KR102322928B1 - 수중용 3차원 스캐닝 소나 - Google Patents

수중용 3차원 스캐닝 소나 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수중용 3차원 스캐닝 소나는 수중에 설치되어 수중 지형의 변화, 수중 구조물의 변화 등을 탐지하고 그 이미지를 획득하기 위한 것으로서, 초음파 트랜스듀서가 수평축을 중심으로 회전되는 상태에서 수직축을 중심으로 회전되므로 전,후 상,하 좌,우 등 모든 방향의 주변 이미지를 효과적으로 얻을 수 있다.

Description

수중용 3차원 스캐닝 소나 {3D scanning sonar used in underwater}
본 발명은 수중용 3차원 스캐닝 소나에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 초음파 트랜스듀서가 수평축을 중심으로 회전되는 상태에서 수직축을 중심으로 회전되므로 전,후 상,하 좌,우 등 모든 방향을 탐지하고 그 이미지를 효과적으로 얻을 수 있으며 이에 따라 수중 지형의 변화, 수중 구조물의 변화 등을 용이하게 알아낼 수 있는, 수중용 3차원 스캐닝 소나에 대한 것이다.
일반적으로, 스캐닝 소나는 초음파 트랜스듀서가 회전하면서 초음파를 발생시키고 주변 물체로부터 반사된 초음파를 수신함으로써 주변을 스캔닝하는 장치로서, 주로 수중 구조물이나 수중 지형 등을 탐지하고 이미지화 시키는데 이용되고 있다.
이러한 스캐닝 소나는 모터와, 모터에 의해 회전되는 초음파 트랜스듀서를 포함한다. 그런데, 초음파 트랜스듀서는 수직으로 설치된 모터축에 의해 회전되므로 수직축을 중심으로 회전된다.
따라서, 측방향의 수중 구조물 등은 용이하게 스캐닝할 수 있지만 위쪽이나 아래쪽의 수중 구조물 등은 스캐닝하기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 초음파 트랜스듀서가 수평축을 중심으로 회전되는 상태에서 수직축을 중심으로 회전되므로 전,후 상,하 좌,우 등 모든 방향을 탐지하고 그 이미지를 효과적으로 얻을 수 있으며 이에 따라 수중 지형의 변화, 수중 구조물의 변화 등을 용이하게 알아낼 수 있는, 수중용 3차원 스캐닝 소나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 3차원 스캐닝 소나(100)는, 초음파를 발생시키고 대상체에서 반사된 초음파를 수신하는 초음파 트랜스듀서(10); 초음파 트랜스듀서(10)를 수평축(24)을 중심으로 회전시키는 제1 회전유닛; 초음파 트랜스듀서(10)와 제1 회전유닛을 수직축(42)을 중심으로 회전시키는 제2 회전유닛; 제2 회전유닛이 설치된 베이스 유닛(60); 초음파가 통과하는 재질로 이루어진 하우징(80); 및, 초음파 트랜스듀서(10)와 제1,2 회전유닛의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함할 수 있다.
하우징(80)이 베이스 유닛(60)과 결합되면 밀폐된 내부공간이 형성되며, 상기 내부공간에는 초음파 트랜스듀서(10)와 제1,2 회전유닛이 배치될 수 있다. 초음파 트랜스듀서(10)가 제1 회전유닛에 의해 수평축(24)을 중심으로 회전되는 상태에서 제2 회전유닛에 의해 수직축(42)을 중심으로 회전된다.
상기 제1 회전유닛은, 제1 수직부(21)와, 제1 수직부(21)와 마주보도록 수직으로 설치된 제2 수직부(22), 및 제1,2 수직부(21)(22)를 연결하는 수평부(23)를 갖는 브라켓; 제1,2 수직부(21)(22)를 연결하도록 설치된 상기 수평축(24); 및, 제1 수직부(21)에 설치된 제1 모터(25);를 포함할 수 있다.
제2 회전유닛은 수평부(23)의 아래에 설치된 제2 모터(41)를 포함할 수 있다.
수평축(24)에는 초음파 트랜스듀서(10)가 설치되며, 제2 모터(41)에 의해 브라켓이 수직축(42)을 중심으로 회전되고 제1 모터(25)에 의해 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전될 수 있다.
제2 수직부(22)는 제1 카운터 밸랜서(26)를 포함할 수 있다. 제1 카운터 밸랜서(26)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수직축(42)을 중심으로 회전될 때 제1 모터(25)의 무게로 인한 모멘트를 상쇄시키고 이에 따라 진동을 줄일 수 있다.
바람직하게, 초음파 트랜스듀서(10)의 무게 중심이 수직축(42)과 제1 카운터 밸랜서(26) 사이에 위치되도록 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)에 설치된다. 이 경우, 제1 카운터 밸랜서(26)는 제1 모터(25) 보다 가벼운 것일 수 있다.
초음파 트랜스듀서(10)는 수평축(24)의 일측에 설치되고 수평축(24)의 타측에는 제2 카운터 밸랜서(15)가 설치되며, 제2 카운터 밸랜서(15)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전될 때 진동을 줄일 수 있다.
제1,2 수직부(21)(22)의 상단과 하우징(80) 사이에는 완충 링(86)이 설치될 수 있다. 완충 링(86)은 제1,2 수직부(21)(22)를 하우징(80)에 지지하는 역할과 외부 충격을 완충하는 역할을 할 수 있다.
수평부(23)에는 제1 마그네트(23d)가 설치되고 베이스 유닛(60)에는 제1 홀센서(64a)가 설치될 수 있다. 제1 마그네트(23d)와 제1 홀센서(64a)는 수직축(42)을 중심으로 회전되는 브라켓의 회전을 감지할 수 있다.
제2 카운터 밸랜서(15)에는 제2 마그네트(16)가 설치되고 베이스 유닛(60)에는 제2 홀센서(64b)가 설치될 수 있다. 제2 마그네트(16)와 제2 홀센서(64b)는 수평축(24)을 중심으로 회전되는 초음파 트랜스듀서(10)의 회전을 감지할 수 있다.
초음파 트랜스듀서(10)는 수평축(24)을 중심으로 1~3 R.P.M.으로 회전되고 수직축(42)을 중심으로 1~3 R.P.M.으로 회전될 수 있다.
본 발명에 따른 스캐닝 소나(100)는 삼각대(90)를 더 포함할 수 있다. 삼각대(90)는 적어도 세 개의 다리(93)와, 상기 다리(93)의 교차 지점에서 아래로 연장되도록 설치된 지지봉(91)을 포함할 수 있다. 지지봉(91)의 하단은 베이스 유닛(60)과 체결될 수 있다.
하우징(80)은 베이스 유닛(60)과 결합되도록 개방된 하부(83)와, 밀폐된 측면(82), 및 밀폐된 상부면(81)을 포함하고, 측면(82)과 상부면(81)의 연결 부분은 부드러운 곡면으로 이루어지며, 상기 곡면의 내부면에는 완충 링(86)이 설치되고, 하우징(80)과 베이스 유닛(60)으로 이루어진 내부공간에는 오일 또는 물이 충진될 수 있다.
베이스 유닛(60)은 상기 오일 또는 물을 주입하기 위한 주입구(65a)와 마개(65b)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수중용 3차원 스캐닝 소나는 초음파 트랜스듀서가 수평축을 중심으로 회전되는 상태에서 수직축을 중심으로 회전되므로 전,후 상,하 좌,우 등 모든 방향을 탐지하고 그 이미지를 효과적으로 얻을 수 있고 이에 따라 수중 지형의 변화, 수중 구조물의 변화 등을 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 3차원 스캐닝 소나를 보여주는 사시도.
도 2는 수중용 3차원 스캐닝 소나를 보여주는 분해 사시도.
도 3은 수중용 3차원 스캐닝 소나에서 하우징이 제거된 상태를 후방에서 바라본 사시도.
도 4는 도 1의 A-A' 단면도.
도 5는 도 4의 V 부분을 확대한 도면.
도 6은 도 1의 B-B' 단면도.
도 7은 브라켓과 수직축을 보여주는 분해 사시도.
도 8은 스캐닝 소나가 지지봉에 설치된 것을 보여주는 도면.
도 9는 스캐닝 소나가 삼각대에 설치된 것을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 스캐닝 소나는, 도 8~9에 나타난 바와 같이, 아래쪽을 관측하기 위해서 하우징(80)이 아래에 위치하고 베이스 유닛(60)이 위에 위치하도록 설치되며 베이스 유닛(60)이 지지봉(91)에 결합될 수 있다. 하지만, 위쪽을 관측할 때에는 하우징(80)이 위쪽에 위치하고 베이스 유닛(60)이 아래에 위치하도록 설치될 수 있고, 측방향을 관측할 때에는 하우징(80)이 수평으로 눕혀지도록 설치될 수도 있다.
그러나, 스캐닝 소나(100)의 내부 구조는 베이스 유닛(60)이 아래에 배치된 상태에서 잘 보이므로 도 1~7에서는 베이스 유닛(60)이 아래에 배치되고 하우징(80)이 위에 배치된 상태로 도시되었다. 아울러, [발명의 설명]과 [청구범위]에서는 상,하,좌,우를 도 1~7의 도시를 기준으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 3차원 스캐닝 소나를 보여주는 사시도이고, 도 2는 상기 스캐닝 소나를 보여주는 분해 사시도이며, 도 3은 상기 스캐닝 소나에서 하우징이 제거된 상태를 후방에서 바라본 사시도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 스캐닝 소나(100)는, 초음파 트랜스듀서(10)와, 초음파 트랜스듀서(10)를 수평축(24)을 중심으로 회전시키는 제1 회전유닛과, 초음파 트랜스듀서(10)와 제1 회전유닛을 수직축(42)을 중심으로 회전시키는 제2 회전유닛과, 제2 회전유닛이 설치된 베이스 유닛(60)과, 베이스 유닛(60)과 결합되는 하우징(80) 및, 초음파 트랜스듀서(10)와 제1,2 회전유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함한다.
초음파 트랜스듀서(10)는 전기 신호를 입력받아 초음파를 발생시키고 외부 구조물이나 지형 등으로부터 반사된 초음파를 수신하여 전기 신호로 변환한다. 초음파 트랜스듀서(10)의 구성은 공지된 것이다. 알려진 바와 같이 초음파는 팬빔(fan beam)과 콘빔(cone beam)이 있는데, 초음파 트랜스듀서(10)는 콘빔을 발생시키는 것이 바람직하다. 하지만 반드시 이에 한정되지 아니하고 콘빔과 팬빔을 모두 발생시킬 수 있거나 팬빔만 발생시킬 수도 있다.
제1 회전유닛은 브라켓과, 브라켓에 수평으로 설치된 수평축(24) 및, 수평축(24)을 회전시키는 제1 모터(25)를 포함할 수 있다.
브라켓은 제1 수직부(21)와, 제1 수직부(21)와 마주보도록 소정 간격으로 이격된 제2 수직부(22) 및, 제1,2 수직부(21)(22)를 연결하는 수평부(23)를 포함할 수 있다. 브라켓은 제2 모터(41)에 의해서 수직축(42, 제2 모터의 축)을 중심으로 회전된다.
제1 수직부(21)는 수평부(23)의 한쪽 끝단에서 수직으로 설치된 부분으로서, 제1 수직부(21)에는 제1 모터(25)가 설치된다. 제1 모터(25)는 제어유닛으로부터 전달된 신호에 따라 수평축(24)을 회전시킨다.
제2 수직부(22)는 제1 수직부(21)와 마주보도록 수평부(23)의 다른쪽 끝단에 수직으로 설치된 부분으로서, 제2 수직부(22)는 제1 카운터 밸랜서(26)를 포함할 수 있다.
수평부(23)는 제1,2 수직부(21)(22)의 하단을 연결하도록 수평으로 설치된 부분으로서, 수평부(23)의 윗면에는 PCB(23a)가 설치될 수 있다. 그리고, 도 5와 도 7에 나타난 바와 같이, 수평부(23)의 중앙에는 슬리브(23b)가 아래로 연장되도록 형성되고, 슬리브(23b)의 내부에는 관통공(23c)이 수직 방향으로 형성된다.
제2 모터(41)의 축(42, 수직축)은 관통공(23c)에 삽입되어 슬리브(23b)와 체결되고, 이러한 슬리브(23b)는 링 블록(43)의 중앙홀(43a)에 삽입되어 링 블록(43)과 체결된다. 따라서, 제2 모터(41)의 축(42, 수직축)이 회전되면 슬리브(23b)와 링 블록(43)이 함께 회전된다.
바람직하게, 링 블록(43)의 상단에는 다수 개의 제1 핀(43c)이 돌출되도록 설치되고, 링 블록(43)의 측면에는 다수 개의 홈 라인(43b)이 원주 방향을 따라 수평이 되도록 형성된다. 그리고, PCB(23a)에는 다수 개의 핀홀(23f)이 형성된다.
아울러, 링 블록(43)의 측방향에는 브러쉬 블록(69)이 설치되고, 브러쉬 블록(69)의 양측으로부터 다수 개의 제2 핀(69a)이 연장되도록 설치된다. 각각의 제2 핀(69a)이 각각의 홈 라인(43b)에 밀착되는 것에 의해 제2 핀(69a)과 홈 라인(43b)이 전기적으로 연결된다.
각각의 제1 핀(43c)이 핀홀(23f)에 삽입되어 전기적으로 연결되고 각각의 제2 핀(69a)이 홈 라인(43b)에 밀착되어 전기적으로 연결되는 것에 의해, 초음파 트랜스듀서(10)에 입력되는 전기 신호와, 초음파 트랜스듀서(10)가 수신한 초음파 신호에 따른 전기 신호와, 제1 모터(25)의 작동을 제어하는 신호, 수평축(24)의 회전수 등이 전달될 수 있다.
바람직하게, 수평부(23)의 일측에는 제1 마그네트(23d)가 설치될 수 있다. 제1 마그네트(23d)는 제1 홀센서(64a)와 협력하여 브라켓의 회전을 감지하고 그 신호를 제어 유닛에 전달한다. 이러한 구성은, 수직축(42)에 홀센서를 설치하는 경우에 비해, 슬립링이 불필요하므로 구성이 단순해진다는 장점이 있다.
바람직하게, PCB(23a)에는 관통부(23e)가 형성될 수 있다. 관통부(23e)는 제2 마그네트(16) 및 제2 홀센서(64b)와 대응되는 곳에서 PCB(23a)를 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전되면 제2 마그네트(16)도 수평축(24)을 중심으로 회전되고, 제2 마그네트(16)의 자기력은 관통부(23e)를 통과하여 제2 홀센서(64b)에 의해 감지되며, 이 감지된 신호는 제어유닛으로 전달된다. 이러한 구성은, 초음파 트랜스듀서(10)에 홀센서를 설치하는 경우에 비해, 슬립링이 불필요하므로 구성이 단순해진다는 장점이 있다.
제1 카운터 밸랜서(26)는 제1 모터(25)의 무게에 따른 모멘트를 상쇄시키기 위해 제2 수평부(22)에 설치된다. 즉, 제2 모터(41)의 축(42, 수직축)을 중심으로 제1 모터(25)의 반대측에 제1 카운터 밸랜서(26)가 설치됨으로써, 브라켓이 제2 모터(41)의 축(42, 수직축)을 중심으로 회전될 때 발생되는 진동을 방지한다.
바람직하게, 제1 카운터 밸랜서(26)는 제1 모터(25) 보다 가볍고 초음파 트랜스듀서(10)는 그 무게 중심이 제2 모터(41)의 축(42, 수직축)으로부터 제2 수직부(22) 쪽으로 소정 간격(도 4의 g)만큼 이격된 곳에 위치되도록 설치된다. 이와 같은 구성은 상기 진동을 방지하면서도 제1 카운터 밸랜서(26)의 무게와 크기를 줄일 수 있고 이에 따라 스캐닝 소나(100)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.
수평축(24)은 제1,2 수직부(21)(22)를 연결하도록 설치된다. 수평축(24)은 제1 모터(25)에 의해 회전된다. 도 6에 나타난 바와 같이, 수평축(24)은 수직축(42)의 연장선과 직각으로 만나도록 설치된다.
수평축(24)의 일측면에는 초음파 트랜스듀서(10)가 설치되고 상기 일측면과 마주보는 타측면에는 제2 카운터 밸랜서(15)가 설치된다. 제2 카운터 밸랜서(15)는 수평축(24)에서 후방으로 길게 연장되도록 형성된 부분으로서, 초음파 트랜스듀서(10)의 회전시 발생하는 진동을 없애거나 줄여준다.
제2 카운터 밸랜서(15)의 후단에는 제2 마그네트(16)가 설치된다. 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전될 때 제2 마그네트(16)가 관통부(23e)의 직상부를 통과하고, 이에 따라 제2 마그네트(16)의 자기력이 제2 홀센서(64b)에 의해 잘 감지될 수 있다.
초음파 트랜스듀서(10)를 제어하기 위한 전기 신호는 수평축(24)을 통해서 전달될 수 있다. 도 4와 도 7에 나타난 바와 같이, 수평축(24)의 한쪽 단부에는 다수 개의 홈 라인(24a)이 형성되고, 각 홈 라인(24a)의 양측에는 제3 핀(24b)이 밀착되도록 설치되어 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 전기 신호와, 초음파 트랜스듀서(10)가 수신한 초음파(반사파)에 따른 전기 신호 등은 제3 핀(24b)과 홈 라인(24a)을 통해서 전달될 수 있다.
제2 회전유닛은 초음파 트랜스듀서(10)와 제1 회전유닛을 수직축(42)을 중심으로 회전시킨다. 제2 회전유닛은 제2 모터(41)와 브러쉬 블록(69) 및 제1,2 홀센서(64a)(64b)를 포함할 수 있다.
제2 모터(41)는 베이스 유닛(60)의 내부에 설치되되 그 축(42)은 베이스 유닛(60)의 윗면(61)을 관통하도록 설치된다. 브러쉬 블록(69)과 제1,2 홀센서(64a)(64b)는 윗면(61)에 고정되도록 설치된다.
브러쉬 블록(69)은 링 블록(43)의 측방향에 고정되도록 설치되고, 제1,2 홀센서(64a)(64b)는 제1,2 마그네트(23d)(16)와 대응되는 위치에 형성된다.
바람직하게, 베이스 유닛(60)의 윗면(61)에는 지지대(63)가 설치되고, 지지대(63)의 윗면에 제1,2 홀센서(64a)(64b)가 설치된다. 지지대(63)는 기둥의 상단에 평판이 설치된 구조를 갖는데, 제1,2 홀센서(64a)(64b)를 제1,2 마그네트(23d)(16)에 가깝게 배치되도록 함으로써 제1,2 홀센서(64a)(64b)의 정확도를 높인다.
베이스 유닛(60)은 하우징(80)과 결합하여 밀폐된 내부 공간을 형성한다. 베이스 유닛(60)은 오일 등을 내부 공간에 주입하기 위한 주입구(65a)와, 주입구(65a)를 막는 마개(65b)와, 내부 공간의 공기를 배출하기 위한 배기구(도 6의 65c)와, 배기구(65c)를 막기 위한 플러그(65d)와, 지지봉(도 8, 9의 91)과 체결하기 위한 체결부(66)와, 하우징(80)과 결합되기 위한 체결홈(68) 및, 접속 포트(67)를 포함한다.
주입구(65a)는 상기 내부 공간에 오일이나 물을 주입하기 위한 구멍이고, 마개(65b)는 상기 주입이 완료된 후 주입구(65a)를 막기 위한 것이다. 그리고, 배기구(65c)는 오일 등을 주입할 때 내부 공간의 공기를 배출하기 위한 구멍이고, 플러그(65d)는 공기 배출이 완료된 후 배기구(65c)를 막기 위한 것이다. 오일이나 물은 하우징(80)의 내부에서 초음파를 효과적으로 전달하기 위한 것이다.
아울러, 체결부(66)는 지지봉(91)과 체결되기 위한 부분이다. 파이프와 같은 지지봉(91)이 체결부(66)에 삽입되어 체결될 수 있다. 상기 체결은 통상적인 체결수단, 예를 들어 나사결합에 의해 이루어질 수 있다.
체결홈(68)은 베이스 유닛(60)의 테두리를 따라 원형으로 형성된 홈이다. 체결홈(68)에는 하우징(80)의 하단이 삽입되어 체결되고, 이 체결에 의해 하우징(80)의 내부공간이 밀폐된다.
접속포트(67)는 외부와의 전기적 연결을 위한 부분으로서, 접속 포트(67)를 통해서 외부로부터 전원이 공급되고, 초음파 트랜스듀서(10)의 전기 신호, 각종 제어 신호 등이 전달될 수 있다.
하우징(80)은 개방된 하부(83)와 밀폐된 측면(82) 및 밀폐된 상부(81)를 포함한다.
상기 개방된 하부는 베이스 유닛(60)과 체결된다. 구체적으로, 상기 개방된 하부의 하단은 체결홈(68)에 삽입되어 수밀되도록 체결된다.
상기 측면(82)과 상부(81)의 연결 부분은 부드러운 곡면으로 이루어질 수 있다. 상기 곡면의 내부면에는 완충 링(86)이 설치될 수 있다. 완충 링(86)은 제1,2 수직부(21)(22)의 상단과 하우징(80) 사이에 설치된 원형의 링으로서, 부드럽고 탄력성이 있는 재질, 예를 들어 고무, 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 완충 링(86)은 제1,2 수직부(21)(22)가 하우징(80)에 지지되도록 하는 역할과, 외부 충격 발생시 충격을 완충하는 역할을 한다.
제어유닛은 제1,2 모터(25)(41)와 초음파 트랜스듀서(10) 등의 작동을 제어하고 제1,2 홀센서(64a)(64b)의 신호 및 초음파 트랜스듀서(10)의 반사파 전기신호 등을 전달받는다. 제어유닛은 베이스 유닛(60)에 설치되거나 스캐닝 소나(100)의 외부, 예를 들어 지상에 설치될 수도 있다.
그러면, 상기 스캐닝 소나(100)의 작동 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 스캐닝 소나(100)를 수중에 설치한다. 도 8에 나타난 바와 같이, 지지봉(91)을 체결부(66)에 체결하고 지지봉(91)을 수면 위의 고정된 구조물(도면에 미도시)에 고정하는 것에 의해 스캐닝 소나(100)를 설치할 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 도 9에 나타난 바와 같이, 지지봉(91)을 삼각대(90)에 고정할 수 있다. 즉, 세 개 또는 그 이상의 다리(93)를 가진 삼각대(90)를 강바닥이나 해저면에 설치하고, 다리가 교차되는 부분에 지지봉(91)을 연결할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 위쪽을 관측할 때에는 하우징(80)이 위에 위치되고 베이스 유닛(60)이 아래에 위치되도록 배치되고, 측방향을 관측할 때에는 하우징(80)이 수평으로 눕혀지도록 배치될 수도 있다.
스캐닝 소나(100)의 설치가 완료된 후, 원격으로 스캐닝 소나(100)의 전원을 켜면, 초음파 트랜스듀서(10)가 원하는 방향을 향하도록 스캐닝 소나(100)가 초기화된다. 이어서, 제1 모터(25)와 제2 모터(41)가 작동을 시작하면 초음파 트랜스듀서(10)는 수평축(24)을 중심으로 연속적으로 회전되는 상태에서 수직축(42)을 중심으로 연속적으로 회전된다. 이에 따라, 초음파 트랜스듀서(10)는 전,후 상,하 좌,우 등 모든 방향으로 초음파를 송신하고 대상체에 의해 반사된 초음파를 수신하여 그 이미지를 생성한다.
이 때, 제1 마그네트(23d)와 제1 홀센서(64a)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수직축(42)을 중심으로 회전되는 것을 감지하여 그 신호를 제어유닛에 전송하고, 제2 마그네트(16)와 제2 홀센서(64b)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전되는 것을 감지하여 그 신호를 제어유닛에 전송한다.
그리고, 제1 카운터 밸랜서(26)는 제1 모터(25)의 무게로 인한 진동을 방지하고, 제2 카운터 밸랜서(15)는 초음파 트랜스듀서(10)의 무게로 인한 진동을 방지한다.
10 : 초음파 트랜스듀서 15 : 제2 카운터 밸랜서
16 : 제2 마그네트 21 : 제1 수직부
22 : 제2 수직부 23 : 수평부
23a : PCB 23b : 슬리브
23c : 관통공 23d : 제1 마그네트
23e : 관통부 23f : 핀홀
24 : 수평축 24a : 홈 라인
24b : 제3 핀 25 : 제1 모터
26 : 제1 카운터 밸랜서 41 : 제2 모터
42 : 제2 모터의 축(수직축) 43 : 링 블록
43a : 중앙홀 43b : 홈 라인
43c : 제1 핀 60 : 베이스 유닛
61 : 베이스 유닛의 윗면 62 : 베이스 유닛의 아랫면
63 : 지지대 64a : 제1 홀센서
64b : 제2 홀센서 65a : 주입구
65b : 마개 65c : 배기구
65d : 플러그 66 : 체결부
67 : 접속 포트 68 : 체결홈
69 : 브러쉬 블록 69a : 제2 핀
80 : 하우징 81 : 하우징의 상부
82 : 하우징의 측면 83 : 하우징의 개방된 하부
86 : 완충 링
100: 수중용 3차원 스캐닝 소나
g : 초음파 트랜스듀서의 무게 중심과 수직축 사이의 간격

Claims (6)

  1. 초음파를 발생시키고 대상체에서 반사된 초음파를 수신하는 초음파 트랜스듀서(10);
    초음파 트랜스듀서(10)를 수평축(24)을 중심으로 회전시키는 제1 회전유닛;
    초음파 트랜스듀서(10)와 제1 회전유닛을 수직축(42)을 중심으로 회전시키는 제2 회전유닛;
    제2 회전유닛이 설치된 베이스 유닛(60);
    초음파가 통과하는 재질로 이루어진 하우징(80); 및,
    초음파 트랜스듀서(10)와 제1,2 회전유닛의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
    하우징(80)이 베이스 유닛(60)과 결합되면 밀폐된 내부공간이 형성되며, 상기 내부공간에는 초음파 트랜스듀서(10)와 제1,2 회전유닛이 배치되고,
    초음파 트랜스듀서(10)가 제1 회전유닛에 의해 수평축(24)을 중심으로 연속적으로 회전되는 상태에서 제2 회전유닛에 의해 수직축(42)을 중심으로 연속적으로 회전되고 이에 따라 초음파 트랜스듀서(10)는 모든 방향으로 초음파를 송신하고 대상체에 의해 반사된 초음파를 수신하여 이미지를 얻을 수 있으며,
    제1 회전유닛은,
    제1 수직부(21)와, 제1 수직부(21)와 마주보도록 수직으로 설치된 제2 수직부(22), 및 제1,2 수직부(21)(22)를 연결하는 수평부(23)를 갖는 브라켓;
    제1,2 수직부(21)(22)를 연결하도록 설치된 상기 수평축(24); 및,
    제1 수직부(21)에 설치된 제1 모터(25);를 포함하고,
    제2 회전유닛은 수평부(23)의 아래에 설치된 제2 모터(41)를 포함하며,
    수평축(24)에는 초음파 트랜스듀서(10)가 설치되며, 제2 모터(41)에 의해 브라켓이 수직축(42)을 중심으로 회전되고 제1 모터(25)에 의해 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전되며,
    제2 수직부(22)는 제1 카운터 밸랜서(26)를 포함하고,
    제1 카운터 밸랜서(26)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수직축(42)을 중심으로 회전될 때 제1 모터(25)의 무게로 인한 진동을 줄이며,
    초음파 트랜스듀서(10)는 수평축(24)의 일측에 설치되고 수평축(24)의 타측에는 제2 카운터 밸랜서(15)가 설치되며, 제2 카운터 밸랜서(15)는 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)을 중심으로 회전될 때 진동을 줄이고,
    초음파 트랜스듀서(10)의 무게 중심이 수직축(42)과 제1 카운터 밸랜서(26) 사이에 위치되도록 초음파 트랜스듀서(10)가 수평축(24)에 설치되고, 제1 카운터 밸랜서(26)는 제1 모터(25) 보다 가벼운 것을 특징으로 하는, 수중용 3차원 스캐닝 소나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    제1,2 수직부(21)(22)의 상단과 하우징(80) 사이에는 완충 링(86)이 설치되고, 완충 링(86)은 제1,2 수직부(21)(22)를 하우징(80)에 지지하는 역할과 외부 충격을 완충하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 수중용 3차원 스캐닝 소나.

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