 위한 짐벌이 장착되어 있는데, 상기 짐벌은 본 실시예에 도시된 형태 외에도 초음파카메라(400)를 비행본체(110)에 장착할 수 있으며 초음파카메라(400)의 방향을 제어할 수 있는 다양한 형태로 제작될 수 있다. A gimbal for mounting an ultrasonic camera 400, which will be described later, is mounted on the lower part of the flight body 110. In addition to the form shown in this embodiment, the gimbal mounts an ultrasonic camera 400 on the flight body 110. It can be manufactured in various shapes that can control the direction of the ultrasound camera 400.

상기 비행제어부(200)는 무선으로 드론(100)의 비행을 조종할 수 있도록 검사자가 사용하는 드론조종기(210)와, 드론(100)에 장착되는 보조카메라(220)와, 보조카메라(220)의 촬영 영상을 표시하도록 상기 드론(100) 조종기에 연결되는 비행모니터(230), 드론(100)과 드론조종기(210) 사이의 제어신호와 영상신호를 송수신하기 위한 무선통신모듈(240), 무선통신모듈(240)을 통해 수신된 제어신호에 따라 드론(100)의 비행을 제어하는 제어기(250)를 포함한다. The flight control unit 200 includes a drone controller 210 used by the inspector to wirelessly control the flight of the drone 100, an auxiliary camera 220 mounted on the drone 100, and an auxiliary camera 220. A flight monitor 230 connected to the drone 100 controller to display captured images, a wireless communication module 240 for transmitting and receiving control signals and video signals between the drone 100 and the drone controller 210, wireless It includes a controller 250 that controls the flight of the drone 100 according to the control signal received through the communication module 240.

드론조종기(210)는 드론(100)의 이륙, 승하강, 비행, 방향제어 등의 제어신호를 전송할 수 있도록 된 것이며, 별도의 조종기 형태로 형성될 수도 있고, 스마트폰이나 테블릿PC를 통해 제어신호를 입력할 수 있도록 형성될 수도 있다. The drone controller 210 is capable of transmitting control signals such as takeoff, ascending and descending, flight, and direction control of the drone 100. It may be formed as a separate controller, and can be controlled through a smartphone or tablet PC. It may be configured to input a signal.

보조카메라(220)는 드론(100)에 장착되는 일반적인 영상 촬영 카메라이며, 초음파카메라(400)에서 초음파신호의 송수신을 방해하지 않도록 드론(100)의 주변 상황을 촬영한다. 상기 보조카메라(220)의 장착을 위한 별도의 보조짐벌이 마련될 수도 있다. The auxiliary camera 220 is a general video capture camera mounted on the drone 100, and photographs the surrounding situation of the drone 100 so as not to interfere with the transmission and reception of ultrasonic signals from the ultrasonic camera 400. A separate auxiliary gimbal may be provided for mounting the auxiliary camera 220.

상기 비행모니터(230)는 보조카메라(220)의 촬영영상을 표시하도록 드론조종기(210)에 연결되는 것이며, 보조카메라(220)의 촬영 영상을 보면서 검사자가 드론(100)의 비행을 제어할 수 있도록 형성된다. The flight monitor 230 is connected to the drone controller 210 to display the captured image of the auxiliary camera 220, and the inspector can control the flight of the drone 100 while watching the captured image of the auxiliary camera 220. It is formed so that

상기 비행모니터(230)는 드론조종기(210)에 부착되는 별도의 디스플레이이거나 스마트폰이나 테블릿PC일 수 있으며, 앞서 설명한 것처럼 스마트폰이나 테블릿PC가 드론조종기(210)의 역할을 수행하도록 구성되는 경우 드론조종기(210)와 비행모니터(230)가 일체로 구동할 수도 있다. The flight monitor 230 may be a separate display attached to the drone controller 210, or it may be a smartphone or tablet PC. As described above, the smartphone or tablet PC is configured to perform the role of the drone controller 210. If possible, the drone controller 210 and the flight monitor 230 may be operated as one.

상기 무선통신모듈(240)은 드론조종기(210)와 드론(100)의 제어기(250) 사이의 신호를 송수신하기 위한 것이다. 다시 말해 드론조종기(210)에서 드론(100)의 비행을 제어하기 위해 송신되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호를 후술하는 제어기(250)로 전송한다. The wireless communication module 240 is for transmitting and receiving signals between the drone controller 210 and the controller 250 of the drone 100. In other words, the drone controller 210 receives a control signal transmitted to control the flight of the drone 100 and transmits the received control signal to the controller 250, which will be described later.

아울러 무선통신모듈(240)은 보조캄메라에서 촬영된 영상신호를 상기 비행모니터(230)에서 출력될 수 있도록 전송한다. 이를 통해 검사자는 비행모니터(230)를 통해 출력되는 영상을 확인하면서 드론(100)의 비행을 제어할 수 있다. In addition, the wireless communication module 240 transmits video signals captured by the auxiliary camera so that they can be output from the flight monitor 230. Through this, the inspector can control the flight of the drone 100 while checking the image output through the flight monitor 230.

상기 제어기(250)는 드론조종기(210)를 통해 전송되는 제어신호에 따라 상기 구동모터(130)들의 구동을 제어한다. 착륙상태에서 이륙을 위해 각 구동모터(130)들이 구동하게 하는데, 구동시작 및 정지, 각 구동모터(130)의 회전속도 및 회전방향의 제어를 통해 드론(100)의 이륙과 착륙, 공중에서의 상승 및 하강, 이동방향을 제어한다. The controller 250 controls the driving of the driving motors 130 according to a control signal transmitted through the drone controller 210. In the landing state, each drive motor 130 is driven for takeoff. The drive starts and stops, and the rotation speed and direction of each drive motor 130 are controlled to control the takeoff and landing of the drone 100 and the flight in the air. Controls the rise, fall, and direction of movement.

도 4에는 비행제어부(300)의 다른 실시예가 도시되어 있다. Figure 4 shows another embodiment of the flight control unit 300.

본 실시예의 비행제어부(300)는 드론조종기(210)가 생략되고, 드론(100)의 비행이 미리 프로그램되어 있는 설정값에 따라 자동으로 이루어지도록 제어하는 자동제어기(310)를 포함한다. The flight control unit 300 of this embodiment omits the drone controller 210 and includes an automatic controller 310 that controls the flight of the drone 100 to be performed automatically according to pre-programmed settings.

자동제어기(310)는 드론(100)에 장착되는 각종 센서들을 통해 드론(100)의 비행 높이 방향, 속도 등을 제어할 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어 드론(100)에는 자이로센서(320)와 초음파센서(330)가 마련되어 있고, 검사대상의 배관(1)이 연장되는 연장방향을 따라 비행경로가 미리 프로그램되어 있어서 드론(100)이 설정된 경로를 따라 다른 물체에 충돌하지 않도록 자동비행하면서 배관(1)의 표면을 초음파카메라(400)로 촬영하도록 형성될 수 있다. The automatic controller 310 may be configured to control the flight height direction, speed, etc. of the drone 100 through various sensors mounted on the drone 100. For example, the drone 100 is equipped with a gyro sensor 320 and an ultrasonic sensor 330, and the flight path is pre-programmed along the direction in which the pipe 1 of the inspection target extends, so the drone 100 is set. It can be configured to photograph the surface of the pipe 1 with an ultrasonic camera 400 while automatically flying to avoid colliding with other objects along the path.

또는 배관(1)에 대기 온도보다 상대적으로 높은 온도의 가스 또는 낮은 온도의 가스가 이동하는 경우 열화상 카메라를 통해 온도차를 이용해 배관(1)의 연장경로를 판단하고, 배관(1)의 연장방향을 따라 드론(100)이 비행하도록 설정될 수 있다. Alternatively, if gas with a relatively higher temperature or lower temperature than the ambient temperature moves in the pipe (1), the extension path of the pipe (1) is determined using the temperature difference through a thermal imaging camera, and the extension direction of the pipe (1) is determined. The drone 100 may be set to fly according to .

자동제어기(310)에서 드론(100)의 비행방향과 높이, 속도 등을 자동으로 제어하기 위해 측정하는 측정요소, 사용되는 센서 등은 본 실시예에 한정되지 않고 다양하게 설정될 수 있다. Measuring elements and sensors used to automatically control the flight direction, height, speed, etc. of the drone 100 in the automatic controller 310 are not limited to this embodiment and can be set in various ways.

상기 드론(100)에는 또한 초음파카메라(400)에 노이즈신호를 차단하기 위한 노이즈차단부(500)가 더 마련된다. The drone 100 is further provided with a noise blocking unit 500 to block noise signals from the ultrasonic camera 400.

드론(100)의 비행 과정중 발생하는 프로펠러(120)의 회전에 의한 소리, 구동모터(130)의 구동에 따라 발생하는 소리가 초음파카메라(400)에 입력되면 노이즈신호가 되어 초음파카메라(400)를 통한 배관(1)의 균열이나 파손여부 검출에 방해가 된다. When the sound generated by the rotation of the propeller 120 and the sound generated by the driving motor 130 during the flight of the drone 100 are input to the ultrasonic camera 400, they become noise signals and are transmitted to the ultrasonic camera 400. It interferes with detecting cracks or damage in the pipe (1).

따라서 이러한 노이즈 신호를 차단하기 위해 프로펠러(120)와 구동모터(130)로부터 입력되는 노이즈신호를 차단하기 위해 노이즈차단부(500)가 마련되어 있다. Therefore, in order to block such noise signals, a noise blocking unit 500 is provided to block noise signals input from the propeller 120 and the driving motor 130.

상기 노이즈차단부(500)는 물리적으로 초음파카메라(400)로 입력되는 노이즈신호를 차단할 수 있도록 마련되는데, 상기 초음파카메라(400)의 후방에 설치되는 차단패널형태로 형성되며, 상술한 것처럼 프로펠러(120)와 구동모터(130)에서 발생하는 노이즈신호를 차단할 뿐 아니라 초음파카메라(400)에서 송신된 초음파신호가 배관(1)에서 반사된 후 입사되는 반사초음파신호만 양호하게 입사될 수 있도록 초음파신호의 입사영역을 제한하여 물리적으로 노이즈신호를 차단한다. The noise blocking unit 500 is provided to physically block noise signals input to the ultrasonic camera 400. It is formed in the form of a blocking panel installed at the rear of the ultrasonic camera 400, and is equipped with a propeller (as described above). 120) and the drive motor 130, and not only blocks noise signals generated from the ultrasonic camera 400, but also ensures that only the reflected ultrasonic signal that is incident after the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic camera 400 is reflected from the pipe (1) is properly incident. It physically blocks noise signals by limiting the incident area.

이처럼 초음파카메라(400)로 입사되는 노이즈신호를 차단함으로써 초음파카메라(400)를 통한 배관(1)의 결함 진단의 정확도를 높일 수 있다. In this way, by blocking the noise signal incident on the ultrasonic camera 400, the accuracy of defect diagnosis of the pipe 1 through the ultrasonic camera 400 can be increased.

상기 데이터전송부(600)는 상기 초음파카메라(400)에서 취득한 데이터를 클라우드서버(700)로 전송한다. The data transmission unit 600 transmits the data acquired from the ultrasound camera 400 to the cloud server 700.

클라우드서버(700)로 전송된 데이터는 데이터분석을 위한 프로그램이 설치된 데이터처리PC(800)에서 분석처리를 하여 배관(1)의 결함 여부를 판단하게 된다. The data transmitted to the cloud server 700 is analyzed and processed by the data processing PC 800, on which a program for data analysis is installed, to determine whether the pipe 1 is defective.

아울러 상기 데이터전송부(600)에서는 초음파카메라(400)에서 취득한 초음파신호 데이터 외에도 드론(100)의 비행데이터도 함께 전송하는데, 이를 통해 비행기록과 초음파신호 데이터의 수신 지점을 매칭하여 결함이 발생되었을 때 결함 발생지점을 특정할 수 있다. In addition, the data transmission unit 600 transmits flight data of the drone 100 in addition to the ultrasonic signal data acquired from the ultrasonic camera 400. Through this, the flight record and the reception point of the ultrasonic signal data are matched to determine if a defect has occurred. The point where the defect occurs can be identified.

본 실시예의 경우 인터넷 통신망을 통해 데이터전송부(600)가 취득 데이터를 클라우드서버(700)로 전송하여 저장한 후 저장된 데이터를 데이터처리PC(800)에서 불러와 데이터를 분석하도록 되어 있으나, 와이파이나 로라 등 원거리 무선통신방식을 통해 데이터전송부(600)에서 데이터처리PC(800)로 취득 데이터를 직접 전송할 수도 있다. In this embodiment, the data transmission unit 600 transmits and stores the acquired data to the cloud server 700 through an Internet communication network, and then retrieves the stored data from the data processing PC 800 to analyze the data. The acquired data may be directly transmitted from the data transmission unit 600 to the data processing PC 800 through a long-distance wireless communication method such as LoRa.

이상에서 설명한 본 발명의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치(10)의 구동과정을 도 5에 도시된 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The driving process of the unmanned aerial vehicle for pipe inspection (10) using the ultrasonic camera of the present invention described above will be described with reference to the flow chart shown in FIG. 5 as follows.

우선 검사대상 배관(1)의 상부를 비행하도록 드론(100)의 비행을 시작한다. 드론(100)의 비행은 검사자가 드론조종기(210)를 통해 비행방향이나 높이 속도 등을 직접 제어하면서 비행이 이루어지도록 할 수도 있고, 설정된 비행정보나 센서정보를 통해 자동으로 드론(100)이 배관(1)을 따라 비행하도록 할 수도 있다. First, the drone 100 starts flying so that it flies above the pipe 1 to be inspected. The flight of the drone 100 can be performed while the inspector directly controls the flight direction, height, speed, etc. through the drone controller 210, or the drone 100 can be automatically controlled through set flight information or sensor information. You can also make it fly by following (1).

비행이 시작되면 드론(100)에 장착된 초음파카메라(400)를 통해 배관(1)으로 초음파신호를 발신하고, 배관(1)으로부터 반사된 반사신호를 수신한다. When flight begins, an ultrasonic signal is transmitted to the pipe 1 through the ultrasonic camera 400 mounted on the drone 100, and a reflected signal reflected from the pipe 1 is received.

드론(100)의 비행은 배관(1)의 상하 좌우면 등 다양한 방향에서 이루어져야 전체 배관(1)에 대한 결함 검사가 수행될 수 있으므로 각 방향에서 초음파카메라(400)를 통한 데이터 수집을 실시하는 것이 바람직하다.Since the flight of the drone 100 must be done in various directions, such as the top, bottom, left, and right sides of the pipe 1, defect inspection of the entire pipe 1 can be performed, so it is recommended to collect data through the ultrasonic camera 400 in each direction. desirable.

수신된 반사신호는 데이터전송부(600)를 통해 클라우드서버(700)로 전송된다. 클라우드서버(700)에는 초음파카메라(400)를 통해 수집된 초음파 데이터 외에도 드론(100)의 비행데이터도 함께 전송된다. The received reflected signal is transmitted to the cloud server 700 through the data transmission unit 600. In addition to the ultrasonic data collected through the ultrasonic camera 400, the flight data of the drone 100 is also transmitted to the cloud server 700.

데이터처리PC(800)에서는 클라우드서버(700)에 저장된 초음파 데이터와 비행데이터를 다운받은 다음 초음파 데이터를 분석해 배관(1)에서 결함 부위가 있는지의 여부를 판단하며, 결함 부위가 발견되는 경우 비행데이터와 초음파 데이터의 수신지점을 매칭하여 결함발생 지점을 특정한다. The data processing PC 800 downloads the ultrasonic data and flight data stored in the cloud server 700, then analyzes the ultrasonic data to determine whether there is a defect in the pipe 1. If a defect is found, the flight data is analyzed. The defect occurrence point is identified by matching the reception point of ultrasonic data.

본 발명의 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치(10)는 초음파신호를 통해 배관(1)의 결함 발생 여부를 진단할 수 있으며, 기존의 일반카메라나 열화상카메라(340)를 통해서 진단하기 어려운 유체 배관(1)에 대해서도 결함의 발생 여부를 진단할 수 있어 배관(1)에 대한 무인진단 범위를 확장하고 진단 편의성과 정확도를 높일 수 있다.The unmanned flying device 10 for piping inspection using an ultrasonic camera of the present invention can diagnose whether a defect has occurred in the piping 1 through ultrasonic signals, and can be diagnosed through an existing general camera or thermal imaging camera 340. It is possible to diagnose whether a defect has occurred even in the fluid pipe (1), which is difficult to do, thereby expanding the scope of unmanned diagnosis for the pipe (1) and improving diagnostic convenience and accuracy.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최 광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

1: 배관
10: 초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치
100: 드론
110: 비행본체 120: 프로펠러
130: 구동모터
200: 비행제어부
210: 드론조종기 220: 보조카메라
230: 비행모니터 240: 무선통신모듈
250: 제어기
300: 비행제어부
310: 자동제어기 320: 자이로센서
330: 초음파센서 340: 열화상카메라
400: 초음파카메라
500: 노이즈차단부
600: 데이터전송부
700: 클라우드서버
800: 데이터처리PC1: Plumbing
10: Unmanned aerial vehicle for piping inspection using an ultrasonic camera
100: Drone
110: flight body 120: propeller
130: Drive motor
200: Flight control unit
210: Drone controller 220: Auxiliary camera
230: Flight monitor 240: Wireless communication module
250: controller
300: Flight control unit
310: Automatic controller 320: Gyro sensor
330: Ultrasonic sensor 340: Thermal imaging camera
400: Ultrasound camera
500: Noise blocking unit
600: Data transmission unit
700: Cloud server
800: Data processing PC

Claims (4)

검사대상의 배관을 따라 근접비행할 수 있게 형성된 드론;
상기 드론의 비행을 제어하는 비행제어부;
상기 배관의 결함을 감지하기 위한 것으로, 상기 드론에 장착되는 초음파카메라;를 포함하는
초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치.A drone configured to fly closely along the pipe of the inspection target;
A flight control unit that controls the flight of the drone;
Including an ultrasonic camera mounted on the drone to detect defects in the pipe.
Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using an ultrasonic camera. 제 1항에 있어서,
상기 드론에 장착되어 상기 초음파카메라의 취득데이터를 데이터처리PC 또는 클라우드서버로 전송하는 데이터전송부를 더 포함하는
초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치.According to clause 1,
Further comprising a data transmission unit mounted on the drone and transmitting the acquired data of the ultrasonic camera to a data processing PC or cloud server.
Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using an ultrasonic camera. 제 2항에 있어서,
상기 드론에 설치되며, 상기 드론의 모터 또는 주변에서 발생하는 노이즈신호를 차단할 수 있도록 상기 초음파카메라의 주변을 감싸는 노이즈차단부를 더 포함하는
초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치.According to clause 2,
It is installed on the drone and further includes a noise blocking unit surrounding the ultrasonic camera to block noise signals generated from the motor or surroundings of the drone.
Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using an ultrasonic camera. 제 1항에 있어서,
상기 비행제어부는 무선으로 상기 드론의 비행을 조종할 수 있는 드론조종기와,
상기 드론에 장착되는 보조카메라와,
상기 보조카메라의 촬영 영상을 표시하도록 상기 드론조종기에 연결되는 비행모니터와,
상기 드론에 설치되고 상기 드론조종기로부터 전송되는 원격 제어신호를 수신하고, 상기 보조카메라에서 촬영된 영상신호를 상기 드론조종기로 전송하는 무선통신모듈과,
상기 무선통신모듈을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 상기 드론의 비행을 제어하는 제어기를 포함하는
초음파카메라를 활용한 배관 점검용 무인비행장치.
According to clause 1,
The flight control unit includes a drone controller that can wirelessly control the flight of the drone,
An auxiliary camera mounted on the drone,
A flight monitor connected to the drone controller to display images captured by the auxiliary camera,
A wireless communication module installed on the drone and receiving a remote control signal transmitted from the drone controller, and transmitting a video signal captured by the auxiliary camera to the drone controller;
Comprising a controller that controls the flight of the drone according to a remote control signal received through the wireless communication module.
Unmanned aerial vehicle for pipe inspection using an ultrasonic camera.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100237162B1 (en) 1995-12-26 2000-01-15 이구택 Gas leak detector of buried conduit
KR101311322B1 (en) 2009-06-25 2013-09-25 파나소닉 주식회사 Infrared gas detector and infrared gas measuring device

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