KR101706213B1 - 원격 무장 시스템을 위한 조준선 정렬 장치 - Google Patents

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Abstract

원격 무장 시스템을 위한 조준선 정렬 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치는, 몸체부, 상기 몸체부에 결합되는 화기부, 주간 경계용 카메라를 포함하며, 상기 몸체부의 일 측면에 결합되는 영상 장치부, 상기 화기부의 총열 내부에 삽입되는 구경봉 및 조준원점을 포함하는 조준선 정렬 표적 및 콜리메이터 렌즈를 포함하며, 상기 영상 장치부의 주간용 카메라 렌즈 전면에 부착되는 정렬용 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 주간용 카메라 렌즈의 중심과 상기 조준원점의 중심을 일치시켜 상기 화기부의 조준선과 상기 주간 경계용 카메라의 광축을 정렬시킨다.

Description

원격 무장 시스템을 위한 조준선 정렬 장치{Boresighting Apparatus for Remote Controlled Weapon System}
본 발명은 원격 무장 시스템의 조준선 정렬을 위한 조준선 정렬 장치로서, 보다 구체적으로는 총구 삽입형 조준선 정렬 표적과 렌즈 조립체를 이용한 조준선 정렬 장치에 관한 것이다.
초소 또는 군용 차량 등에 설치되어 경계 등의 군사임무를 수행하는 원격 무장 시스템이 알려져 있다.
도 1은 이러한 원격 무장 시스템의 일례를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참조하면 상기 원격 무장 시스템(1)은, 화기부(10) 및 영상 장치부(20)를 포함하며, 상기 화기부(10)와 상기 영상 장치부(20)가 결합되는 몸체부(30)와 상기 몸체부를 지지하는 베이스부(40)를 포함할 수 있다.
상기 화기부(10)는 상기 몸체부(30)의 구동에 따라서 그 조준 방향을 상하좌우로 변경할 수 있으며, 유/무선 제어 명령에 따라서 총탄을 발사할 수 있다.
또한, 상기 영상 장치부(20)는 상하좌우 방향으로 주시 방향을 변경할 수 있으며, 상기 원격 무장 시스템(1)의 전방에 영상을 촬영하는 역할을 하며, 촬영된 영상은 오퍼레이터에게 전송된다.
한편, 상기 원격 무장 시스템(1)의 정확한 조준선 정렬을 위해서 다양한 방법이 사용될 수 있는데, 대표적으로는 조준경을 이용하는 방법과 레이저 조준기를 이용하는 방법이 알려져 있다.
조준경을 이용하는 방법은, 조준경을 화기의 총열에 꽂고, 상기 조준경을 통하여 설치된 표적지의 조준점에 무장을 일치 후 영상 장치부를 상기 영상 장치부가 바라보는 조준점에 일치시키는 방법이다.
레이저 조준기를 이용하는 방법은, 레이저 발생기를 화기의 총열에 꽂고, 레이저 광이 표적지의 화기 조준점에 일치 후, 영상 장치부를 상기 영상 장치부가 바라보는 조준점에 일치시키는 방법이다.
상기 조준경 및 레이저 조준기는 그 가격이 매우 비싸고, 원경에 있는 피사체를 구별하는데 어려움이 있으며, 정밀한 정렬을 위해서는 특정 거리에 표적지를 세워야 하므로, 표적지를 세우기 어려운 해상 또는 전선에 배치되는 초소에서는 사용하기 어려운 문제가 있다.
또한, 설치된 표적지와 영상 장치가 직교하지 않으면 정밀도에 오차가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 화기와 별도로 표적지를 세우지 않고 조준선 정렬을 할 수 있는 조준선 정렬 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 저비용이면서 효율적으로 관리 가능한 조준선 정렬 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치는, 몸체부, 상기 몸체부에 결합되는 화기부, 주간 경계용 카메라를 포함하며, 상기 몸체부의 일 측면에 결합되는 영상 장치부, 상기 화기부의 총열 내부에 삽입되는 구경봉 및 조준원점을 포함하는 조준선 정렬 표적 및 콜리메이터 렌즈를 포함하며, 상기 영상 장치부의 주간 경계용 카메라 렌즈 전면에 부착되는 정렬용 렌즈 조립체를 포함하며, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈의 중심과 상기 조준원점의 중심을 일치시켜 상기 화기부의 조준선과 상기 주간 경계용 카메라의 광축을 정렬시킨다.
또한, 상기 조준선 정렬 표적은, 상기 구경봉이 삽입된 상기 총열을 상기 조준선 정렬 표적에 밀착시키는 총열 밀착부 및 상기 조준선 정렬 표적의 수평을 맞추기 위한 수평계를 더 포함한다.
또한, 상기 조준선 정렬 표적 및 상기 정렬용 렌즈 조립체는, 상기 주간용 카메라 렌즈의 중심, 상기 콜리메이터 렌즈의 중심 및 상기 조준원점의 중심이 동일 축 상에 놓이도록 결합된다.
또한, 상기 조준선 정렬 표적의 구경봉의 중심과 조준원점의 중심 사이의 수평 거리 및 수직 거리는, 상기 총열의 중심과 상기 콜리메이터 렌즈의 중심 사이의 수평 거리 및 수직 거리와 각각 동일하다.
본 발명은 화기와 별도로 표적지를 세우지 않고 조준선 정렬을 할 수 있는 조준선 정렬 장치를 제공할 수 있다.
또한, 저비용이면서 효율적으로 관리 가능한 조준선 정렬 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 원격 무장 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치부의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬용 렌즈 조립체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 표적을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치부, 정렬용 렌즈 조립체 및 조준선 정렬 표적의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 영상 장치부와 화기부, 구경봉과 조준원점의 위치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치부의 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 영상 장치부(200)는, 복수의 투광부(210, 220)를 포함하는데, 상기 각각의 투광부(210, 220)는 상기 영상 장치부(200) 내외로 빛이 통과할 수 있는 통로 역할을 한다.
상기 영상 장치부(200) 내부의 상기 각각의 투광부(210, 220)에 대응하는 위치에는 각각 주간 경계용 카메라 및 야간 경계용 카메라가 위치할 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 각각의 투광부(210, 220)를 주간 경계용 카메라 렌즈(210)와 야간 경계용 카메라 렌즈(220)로 지칭하여 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 조준선 정렬 장치(500)는 야전에서 사용되는 원격 무장 시스템(Remote Controlled Weapon System, RCWS)의 조준선 정렬 장치에 관한 것으로서, 상기 장치(500)를 제어하는 오퍼레이터가 상기 장치(500)가 설치된 장소와 이격된 별도의 장소에 위치하여, 원격으로 제어 가능한 무장 시스템에 관한 것이다.
상기 원격 무장 시스템은 야전에서 주간과 야간에 모두 사용되는 것으로서, 상기 주간 경계용 카메라와 야간 경계용 카메라를 모두 포함할 수 있으며, 상기 야간 경계용 카메라는 상기 주간 경계용 카메라와 달리 적외선 또는 열영상 카메라로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치(500)는, 몸체부(50), 화기부(100), 영상 장치부(200), 조준선 정렬 표적(400) 및 정렬용 렌즈 조립체(300)를 포함한다.
상기 화기부(100)는, 상기 몸체부(50)에 결합되며, 상기 영상 장치부(200)는, 주간 경계용 카메라를 포함하며, 상기 몸체부(50)의 일 측면에 결합된다.
상기 조준선 정렬 표적(400)은, 상기 화기부(100)의 총열(110) 내부에 삽입되는 구경봉(410) 및 조준원점(420)을 포함하며, 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)는, 상기 영상 장치부(200)의 주간 경계용 카메라 렌즈(210) 전면에 부착되는 콜리메이터 렌즈(310)를 포함한다.
또한, 상기 조준선 정렬 장치(500)는, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 중심과 상기 조준원점(420)의 중심을 일치시켜 상기 화기부(100)의 조준선과 상기 주간 경계용 카메라의 광축을 정렬시킬 수 있다.
상기 화기부(100)의 조준선은, 상기 화기부(100)의 총열(110)과 평행하며, 상기 화기부(100)를 제어하여 발포 또는 사격할 때의 기준이 되는 가상의 선을 의미하며, 상기 주간 경계용 카메라의 광축은, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)를 원주 방향에 대하여 회전시키는 경우에도 그 광학적 특성이 달라지지 않는 축을 의미한다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 조준선 정렬 표적(400)은, 수평계(430)를 비롯하여 다른 구성요소를 더 포함하며, 이에 대한 구체적인 설명은 도 5를 참조로 하여 후술하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 장치(500)는, 야전 초소나 해상과 같이 별도의 조준 표적을 세우기 어려운 환경에서도 용이하게 원격 무장 시스템의 조준선을 정렬할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 크게 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)와 조준선 정렬 표적(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조준선 정렬 장치(500)는, 상기 화기부(100)의 총열(110)과 상기 영상 장치부(200)의 주간 경계용 카메라의 광축을 평행하게 정렬하는 것을 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 상기 콜리메이터 렌즈(310) 및 조준선 정렬 표적(400)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 화기부(100) 및 영상 장치부(200)는, 도 1을 참조로 하여 설명한 바와 같은 원격 무장 시스템의 구성 요소일 수 있으며, 원격지에 위치하여 상기 원격 무장 시스템을 제어하는 오퍼레이터는, 상기 영상 장치부(200)를 통하여 얻어지는 영상을 확인하여 표적을 결정하고, 상기 화기부(100)를 제어하여 상기 표적을 타격할 수 있다.
상기 화기부(100) 및 영상 장치부(200)를 이용하여 원거리에 위치한 표적까지 타격할 수 있으나, 수 km 이상 떨어진 곳에 위치한 표적까지 정밀하게 타격하기 위해서는 사전에 상기 화기부(100)의 조준선을 정렬할 필요가 있다.
위와 같은 원격 무장 시스템에 사용되는 카메라는 일반적으로 수 m 이상의 초점거리를 갖게 되는데, 이에 따라 상기 영상 장치부를 이용하여 조준선을 정렬할 때에는 수 m 이상 이격된 거리에 표적을 설치하고, 카메라 렌즈의 중심과 상기 표적의 중심이 동일 축 상에 위치하도록 하여 조준선을 정렬하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 야전 초소나 해상과 같이 별도의 표적을 설치하기 어려운 환경에서는 위와 같은 방법을 사용하여 조준선을 정렬하는 것이 어려운 문제가 있다.
표적을 가까운 위치에 설치하더라도 원격 무장 시스템에 사용되는 카메라의 긴 초점 거리 때문에 표적의 선명한 이미지를 획득하는 것이 어렵고, 표적을 상기 원격 무장 시스템과 수평하게 설치하는 것 또한 어려울 수 있다.
본 발명에 따른 조준선 정렬 장치(500)는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)는 상기 영상 장치부(200) 전면에 결합되며, 상기 조준선 정렬 표적(400)은, 상기 구경봉(410)에 의하여 상기 화기부(100)의 총열(110)에 고정된다.
상기 정렬용 렌즈 조립체(300)는 콜리메이터(collimator) 렌즈(310)를 포함하는데, 상기 콜리메이터 렌즈(310)가 상기 영상 장치부(200)의 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 전면에 위치하여 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)와 상기 콜리메이터 렌즈(310)의 광축이 일치하도록 상기 영상 장치부(200)의 전면에 결합된다.
또한, 상기 조준선 정렬 표적(400)은, 상기 조준원점(420)의 중심이 상기 광축 상에 놓이도록 상기 총열(110)을 통해 고정된다.
상기 콜리메이터 렌즈(310)는, 그 설계에 따라 초점 거리를 다르게 할 수 있는 렌즈이며, 본 발명에서는 피사체가 실제보다 멀리 위치하고 있는 것처럼 초점 거리를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 조준원점(420)이 실제로는 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)와 가까이 위치하고 있더라도, 상기 콜리메이터 렌즈(310)에 의해서 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 초점 거리 내에 상이 맺히도록 함으로써, 정밀하게 조준선을 정렬할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬용 렌즈 조립체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬용 렌즈 조립체(300)는, 콜리메이터 렌즈(310), 고정용 볼트(320) 및 브리켓(330)을 포함한다.
상기 콜리메이터 렌즈(310)는, 도 3을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 광축과 동일한 축 상에 놓일 수 있는 위치에 배치된다.
상기 고정용 볼트(320)는 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)를 상기 영상 장치부(200)에 단단히 고정할 수 있도록 구비되는 것으로서, 도 4에 도시되는 바와 달리, 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)의 양 측면 및/또는 상부에 추가로 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 표적을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조준선 정렬 표적(400)은, 구경봉(410), 조준원점(420), 수평계(430) 및 총열 밀착부(440)를 포함한다.
상기 구경봉(410)은, 상기 화기부(100)의 총열(110) 내부에 삽입되어 이를 통해 상기 화기부(100)와 상기 조준선 정렬 표적(400)을 고정시키는 역할을 한다.
상기 조준원점(420)은, 조준선 정렬을 위한 표적의 역할을 하는 것으로, 상술한 바와 같이, 상기 조준원점(420)의 중심은 주간 경계용 카메라 렌즈(210), 콜리메이터 렌즈(310)의 동일 광축 상에 놓이도록 설계된다.
상기 수평계(430)는, 상기 총열(110)을 통해 상기 화기부(100)에 고정된 상기 조준선 정렬 표적(400)의 수평을 맞추기 위한 것으로서, 상기 조준선 정렬 표적(400)이 상기 화기부(100)가 장착되는 원격 무장 시스템과 지면에 대하여 동일한 수평면 상에 놓일 수 있도록 하는 역할을 한다.
따라서, 상기 조준원점(420)의 중심은, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 광축과 서로 직교하는 위치 관계를 갖게 된다.
또한, 상기 총열 밀착부(440)는, 상기 화기부(100)의 총열(110)을 상기 조준선 정렬 표적(400)에 단단히 고정하도록 하기 위한 것으로서, 상기 총열(110)을 그 바깥쪽에서 조일 수 있는 볼트를 포함할 수 있다.
한편, 상기 조준선 정렬 표적(400)은 상기 총열(110)에 고정되므로, 그 무게가 중요하다. 상기 조준선 정렬 표적(400)의 무게가 무거우면 상기 총열(110)을 중심으로 상기 조준원점(420) 방향으로 기울어질 수 있으며, 무게가 가벼우면 바람에 의해서 흔들릴 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 조준선 정렬 표적(400)은 외부의 영향을 받지 않고 고정될 수 있을 정도의 무게를 갖되, 상기 총열 밀착부(440)에 의해 상기 총열(110)에 단단히 고정될 수 있을 정도의 무게를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조준선 정렬 표적(400)의 내부의 빈 공간(B)은 바람의 영향을 줄이고 동시에 무게를 조절하기 위하여 형성된 공간으로서, 상기 조준선 정렬 표적(400)이 장착될 화기의 무게 또는 설치 환경을 고려하여 설계될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 장치부, 정렬용 렌즈 조립체 및 조준선 정렬 표적의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 조준선 정렬 표적(400) 및 상기 정렬용 렌즈 조립체(300)는, 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 중심, 상기 콜리메이터 렌즈(310)의 중심 및 상기 조준원점(420)의 중심이 동일 축(A) 상에 놓이도록 결합된다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 복수의 렌즈(210, 310)가 동일한 축(A) 상에 놓이고, 상기 조준원점(420)의 중심 또한 상기 축(A) 상에 놓이도록 결합함으로써, 조준선을 정밀하게 맞출 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
한편, 위와 같이 축을 동일하게 맞춘다 하더라도, 각각의 구성요소의 공정 오차 또는 결합 과정에서의 오차로 인하여 조준선이 정렬되지 않을 수 있다.
이러한 경우에는 상술한 원격지의 오퍼레이터의 조작에 의해서 조준선을 정렬할 수 있는데, 상기 오퍼레이터는 상기 영상 장치부(200)를 통하여 출력되는 영상을 수신하여 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 중심과 상기 조준원점(420)이 일치하도록 상기 영상 장치부(200)의 위치를 조절할 수 있다.
상기 영상 장치부(200)는 상기 화기부(100)와 별도로 제어 가능하며, 상기 영상 장치부(200)를 제어함으로써 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 시점을 상하좌우 방향으로 조절할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 영상 장치부와 화기부, 구경봉과 조준원점의 위치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 7a에는, 상기 총열(110)의 수직 단면의 중심과 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210)의 중심 간의 거리가 도시되며, 도 7b에는, 상기 구경봉(410)의 수직 단면의 중심과 상기 조준원점(420)의 중심 간의 거리가 도시된다.
상기 총열(110)의 수직 단면의 중심과 상기 주간 경계용 카메라 렌즈(210) 사이의, 수평 방향 거리를 l1, 수직 방향 거리를 h1이라 하고, 상기 구경봉(410)의 수직 단면의 중심과 상기 조준원점(420)의 중심 사이의, 수평 방향 거리를 l2, 수직 방향 거리를 h2라 하면, 상기 l1, h1, l2, h2 사이에는 아래와 같은 관계가 성립한다.
l1=l2, h1=h2
l1과 h1은 원격 무장 시스템 및 화기부(100)의 사양에 의해서 미리 정해지는 값이며, l2와 h2는 상기 조준선 정렬 표적(400)의 설계 사양에 의해서 결정할 수 있는 값으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 l2와 h2가 l1과 h1과 각각 동일하도록 상기 조준선 정렬 표적(400)을 설계함으로써, 상기 원격 무장 시스템의 조준선을 정렬할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
한편, 위와 같은 수치로 조준선 정렬 표적(400)을 설계한다 하더라도, 공정 오차에 의해서 정확한 조준선 정렬이 어려울 수 있으므로, 도 6을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 주간 경계용 카메라를 통하여 얻어지는 영상을 이용한 보다 정밀한 조준선 정렬을 할 필요가 있을 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
50: 몸체부 100: 화기부
110: 총열 200: 영상 장치부
210: 주간 경계용 카메라 렌즈 220: 야간 경계용 카메라 렌즈
300: 정렬용 렌즈 조립체 310: 콜리메이터 렌즈
320: 고정용 볼트 330: 브리켓
400: 조준선 정렬 표적 410: 구경봉
420: 조준원점 430: 수평계
440: 총열 밀착부 500: 조준선 정렬 장치

Claims (4)

  1. 몸체부;
    상기 몸체부에 결합되는 화기부;
    주간 경계용 카메라를 포함하며, 상기 몸체부의 일 측면에 결합되는 영상 장치부;
    상기 화기부의 총열 내부에 삽입되는 구경봉 및 조준원점을 포함하는 조준선 정렬 표적; 및
    콜리메이터 렌즈를 포함하며, 상기 영상 장치부의 주간 경계용 카메라 렌즈 전면에 부착되는 정렬용 렌즈 조립체;
    를 포함하며,
    상기 주간 경계용 카메라 렌즈의 중심과 상기 조준원점의 중심을 일치시켜 상기 화기부의 조준선과 상기 주간 경계용 카메라의 광축을 정렬시키는 조준선 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조준선 정렬 표적은, 상기 구경봉이 삽입된 상기 총열을 상기 조준선 정렬 표적에 밀착시키는 총열 밀착부; 및
    상기 조준선 정렬 표적의 수평을 맞추기 위한 수평계를 더 포함하는 조준선 정렬 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조준선 정렬 표적 및 상기 정렬용 렌즈 조립체는,
    상기 주간 경계용 카메라 렌즈의 중심, 상기 콜리메이터 렌즈의 중심 및 상기 조준원점의 중심이 동일 축 상에 놓이도록 결합되는 조준선 정렬 장치.
  4. 삭제
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