KR102359546B1 - 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치 - Google Patents

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Abstract

우주나 대기 중에서 움직이는 대상물을 쫓아 관측하거나 통신하는 추적장치에 관한 것으로, 본 발명은 상술한 필요성을 만족하기 위하여 안출된 것으로, 주 회전축의 설치 각도를 다양하게 조절할 수 있어 천구상에서 움직이는 대상물의 동작 특성에 맞춰 가장 추적이 용이하도록 하나의 마운트(Mount)가 고도-방위각 조절방식, 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 자세변환이 가능한 추적장치를 제공할 수 있다.

Description

세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치{Observation device that can select one of three kind tracking method}
우주나 대기 중에서 움직이는 대상물을 쫓아 관측하거나 통신하는 추적장치에 관한 것이다.
망원경은 렌즈나 거울 등의 광학기기를 이용하여 물체로부터 발광 또는 반사된 가시광선·적외선·자외선·엑스선·전파 등의 전자기파를 수신함으로써 물체를 관측하는 장치이다. 망원경은 수신되는 전자기파에 따라서 광학 망원경, 전파 망원경 등으로 분류되는데, 일반적으로 망원경이라고 하면 가시광선을 보는 광학 망원경을 일컫는 경우가 많고 경통(Optical Tube)과 혼용되어 사용되는 명칭이다. 망원경은 과거에 주로 천문학에서 많이 사용되었으나, 최근에는 군사 및 통신용으로 사용범위가 증가되고 있다.
하늘이나 우주에서 움직이는 대상물을 쫓아 관측하는 망원경은 마운트(Mount) 위에 설치되고, 마운트는 구동신호에 의해 회전하여 그 위에 설치된 망원경을 원하는 방향으로 회전시켜 대상물을 추적하게 된다. 이러한 마운트는 망원경을 지지해주는 기계적인 도구로, 망원경의 무게를 지탱해주고 기계가 정확하게 위치를 잡을 수 있도록 고려해준다. 마운트는 구조적인 작동방식에 따라 크게 주축이 지구 표면에 수직한 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount), 주축이 지구 자전축과 평행한 적도의 마운트(Equatorial Mount)로 크게 구분되어 알려져있다.
통상, 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount)를 경위대 방식인 마운트로 불리기도 하는데, 이러한 고도각-방위각 마운트는 주 회전축(방위각축)이 지면과 수직하게 360도 회전하고, 부 회전축(고도각축)이 지면에서 천정까지 0~90도 사이를 회전함으로써 관측 방향을 결정하는 구조이다. 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount)는 망원경에 작용하는 중력이 일정하고 직관적인 장점이 있으나, 천체를 추적할 경우 두 축이 동시에 움직여야 하며 관측 방향에 따라 각 축의 회전속도가 달라서 정밀한 제어가 필수적으로 요구된다. 주로 연구용 대형 천체망원경에 적용되었는데 컴퓨터 제어가 보편화 되면서부터 저렴한 중소형 제품이 등장하고 있다.
적도의 마운트(Equatorial Mount)는 주 회전축(적경축)이 지구의 자전축과 평행하게 설치되는 구조로 별의 일주운동을 쫓아가면서 추적 관측하는데 유리하다. 즉, 주 회전축이 천구의 북극을 향하도록 설정한 상태에서 주 회전축을 지구자전속도와 같은 속도로 회전하며 천체를 추적할 수 있기에 천체로부터 오는 이미지를 계속적으로 누적하여 수집하기 적절한 방식이다. 기구적으로 단순하며 천체를 밤새도록 관측하며 정보를 수집할 수 있기에 가장 널리 사용되는 추적장치이다. 그러나 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount) 및 적도의 마운트(Equatorial Mount)는 모두 대상물이 주 회전축이 향하는 지점(경위대는 천정, 적도의는 천구상의 극지점)과 가까워질수록 천구상의 각 거리에 비해 실제 회전축이 회전해야 하는 각도가 급격하게 증가하게된다. 이러한 지점은 관측이 어려운 맹점이 발생하게 되는 점이 있었다.
이와 다소 생소한 방식으로, 망원경을 회전시키는 주 회전축이 지평선 근처로 형성되는 고도각-고도각 마운트(ALT-ALT Mount)가 있다. 주 회전축이 지평면과 평행한 구조로써, 구조 전체를 회전시키는 부 회전축이 주 회전축과 직교하여 천구 전체를 관측하는 방식이다. 그러나, 기존의 고도각-고도각 마운트(ALT-ALT Mount) 구조는 망원경을 회전시키는 주 회전축과, 장치 전체를 회전시키는 부 회전축이 서로 교차하게 되어 주 회전축 및 부 회전축 주변은 망원경의 시야를 가리게 되는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-2085594호 "사각지대없이 전방위 관측이 가능한 추적장치"가 개시되어 있다. 해당 발명의 추적장치는 기본적으로 고도각-고도각 마운트(ALT-ALT Mount)로써 천구면상 맹정이 생기지 않도록 하면서, 주 회전축과 부 회전축이 서로 다른 높이에 위치하여 상호 교차하지 않아 주 회전축으로 인한 시야 방해가 없는 장점이 있다. 다만, 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount)의 설치구조가 직관적이고 비선형적 대상에 대한 관측이 용이한 장점, 적도의 마운트(Equatorial Mount)의 일주방향과 동일하게 움직이는 천체를 추적하여 관측하는데 특히 유리한 장점은 배제하기 어려운 부분이 있다. 또한, 관측대상에 따라 이러한 마운트들이 더 적절한 경우도 있다.
따라서, 본 발명자는 고도각-방위각 마운트(ALT-AZ Mount), 적도의 마운트(Equatorial Mount)에 더하여 고도각-고도각 마운트(ALT-ALT Mount)까지 하나의 추적장치에서 구현할 수 있도록 한 기술을 연구하게 되었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2085594호
본 발명은 상술한 필요성을 만족하기 위하여 안출된 것으로, 주 회전축의 설치 각도를 다양하게 조절할 수 있어 천구상에서 움직이는 대상물의 동작 특성에 맞춰 가장 추적이 용이하도록 단일한 마운트가 고도-방위각 조절방식, 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 자세변환이 가능한 추적장치를 제공하는 데에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치는 대상물의 이미지를 수신 또는 송신하는 장비들이 내장된 관측유닛; 상기 관측유닛의 일측이 제 1 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 관측유닛의 타측에 결합되는 제 1 회전체와, 상부가 상기 제 1 회전체와 결합되어 회전시키며 하부면 중앙에 제 1 부착지점과 하부 타측면에 제 2 부착지점이 형성되는 제 1 회전 고정체가 구비되는 제 1 회전유닛; 상기 제 1 회전 고정체의 제 1 부착지점 또는 제 2 부착지점에 결합되며 제 2 회전축을 따라 회전되는 제 2 회전체와, 상기 제 2 회전체에 연장 형성되어 상기 제 2 회전체를 회전시키는 제 2 회전 고정체가 구비되는 제 2 회전유닛; 및 지면에서 천정을 향하는 제 1 자세변환축을 기준으로 설치되는 고정 기저부와, 상기 제 2 회전 고정체가 상기 고정 기저부로부터 제 2 자세변환축을 기준으로 회전 가능하도록 제 2 자세변환축 지지체가 구비되는 자세 변환 유닛;을 포함하며, 상기 제 1 자세변환축과 상기 제 2 회전축이 평행하는 고도-방위각 조절방식과, 상기 제 1 회전축이 자전축과 평행하는 적도의 조절방식 및 상기 제 2 회전축의 각도가 제 1 자세변환축와 직교하는 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 자세변환이 가능하며, 상기 제 1 회전축이 상기 제 2 자세변환축과 서로 다른 높이에 위치하여 상호 교차하지 않아 관측시야를 가리지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 회전유닛은, 상기 제 2 회전체가 상기 제 1 부착지점에 결합되어 상기 제 2 회전 고정체가 상기 제 2 자세변환축을 따라 0 내지 90°의 각도로 회전 가능하도록 제 2 자세변환축 지지체와 연결될 수 있다.
상기 제 2 회전유닛은, 상기 제 2 회전체가 상기 제 2 부착지점에 결합되어 상기 제 2 회전 고정체가 상기 제 1 자세변환축과 직각을 이룰 수 있다.
상기 제 1 회전유닛은, 상기 제 1 회전고정체의 하부면에 결합되어 상기 제 2 회전축이 회전하도록 무게를 보상해주는 추;를 포함하며, 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축이 비교차하여 상기 관측유닛과 상기 제 1 회전유닛의 충돌이 방지될 수 있다.
상기 제 2 회전 고정체와 상기 제 2 자세변환축 지지체는 설정지점에 복 수의 체결구멍이 형성되며, 상기 자세 변환 유닛은, 상기 제 2 회전 고정체와 상기 제 2 자세변환축 지지체의 체결구멍에 각각 링크 연결되는 각도조절기; 양단이 상기 제 2 자세변환축 지지체의 체결구멍에 연결되는 각도 조절 고정체; 및 상기 각도조절기와 상기 각도 조절 고정체를 연결하며, 길이가 조절되는 보조 각도조절기;를 포함하고, 상기 보조 각도조절기의 조절 길이에 따라 상기 제 2 회전축과 제 1 자세변환축 사이의 각도가 조절되며, 고도-방위각 조절방식과 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 설치자세가 유지될 수 있다.
상기 보조 각도조절기는, 긴 봉의 형상으로 이루어져 외주면에 정나사산이 형성되고, 일단이 상기 각도조절기에 연결되는 제 1 각도조절봉; 긴 봉의 형상으로 이루어져 외주면에 상기 정나사산과 대칭되도록 역나사산이 형성되고, 타단이 상기 각도 조절 고정체에 연결되며, 상기 제 1 각도조절봉과 동일선상에 배치되는 제 2 각도조절봉; 및 상기 제 1 각도조절봉와 제 2 각도조절봉 사이에 배치되며, 일측 내주면이 상기 정나사산과 대응되게 형성되고, 타측 내주면이 상기 역나사산과 대응되게 형성되어 상기 제 1 각도조절봉과 제 2 각도조절봉를 연결시키는 연결조절구;를 포함하며, 상기 연결조절구의 회전 방향에 따라 상기 제 1 각도조절봉과 제 2 각도조절봉의 연결길이를 조절하여, 상기 고정 기저부로부터 상기 제 2 회전 고정체의 회전각도가 결정될 수 있다.
제 2 회전축의 설치 각도 조절에 의해 제 1 자세변환축과 제 2 회전축이 평행하게 배치되는 고도-방위각 조절방식, 제 2 회전축이 자전축과 평행하게 배치되는 적도의 방식 및 제 1 자세변환축과 제 2 회전축이 직교되게 배치되는 고도각-고도각 조절방식으로 자세를 변환하여 천구상에서 움직이는 대상물의 동작 특성에 맞춰 추적이 용이하도록 할 수 있다.
관측유닛이 제 1 회전축을 기준으로 회전하여 이동하거나 움직이는 대상물을 추적하면서 대상물의 이미지를 연속으로 수신할 수 있으며, 관측유닛이 제 1 회전유닛과 제 2 회전유닛 및 자세 변환 유닛의 결합 구조에 의해 편중되지 않고 안정적으로 회전 지지되어 관측유닛의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
제 2 회전유닛이 제 1 회전유닛의 제 2 부착지점에 결합된 상태에서 대상물을 추적하기 위해 제 2 회전축이 제 1 자세변환축과 직각을 이루도록 회전 고정시켜 제 1 회전축과 제 2 회전축이 서로 비교차되어 관측유닛이 회전하면서 제 2 회전유닛에 충돌하지 않도록 방지할 수 있다.
제 2 회전 고정체의 양측단과 제 2 자세변환축 지지체의 설정지점에 복 수의 결합구멍이 형성되어 제 2 회전축과 제 1 자세변환축이 0 내지 90°의 각도를 이루도록 제 2 회전 고정체와 제 2 자세변환축 지지체의 결합구멍에 나사 결합으로 연결 고정시켜 조절방식을 쉽고 간단하게 변경할 수 있다.
보조 각도조절기의 길이 조절에 따라 제 2 회전축과 제 1 자세변환축이 이루는 경사각도를 조절함으로써 설치자세를 변화시켜 조절방식을 쉽고 용이하게 변환할 수 있으며 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
고정 기저부가 제 1 자세변환축을 기준으로 북측을 향해 정밀하게 회전할 수 있도록 자세변환 각도조절기와 연결 설치되어, 관측하고자 하는 정확한 지점으로 정밀하게 회전시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제 2 회전유닛과 자세 변환 유닛의 정면사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 추적장치의 적도의 조절방식을 나타내는 측면도이다
도 5는 본 발명에 따른 추적장치의 고도-방위각 조절방식을 나타내는 측면도이다
도 6은 본 발명에 따른 추적장치의 고도각-고도각 조절방식을 나타내는 측면도이다
도 7은 본 발명의 보조 각도조절기에 대한 상세구성도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 우주나 대기 중에서 움직이는 대상물을 쫓아 관측하거나 통신할 수 있는 추적장치에 대한 것이다. 이하에서는 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치에 대해 간략하게 '추적장치'라 약칭하기로 한다.
본 발명의 실시예의 추적장치의 상하좌우 방향에 대하여, 도 2에 도시된 추적장치의 측면을 기준으로 좌측방향을 '일측', 우측방향을 '타측'으로 규정하고, 지면방향을 '하방향', 반대방향을 '상방향'으로 규정하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치의 측면도이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 추적장치는 우주나 대기 중에서 움직이는 천체나 드론과 같은 비행물체를 관측하거나 통신할 수 있는 것으로, 관측유닛(100), 제 1 회전유닛(200), 제 2 회전유닛(300), 및 자세 변환 유닛(400)의 구성을 포함한다. 이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 추적장치는 관측 대상물의 동작 특성에 맞춰 제 1 회전유닛(200)과 제 2 회전유닛(300)의 결합구조를 변경함으로써 제 1 회전축의 회전각도에 따라 추적방식을 변경할 수 있다.
관측유닛(100)은 대상물의 이미지 또는 발광하거나 반사하는 빛의 이미지를 수신하거나 송신하는 장비들이 내장되는 구성을 의미한다. 관측유닛(100)은 광학데이터를 검출하는 구성을 통칭하는 용어로써, 광학데이터의 종류에 따라 가시광선을 수신하는 망원경의 경통, 외부 전파를 수신하는 안테나, 위성으로부터 전송된 레이저를 수신하는 레이저수신기가 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 관측유닛(100)은 일단으로 대상물의 이미지가 수신되며, 후술될 제 1 회전유닛(200)을 기준으로 관측유닛(100)의 일단이 회전되면서 이동되거나 움직이는 대상물을 추적하여 대상물의 이미지가 연속으로 수신된다.
제 1 회전유닛(200)은 관측유닛(100)을 설정각도로 회전시키는 구성으로, 관측유닛(100)의 하부에 결합되어 관측유닛(100)이 제 1 회전유닛(200)과 결합된 제 2 회전축을 중심으로 회전된다. 그리고 제 1 회전유닛(200)은 대상물에 따라 관측거리를 조절하기 위하여 관측유닛(100)의 결합 위치를 조절하여 회전반경을 넓힐 수 있다. 이러한 제 1 회전유닛(200)은 제 1 회전체(210)와 제 1 회전 고정체(220)의 구성을 포함할 수 있다.
자세히, 제 1 회전체(210)는 길이가 긴 원형바의 형상으로, 관측유닛(100)이 제 1 회전축(A)을 기준으로 회전되도록 관측유닛(100)의 타단에 결합될 수 있다. 여기서 제 1 회전체(210)는 제 1 회전축(A)과 동일한 축방향을 가지며, 관측유닛(100)의 타단 양측으로 돌출되게 형성되어, 제 1 회전 고정체(220)와 결합될 수 있도록 설치공간이 제공된다. 이때, 제 1 회전체(210)는 관측유닛(100)의 하중을 지지할 수 있도록 설계된 제 1 회전 고정체(220)의 두께를 고려하여 설정직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 회전 고정체(220)는 제 1 회전체(210)를 회전시켜주는 장치가 내장되는 구성으로, 제 1 회전체(210)에 결합되어 관측유닛(100)의 하중을 지지할 수 있도록 고려된 철제프레임으로 이루어질 수 있다. 여기서 제 1 회전 고정체(220)는 내부에 제 1 회전체(210)의 회전동작을 구현하는 동력장치와 연결되어 설치된다. 특히, 제 1 회전 고정체(220)는 '∪' 형상으로 형성될 수 있으며, 상부 양단이 제 1 회전체(210)의 양측에 대칭되도록 연결되어, 관측유닛(100)이 고속 회전시 안정적으로 회전될 수 있는 구조를 갖는다.
또한, 제 1 회전 고정체(220)는 외팔보 형상으로 형성될 수 있으며, 제 1 회전체(210)의 일측에 연결되어 관측유닛(100)의 하중을 견딜 수 있도록 철제프레임의 크기 및 두께를 고려하여 설계되는 것이 바람직하다. 그리고 제 1 회전 고정체(220)는 형상 및 구조에 의해 하단이 관측유닛(100)의 타단으로부터 이격되게 배치되어 결합되며, 관측유닛(100)의 타단이 제 1 회전 고정체(220)의 내측으로 회전될 수 있도록 갖추어진다.
또한, 제 1 회전유닛(200)은 후술될 제 2 회전유닛(300)이 제 1 회전 고정체(220)의 하단면 또는 하측면에 분리가능하도록 결합될 수 있으며, 제 2 회전유닛(300)에 의해 안정적으로 회전될 수 있도록 하부 중앙 위치에 결합공간이 제공된다. 이와 같은 제 1 회전유닛(200)은 도 1 또는 도 2와 같이 대상물에 따라 제 1 회전체(210)의 결합위치를 변경함으로써 추적방식를 변경할 수 있으며, 관측범위를 확장할 수 있게 된다. 도 1은 적도의 조절방식이나 고도각-방위각 조절방식에 주로 사용될 수 있으며, 도 2는 고도각-고도각 조절방식에 적합하게 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제 1 회전유닛(200)은 하단면의 제 1 부착지점(220a)에 제 2 회전유닛(300)이 결합되는 경우, 제 2 회전축(B)을 기준으로 제 1 회전 고정체(220)가 360도 회전되어 극방향으로 관측유닛(100)의 관측반경이 확장될 수 있다. 이때, 제 2 회전유닛(300)과 제 2 회전축(B)은 동일한 축방향을 가지며, 관측유닛(100)이 제 1 회전 고정체(220)의 내측으로 안정적으로 회전될 수 있도록 제 1 회전 고정체(220)와 제 2 회전유닛(300)이 결합된다.
도 2에 도시된 바와 같이 제 1 회전유닛(200)은 하측면의 제 2 부착지점(220b)에 제 2 회전유닛(300)이 결합되는 경우, 제 1 회전 고정체(220)가 제 2 회전축(B)과 수직되는 방향으로 360도 회전되어 적도방향으로 관측유닛(100)의 관측반경이 확장될 수 있다. 이때, 제 1 회전축(A)과 제 2 회전축(B)은 비교차되어, 관측유닛(100)이 제 2 회전유닛(300)과 충돌하지 않게 된다.
한편, 도 2에서 제 1 회전 고정체(220)는 지면으로부터 수직되게 세워진 상태에서 관측유닛(100)의 타단에 연결됨으로써 관측유닛(100)의 하중에 의해 일단으로 치우치게 된다. 이로 인해 관측유닛(100) 또는 제 1 회전 고정체(220)가 회전시 흔들림이 발생하여 관측유닛(100)에 수신된 이미지가 흐리거나 불명확하게 되고, 제 1 회전 고정체(220)와 제 2 회전유닛(300)의 결합부위가 파손될 우려가 있다.
따라서 제 1 회전 고정체(220)는 하부면에 양측으로 대칭되게 수직으로 연결된 연결바가 구비되며, 연결바의 하단에 복 수의 추(230)를 장착할 수 있다. 추(230)는 관측유닛(100)의 하중이 관측유닛(100)과 추(230)로 균일하게 분산되도록 하여 추적장치의 구조적 안전성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 원리에 의해 관측유닛(100)의 크기나 하중이 커질수록 추(230)의 무게는 증가되므로 추(230)는 관측유닛(100)의 크기나 하중에 비례하게 된다.
제 2 회전유닛(300)은 제 2 회전축(B)의 각도 변경에 따라 추적방식을 결정하는 구성으로, 고도-방위각 조절방식과 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 자세변환을 가능하게 한다. 즉, 제 2 회전유닛(300)은 제 1 회전유닛(200)의 하부에 제 2 회전축(B)을 기준으로 결합되며, 결합된 위치에서 제 1 회전 고정체(220)를 360°각도로 회전시켜 추적반경을 넓힐 수 있다. 이러한 제 2 회전유닛(300)은 제 2 회전체(310)와 제 2 회전 고정체(320)의 구성을 포함할 수 있다.
자세히, 제 2 회전체(310)는 원통형 형상으로, 제 1 회전 고정체(220)가 제 2 회전축(B)을 기준으로 회전되도록 제 1 회전 고정체(220)의 하부면 또는 하측면에 결합될 수 있다. 여기서 제 2 회전체(310)는 제 2 회전축(B)과 축방향이 일치하며, 제 2 회전축(B) 방향으로 일단이 제 1 회전 고정체(220)에 결합되어 축회전되는 구조를 갖는다. 이때, 제 2 회전체(310)는 제 1 회전 고정체(220)와 결합되는 지점에서 관측유닛(100)과 제 1 회전유닛(200)의 하중에 의해 파손되지 않도록 결합되는 축의 직경을 고려하는 것이 바람직하다.
제 2 회전 고정체(320)는 제 2 회전체(310)를 회전시켜주는 장치가 내장되는구성으로, 제 2 회전체(310)의 타측으로 연장되어 관측유닛(100)과 제 1 회전유닛(200)의 하중을 지지할 수 있도록 형성된다. 이때, 제 2 회전 고정체(320)는 일측에 자세 변환 유닛(400)과 연결되는 제 2 자세변환축(D)이 지면과 평행한 방향으로 제 2 회전축(B)과 교차되도록 형성된다. 그리고 제 2 회전 고정체(320)는 자세 변환 유닛(400)과 연결된 제 2 자세변환축(D)을 기준으로 회전되는 구조를 갖는다.
또한, 제 2 회전 고정체(320)는 타측 양단에 배치되며, 복 수의 체결구멍이 형성된 각도조절 브라켓(321)을 포함할 수 있다. 각도조절 브라켓(321)은 사각판으로 이루어져, 제 2 회전고정체(320)의 양측면에 지면에서 수직된 방향으로 대칭되게 설치된다. 이때, 각도조절 브라켓(321)은 상부 일측과 하부 타측에 체결구멍이 형성될 수 있으며, 체결구멍을 통해 자세 변환 유닛(400)과 링크로 연결되어 제 2 회전축(B)의 각도를 변경하거나 고정할 수 있다.
제 2 회전유닛(300)은 제 2 회전축(B)의 각도 변경에 따라 변경되는 고도-방위각 조절방식과 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 적도의 조절방식은 제 2 회전축(B)이 자전축과 평행하게 설치되는 구조를 갖는다. 적도의 조절방식은 제 2 회전축(B)이 정북을 향한 상태에서 관측자의 위도만큼 꺾어 올려, 제 1 회전축(A)만 회전하여 대상물을 추적하는 방식으로 천체 관측시 가장 널리 사용되는 추적방식이다. 이를 구현하기 위해서는 자세 변환 유닛(400)을 이용하여 제 2 회전축(B)의 각도를 조절해 대상물을 쫓아 관측할 수 있다.
그리고 고도각-방위각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 지구 표면과 수직하게 설치되는 구조를 갖는다. 고도각-방위각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 지면과 수직하게 360도 회전하고, 관측유닛(100)이 지면에서 천정사이를 회전하여 관측방향을 결정할 수 있는 추적방식이다. 일반적으로 천체를 관측할 경우 제 1 회전축(A)과 제 2 회전축(B)이 동시에 축회전으로 작동되어야 하며, 관측방향에 따라 제 1 회전축(A)과 제 2 회전축(B)의 회전속도를 컴퓨터로 각각 제어할 수 있다.
또한, 고도각-고도각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 지구 표면에 평행하게 설치되는 구조를 갖는다. 이러한 고도각-고도각 조절방식은 제 2 회전축(B)과 제 1 회전축(A)이 서로 다른 높이에 위치하여 상호 교차하지 않게 되며, 제 2 회전축(B)으로 인한 시야 방해가 없는 추적방식이다.
도 3은 도 1에 도시된 제 2 회전유닛과 자세 변환 유닛의 정면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 추적장치의 적도의 조절방식을 나타내는 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 추적장치의 고도-방위각 조절방식을 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 추적장치의 고도각-고도각 조절방식을 나타내는 측면도이다.
자세 변환 유닛(400)은 제 2 회전유닛(300)의 설치자세를 다각도로 변경하여 고정시키는 구성으로, 제 2 자세변환축(D)을 기준으로 회전될 수 있도록 결합된다. 여기서 자세 변환 유닛(400)은 제 2 회전유닛(300)이 자세 변환 유닛(400)의 내측으로 설정각도 회전되거나 각도조절 브라켓(321)에 설치자세가 고정되도록 함으로써 대상물에 따라 적합한 측정방식으로 변경할 수 있다.
도 3 내지 6을 참조하면, 자세 변환 유닛(400)은 고정 기저부(410), 제 2 자세변환축 지지체(420), 각도조절기(430), 각도 조절 고정체(440), 보조 각도조절기(450) 및 자세변환 각도조절기(460)의 구성을 포함할 수 있다.
고정 기저부(410)는 자세 변환 유닛(400)의 하부에 위치하며, 지면에 수직되게 배치되어 천정을 향하도록 설치된다. 또한, 고정 기저부(410)는 상부면이 수평되게 형성되어 다른 구성들이 설치될 수 있도록 공간을 제공하며, 제 1 자세변환축(C)과 축방향이 일치하도록 배치되어 제 1 자세변환축(C)을 기준으로 회전되는 구조를 갖는다. 이러한 고정 기저부(410)는 제 1 자세변환축(C)의 축방향으로 360°각도로 회전가능하며, 하부에 제어장치와 연결 설치되어 회전각도가 제어된다.
제 2 자세변환축 지지체(420)는 제 2 회전유닛(300)이 제 2 자세변환축(D)을 기준으로 회전가능하도록 고정 기저부(410)에 설치되는 구성이다. 이러한 제 2 자세변환축 지지체(420)는 2개의 평판으로 이루어져, 제 2 회전 고정체(320)의 양측면에 대칭되게 배치되고 고정 기저부(410)에 수직되게 세워져 고정된다. 이때, 제 2 자세변환축 지지체(420)는 상부에 관통홀이 형성되며, 관통홀과 2개의 제 2 자세변환축 지지체(420) 사이에 배치된 제 2 회전 고정체(320)의 일측이 제 2 자세변환축(D)에 의해 연결되어 결합된다.
또한, 제 2 자세변환축 지지체(420)는 관통홀 하부에 복 수의 체결구멍이 형성되어 제 2 회전유닛(300)이 설정각도로 고정될 수 있도록 갖추어진다. 특히, 제 2 자세변환축 지지체(420)는 제 2 회전축(B)이 제 1 자세변환축(C)과 평행하는 고도-방위각 조절방식과, 직교하는 고도각-고도각 조절방식으로 설치자세를 고정할 수 있는 위치에 체결구멍이 형성될 수 있다. 또한, 제 2 자세변환축 지지체(420)는 제 2 회전축(B)이 자전축과 평행한 상태에서 제 2 회전유닛(300)이 고정되어 관측유닛(100)으로 대상물을 관측하는 적도의 조절방식으로 체결구멍에 고정될 수 있다.
각도조절기(430)는 동작에 따라 제 2 회전유닛(300)이 설정각도로 회전되게 하거나 제 2 자세변환축 지지체(420)의 체결구멍에 결합되어 고정되게 하는 구성이다. 이러한 각도조절기(430)는 하부가 수평바의 형상으로 제 2 회전유닛(300)의 타단으로부터 이격되게 배치되어 제 2 회전유닛(300)이 내측으로 회전가능하게 형성된다. 그리고 각도조절기(430)는 수평바의 양단이 상방향으로 절곡되게 형성되어 각도조절 브라켓(321)의 복 수의 체결구멍 중 선택되는 어느 하나에 결합된다. 이때, 각도조절기(430)는 하부 양측면이 제 2 자세변환축 지지체(420)의 체결구멍에 결합됨으로써 제 2 회전유닛(300)을 고정시킬 수 있다.
각도 조절 고정체(440)는 봉의 형상으로 형성되어, 양단이 제 2 자세변환축 지지체(420)의 일측 하부에 형성된 체결구멍에 수평되게 연결된다. 이때, 각도 조절 고정체(440)는 2 개의 제 2 자세변환축 지지체(420) 사이 간격과 대응되게 형성되어, 제 2 자세변환축 지지체(420)에 고정되거나 분리될 수 있도록 갖추어지는 것이 바람직하다. 이러한 각도 조절 고정체(440)는 결합 및 분리구조에 의해 제 2 회전유닛(300)의 조절방식에 따라 용이하게 결합하거나 분리하여 사용될 수 있다.
보조 각도조절기(450)는 각도조절기(430)와 각도 조절 고정체(440) 사이의 거리를 조절하는 구성으로, 각도조절기(430)의 하부를 당기거나 밀어주어 제 2 회전유닛(300)이 설정각도로 변경될 수 있도록 동작된다. 이러한, 보조 각도조절기(450)는 일단이 각도조절기(430)의 하부 중앙에 연결되며, 타단이 각도 조절 고정체(440)의 중앙에 연결된다. 이때 보조 각도조절기(450)는 길이변화에 따라 각도조절기(430)와 각도 조절 고정체(440) 사이의 거리가 변경되면서 제 2 회전유닛(300)의 회전각도가 조절될 수 있다.
도 7은 본 발명의 보조 각도조절기에 대한 상세구성도이다. 도 7을 참조하면, 보조 각도조절기(450)는 제 1 각도조절봉(451), 제 2 각도조절봉(452), 연결조절구(453)의 구성을 포함할 수 있다. 이와 같은 보조 각도조절기(450)는 사용자에 의해 연결조절구(453)가 회전동작되면서 제 1 길이조절바(451)와 제 2 길이조절바(452)의 길이가 조절된다.
제 1 각도조절봉(451)은 긴 봉의 형상으로 이루어져, 외주면에 정나사산(451a)이 형성되고, 일단이 각도조절기(430)의 하부 중앙에 연결된다. 이때, 각도조절기(430)의 하부면에 제 1 각도조절봉(451)과 연결되는 결합구가 형성될 수 있으며, 결합 및 분리 가능하도록 갖추어진다.
제 2 각도조절봉(452)는 긴 봉의 형상으로 이루어져, 외주면에 정나사산(451a)과 대칭되도록 제 2 나사산(462a)이 형성되고, 타단이 각도 조절 고정체(440)의 중앙에 연결되며, 제 1 각도조절봉(451)과 동일선상에 배치된다. 여기서 제 2 각도조절봉(452)는 각도 조절 고정체(440)에 결합 및 분리 가능하도록 갖추어지며 끝단에 고정부재에 의해 안정적으로 고정될 수 있도록 각도 조절 고정체(440)에 홈이 형성될 수 있다.
연결조절구(453)는 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452) 사이에 배치되며, 일측 내주면이 정나사산(451a)과 대응되게 형성되고, 타측 내주면이 제 2 나사산(462a)과 대응되게 형성되어 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)를 연결시킨다. 이러한 연결조절구(453)는 회전 방향에 따라 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)의 연결 길이를 연장하거나 축소할 수 있다. 따라서, 연결조절구(453)는 간단한 동작 구현에 의해 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)의 길이를 조절하여 제 2 회전유닛(300)의 회전각도를 조절할 수 있다.
그리고 연결조절구(453)는 내부에 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)이 삽입되며 관통된 나사산 여유공간(453a)이 형성될 수 있다. 이러한 나사산 여유공간(453a)은 일측이 정나사산(451a)과 대응되게 형성되며, 타측이 역나사산(452a)과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해 보조 각도조절기(450)는 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)의 끝단이 서로 맞닿으게 되면 최소 길이가 되며, 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)의 끝단이 1~2 피치 만큼 걸리면 최대 길이가 된다.
도 4 내지 6을 참조하여, 추적장치의 적도의 조절방식, 고도-방위각 조절방식, 고도각-고도각 조절방식의 세 가지 형태의 조절방식를 설명하기로 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적도의 조절방식은 제 2 회전축(B)이 자전축과 평행한 상태에서 관측유닛(100)이 회전하여 대상물을 추적할 수 있도록 갖추어진다. 적도의 조절방식을 구현하기 위해 자세 변환 유닛(400)을 이용하여 제 1 회전축(A)의 각도를 조절해 대상물을 쫓아 관측할 수 있다.
이때, 보조 각도조절기(450)는 양단이 각도조절기(430)와 각도 조절 고정체(440)에 각각 연결되며, 길이가 연장되거나 수축되면서 제 2 회전유닛(300)이 회전된다. 여기서 각도 조절 고정체(440)은 각도조절 브라켓(321)의 일측 하단에 결합되어 보조 각도조절기(450) 및 각도조절기(430)의 타단이 상향 기울어진 자세로 위치됨으로써, 제 2 회전유닛(300)과 트라이앵글 구조로 갖추어져 추적장치의 무게 중심을 잡아주어 관측유닛(100)의 하중이 편중되는 현상을 방지할 수 있다. 이와 같은 제 2 회전유닛(300)과 자세 변환 유닛(400)의 연결구조 및 배치구조에 의해 제 2 회전유닛(300)의 크기를 최소화 할 수 있게 된다.
자세변환 각도조절기(470)는 고정 기저부(410)의 회전각도를 정밀하게 조정하는 것으로, 고정 기저부(410)가 북측을 향할 수 있도록 양측 조절구에 의해 미세하게 조절된다. 이러한 자세변환 각도조절기(470)는 고정 기저부(410)의 제 1 자세변환축(C)과 연결되어 관측자에 의해 조절될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 고도-방위각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 제 1 자세변환축(C)과 평행한 상태에서 제 1 회전축(A)을 회전하여 대상물을 추적할 수 있도록 갖추어진다. 즉, 고도각-방위각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 지면과 수직하게 360도 회전하고, 관측유닛(100)이 지면에서 천정사이를 회전하여 관측방향을 결정할 수 있는 추적방식이다. 고도각-방위각 조절방식으로 천체를 관측할 경우 제 1 회전축(A)과 제 2 회전축(B)이 동시에 작동되며, 관측방향에 따라 제 1 회전축(A)과 제 2 회전축(B)의 회전속도를 각각 조절하여 관측하는 것이 바람직하다.
이때, 제 2 회전유닛(300)은 일단이 상방향으로 타단이 하방향으로 고정될 수 있도록 각도조절 브라켓(321)의 타단에 각도조절기(430)의 양단이 직각을 이루도록 연결된다. 그리고 각도조절기(430)는 각도조절 브라켓(321)과 직각을 이루는 위치에서 고정브라켓(400)에 고정되도록 체결부재(401)가 각도조절기(430)의 하부에 형성된 체결구멍과 각도 조절 고정체(440)의 상부에 형성된 고정브라켓(400)의 체결구멍에 관통되어 결합된다. 여기서 각도조절기(430)는 제 2 회전유닛(300)과 타단이 직각을 이루는 직각삼각형 구조로 제 2 회전유닛(300)이 지면으로부터 안정적으로 수직되게 세워지게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 고도각-고도각 조절방식은 제 2 회전축(B)이 제 1 자세변환축(C)과 직교하는 상태에서 제 1 회전축(A)을 회전하여 대상물을 추적할 수 있도록 갖추어진다. 이러한 고도각-고도각 조절방식은 제 2 회전축(B)과 제 1 회전축(A)이 서로 다른 높이에 위치하여 상호 교차하지 않게 되며, 제 2 회전축(B)으로 인한 시야 방해가 없는 추적방식이다.
이때, 제 2 회전유닛(300)은 일단이 타방향으로 타단이 일방향으로 고정될 수 있도록 각도조절 브라켓(321)의 일단에 각도조절기(430)의 양단이 설정각도를 이루도록 연결된다. 여기서 제 2 회전유닛(300)은 관측유닛(100)을 안정적으로 지지할 수 있도록 중간부에 하방향으로 연결되는 연결바와 하단에 추(230)를 장착하여 추적장치의 균형을 유지할 수 있다. 이와 같은 제 2 회전유닛(300)은 추적장치의 하중을 양측으로 균일하게 분산시킬 수 있으며, 제 2 회전유닛(300)이 지면과 평행하게 유지된다.
이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 주 회전축의 설치 각도를 다양하게 조절할 수 있어 천구상에서 움직이는 대상물의 동작 특성에 맞춰 가장 추적이 용이하도록 하나의 마운트가 고도-방위각 조절방식, 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식의 세 가지 형태 중 어느 하나로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치에 관하여 제공하는 것임을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.
100 : 관측유닛
200 : 제 1 회전유닛
A : 제 1 회전축
210 : 제 1 회전체
220 : 제 1 회전 고정체
220a : 제 1 부착지점
220b : 제 2 부착지점
230 : 추
300 : 제 2 회전유닛
B : 제 2 회전축
310 : 제 2 회전체
320 : 제 2 회전 고정체
321 : 각도조절 브라켓
400 : 자세 변환 유닛
C : 제 1 자세변환축
D : 제 2 자세변환축
410 : 고정 기저부
420 : 제 2 자세변환축 지지체
430 : 각도조절기
440 : 각도 조절 고정체
450 : 보조 각도조절기
451 : 제 1 각도조절봉
451a : 정나사산
452 : 제 2 각도조절봉
452a : 역나사산
453 : 연결조절구
453a : 나사산 여유공간
460 : 자세변환 각도조절기

Claims (6)

  1. 대상물의 이미지를 수신 또는 송신하는 장비들이 내장된 관측유닛(100);
    상기 관측유닛(100)의 일측이 제 1 회전축(A)을 기준으로 회전되도록 상기 관측유닛(100)의 타측에 결합되는 제 1 회전체(210)와, 상부가 상기 제 1 회전체(210)와 결합되어 회전시키며 하부면 중앙에 제 1 부착지점(220a)과 하부 타측면에 제 2 부착지점(220b)이 형성되는 제 1 회전 고정체(220)가 구비되는 제 1 회전유닛(200);
    상기 제 1 회전 고정체(220)의 제 1 부착지점(220a) 또는 제 2 부착지점(220b)에 결합되며 제 2 회전축(B)을 따라 회전되는 제 2 회전체(310)와, 상기 제 2 회전체(310)에 연장 형성되어 상기 제 2 회전체(310)를 회전시키는 제 2 회전 고정체(320)가 구비되는 제 2 회전유닛(300); 및
    지면에서 천정을 향하는 제 1 자세변환축(C)을 기준으로 설치되는 고정 기저부(410)와, 상기 제 2 회전 고정체(320)가 상기 고정 기저부(410)로부터 제 2 자세변환축(D)을 기준으로 회전 가능하도록 제 2 자세변환축 지지체(420)가 구비되는 자세 변환 유닛(400);을 포함하며,
    상기 제 1 자세변환축(C)과 상기 제 2 회전축(B)이 평행하는 고도-방위각 조절방식과, 상기 제 2 회전축(B)이 자전축과 평행하는 적도의 조절방식 및 상기 제 2 회전축(B)의 각도가 제 1 자세변환축(C)와 직교하는 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 자세변환이 가능하며,
    상기 제 1 회전축(A)이 상기 제 2 자세변환축(D)과 서로 다른 높이에 위치하여 상호 교차하지 않아 관측시야를 가리지 않는 것을 특징으로 하는 추적장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회전유닛(300)은,
    상기 제 2 회전체(310)가 상기 제 1 부착지점(220a)에 결합되어 상기 제 2 회전 고정체(320)가 상기 제 2 자세변환축(D)을 따라 0 내지 90°의 각도로 회전 가능하도록 제 2 자세변환축 지지체(420)와 연결되는 것을 특징으로 하는 추적장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회전유닛(300)은,
    상기 제 2 회전체(310)가 상기 제 2 부착지점(220b)에 결합되어 상기 제 2 회전 고정체(320)가 상기 제 1 자세변환축(C)과 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 추적장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 회전유닛(200)은,
    상기 제 1 회전고정체(220)의 하부면에 결합되어 상기 제 2 회전축(B)이 회전하도록 무게를 보상해주는 추(230);를 포함하며,
    상기 제 1 회전축(A)과 상기 제 2 회전축(B)이 비교차하여 상기 관측유닛(100)과 상기 제 1 회전유닛(200)의 충돌이 방지되는 것을 특징으로 하는 추적장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회전 고정체(320)와 상기 제 2 자세변환축 지지체(420)는 설정지점에 복 수의 체결구멍이 형성되며,
    상기 자세 변환 유닛(400)은,
    상기 제 2 회전 고정체(320)와 상기 제 2 자세변환축 지지체(420)의 체결구멍에 각각 링크 연결되는 각도조절기(430);
    양단이 상기 제 2 자세변환축 지지체(420)의 체결구멍에 연결되는 각도 조절 고정체(440); 및
    상기 각도조절기(430)와 상기 각도 조절 고정체(440)를 연결하며, 길이가 조절되는 보조 각도조절기(450);를 포함하고,
    상기 보조 각도조절기(450)의 조절 길이에 따라 상기 제 2 회전축(B)과 제 1 자세변환축(C) 사이의 각도가 조절되며, 고도-방위각 조절방식과 적도의 조절방식 및 고도각-고도각 조절방식 중 어느 하나로 설치자세가 유지되는 것을 특징으로 하는 추적장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 각도조절기(450)는,
    긴 봉의 형상으로 이루어져 외주면에 정나사산(451a)이 형성되고, 일단이 상기 각도조절기(430)에 연결되는 제 1 각도조절봉(451);
    긴 봉의 형상으로 이루어져 외주면에 상기 정나사산(451a)과 대칭되도록 역나사산(452a)이 형성되고, 타단이 상기 각도 조절 고정체(440)에 연결되며, 상기 제 1 각도조절봉(451)과 동일선상에 배치되는 제 2 각도조절봉(452); 및
    상기 제 1 각도조절봉(451)와 제 2 각도조절봉(452) 사이에 배치되며, 일측 내주면이 상기 정나사산(451a)과 대응되게 형성되고, 타측 내주면이 상기 역나사산(452a)과 대응되게 형성되어 상기 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)를 연결시키는 연결조절구(453);를 포함하며,
    상기 연결조절구(453)의 회전 방향에 따라 상기 제 1 각도조절봉(451)과 제 2 각도조절봉(452)의 연결길이를 조절하여, 상기 고정 기저부(410)로부터 상기 제 2 회전 고정체(320)의 회전각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 세 가지 형태로 추적방식을 변경할 수 있는 추적장치.
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