KR20130126424A - 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발칸포용 야간조준기에 있어서, 보다 구체적으로는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2측 구동장치에 관한 것으로, 입력된 선도각에 의해 야간조준기를 방위각 방향으로 회전하는 방위각 구동부 조립체와, 상기 선도각에 의해 상기 야간조준기를 고저각 방향으로 회전하는 고저각 구동부 조립체와, 상기 방위각 구동부 조립체의 회전각도 및 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 피드백 루프를 통해 입력받아 상기 선도각을 보상하고, 그 보상 값을 사용하여 상기 방위각 구동부 조립체와 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 제어하는 구동제어 기판 조립체로 구성되는 것이 특징인 발명이다.

Description

발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치{2-axes driving apparatus for compensating lead angle in night vision for anti-aircraft gun(Vulcan)}

본 발명은 발칸포용 야간조준기에 관련된 것으로써, 보다 구체적으로는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2측 구동장치에 관한 것이다.

현재 전력화 운용 중인 발칸포는 조준기, 야간조준기, 망원조준기 등으로 구성된 조준장치로 표적을 조준하여 사격하는 기능을 갖는다.

주간에 운용되는 조준기는 자이로 센서 신호를 이용한 구동장치가 있어 선도각으로 인해 포신이 예상 요격지점으로 움직이더라도 조준원은 그대로 유지되는 특성을 갖는다.

야간에 운용되는 야간조준기는 야간 작전 수행에 용이하도록 어두운 환경에서도 관측이 가능한 발칸포용 야간조준기를 적용한다.

그런데, 현 발칸포용 야간조준기는 별도의 구동장치가 구비되지 않아서, 주간 사격 절차와 동일하게 사격한다면, 선도각으로 인해 포신이 움직이면 표적을 놓치게 되어 직접 조준사격이 힘들다는 단점 있으며, 또한 사격 명중률을 저하시켜 야간 작전 수행 능력을 매우 제한하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 주관과 동일한 사격 메커니즘으로 야간에도 직접 조준사격이 가능하도록 현재 운용되는 발칸포용 야간조준기에 구동장치를 추가하여 선도각을 보상해주는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 포신이 선도각에 의해 예상 요격지점으로 움직이더라도 야간조준기를 통해 표적을 포착 및 추적하여 직접 조준사격할 수 있도록 선도각을 보상해주는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 특징은, 입력된 선도각에 의해 야간조준기를 방위각 방향으로 회전하는 방위각 구동부 조립체와, 상기 선도각에 의해 상기 야간조준기를 고저각 방향으로 회전하는 고저각 구동부 조립체와, 상기 방위각 구동부 조립체의 회전각도 및 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 피드백 루프를 통해 입력받아 상기 선도각을 보상하고, 그 보상 값을 사용하여 상기 방위각 구동부 조립체와 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 제어하는 구동제어 기판 조립체로 구성되는 것이다.

바람직하게, 상기 방위각 구동부 조립체는 상기 방위각 구동부 조립체를 상기 방위각 방향으로 구동시키는 방위각 모터와, 상기 방위각 구동부 조립체의 상기 회전각도를 검출하는 방위각 엔코더 센서를 구비하며, 상기 방위각 엔코더 센서는 상기 방위각 구동부 조립체의 방위각 회전축에 장착될 수 있다.

바람직하게, 상기 고저각 구동부 조립체는 상기 고저각 구동부 조립체를 상기 고저각 방향으로 구동시키는 고저각 모터와, 상기 고저각 구동부 조립체의 상기 회전각도를 검출하는 고저각 엔코더 센서를 구비하며, 상기 고저각 엔코더 센서는 상기 고저각 구동부 조립체의 고저각 회전축에 장착될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 구동제어 기판 조립체는 상기 방위각 모터와 상기 고저각 모터로 각 모터구동신호를 출력하는 모터 구동부와, 상기 방위각 엔코더 센서와 상기 고저각 엔코더 센서로부터 각각 상기 방위각 구동부 조립체의 회전각도 및 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 입력받아 상기 2축 구동장치의 현재 위치를 계산하고, 상기 계산된 현재 위치를 사용하여 상기 보상 값을 산출하고, 상기 산출된 보상 값을 적용한 구동제어신호를 상기 모터 구동부로 출력하는 신호 처리부를 구비할 수 있다.

바람직하게, 상기 야간조준기가 상기 방위각 구동부 조립체의 상부에 장착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 포신이 선도각에 의해 예상 요격지점으로 움직일 때 선도각을 보상해주는 2축 구동장치를 추가함으로써, 야간조준기를 통해 표적을 포착 및 추적하여 직접 조준사격할 수 있도록 도와준다. 그로 인해 사격 명중률을 향상시켜 야간 작전 수행 능력을 향상시켜 준다.

또한, 야간조준기에 선도각 보상을 위한 2축 구동장치가 추가됨에 따라 야간 사격도 주간과 동일한 사격 능력을 발휘하게 해준다.

또한, 본 발명의 2축 구동장치를 경량화/모듈화 설계하는 경우에, 분해/조립 용이해지고 발칸포 이외에도 타 무기체계에 응용 가능하다.

또한, 자이로 센서 대신에 저가의 엔코더 센서를 적용하므로 기능 향상 대비 원가가 절감되는 효과도 있다. 그로써, 가격 경쟁력을 확보할 수 있으므로 발칸포용 야간조준기 수출도 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 구성과 신호 흐름을 나타낸 블록다이어그램,
도 3은 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 내부 형상을 나타낸 사사도,
도 4는 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치에서 제어루프 구성을 나타낸 블록다이어그램.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

본 발명에서는 발칸포용 야간조준기에 추가되어 선도각을 보상하는 구동장치로써, 그 구동장치는 포신이 선도각에 의해 예상 요격지점으로 움직이더라도 야간조준기를 통해 표적을 포착 및 추적하여 직접 조준사격할 수 있도록 선도각을 보상한다.

본 발명의 구동장치는 2축 구동장치이며, 선도각 보상을 위해 고저각 및 방위각 방향으로 구동하는 2축 구동 메커니즘과 저가인 엔코더 센서를 이용한 제어루프를 구성한다. 특히, 그 제어루프는 최단 시간에 포신을 선도각의 반대방향으로 정확하게 구동시키는 기능을 수행한다.

도 1은 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 구성과 신호 흐름을 나타낸 블록다이어그램로서, 도 1에서 설명된 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)를 포함하여, 본 발명의 장치는 구동제어 기판 조립체(30)를 더 구비한다.

구동제어 기판 조립체(30)는 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)의 회전각도를 제어하여, 방위각과 고저각 2축 방향으로 선도각을 보상하도록 제어한다.

고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)는 입력되는 선도각 정보에 따라 정해진 회전각도만큼씩 회전한다. 여기서, 입력 선도각은 고저각 요소와 방위각 요소를 갖는 각도 정보이다.

구동제어 기판 조립체(30)는 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)에 구비되는 엔코더 센서들(12,22)로부터 회전각도 즉, 및 고저각 구동부 조립체(10)의 회전각도 및 방위각 구동부 조립체(20)의 회전각도를 피드백 받아서 입력 선도각을 보상하고, 그에 따른 보상 값을 사용하여 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)의 회전각도를 제어한다.

고저각 구동부 조립체(10)는 고저각 모터(11)를 구비하며, 방위각 구동부 조립체(20)는 방위각 모터(21)를 구비한다.

고저각 구동부 조립체(10)는 야간조준기를 고저각 방향으로 구동한다. 이를 위해 고저각 모터(11)는 고저각 구동부 조립체(10)를 고저각 방향으로 구동시킨다.

방위각 구동부 조립체(20)는 야간조준기를 방위각 방향으로 구동한다. 이를 위해 방위각 모터(21)는 방위각 구동부 조립체(20)를 방위각 방향으로 구동시킨다. 야간조준기는 방위각 구동부 조립체(20) 상부에 장착되는 것이 바람직하다.

고저각 모터(11)와 방위각 모터(21)는 구동제어 기판 조립체(30)의 제어에 따라 구동된다.

구동제어 기판 조립체(30)는 모터 구동부(31)와 신호 처리부(32)로 구성되며, 구동제어 기판 조립체(30)는 입력되는 선도각 정보를 이용하여 고저각 구동부 조립체(10)에 구비되는 고저각 모터(11)로 모터구동신호를 출력하며, 또한 방위각 구동부 조립체(20)에 구비되는 방위각 모터(21)로 모터구동신호를 출력한다. 이때, 구동제어 기판 조립체(30)는 제어 알고리즘을 적용하여 모터구동신호를 출력하며, 제어 알고리즘에 의한 구동제어신호에 따라 고저각 모터(11) 또는 방위각 모터(21)로 모터구동신호를 각각 출력하는 모터 구동부(31)를 구비한다. 신호 처리부(32)는 구동제어신호를 발생하여 모터 구동부(31)로 출력하기 위해 제어 알고리즘 연산을 수행한다.

한편, 고저각 구동부 조립체(10)는 고저각을 감지하는 고저각 엔코더 센서(12)를 구비하며, 방위각 구동부 조립체(20)는 방위각을 감지하는 방위각 엔코더 센서(22)를 구비한다.

고저각 엔코더 센서(12)는 고저각 구동부 조립체(10)의 움직임에 따른 고저각을 감지하고, 그에 상응하는 고저각 위치데이터를 구동제어 기판 조립체(30)의 신호 처리부(32)에 제공한다.

방위각 엔코더 센서(22)는 방위각 구동부 조립체(20)의 움직임에 따른 방위각을 감지하고, 그에 상응하는 방위각 위치데이터를 구동제어 기판 조립체(30)의 신호 처리부(32)에 제공한다.

도 3은 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치의 내부 형상을 나타낸 사사도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 고저각 엔코더 센서(12)는 고저각 구동부 조립체(10)의 구동축(고저각 회전축)에 장착되며, 방위각 엔코더 센서(22)는 방위각 구동부 조립체(20)의 구동축(방위각 회전축)에 장착된다.

신호 처리부(32)는 고저각 엔코더 센서(12)와 방위각 엔코더 센서(22)로부터 입력되는 고저각 위치데이터 및 방위각 위치데이터, 그리고 사격통제계산기(40)로부터 입력되는 선도각 정보를 이용하여, 본 발명에 따른 2축 구동장치의 현재 위치를 계산하고 또한 속도제어 및 위치제어를 위한 제어루프를 구성한다.

모터 구동부(31)는 신호 처리부(32)로부터 구동제어신호를 입력 받아, 고저각 모터(11)와 방위각 모터(21)에 구동 전력을 공급하기 위한 모터구동신호를 발생시킨다. 고저각 모터(11)는 모터구동신호가 입력됨에 따라 토크를 발생시키고 고저각 구동부 조립체(10)를 고저각 회전축으로 구동시킨다. 방위각 모터(21)는 모터구동신호가 입력됨에 따라 토크를 발생시키고 방위각 구동부 조립체(20)를 방위각 회전축으로 구동시킨다.

한편, 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)의 구동에 따라 고저각 엔코더 센서(12)와 방위각 엔코더 센서(22)에 의해 감지된 위치데이터는 피드백되어 제어루프에 이용된다.

먼저 전원이 인가됨에 따라, 신호 처리부(32)는 사격통제계산기(40)로부터 출력되는 선도각 정보를 입력 받는다.

신호 처리부(32)는 구동제어신호를 발생하고, 그 구동제어신호를 모터 구동부(31)에 전송한다.

모터 구동부(31)는 고저각 구동을 위한 모터구동신호와 방위각 구동을 위한 모터구동신호를 각각 발생하고, 그 모터구동신호들을 고저각 모터(11)와 방위각 모터(21)에 전송한다.

고저각 모터(11)는 모터구동신호에 따라 토크를 발생하여 고저각 구동부 조립체(10)를 일 방향으로 회전시키고, 방위각 모터(21)는 모터구동신호에 따라 토크를 발생하여 방위각 구동부 조립체(20)를 타 방향으로 회전시킨다. 결국, 본 발명에 따른 구동장치가 고저각과 방위각의 2축 방향으로 회전된다.

고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)의 회전 시에, 고저각 엔코더 센서(12)는 고저각 구동부 조립체(10)의 회전각도를 검출하고 방위각 엔코더 센서(22)는 방위각 구동부 조립체(20)의 회전각도를 검출한다.

고저각 엔코더 센서(12)는 검출한 회전각도에 해당하는 고저각 위치데이터를 신호 처리부(32)로 전송하며, 방위각 엔코더 센서(22)는 검출한 회전각도에 해당하는 방위각 위치데이터를 신호 처리부(32)로 전송한다.

신호 처리부(32)는 입력되는 고저각 위치데이터와 방위각 위치데이터를 이용하여, 본 발명에 따른 구동 장치의 현재 위치를 계산하고, 계산 결과를 사용하여 선도각의 보상 값을 산출한다. 신호 처리부(32)는 산출된 보상 값을 적용한 구동제어신호를 모터 구동부(31)로 전송한다.

한편, 신호 처리부(32)로부터 시작되는 제어루프는 본 발명의 구동장치가 최종 목표 값에 도달할 때까지 반복된다.

도 4는 본 발명에 따른 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치에서 제어루프 구성을 나타낸 블록다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에서 제어루프는 내부에 속도제어루프를 구성하고, 외부에 위치제어루프를 구성한다.

본 발명의 구동장치는 고저각의 1축 방향으로 구동하는 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각의 1축 방향을 구동하는 방위각 구동부 조립체(20)로 구성되어, 고저각과 방위각 2축 방향으로 구동하는 메커니즘으로 구성된다.

그리고, 두 구동축들에 장착된 엔코더 센서들(12,22)이 회전각도를 검출한다.

신호 처리부(32)는 엔코더 센서들(12,22)로부터 입력되는 회전데이터를 이용하여 위치연산과 속도연산을 수행하는 피드백 루프를 구성한다.

피드백 루프에서 위치연산 결과는 사격통제계산기(40)로부터 입력되는 선도각 정보와 함께 사용되며, 신호 처리부(32)는 위치연산 결과와 입력되는 선도각 정보를 결합하여 위치제어 신호처리를 수행한다. 그 위치제어 신호처리 결과는 스케일링(Scaling)을 거치며, 신호 처리부(32)는 그 스케일링된 값과 속도연산 결과를 결합하여 속도제어 신호처리를 수행한다.

전술된 신호처리 결과에 따라, 신호 처리부(32)는 구동제어신호를 모터 구동부(31)로 전송한다. 그 모터 구동부(31)에서 출력되는 각 모터구동신호로 모터들(11,21)을 구동하여 플랜트(본 발명에서는 포신 또는 야간조준기)를 선도각 위치만큼 원하는 속도로 회전시킨다.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 2축 구동장치는 선도각 보상을 위해 고저각 및 방위각 방향으로 회전하는 2축 구동 메커니즘으로 고저각 구동부 조립체(10)와 방위각 구동부 조립체(20)를 구성하고, 고저각 회전축 및 방위각 회전축에 장착된 엔코더 센서들에 의해 검출된 회전각도들과 입력된 선도각 정보를 이용하여 선도각을 보상해 주는 제어루프로 구동제어 기판 조립체(30)을 구성하며, 그에 따른 스펙은 다음과 같다.

구동범위는 선도각 (방위각: ±225 mil, 고저각 : ±60 mil) 범위 이상으로 구동 가능하다.

- 방위각: -15° ∼ +15° (±266.7 mil)

- 고저각: - 5° ∼ +5° (±88.9 mil)

최대속도는 선도각에 의해 포신이 움직이더라도 야간조준기가 이동 표적을 조준원에 포착 가능하다.

- 방위각: 1 rad/sec 이상

- 고저각: 1 rad/sec 이상

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 고저각 구동부 조립체 20: 방위각 구동부 조립체
11: 고저각 모터 21: 방위각 모터
12: 고저각 엔코더 센서 22: 방위각 엔코더 센서
30: 구동제어 기판 조립체 31: 모터 구동부
32: 신호 처리부 40: 사격통제계산기

Claims (7)

1. 입력된 선도각에 의해 야간조준기를 방위각 방향으로 회전하는 방위각 구동부 조립체;
   상기 선도각에 의해 상기 야간조준기를 고저각 방향으로 회전하는 고저각 구동부 조립체;
   상기 방위각 구동부 조립체의 회전각도 및 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 피드백 루프를 통해 입력받아 상기 선도각을 보상하고, 그 보상 값을 사용하여 상기 방위각 구동부 조립체와 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 제어하는 구동제어 기판 조립체로 구성되는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방위각 구동부 조립체는,
   상기 방위각 구동부 조립체를 상기 방위각 방향으로 구동시키는 방위각 모터와,
   상기 방위각 구동부 조립체의 상기 회전각도를 검출하는 방위각 엔코더 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 방위각 엔코더 센서는,
   상기 방위각 구동부 조립체의 방위각 회전축에 장착되는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고저각 구동부 조립체는,
   상기 고저각 구동부 조립체를 상기 고저각 방향으로 구동시키는 고저각 모터와,
   상기 고저각 구동부 조립체의 상기 회전각도를 검출하는 고저각 엔코더 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 고저각 엔코더 센서는,
   상기 고저각 구동부 조립체의 고저각 회전축에 장착되는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
6. 제 2 또는 4 항에 있어서, 상기 구동제어 기판 조립체는,
   상기 방위각 모터와 상기 고저각 모터로 각 모터구동신호를 출력하는 모터 구동부와,
   상기 방위각 엔코더 센서와 상기 고저각 엔코더 센서로부터 각각 상기 방위각 구동부 조립체의 회전각도 및 상기 고저각 구동부 조립체의 회전각도를 입력받아 상기 2축 구동장치의 현재 위치를 계산하고, 상기 계산된 현재 위치를 사용하여 상기 보상 값을 산출하고, 상기 산출된 보상 값을 적용한 구동제어신호를 상기 모터 구동부로 출력하는 신호 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 야간조준기가 상기 방위각 구동부 조립체의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 발칸포용 야간조준기의 선도각 보상을 위한 2축 구동장치.

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