KR101473730B1 - 전자광학장비의 위치출력오차 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자광학장비 위치출력오차 측정방법에 관한 것으로, 전자광학장비와 측각기를 시선정렬하고, 정렬표적 및 기준표적을 설치한 다음, 측각기의 고각 및 방위각을 0°로 세팅하고, 상기 측각기 영상 중심에 위치하는 제2 광학시준기의 기준표적의 기준점을 기록하고, 상기 3차원 회전구동장비를 기준각(α)만큼 회전시키고, 상기 측각기를 상기 회전 방향의 반대 방향으로 -α만큼 회전시킨 다음, 상기 기준표적의 기준점에 대한 측각기의 고각 또는 방위각(b)을 계측한 다음, 상기 측각기에서 계측한 고각 또는 방위각(b)만큼 전자광학장비를 -α만큼 회전시켜 상기 전자광학장비의 현재 시선중심과 전자광학장비의 특징점의 사이의 고각 또는 방위각(a)을 계측하여 위치출력오차를 측정하고, 상기 3차원 회전구동장비를 기준각을 달리하면서 상기 과정을 다수 회 실시하여 전구간에 걸쳐 전자광학장비의 위치출력오차를 측정할 수 있다.

Description

전자광학장비의 위치출력오차 측정방법{MEASURING METHOD FOR POSITIONING ACCURACY OF ELECTRO-OPTICAL DEVICE}
본 발명은 전자광학장비의 위치출력오차의 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤(Roll) 방향 또는 피치(Pitch) 방향에서의 항공기 탑재형 전자광학장비의 위치출력오차를 측정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 항공용 카메라는 비행방향과 수직방향으로 롤(roll)축을 구동하고, 수평방향으로 피치(pitch)축을 구동하는 시선을 이용하여 지상영역을 촬영하는 정찰용 장비로서, 원거리 고해상도 영상정보를 획득하여 이를 실시간으로 전송하며 근실시간으로 처리하는 것을 주요 목표로 한다.
도 1은 3축 항공용 전자광학장비 형상을 도시한 것인데, 도 1을 참조하면,내부에 롤(roll)축(13)과 피치(pitch)축(11)으로 구성되는 2축의 내부김벌(10, gimbal)이 구비되고, 외부에는 슈라우드(Shroud) 구동축(21)이 구비되어 있다. 상기의 항공용 전자광학장비는 항공기가 촬영하고자 하는 위치의 수직방향에 도달하게 되면 내부김벌(10) 및 슈라우드 구동축(21)을 이용하여 촬영을 수행하게 된다.
미설명 부호인 15는 영상센서(12)의 시선 방향을 의미한다.
도 2는 위치출력오차의 개념을 도시한 것으로, 이는 도 1의 3축 항공용 전자광학장비의 형상에 따라 발생되는 위치출력오차의 발생 원인을 설명하기 위한 것이다. 도 2를 참조하면, 영상센서(12)가 내부김벌(10)에 장착되어 있는데, 이를 탑재카메라 조립체(14)라고 하며, 상기 탑재카메라 조립체(14)는 슈라우드 조립체(22)에 각 검출기(16, Resolver)를 사이에 두고 장착되어 있다. 상기 각 검출기(16)에 의해 상기 탑재카메라 조립체(14)의 회전이 감지된다.
또한, 상기 슈라우드 조립체(22)는 각 검출기(24)에 의해 요크(26)와 연결되는데 이를 항공기 탑재용 카메라 조립체(28)라고 한다. 상기 각 검출기(24)에 의해 상기 슈라우드 조립체(22)의 회전이 감지된다.
결국, 위치출력오차는 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 리졸버(16, 24)의 기계적 장착오차로부터 발생한다.
종래의 항공기 탑재용 카메라의 위치출력오차는 레이트 테이블(Rate Table)을 이용하여 정밀하게 측정하였는데, 상용 레이트 테이블의 경우 탑재(Payload) 중량이 최대 90kg 정도로 제한되어 있으며, 정확도는 0.01°이하 수준이다.
그러나, 항공기 탑재용 카메라(전자광학장비)의 경우, 탑재용 카메라와 치구의 중량은 수백kg 수준으로 상용 레이트 테이블을 사용하기가 곤란하다. 또한, 항공용 카메라와 장착치구를 레이트 테이블에 장착하기 위한 공간도 충분하지 않으며, 레이트 테이블을 주문제작할 경우 정밀도 0.01°의 1/10수준인 0.1°에 그친다.
결국, 종래의 레이트 테이블의 경우에는 제작에 많은 비용이 소모되고, 정확도도 높지 않은 문제가 있으므로 상기 레이트 테이블을 대신하여 위치출력오차를 측정하는 방안이 필요하였다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 측각기, 광학시준기 및 3차원 회전구동장비를 이용하여 항공기 탑재용 전자광학장비의 위치출력오차를 측정하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 (a)3차원 회전구동장비 위에 장착되는 장착치구, 상기 장착치구의 상측에 결합되는 전자광학장비 전방에 위치한 제1 광학시준기와 상기 전자광학장비를 시선정렬하고, 상기 장착치구의 일측에 결합되는 측각기 전방에 위치한 제2 광학시준기와 상기 측각기를 시선정렬하는 단계; (b)상기 제1 광학시준기에 전자광학장비용 정렬표적을 설치하고, 상기 제2 광학시준기에 측각기용 기준표적을 설치하는 단계; (c)상기 측각기의 고각 및 방위각을 0°로 세팅하고, 상기 측각기 영상 중심에 위치하는 제2 광학시준기의 기준표적의 기준점을 기록하는 단계; (d)상기 3차원 회전구동장비를 기준각(α)만큼 회전시키는 단계; (e)상기 측각기를 상기 회전 방향의 반대 방향으로 동일한 기준각(-α)만큼 회전시킨 다음, 상기 기준표적의 기준점에 대한 측각기의 고각 또는 방위각(b)을 계측하는 단계; (f)상기 측각기에서 계측한 고각 또는 방위각(b)만큼 전자광학장비를 -α만큼 회전시켜 상기 전자광학장비의 현재 시선중심과 전자광학장비의 특징점의 사이의 고각 또는 방위각(a)을 계측하여 위치출력오차를 측정하는 단계; 및 (g)상기 3차원 회전구동장비를 기준각을 달리하면서 상기 (a) 내지 (f)단계를 다수 회 실시하여 위치출력오차를 측정하는 단계를 포함하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법이 제공될 수 있다.
상기 시선정렬은 정렬용 레이저가 광학정반에 탈부착되는 포스트의 끝을 지나도록 레이저 광원의 LOS(line of sight)를 미세 조정하는 레이저와 광학정반 정렬단계; 상기 제1 광학시준기의 정렬용 표적이 상기 전자광학장비의 부경 중심에 오도록 3차원 회전구동장비를 평행이동(surge, sway, heave)하는 단계; 및 상기 광학정반과 3차원 회전구동장비의 경사도가 동일하게 되도록 상기 3차원 회전구동장비를 회전(roll, pitch, yaw)시키는 전자광학장비와 광학정반의 정렬단계를 포함할 수 있다.
상기 전자광학장비와 광학정반의 정렬단계 이후에, 상기 제1 광학시준기에 정렬용 표적을 설치하고 상기 전자광학장비를 고각 및 방위각을 각각 0°로 구동 후 상기 전자광학장비로 상기 정렬용 표적을 촬영하여 화면 중심에서 벗어난 각도(θ)를 롤 방향 및 피치 방향에 대하여 측정한 다음, 상기 θ를 반영하여 고각 및 방위각을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 레이저와 광학정반 정렬하는 단계는, 상기 광학정반이 평면이고, 상기 포스트는 두 개 이상이고 그 길이가 동일하며, 상기 포스트는 상기 광학정반 상에 수직형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 3차원 회전구동장비는 6자유도 모사기일 수 있으며, 상기 고각의 위치출력오차 측정은, 상기 전자광학장비의 시선이 상기 제1 광학시준기에서 출력되는 레이저와 수직 또는 수평이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자광학장비 및 측각기의 시선은 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 항공기 탑재용 카메라의 위치출력오차 측정방법은 유사한 타 장비에도 활용될 수 있으며, 양산시에도 필수적인 과정으로 각종 항공용 카메라의 정찰능력을 정밀하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자광학장비의 위치출력오차 측정방법은 중량이나 사이즈 문제로 상용 레이트 테이블(Rate table)에 장착이 불가능한 장비와 레이트 테이블의 정확도가 떨어지는 경우에 레이트 테이블을 대신하여 사용될 수 있다.
도 1은 3축 항공용 전자광학장비의 개략도이고,
도 2는 항공기 탑재용 전자광학장비에서의 위치출력오차의 개념도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 관련된 위치출력오차 측정에 사용되는 시험방안의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 관련된 전자광학장비와 광학시준기의 정렬용 레이저와의 정렬도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 90°시선 장착치구를 이용한 위치출력오차의 개념도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 0°시선 장착치구를 이용한 위치출력오차의 개념도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자광학장비의 위치출력오차의 측정방법의 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전자광학장비의 위치출력오차의 측정방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 항공기 탑재용 전자광학장비(카메라)(30)는 원거리 고해상도 영상정보를 획득하여 실시간 전송 및 근실시간 영상 데이터 처리를 주목적으로 한다. 상기 항공기 탑재용 전자광학장비(30)의 최종성능은 비행환경에서 원하는 지점을 정확하고 선명하게 촬영하는 것인데, 위치출력오차는 지향정확도(Geo-Pointing)에 중요한 영향을 미친다.
본 발명의 일실시예에서 위치출력오차는 영상센서의 시선이 지향하는 실제위치(각도)와 장비에서 출력해내는 위치(각도)와의 차이값으로 정의된다.
본 발명의 일실시예에서는 항공기 탑재용 전자광학장비(30)의 위치출력오차 측정방법에 대한 것으로, 3차원 회전구동장비(60)와 측각기(70), 광학시준기(collimator), 경사계(미도시)를 이용하여 항공기 탑재용 전자광학장비(30)의 위치출력오차를 측정한다.
본 발명의 실시예에 따른 항공용 전자광학장비(30) 위치출력오차 측정방법은 중량이나 사이즈 문제로 상용 레이트 테이블(rate table)에 장착이 불가능한 경우와 레이트 테이블의 정확도가 떨어지는 경우에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서의 3차원 회전구동장비(60)는 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 방향으로의 회전운동 뿐만 아니라, 서지(surge), 스웨이(sway), 히브(heave) 방향으로의 병진운동까지 모사할 수 있는 6자유도 모사기일 수 있으며, 측각기(70)는 롤 방향 및 피치 방향에서의 고각 및 방위각을 측정하는 장비이며, 본 발명의 실시예에서 사용되는 측각기(70)의 정확도는 2" 수준이다.
또한, 후술하는 제1 광학시준기(51)는 평행광을 형성하기 위한 광학장치로 대형의 전자광학장비(30) 촬영용 시준기를 의미하며, 제2 광학시준기(52)는 측각기(70) 관측용이며, 상대적으로 크기가 작은 1m 내외의 시준기이며, 경사계(미도시)는 기준면에 대한 경사를 측정하는 계기이며, 정렬용 레이저는 광학시준기와 함께 사용하여 시선정렬에 이용하는 레이저를 의미한다.
또한, 정렬용 표적은 십자망선을 이용하여 좌우 움직임 파악이 용이한 광학시준기용 표적을 의미하며, 포스트(42, post)는 광학정반(40)에 탈부착 가능한 정렬용 치구로 본 발명의 실시예에서는 2개가 사용되는 것을 예시하였으나, 3개 이상일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 관련된 위치출력오차 측정에 사용되는 시험방안의 개념도인데, 기본적인 원리는 3차원 회전구동장비(60)가 레이트 테이블의 회전축 역할을 하고, 그 값을 계측하는 것은 측각기(70)가 수행하는 것이다. 이는 3차원 회전구동장비(60)의 구동정확도가 높지 않으므로 구동량을 측각기(70)로 측정하는 것이다. 도 3을 참조하면, 전자광학장비, 예를 들면 EUT(Equipment Under Test)의 시선은 정렬표적(51a)을 향하고, 측각기의 시선은 기준표적(52a)를 향하던 것을 3차원 회전구동장비(60)을 구동하게 되면, 상기 전자광학장비 및 측각기의 시선은 각각 정렬표적(51a) 및 기준표적(52a)를 향하여 동일한 각도(β)만큼 회전하게 된다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 도 3의 3차원 회전구동장비(60)가 롤(roll)축 (표적을 바라보는 방향에서 상하방향)으로 회전할 때 전자광학장비(30)와 측각기(70)의 시선이 동일하게 움직이는 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 3차원 회전구동장비(60)의 회전에 의해 전자광학장비(30) 및 측각기(70)의 회전각도가 동일한 크기만큼 회전하게 되는 것을 이용하였다. 즉, 특별히 개별적인 조작이 없는 한 상기 전자광학장비(30) 및 측각기(70)의 시선은 동일하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 90°시선 장착치구를 이용한 위치출력오차의 개념도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자광학장비(30)의 위치출력오차를 측정하는 방법의 플로차트(flowchart)인데, 도 5 및 도 7을 참조하면, 먼저 전자광학장비(30)와 측각기(70)의 시선을 정렬한다. 이는 3차원 회전구동장비(60) 위에 장착되는 장착치구(32), 상기 장착치구(32)의 상측에 결합되는 전자광학장비(30) 전방에 위치한 제1 광학시준기(51)와 상기 전자광학장비(30)를 시선정렬하고, 상기 장착치구(32)의 일측에 결합되는 측각기(70) 전방에 위치한 제2 광학시준기(52)와 상기 측각기(70)를 시선정렬(S100)하는 것이다. 상기 전자광학장비(30)와 측각기(70)의 시선정렬이 끝나면, 상기 제1 광학시준기(51)에 전자광학장비(30)용 정렬표적(51a, 도 3 참조)을 설치하고, 상기 제2 광학시준기(52)에 측각기(70)용 기준표적(52a, 도 3 참조)을 설치(S110)한다. 상기 제1 광학시준기(51)는 장거리 측정에 사용되는 전자광학장비(30)를 시선정렬하기 위해 사용되는 것으로 대형이고, 제2 광학시준기(52)는 소형이다. 상기 정렬표적 및 기준표적은 일반적인 광학장비의 시선정렬시에 사용되는 것을 사용할 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
정렬표적 및 기준표적의 설치가 끝나면, 상기 측각기(70)의 고각 및 방위각을 0°로 세팅(S120)하고, 상기 측각기(70) 영상 중심에 위치하는 제2 광학시준기(52)의 기준표적의 기준점을 기록한다. 이는 제2 광학시준기(52)의 기준표적의 기준점을 특정하기 위함이다.
상기 측각기(70)의 세팅이 완료되면, 상기 3차원 회전구동장비(60)를 소정의 기준각(α)만큼 회전(S130)하는데, 이 때의 회전은 롤(roll) 방향 또는 피치(pitch) 방향으로의 회전일 수 있으며, 롤 방향의 회전인 경우에는 고각을 측정하게 되고, 피치 방향으로의 회전인 경우에는 방위각을 측정하게 된다. 상기와 같이 3차원 회전구동장비(60)를 회전시키면 상기 3차원 회전구동장비(60)에 결합되어 있는 전자광학장비(30) 및 측각기(70)가 동일한 각도로 회전하게 된다. 또한, 이 때의 기준각은 상기 3차원 회전구동장비(60)에 연결되어 구동시키는 제어기에 의한 것이다.
이후, 상기 측각기(70)를 상기 회전 방향의 반대 방향으로 동일한 기준각(-α)만큼 회전시킨 다음, 상기 기준표적의 기준점에 대한 측각기(70)의 고각 또는 방위각(b)을 계측(S140)한다. 즉, 상기 기준각이 +고각인 경우에는 -고각으로 회전시키고, 상기 기준각이 +방위각인 경우에는 -방위각으로 회전시켜 상기 측각기(70)를 최초의 시선 근처로 이동시킨다. 이 때 -α의 회전은 측각기(70)에 의해 측정되는 각이므로, 상기 3차원 회전구동장비(60)에서의 기준각(α)과는 크기가 정확히 일치되는 것은 아니다. 즉, 상기 기준각(α)와 -α의 각의 물리적인 크기는 불일치할 수 있다. 따라서 상기 3차원 회전구동장비(60)를 α만큼 회전시킨 다음, 측각기(70)를 -α만큼 회전시키면, 측각기(70)의 시선이 기준표적의 기준점과 일치하지 않는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 기준표적의 기준점으로부터 벗어난 정도를 참작하여 측각기(70)의 고각 또는 방위각(b)을 계측한다.
이후, 상기 측각기(70)에서 계측한 고각 또는 방위각(b)만큼 전자광학장비(30)를 -α만큼 회전시켜 상기 전자광학장비(30)의 현재 시선중심과 전자광학장비(30)의 특징점 사이의 고각 또는 방위각(a)을 계측하여 위치출력오차를 측정(S150)한다.
상기 전자광학장비(30)의 특징점은 제1 광학시준기(51)의 정렬표적을 의미한다. 만약, 상기 전자광학장비(30)와 측각기(70)간에 오차가 없다면 전자광학장비(30)의 현재시선 중심과 전자광학장비(30)의 특징점이 일치해야 하나, 실제로는 오차가 있어 상기 전자광학장비(30)의 현재 시선 중심과 전자광학장비(30)의 특징점 사이에 특정 각이 존재하게 되는데 이때의 특정 각이 위치출력오차로 발현되는 것이다.
상기와 같은 과정을 상기 3차원 회전구동장비(60)를 기준각을 달리하면서 실시하면, 다수의 위치출력오차를 측정하게 되는데, 이를 종합하게 되면 전구간에 걸쳐 전자광학장비(30)의 위치출력오차를 측정(S160)할 수 있다.
이하에서는 상기 전자광학장비(30)와 측각기(70)의 시선정렬에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 관련된 전자광학장비(30)와 광학시준기의 정렬용 레이저와의 정렬도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 90°시선 장착치구(32)를 이용한 위치출력오차의 개념도인데, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 3차원 회전구동장비(60) 위에 전자광학장비(30)용 장착치구(32)를 설치한다. 상기 장착치구(32)에 전자광학장비(30)와 측각기(70)를 각각 설치한다. 본 발명의 실시예에서는 전자광학장비(30)를 장착치구(32) 위에 설치하고, 측각기(70)는 장착치구(32)의 측면에 설치하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 전자광학장비(30) 및 측각기(70) 모두가 장착치구(32)의 상부 또는 측면에 설치될 수 있으며, 측각기(70)가 장착치구(32)의 상부에 설치되고, 전자광학장비(30)가 장착치구(32)의 측면에 설치될 수도 있다.
그리고, 광학정반(40)(Optical table)위에 정렬용 레이저광원이 지나는 자리에 두 개의 포스트(42)가 위치되는데, 각각 광학시준기(50) 바로 앞과 광학정반(40) 끝단에 위치시킨다. 정렬용 레이저 표적을 이용하여 제1 광학시준기(51)와 전자광학장비(30)를 정렬한 다음, 측각기(70)와 제2 광학시준기(52)도 각각 정렬시킨다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 위치출력오차를 측정하기 이전에 전자광학장비(30)와 광학시준기의 정렬용 레이저와 정렬이 필요하다. 도 4는 전자광학장비(30)와 광학시준기의 정렬용 레이저와 정렬도인데, 도 4를 참조하여 정렬절차를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 광학시준기 정렬용 레이저와 두 개의 포스트(42)가 결합된 광학정반(40) 사이를 정렬하는데, 이를 위해 정렬용 레이저가 두 개의 포스트(42)의 끝을 지나도록 레이저 광원의 LOS(line of sight)를 미세 조정한다. 이때, 상기 광학정반(40)이 평면이고, 두 개의 포스트(42)의 길이가 동일하며, 상기 포스트(42)는 광학정반(40) 상에 수직으로 장착되어 있어야 한다. 이후, 제1 광학시준기(51)의 정렬용 표적이 항공기 탑재용 전자광학장비(30)의 중심에 오도록 3차원 회전구동장비(60)를 평행 이동(surge, sway, heave)하여 조정한 다음, 항공기 탑재용 전자광학장비(30)와 광학정반(40) 사이를 정렬한다. 상기 전자광학장비(30)와 광학정반(40) 사이의 정렬은 상기 전자광학장비(30)와 광학정반(40)의 경사도가 동일하도록 하는 것으로, 레이저 진행방향으로 경사계를 광학정반(40)과 3차원 회전구동장비(60) 위에 설치하고, 상기 전자광학장비(30)와 광학정반(40)의 경사도가 같아질 때까지 3차원 회전구동장비(60)를 회전(roll, pitch, yaw)시켜 미세 조정한다. 이 때까지의 과정은 물리적인 조정으로 하드웨어(hardware)적인 조정이다.
이후에는 광학시준기 시선과 전자광학장비(30)간 정렬을 소프트웨어(software)에 의해 수행하는데, 이는 상기의 물리적인 조정에도 불구하고 제1 광학시준기(51) 시선과 전자광학장비(30)의 시선이 불일치할 수 있는데, 이를 보정하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에서는 제1 광학시준기(51)에 정렬용 표적을 설치하고 전자광학장비(30)의 고각 및 방위각 각각을 0°로 구동 후 전자광학장비(30)로 정렬용 표적을 촬영하여 화면 중심에서 벗어난 각도(θ)를 확인한다.
이때, 화면 중심에서 벗어난 각(θ)만큼 감안하여 고각 및 방위각을 측정한다. 예를 들면, 화면 중심에서 떨어진 각도가 고각이 +0.2°, 방위각이 +0.3°라면, 전자광학장비(30)에 고각 및 방위각을 각각 10°회전시키도록 입력하면, 고각은 +10.2°, 방위각은 +10.3°로 회전시키게 된다. 이를 위해서는 롤 방향 및 피치 방향으로 각각 측정해야 하며, 상기 +0.2°, +0.3°는 소프트웨어 보정값이라 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전자광학장비의 위치출력오차를 측정하는 방법을 설명하기로 한다.
특히, 롤 방향으로 90°및 0°인 경우의 전자광학장비(30)의 위치출력오차를 측정하는 방법에 대해 설명한다. 이는 각각 전자광학장비(30)의 시선이 상기 제1 광학시준기(51)에서 출력되는 레이저와 수평 또는 수직인 경우이다. 90°시선 장착치구(32) 및 직하방(0°) 시선 장착치구(32)를 이용할 경우 각각 -8°~ 8°, 73°~ 85° 부근만 측정이 가능하다. 물론 45°치구를 제작할 경우 37°~ 53°구간도 측정이 가능하지만, 90°와 직하방 치구만 제작하여 롤축 위치출력오차를 계산해 낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 90°시선 장착치구(32)를 이용한 위치출력오차의 개념도인데, 롤 방향 -8°~ 8°부근의 위치출력오차를 측정하기 위한 과정은 다음과 같다.
먼저, 전자광학장비(30)를 90°시선 장착치구(32)를 이용하여 3차원 회전구동장비(60)에 위치시키고, 상술한 바와 같이 정렬용 레이저, 포스트(42) 2개, 경사계, 광학시준기를 이용하여 센서정렬을 수행한다.
이후, 제1 광학시준기(51)에 전자광학장비(30)용 정렬표적(픽셀값을 읽어낼 수 있는특징점을 보유한 표적)을 설치함과 동시에, 제2 광학시준기(52)에 측각기(70)용 기준표적 (픽셀값을 읽어낼 수 있는 기준점을 보유한 표적)을 설치한다. 그리고, 측각기(70)의 고각을 0°로 맞추고 측각기(70) 영상중심에 위치하는 제2 광학시준기(52) 표적의 기준점을 기록한다.
3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 -2°(반시계 방향) 기울인다면, 전자광학장비(30)와 측각기(70)가 동일한 경사도로 기울어지게 되는데, 측각기(70)를 고각으로 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 약 +2°(시계방향) 로 기울이면, 측각기(70)의 시선은 제2 광학시준기(52)의 중심 근처에 오게 된다. 상기 3차원 회전구동장비(60)와 측각기(70) 사이에 오차가 없다면 상기 측각기(70)의 시선 중심은 측각기(70)의 기준표적의 기준점에 오게 되지만 그렇지 않은 경우에는 측각기(70)의 기준점으로부터 벗어난 각을 반영하여 측각기(70)의 고각(b°)을 계측한다.
이후, 측각기(70)에서 계측한 고각(b°)만큼 전자광학장비(30)를 + 롤 방향으로 구동하여, 전자광학장비(30)의 현재 시선중심(고각 a°)과 특징점의 중심 사이의 고각방향 픽셀을 계측하고, 픽셀 값으로부터 위치출력오차를 측정한다. 예를 들면, 전자광학장비(30)를 b°만큼 회전시켰는데, 전자광학장비(30)의 현재 시선중심과 특징점 사이의 각이 0.1°라면, 전자광학장비(30)의 위치출력오차는 0.1°가 된다.
상기와 같은 과정을 3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 각각 -2°, -4°, -6°, -8°, -6°, -4°, -2°, 0°, 2°, 4°, 6°, 8°, 6°, 4°, 2° 기울여서 -8°~ +8°의 각도에서 위치출력오차를 측정한다.
위에서 측정한 -8°~+8°의 위치출력오차를 이용하여 전구간의 위치출력오차를 계산할 수 있으며, 아래와 같이 롤 방향 73°~ 85°부근의 위치출력오차를 측정하여 전구간의 위치출력오차를 측정할 수 있다. 다른 부위에서의 위치출력오차는 상기 측정된 결과를 내삽(interpolation)하여 알 수 있다.
이하에서는 롤 방향 73°~ 85°부근의 위치출력오차를 측정하기 위한 과정을 도 6을 참조하여 설명하는데, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 0°시선 장착치구(32)를 이용한 위치출력오차의 개념도이다.
롤 방향 73°~ 85°부근의 위치출력오차를 측정하는 과정에서는, 전자광학장비(30)를 직하방 시선 장착치구(32)를 이용하여 3차원 회전구동장비(60)에 위치시킨 다음, 상기 90°시선 장착치구(32)를 이용한 경우와 동일하게 정렬용 레이저, 포스트(42) 2조, 경사계, 광학시준기를 이용하여 센서정렬을 수행한다.
또한, 제1 광학시준기(51)에 전자광학장비(30)용 정렬표적 (픽셀값을 읽어낼 수 있는 특징점을 보유한 표적)을 설치하고, 제2 광학시준기(52)에 측각기(70)용 기준표적 (픽셀값을 읽어낼 수 있는 기준점을 보유한 표적)을 설치한다.
이후, 3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 -5°(반시계 방향) 기울인 다음, 측각기(70)를 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 약 +5°(시계방향) 부근으로 기울인다. 기준표적의 기준점을 중심으로 측각기(70)의 고각(b°)을 계측한다. 상기 측각기(70)에서 계측한 고각(b°)만큼 전자광학장비(30)를 + 롤 방향으로 구동하고, 전자광학장비(30)의 현재 시선중심(고각 a°) 과 특징점의 중심 사이의 고각방향 픽셀을 계측하고, 픽셀 값으로부터 위치출력오차를 측정한다. 이때도 상기 측각기(70)와 전자광학장비(30) 사이에 오차가 없다면 고각 b°와 a°는 동일해야 하나, 실제로는 오차가 있는 경우가 있다.
이와 같은 과정을 3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 롤 방향으로 각각 5°, 7°, 9°, 11°, 13°, 15°, 17°, 15°, 13°, 11°, 9°, 7°, 5° 기울여서 85°~ 73°의 각도에서 위치출력오차를 측정한다. 상기에서 측정한 85°~ 73°의 위치출력오차를 이용하여 전구간의 위치출력오차를 계산한다.
이하에서는 피치 방향에서의 위치출력오차를 측정하는 과정을 설명한다. 피치 방향에서의 위치출력오차의 측정은 피치 방향 -8°~ 8° 부근에서 실시하였으나, 다른 범위에서도 실시할 수 있다.
이 때, 롤 방향에서의 위치출력오차 측정방법에서의 시선정렬, 정렬표적 및 기준표적 설치 과정은 동일하다. 표적을 설치한 다음에는 측각기(70)의 방위각을 0°로 세팅하고, 측각기(70) 영상중심에 위치하는 제2 광학시준기(52) 표적의 기준점을 기록하고, 3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 피치 방향으로 -2°(반시계 방향) 회전시킨다.
이후, 측각기(70)를 방위각으로 전자광학장비(30) 기준으로 피치 방향으로 약 +2°(시계방향) 부근으로 기울이고, 기준표적의 기준점을 중심으로 측각기(70)의 방위각(b°)을 계측한 다음, 측각기(70)에서 계측한 방위각(b°)만큼 전자광학장비(30)를 + 피치 방향으로 구동한다.
그리고, 전자광학장비(30)의 현재 시선중심(방위각 a°)과 특징점의 중심 사이의 방위각방향 픽셀을 계측하고, 픽셀 값으로부터 위치출력오차를 측정한다.
이때도 상기 롤 방향에서의 위치출력오차 측정시와 마찬가지로 상기 측각기(70)와 전자광학장비(30) 사이에 오차가 없다면 방위각 b°와 a°는 동일해야 하나, 실제로는 오차가 있는 경우가 있다.
피치 방향에서의 위치출력오차의 측정방법도 롤 방향에서의 위치출력오차의 측정방법에서와 마찬가지로 3차원 회전구동장비(60)를 전자광학장비(30) 기준으로 피치 방향으로 각각 -2°, -4°, -6°, -8°, -6°, -4°, -2°, 0°, 2°, 4°, 6°, 8°, 6°, 4°, 2° 기울여서 -8°~ 8°의 각도에서 위치출력오차를 측정한 다음, 상기에서 측정한 -8°~ 8°의 위치출력오차를 이용하여 전구간의 위치출력오차를 계산할 수 있다.
상기와 같이 설명된 항공기 탑재용 전자광학장비(30) 위치출력오차 측정방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. (a)3차원 회전구동장비 위에 장착되는 장착치구, 상기 장착치구의 상측에 결합되는 전자광학장비 전방에 위치한 제1 광학시준기와 상기 전자광학장비를 시선정렬하고, 상기 장착치구의 일측에 결합되는 측각기 전방에 위치한 제2 광학시준기와 상기 측각기를 시선정렬하는 단계;
    (b)상기 제1 광학시준기에 전자광학장비용 정렬표적을 설치하고, 상기 제2 광학시준기에 측각기용 기준표적을 설치하는 단계;
    (c)상기 측각기의 고각 및 방위각을 0°로 세팅하고, 상기 측각기 영상 중심에 위치하는 제2 광학시준기의 기준표적의 기준점을 기록하는 단계;
    (d)상기 3차원 회전구동장비를 기준각(α)만큼 회전시키는 단계;
    (e)상기 측각기를 상기 회전 방향의 반대 방향으로 동일한 기준각(-α)만큼 회전시킨 다음, 상기 기준표적의 기준점에 대한 측각기의 고각 또는 방위각(b)을 계측하는 단계; 및
    (f)상기 측각기에서 계측한 고각 또는 방위각(b)만큼 전자광학장비를 -α만큼 회전시켜 상기 전자광학장비의 현재 시선중심과 전자광학장비의 특징점의 사이의 고각 또는 방위각(a)을 계측하여 위치출력오차를 측정하는 단계를 포함하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시선정렬은,
    정렬용 레이저가 광학정반에 탈부착되는 포스트의 끝을 지나도록 레이저 광원의 LOS(line of sight)를 미세 조정하는 레이저와 광학정반 정렬단계;
    상기 제1 광학시준기의 정렬용 표적이 상기 전자광학장비의 부경 중심에 오도록 3차원 회전구동장비를 평행이동(surge, sway, heave)하는 단계; 및
    상기 광학정반과 3차원 회전구동장비의 경사도가 동일하게 되도록 상기 3차원 회전구동장비를 회전(roll, pitch, yaw)시키는 전자광학장비와 광학정반의 정렬단계를 포함하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자광학장비와 광학정반의 정렬단계 이후에, 상기 제1 광학시준기에 정렬용 표적을 설치하고 상기 전자광학장비를 고각 및 방위각을 각각 0°로 구동 후 상기 전자광학장비로 상기 정렬용 표적을 촬영하여 화면 중심에서 벗어난 각도(θ)를 롤 방향 및 피치 방향에 대하여 측정한 다음, 상기 θ를 반영하여 고각 및 방위각을 판단하는 단계를 포함하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레이저와 광학정반 정렬하는 단계는,
    상기 광학정반이 평면이고, 상기 포스트는 두 개 이상이고 그 길이가 동일하며, 상기 포스트는 상기 광학정반 상에 수직형성되는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 3차원 회전구동장비는 6자유도 모사기인 것을 특징으로 하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고각의 위치출력오차 측정은, 상기 전자광학장비의 시선이 상기 제1 광학시준기에서 출력되는 레이저와 수직 또는 수평이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전자광학장비 및 측각기의 시선은 동일한 것을 특징으로 하는 전자광학장비 위치출력오차 측정방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101263745B1 (ko) 2011-12-12 2013-05-13 국방과학연구소 전자광학장비에 장착된 회전형 각검출기의 위치출력오차 추정방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101263745B1 (ko) 2011-12-12 2013-05-13 국방과학연구소 전자광학장비에 장착된 회전형 각검출기의 위치출력오차 추정방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102665845B1 (ko) * 2023-02-28 2024-05-14 엘아이지넥스원 주식회사 김발 장치의 축 정렬 보상 장치 및 이를 포함하는 레이더 시스템

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