KR101773686B1 - 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법은 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법에 있어서, 상기 수중 카메라 장치를 촬영 위치에 투하하는 투하단계: 상기 수중 카메라 장치가 해저면에 안착되면 촬영을 진행하는 촬영단계; 상기 수중 카메라 장치가 촬영 중 미리 정해진 이벤트가 발생되면 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제하는 분리단계; 상기 수중 카메라 본체가 수상으로 부상하면 자기 위치를 송출하는 자기위치송출단계; 및 상기 수중 카메라 본체의 위치를 파악하여 회수하는 회수단계;를 포함한다.

Description

수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템 및 방법{Underwater filming system capable of auto-positioning and collecting of camera, and method for the same}

본 발명은 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수중 카메라 장치는 바다 속의 생태 및 환경을 관찰하거나 촬영하기 위해 잠수부가 카메라 장치를 들고 들어가 직접 촬영하는 기구이다.

심해와 같이 잠수부가 접근하기 어려운 환경의 수중촬영은 수중로봇에 부착 가능한 카메라를 활용하여 이루어지고 있다. 이 경우 로봇조종 및 영상전송을 위한 케이블을 해상에 떠 있는 선박이나 육상에 위치한 작업자의 제어장비까지 연결하여야 한다. 그러므로 수중 촬영을 수행하기 위해서는 사전 설치 및 준비 작업이 필요며, 작업 시간 동안 작업자는 지속적으로 선박 등 지정된 위치에 머물러야 한다. 또한 작업자가 머무는 위치는 케이블 길이의 제한 때문에 촬영 지역에 최대한 근접하여야 한다.

하지만 조류나 파도 등 해상환경조건이 열악하거나 원전 냉각수 탱크와 같이 작업자가 쉽게 접근하기 어려운 환경의 경우 기존의 방법을 사용하여 촬영하는 것은 큰 불편이 따르거나 불가능할 수 있었다. 또한 해상사고해역 촬영과 같이 신속한 대응이 필요한 경우 촬영을 위한 준비과정에서 많은 시간을 낭비하게 되는 것은 단점이다. 또한 촬영 제어를 위해 작업자가 항시 장비를 확인하고 대기해야 하므로, 수일에 걸친 장시간 연속촬영은 사실상 불가능했다.

공개특허공보 2011-0088461

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 심해와 같은 극한환경에서 장시간 지속적으로 촬영하여 모니터링 할 수 있는 동시에 신속한 카메라의 회수가 가능한 수중 촬영 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법에 있어서, 상기 수중 카메라 장치를 촬영 위치에 투하하는 투하단계: 상기 수중 카메라 장치가 해저면에 안착되면 촬영을 진행하는 촬영단계; 상기 수중 카메라 장치가 촬영 중 미리 정해진 이벤트가 발생되면 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제하는 분리단계; 상기 수중 카메라 본체가 수상으로 부상하면 자기 위치를 송출하는 자기위치송출단계; 및 상기 수중 카메라 본체의 위치를 파악하여 회수하는 회수단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 촬영단계에서 수중 카메라의 촬영 각도를 변경하는 각도조절단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 각도조절단계는 상기 수중 카메라 본체가 수평으로 자세를 유지할 수 있도록 상기 수중 카메라 반대편에 설치된 카운터 중량물이 상기 수중 카메라의 회전 각도만큼 반대방향으로 동일 각도 회전된다.

바람직하게는, 상기 투하단계 전, 상기 수중 카메라 본체에 구비된 수중 카메라의 촬영 각도를 조절한 다음, 상기 수중 카메라 본체가 해저에서 수평 자세를 유지하도록 상기 수중 카메라 회전축 반대편에 설치된 카운터 중량물의 회전 각도를 조절하여 상기 수중 카메라의 무게를 보상하는 수중 카메라 각도세팅단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 이벤트는 설정된 시간 도달, 배터리의 방전 임박, 설정된 촬영영상 용량 도달 중에 선택되는 어느 하나가 발생된 경우이다.

바람직하게는, 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물은 케이블에 의해 연결된다.

바람직하게는, 상기 자기위치송출단계는 GPS 좌표를 송출한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 또 다른 수단으로서 본 발명은, 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템에 있어서, 상기 수중 카메라 장치를 촬영 위치까지 수송하여 투하하는 투하부; 상기 수중 카메라 장치의 앵커용 중량물이 해저면에 안착하면 촬영을 진행시키는 제어부; 촬영 중 미리 설정된 이벤트가 발생되면 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제시키도록 상기 제어부에 의해 제어되는 릴리스부; 상기 릴리스부에 의해 분리된 상기 수중 카메라 본체가 수상으로 부상하면 자기위치를 송출하는 송출부; 상기 송출부의 신호를 수신하여 상기 수중 카메라 본체의 위치를 확인하고 이를 회수하는 회수부;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 수중 카메라 장치는, 상기 본체 프레임; 상기 본체 프레임에 부력을 제공하는 부력재; 상기 본체 프레임 촬영 각도를 조절할 수 있도록 설치된 수중 카메라; 상기 수중 카메라가 세팅된 촬영 각도를 유지할 수 있도록 상기 수중 카메라에 준하는 중량을 가지고 상기 수중 카메라의 촬영 각도에 준하는 각도로 반대편에 세팅된 카운터 중량물; 상기 프레임이 해저의 촬영 위치를 유지할 수 있도록 상기 본체 프레임 하부에 연결부재에 의해 이격 설치된 앵커용 중량물; 상기 프레임과 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제시키는 릴리즈부;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 수중 카메라는 구동기어에 의해 촬영 각도가 조절되고, 상기 카운터 중량물은 상기 구동기어에 치합된 종동기어에 의해 대응되는 동일한 각도로 조절되어, 상기 프레임이 수평 자세를 유지한다.

바람직하게는, 상기 카운터 중량물은 복수개의 중량물로 분할되어 연결된다.

바람직하게는, 상기 릴리즈부는, 상기 프레임 하부에 수직으로 구비된 포스트; 상기 포스트에 회전 가능하게 설치된 레버; 및 상기 연결부재가 상기 레버에 걸려 구속된 잠금 위치에서, 상기 연결부재가 상기 레버로부터 구속 해제된 해제 위치로 회전되도록 후진하는 록킹부재;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 록킹부재는 솔레노이드 작동체이다.

바람직하게는, 상기 연결부재는 케이블이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 수중 카메라 장치의 신속한 설치 및 용이한 회수가 가능함으로 사람이 접근하기 어려운 극한 환경에서의 감시용 동영상을 장시간 촬영할 수 있는 효과가 있다.

(2) 본 발명은 붕괴조짐, 부식 등 안전상 급격한 이상 징후가 예상되는 해양 구조물에 부착하여 상황을 동영상을 파악할 수 있는 효과를 제공한다.

(3) 본 발명은 해양사고 현장의 초기 상황 파악을 위한 동영상, 예를 들면 선체 내부, 해저 면 등의 어디든 간에 동영상을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 일부 구성요소인 수중 카메라와 카운터 중량물의 동작을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 일부 구성요소인 릴리즈부의 동작을 보여주는 정면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 일부 구성요소인 릴리즈부를 확대한 사시도로서, 도 7은 케이블을 구속한 상태를, 도 8은 케이블 구속을 해제한 상태를 각각 나타낸다.
도 9는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 일부 구성요소인 릴리즈부를 확대한 좌측면도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명에 의한 수중 카메라 장치를 실제 적용 방법을 설명하기 위한 모식도로서, 도 10은 수중 카메라 장치를 투하하는 단계를, 도 11은 수중 카메라 장치가 촬영하는 단계를, 도 12는 수중 카메라 장치가 분리되어 수면으로 상승하는 단계를, 도 13은 수중 카메라 장치가 회수되기 위하여 신호를 송출하는 단계를 각각 보여준다.
도 14는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템의 구성 블록도이다.
도 15는 본 발명에 의한 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법의 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동설치 및 회수가 가능한 수중 카메라 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 수중 카메라 장치(1)의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템은, 도 10 내지 도 14를 참고하면, 투하부, 제어부, 릴리스부, 송출부, 그리고 회수를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 수중 촬영 시스템은 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물(70)을 포함하는 수중 카메라 장치(1)의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템이다. 즉, 본 발명에 따른 수중 촬영 시스템은 본체(2)와 앵커용 중량물(70)이 케이블(60)에 의해 연결된 자세히 후술하는 수중 카메라 장치(1)를 사용하여 촬영한다.

상기 투하부는 상기 수중 카메라 장치(1)를 촬영 위치까지 수송하여 투하한다. 이러한 작업은 수송선과 수중로봇에 의하고, 수중로봇 및 수송선의 운항은 전자동으로 이루어질 수도 있고, 원격조정에 의해 이루어질 수도 있다. 촬영위치에 도착하면 수중로봇은 수상 카메라 장치(1)를 해저에 투하한다.

상기 제어부(80)는 상기 수중 카메라 장치(1)의 앵커용 중량물(70)이 해저면에 안착하면 촬영을 진행시킨다. 이때 상기 수중 카메라(20)는 미리 정해진 각도로 세팅되어 수중으로 투하되었기 때문에 그 각도로 촬영을 시작하게 된다.

상기 릴리스부(50)는 촬영 중 미리 설정된 이벤트가 발생되면 상기 수중 카메라 본체(2)와 상기 앵커용 중량물(70)의 연결을 해제시키도록 상기 제어부(80)에 의해 제어된다. 이러한 릴리스부(50)는 자세히 후술한다.

상기 송출부(81)는 상기 릴리스부(50)에 의해 분리된 상기 수중 카메라 본체(2)가 수상으로 부상하면 자기위치를 송출하게 된다. 이러한 송출신호를 상기 수중 카메라 장치(1)의 상단에 설치된 안테나(81)를 따라 송출된다.

상기 회수부는 상기 송출부(81)의 신호를 수신하여 상기 수중 카메라 본체(2)의 위치를 확인하고 이를 회수하게 된다. 이러한 작업은 상기 투하부에서 설명한 바와 같이 수송선과 수중로봇에 이루어질 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 수중 촬영 시스템에 사용되는 자동설치 및 회수가 가능한 수중 카메라 장치(1)는 도 1 내지 도 9를 참고하면, 프레임(2), 부력재(10), 수중 카메라(20), 카운터 중량물(30), 앵커용 중량물(70), 릴리즈부(50)를 포함한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 수중 카메라 장치(1)는 케이블(60)을 중심으로 윗부분과 아랫부분으로 나눌 수 있다. 아랫부분에는 수중 카메라 장치(1)가 물속에 가라앉도록 하는 것과 동시에 해저에 고정하는 앵커 역할을 하는 음성부력을 가진 상기 앵커용 중량물(70)이 구비된다. 윗부분은 수중 카메라(20), 전자제어장치부(80), 부력재(10), 안테나(81) 등을 포함한 실질적인 카메라 장치로써 부력재(10)에 의해 전체적으로 양성부력을 가지고 있다. 상기 수중 카메라(1)는 자체 조명, 영상저장 메모리를 포함하는 소위 스탠드 얼론(stand-alone) 카메라이다. 또한 상기 수중 카메라 장치(1)는 안정적인 수중 영상 촬영을 위해 수평을 유지해야 하며, 일정 시간 후 아래의 케이블(60)과 자동분리 될 수 있어야 하며, 수면까지 부상한 후 안테나(81)를 통해 자기위치를 송신할 수 있어야 한다.

상기 프레임(2)은, 도 1 내지 도 7을 참고하면, 대략 박스형 케이스 형태로 이루어진다. 이때 상기 프레임(2)은 박스형의 프레임으로 표현되어 있으나 원통형 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 각종 부품들을 지지하고 연결하는 역할을 수행하게 된다.

상기 프레임(2)은 그 상부에 상기 부력재(10)가 고정된다. 따라서 상기 부력재(10)에 의해 양성부력을 가질 수 있게 된다. 그에 따라 상기 프레임(2)과 케이블(60)의 연결이 해제되면 상기 프레임(2)은 양성부력을 가지기 때문에 물위로 떠오르게 된다.

상기 프레임(2)에는 방수 처리된 상기 전자제어장치부(80)가 설치되어 각종의 전자부품과 배터리 등이 수납 설치되어 있다. 물론 자기 위치를 송출하기 위한 송출기도 그 내부에 구비된다. 상기 송출기는 안테나(81)와 연결되어 자기 위치를 실시간으로 송출하여 장치 회수에 사용된다.

상기 부력재(10)는, 도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 프레임(2) 상부에 설치되어 상기 프레임(2)에 양성부력을 제공하게 된다. 이때, 상기 부력재(10)로는 다양한 재질 또는 구조물이 적용될 수 있고, 여기서는 스티로폼을 사용할 수 있다. 물론 상기 부력재(10)가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 부력재(10)는 상기 프레임(2)과 마찬가지로 박스형으로 이루어져 상기 프레임(2) 상부에 고정되는 바, 그 형태 또한 다양하게 적용할 수 있다. 즉 여기서는 박스형을 가지고 있으나, 원통형이나 원반형 등 다양한 형태를 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 수중 카메라(20)는 해저면을 촬영하게 되므로 아래를 바라볼 수 있도록 각도가 조절된다. 상기 수중 카메라(20)가 아래를 바라보도록 설정할 경우 무게 균형을 맞출 수 있도록 하기 위해 수중 카메라(20)와 동일한 무게를 가지는 카운터 중량물(30)을 상기 수중 카메라(20)와 대칭이 되도록 위치시킨다.

상기 수중 카메라(20)는 전술한 바와 같이, 소위 스탠드 얼론 카메라로서, 조명과 메모리를 구비하고 있다. 따라서 배터리의 용량에 비례하여 장시간 촬영이 가능하고, 이를 메모리에 기억하고 있게 된다. 따라서 상기 수중 카메라(20)는 회수 후, 상기 메모리를 분리하여 촬영된 해저 영상을 획득하게 된다.

상기 수중 카메라(20)가 촬영 영역을 촬영하는 모식도가 도 11에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 상기 앵커용 중량물(70)이 해저에 고정된 상태에서 상기 프레임(2)이 균형을 유지하는 안정적인 상태에서 촬영이 이루어지게 된다.

상기 수중 카메라(20)는 촬영 계획에 따라 미리 지상에서 그 각도를 세팅한 다음 촬영 지역에 투입할 수도 있고, 본 발명의 제1실시예에서와 같이 구동모터(40)를 사용하여 지상 또는 해저에서 모두 각도 조절과 세팅이 가능하게 구성할 수도 있다.

만약, 상기 수중 카메라(20)는 지상에서 수동으로 그 각도를 세팅하는 경우에는 각도 세팅이 이루어진 다음, 수중 카메라(20)가 자중에 의해 회전되지 않도록 고정하여야 한다. 물론 반대편의 상기 카운터 중량물(30)도 그 각도가 유지되도록 고정하여야 한다.

여기서, 상기 수중 카메라(20)는 연결대(21)에 의해 회전축(23)과 연결되어 있고, 상기 회전축(23)에는 구동기어(22)가 고정 설치되어 있다. 따라서 상기 구동기어(22)가 회전하게 되면 상기 수중 카메라(20)의 수직선에 대한 각도가 조절된다.

상기 구동기어(22)의 회전축(23)은 기어박스(41)의 출력축에 연결되고, 상기 기어박스(41)는 구동모터(40)에 연결된다. 따라서 상기 구동모터(40)의 구동에 의해 상기 회전축(23)이 상기 기어박스(41)의 세팅된 기어비로 회전하게 된다.

상기 기어박스(41)의 기어비는 크게 세팅하는 것이 좋다. 이렇게 기어비를 크게 함으로써, 역회전을 방지하게 된다. 즉 상기 수중 카메라(20)가 자중에 의해 수직으로 세워지는 힘을 기어비에 의해 막을 수 있게 된다. 물론 기어비가 크기 때문에 상기 수중 카메라(20)의 각도를 더욱 미세하게 조절하는 이점도 갖게 된다.

상기 구동기어(22)를 구동하면 상기 수중 카메라(20)의 각도가 조절되기 때문에 촬영 중 미리 세팅된 프로그램에 따라 상기 구동모터(40)를 구동하여 상기 수중 카메라(20)의 각도를 조절하여 촬영이 이루어지도록 할 수도 있다.

한편, 상기 카운터 중량물(30)은, 도 1 내지 도 6을 참고하면, 상기 수중 카메라(20) 반대편에 유사한 구조로 설치된다. 상기 카운터 중량물(30)은 상기 수중 카메라(20)의 촬영 각도가 변화하더라도 상기 프레임(2)이 수평 상태로 복원되어 정확한 위치의 촬영이 이루어지도록 조력한다.

상기 카운터 중량물(30)은 연결대(32)에 의해 종동기어(33)의 회전축(34)에 연결되어 있다. 물론 상기 종동기어(33)는 구동기어(22)와 동일한 기어로서 서로 맞물려 있다. 따라서 상기 구동기어(22)가 일정각도 회전하게 되면 상기 종동기어(33)도 동일한 각도로 반대방향으로 회전하게 된다. 이러한 구동기어(22)와 종동기어(33)의 동작에 의해 상기 수중 카메라(20)와 상기 카운터 중량물(30)의 수직선에 대한 각도가 동일하도록 유지된다.

상기 카운터 중량물(30)이 상기 수중 카메라(20)와 그 무게가 동일 또는 유사하기 때문에 상기 프레임(20)이 수평 상태로 신속하고 용이하게 복귀하게 된다.

상기 카운터 중량물(30)은 상기 종동기어(33)를 통해 상기 구동모터(40)의 회전력을 전달받기 때문에 구동모터(40)가 구동됨에 따라 구동되어 각도가 조절된다. 다만 조절되는 각도의 회전 방향은 상기 수중 카메라(20)와는 반대 방향이 된다.

상기 카운터 중량물(30)과 수중 카메라(20)의 각도 조절이 도 5에 잘 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 구동모터(40)가 구동되면, 상기 카운터 중량물(30)과 수중 카메라(20)는 실선으로 표시된 부분에서 은선으로 표시된 부분으로 각도 변화한다. 물론 그 반대로 변화되도록 구동될 수도 있다.

이렇게 상기 카운터 중량물(30)이 상기 수중 카메라(20)와 대응하여 각도가 변화되어 무게 균형을 맞추게 되기 때문에 수중에서 촬영 중 상기 수중 카메라(20) 각도를 변경하는 경우에도 상기 프레임(2)은 수평 상태로 복원 및 유지가 가능하기 때문에 원하는 각도로 촬영이 지속적으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 카운터 중량물(30)은 수중 카메라(20)와 동일한 질량의 중량물을 상기 수중 카메라(20)와 같이 하나를 사용하여 그 반대편에 설치할 수도 있다.

여기서는, 도 1 내지도 3을 참고하면, 상기 카운터 중량물(30)을 두 개로 분할하고, 이를 수평대(31)로 연결한 구조를 사용하고 있다. 즉, 상기 카운터 중량물(30)을 다른 각도에서 바라보면 좌우로 하나씩 배치되어 있어 좌우 방향의 균형도 추가적으로 유지할 수 있는 역할을 한다.

이와 같이 상기 카운터 중량물(30)과 연결된 상기 수중 카메라(20)는 어떠한 각도로 설정된다 하더라도, 조류의 영향이라든지 균일하지 않는 해저면에 투하된 경우라도 언제나 수평을 유지할 수 있는 복원력을 가진다.

상기 앵커용 중량물(70)은, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 프레임(2)이 해저의 촬영 위치를 유지할 수 있도록 상기 프레임(2) 하부에 케이블(60)에 의해 이격 설치된다. 상기 앵커용 중량물(70)은 원판형의 금속재를 적용할 수 있다.

상기 앵커용 중량물(70)은 상기 프레임(2)에 케이블(70)에 연결되어 있기 때문에 해저까지 프레임(2)이 가라앉도록 하는 음성부력을 제공하게 된다.

즉, 상기 앵커용 중량물(70)은 수중 카메라 장치(1)가 전체적으로 음성부력을 갖도록 하는 역할을 수행하는 것이다. 따라서 상기 앵커용 중량물(70)은 그 음성부력에 의해 가라앉아 해저에 고정된 상태를 유지하게 되기 때문에 상기 수중 카메라(20)가 조류 등의 영향에 의해 촬영위치에서 벗어나는 것을 방지하는 아주 중요한 역할을 수행한다.

상기 앵커용 중량물(70)은 케이블(60)과 고리(71)에 의해 상기 프레임(2)과 연결되어 있기 때문에 상기 프레임(2)이 조류에 밀리는 것을 방지하지만 상기 수중 카메라(20)의 각도 등의 자세에는 영향을 미치지 않게 된다.

상기 릴리즈부(50)는, 도 7 내지 도 9를 참고하면, 상기 프레임(2)과 상기 앵커용 중량물(70)의 연결을 해제시키는 역할을 수행한다.

즉, 상기 릴리즈부(50)는 상기 케이블(60)을 구속하고 있다가 해제시키는 동작을 하게 된다.

상기 릴리즈부(50)는 포스트(51), 레버(52), 솔레노이드 작동체(54)를 포함한다.

이때, 상기 포스트(51)는 상기 프레임(2) 하부에 수직으로 고정된 부재이다. 상기 포스트(51)는 포스트라고 표시했지만 다양한 구조물을 형상을 가질 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 프레임(2)에 고정되고, 상기 레버(52)의 일단을 회전 가능하게 연결하는 역할을 수행하면 된다.

상기 레버(52)는 상기 포스트(51)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 레버(52)가 실질적으로 상기 케이블(60)을 구속하게 있게 된다. 즉 상기 레버(52)가 상기 케이블(60)을 구속하여 상기 프레임(2)에 상기 앵커용 중량물(60)을 연결하고 있다가, 회전하게 되면 연결을 해제시키게 되는 역할을 수행한다.

상기 레버(52)는, 도 3을 참고하면, 상기 포스트(51)에 회전핀(51a)과, 너트(51b)에 의해 회전 가능하게 설치된다.

따라서 상기 레버(52)가 수평 상태일 때에는 상기 케이블(60)을 구속하고 있고, 자중에 의해 회전되어 수직 상태일 때에는 상기 케이블(60)의 구속을 해제시킨다.

상기 솔레노이드 작동체(54)는, 록킹부재로서, 상기 레버(52)를 구속하거나 해제한다. 즉 전진한 상태에서 작동로드(54a)에 레버(52)가 걸려 있으면 상기 케이블(60)이 구속된 상태를 유지하게 되고, 후진하면 레버(52)의 자유단이 회전될 수 있는 상태로 되어 상기 케이블(60)이 구속 해제된다.

상기 솔레노이드 작동체(54)는 상기 포스트(51)에 이격되어 평행하게 설치된 두 개의 결속대(53) 중에 하나의 결속대 후방에 설치된다. 상기 솔레노이드 작동체(54)가 상기 결속대(53) 후방에서 작동로드(54a)가 나머지 결속대(53)의 가이드 홈(53a)으로 전진하거나 후진하면서 상기 레버(52)를 구속하거나 구속 해제하게 된다.

상기 솔레노이드 작동체(54)의 동작이 도 9에 잘 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드 작동체(54)는 신호에 따라 상기 작동 로드(54a)가 은선으로 표시된 바와 같이 전진하고 있다가, 다시 신호에 따라 실선으로 표시된 바와 같이 후진하면 상기 레버(52)의 구속을 해제하게 된다.

상기 릴리즈부(50)는 상기 케이블(60)을 구속하고 있는 레버(52)를 해제하여 동작이 이루어지도록 구성하고 있으나 그 외 다양한 구성을 사용하여 동일한 동작을 구사할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법은, 도 15를 참고하면, 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수중 촬영 방법은 각도세팅단계, 투하단계(S1), 촬영 단계(S2), 각도조절단계(S3), 분리단계(S5), 그리고 회수단계(S7)를 포함한다.

상기 각도세팅단계는 상기 수중 카메라 본체(2)에 구비된 수중 카메라(1)의 촬영 각도를 조절한 다음, 상기 수중 카메라 본체(2)가 해저에서 수평 자세를 유지하도록 상기 수중 카메라 회전축 반대편에 설치된 카운터 중량물(30)의 회전 각도를 조절하여 상기 수중 카메라(20)의 무게를 보상한다. 즉 촬영되는 해저의 환경에 대응하여 미리 수중 카메라(20)의 수직선에 대한 각도를 세팅하고, 수평 유지를 위해 상기 카운터 중량물(30)의 각도도 세팅한다.

상기 투하단계(S1)는 상기 수중 카메라 장치(1)를 촬영 위치에 투하한다. 이때 상기 수송선과 수중로봇이 사용된다.

상기 촬영단계(S2)는 상기 수중 카메라 장치(1)가 해저면에 안착되면 촬영을 진행하는 단계이다. 이때 미리 세팅된 각도로 상기 수중 카메라(20)가 촬영을 개시하고 속행한다.

상기 각도조절단계(S3)는 상기 촬영단계(S2)에서 수중 카메라(20)의 촬영 각도를 변경하는 단계이다. 이때 상기 각도조절단계(S3)는 상기 수중 카메라 본체(2)가 수평으로 자세를 유지할 수 있도록 상기 수중 카메라(20) 반대편에 설치된 카운터 중량물(30)이 상기 수중 카메라(20)의 회전 각도만큼 반대방향으로 동일 각도 회전된다.

상기 각도조절단계(S3)는 각도 조절이 필요하거나 미리 세팅된 프로그램에 의해 이루어질 수 있는 것이기 때문에 각도조절단계는 생략될 수 있다.

상기 분리단계(S5)는 상기 수중 카메라 장치(1)가 촬영 중 미리 정해진 이벤트가 발생(S4)되면 상기 수중 카메라 본체(2)와 상기 앵커용 중량물(70)의 연결을 해제한다. 이러한 작업은 상기 릴리즈부(50)의 솔레노이드 작동체(54)의 동작에 의해 이루어진다. 이때 상기 앵커용 중량물(70)을 제외한 상기 수중 카메라 장치(1)는 양성부력을 갖기 때문에 수상으로 부상한다.

이때, 상기 이벤트는 설정된 시간 도달, 배터리의 방전 임박, 설정된 촬영영상 용량 도달 중에 선택되는 어느 하나가 발생된 경우이다. 물론 그 외에도 새로운 다른 조건을 입력하면, 그 조건이 발생되면 분리단계(S5)가 진해되도록 할 수 있다.

상기 송출단계(S6)는 상기 수중 카메라 본체(2)가 수상으로 부상하면 자기 위치를 송출하는 단계이다. 이때 사용되는 위치 좌료는 GPS좌표를 사용할 수 있다.

상기 회수단계(S7)는, 상기 수중 카메라 본체(2)의 위치를 파악하여 회수하는 단계로서, 전술한 바와 같이 수송선과 수중로봇에 의해 작업이 이루어진다.

이러한 본 발명에 따른 수중 촬영 방법을 모식도를 따라 설명하면 다음과 같다.

단계1에서, 도 10을 참고하면, 수중로봇 혹은 수상선은 복수개의 상기 수중 카메라 장치(1)를 싣고 촬영위치까지 이동한다. 이 때 수중로봇 및 수상선의 운항은 전자동으로 이루어질 수도 있고, 원격조정에 의해 이루어질 수도 있다. 촬영위치에 도착하면 수중로봇은 상기 수중 카메라 장치(1)를 해저에 투하한다.

단계2는, 도 11을 참고하면, 해저에 투하된 수중 카메라 장치(1)가 자동으로 촬영을 수행하는 과정이다. 카메라 장치(1)는 해저면의 지형 상태, 요철에 관계없이 수평을 유지하며 원하는 영역을 촬영할 수 있다. 상기 수중 카메라 장치(1)는 전체적으로 음성부력을 갖기 때문에 투하된 위치에서 하강하여 해저로 가라앉는다.

상기 수중 카메라(1)들이 가라앉게 되면, 상기 앵커용 중량물(70)이 해저면에 고정된 상태에서 상기 수중 카메라(20)들이 촬영을 시작하게 된다. 상기 수중 카메라(20)들의 각도는 지상에서 미리 세팅된 각도로 촬영이 이루어질 수도 있고, 구동모터(40)를 구동하여 수중 카메라(20)의 각도를 변화시켜 촬영을 할 수도 있다.

이때, 상기 수중 카메라(20)의 각도가 변화하게 되더라도 상기 카운터 중량물(30)에 의해 그 무게 균형이 실시간으로 보상되기 때문에 상기 프레임(2)은 결국 수평의 상태로 신속하게 복귀하게 된다. 따라서 안정적인 상태에서 촬영이 이루어지게 된다.

상기 수중 카메라(20)의 영상 촬영 시간은 카메라에 내장된 배터리 용량에 따라 충분히 길어질 수 있으며 수 일간 촬영하는 것도 가능하다.

단계3은, 도 12를 참고하면, 사전에 설정된 시간, 배터리의 방전 임박, 혹은 설정된 촬영영상 용량 도달 등과 같은 이벤트에 의해 상기 수중 카메라(20)가 스스로 자동 부상하는 과정을 보여준다.

이때 상기 릴리즈부(50)가 상기 케이블(60)을 구속 해제하여 상기 프레임(2)과 상기 앵커용 중량물(70)의 연결이 끊어지게 된다. 따라서 상기 프레임(2)은 부력재(10)에 의한 양성부력에 의해 수면으로 올라간다. 더불어 상기 중량물(70)은 해저면에 고정된 채로 남겨지게 된다.

단계4는, 도 13을 참고하면, 상기 프레임(2)의 부상 후 수면에 떠오른 카메라 장치(1)가 송출기와 안테나(81)를 사용하여 자기 위치를 위성통신 등의 방법을 통해 송신하는 단계이다. 수상에 떠오른 상태이므로 위치확인에는 GPS등과 같은 무선신호를 활용하는 것이 가능하다. 지상에서는 수면에 떠오른 카메라(20)의 위치를 파악하여 이를 회수할 수 있다.

이와 같은 동작에 의해, 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 촬영 시스템 및 방법은 신속한 설치 및 용이한 회수가 가능하므로 사람의 접근이 어려운 극한 환경의 감시용 동영상을 장시간 촬영하는데 사용될 수 있다.

또한 붕괴조짐, 부식 등 안전상 급격한 이상 징후를 보이는 해양 구조물의 상황 파악에 사용될 수 있다.

또한, 해양사고 현장의 상황 파악을 위한 선체 내부, 해저면 등의 동영상 확보가 가능하다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1 : 수중 카메라 장치
2 : 프레임 10 : 부력재
20 : 수중 카메라 21, 32 : 연결대
22 : 구동기어 23, 34 : 회전축
30 : 카운터 중량물 31 : 수평대
33 : 종동기어 40 : 구동모터
41 : 기어박스 50 : 릴리즈부
51 : 포스트 52 : 레버
53 : 결속대 54 : 솔레노이드 작동체
60 : 케이블 70 : 앵커용 중량물
80 : 전자제어장치부 81 : 안테나

Claims (14)

1. 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법에 있어서,
   상기 수중 카메라 장치를 촬영 위치에 투하하는 투하단계:
   상기 수중 카메라 장치가 해저면에 안착되면 촬영을 진행하는 촬영단계;
   상기 수중 카메라 장치가 촬영 중 미리 정해진 이벤트가 발생되면 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제하는 분리단계;
   상기 수중 카메라 본체가 수상으로 부상하면 자기 위치를 송출하는 자기위치송출단계; 및
   상기 수중 카메라 본체의 위치를 파악하여 회수하는 회수단계;
   를 포함하고,
   상기 촬영단계에서 수중 카메라의 촬영 각도를 변경하는 각도조절단계를 더 포함하며,
   상기 각도조절단계는 상기 수중 카메라 본체가 수평으로 자세를 유지할 수 있도록 상기 수중 카메라 반대편에 설치된 카운터 중량물이 상기 수중 카메라의 회전 각도만큼 반대방향으로 동일 각도 회전되되,
   상기 수중 카메라는 구동기어에 의해 촬영 각도가 조절되고, 상기 카운터 중량물은 상기 구동기어에 치합된 종동기어에 의해 대응되는 동일한 각도로 조절되되,
   상기 종동기어는 상기 구동기어와 동일한 기어로서 서로 맞물려, 상기 구동기어가 일정각도 회전하게 되면 상기 종동기어도 동일한 각도로 반대방향으로 회전함으로써, 상기 구동기어와 상기 종동기어의 동작에 의해 상기 수중 카메라와 상기 카운터 중량물의 수직선에 대한 각도가 동일하도록 유지되는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 투하단계 전, 상기 수중 카메라 본체에 구비된 수중 카메라의 촬영 각도를 조절한 다음, 상기 수중 카메라 본체가 해저에서 수평 자세를 유지하도록 상기 수중 카메라 회전축 반대편에 설치된 카운터 중량물의 회전 각도를 조절하여 상기 수중 카메라의 무게를 보상하는 수중 카메라 각도세팅단계를 더 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 이벤트는 설정된 시간 도달, 배터리의 방전 임박, 설정된 촬영영상 용량 도달 중에 선택되는 어느 하나가 발생된 경우인 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물은 케이블에 의해 연결된 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 자기위치송출단계는 GPS 좌표를 송출하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 방법.
8. 양성 부력을 갖는 수중 카메라 본체와, 전체적으로 음성부력을 갖도록 상기 본체에 연결된 앵커용 중량물을 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템에 있어서,
   상기 수중 카메라 장치를 촬영 위치까지 수송하여 투하하는 투하부;
   상기 수중 카메라 장치의 앵커용 중량물이 해저면에 안착하면 촬영을 진행시키는 제어부;
   촬영 중 미리 설정된 이벤트가 발생하면 상기 수중 카메라 본체와 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제시키도록 상기 제어부에 의해 제어되는 릴리스부;
   상기 릴리스부에 의해 분리된 상기 수중 카메라 본체가 수상으로 부상하면 자기위치를 송출하는 송출부;
   상기 송출부의 신호를 수신하여 상기 수중 카메라 본체의 위치를 확인하고 이를 회수하는 회수부;
   를 포함하고,
   상기 수중 카메라 장치는,
   상기 수중 카메라 본체의 프레임인 본체 프레임;
   상기 본체 프레임에 부력을 제공하는 부력재;
   상기 본체 프레임의 촬영 각도를 조절할 수 있도록 설치된 수중 카메라;
   상기 수중 카메라가 세팅된 촬영 각도를 유지할 수 있도록 상기 수중 카메라에 준하는 중량을 가지고 상기 수중 카메라의 촬영 각도에 준하는 각도로 반대편에 세팅된 카운터 중량물;
   상기 본체 프레임이 해저의 촬영 위치를 유지할 수 있도록 상기 본체 프레임 하부에 연결부재에 의해 이격 설치된 앵커용 중량물;
   상기 본체 프레임과 상기 앵커용 중량물의 연결을 해제시키는 릴리즈부;
   를 포함하며,
   상기 수중 카메라는 구동기어에 의해 촬영 각도가 조절되고, 상기 카운터 중량물은 상기 구동기어에 치합된 종동기어에 의해 대응되는 동일한 각도로 조절되되,
   상기 종동기어는 상기 구동기어와 동일한 기어로서 서로 맞물려, 상기 구동기어가 일정각도 회전하게 되면 상기 종동기어도 동일한 각도로 반대방향으로 회전함으로써, 상기 구동기어와 상기 종동기어의 동작에 의해 상기 수중 카메라와 상기 카운터 중량물의 수직선에 대한 각도가 동일하도록 유지되는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제8항에 있어서,
    상기 카운터 중량물은 복수개의 중량물로 분할되어 연결된 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템.
12. 제8항에 있어서,
    상기 릴리즈부는,
    상기 본체 프레임 하부에 수직으로 구비된 포스트;
    상기 포스트에 회전 가능하게 설치된 레버; 및
    상기 연결부재가 상기 레버에 걸려 구속된 잠금 위치에서, 상기 연결부재가 상기 레버로부터 구속 해제된 해제 위치로 회전되도록 후진하는 록킹부재;
    를 포함하는 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 록킹부재는 솔레노이드 작동체인 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템.
14. 제8항에 있어서,
    상기 연결부재는 케이블인 수중 카메라 장치의 자동설치 및 회수가 가능한 수중 촬영 시스템.

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