KR20170066808A - 카메라 좌표 인식 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모의 사격 훈련 또는 게임에 사용되는 카메라 좌표 인식 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 카메라 좌표 인식 장치는 화면 분할 마커를 스크린에 출력하는 영상 출력부, 레이저를 조사하여 상기 스크린에 레이저 광이 맺히도록 하며, 격발시 사격 식별 신호를 전송하는 복수의 모의 총기, 상기 조사된 레이저 광을 포함하는 상기 스크린의 영상을 취득하는 영상 촬영부, 상기 사격 식별 신호를 센싱하는 격발 센싱부, 및 상기 스크린 영상의 화면 분할 마커를 이용하여 상기 스크린 영상을 분할하고, 분할된 영역에 사로 식별 정보를 연관시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

카메라 좌표 인식 장치{APPARATUS FOR RECOGNIZING COORDINATE OF CAMERA IMAGE}

본 발명은 모의 사격 훈련 또는 게임에 사용되는 장치로서, 카메라에 의해 취득한 영상에서 특정 대상의 위치를 파악하는 카메라 좌표 인식 장치에 관한 것이다.

최근 멀티미디어 기술과 컴퓨터 프로그래밍의 기술 발달로 실제상황을 시뮬레이터 한 가상공간 내에서 실제상황에서와 동일한 느낌을 갖으면서 실제상황에서 구현하기 어려운 상황을 연출하여 미리 경험하도록 하는 가상체험 등이 많은 인기를 모으고 있다.

특히, 항공기 훈련이나, 실내 운전연습 등을 실제상황과 동일하게 시뮬레이터 한 가상공간 내에서 수행하고 있으며, 또한, 스포츠 영역에서도 스포츠 선수들의 훈련을 가상공간에서 수행하여 정확한 데이터를 기준으로 완벽한 훈련을 하고 있다.

한편, 오락분야에서는 가상체험을 통해 실제상황에서는 연출하지 못하는 상황을 멀티미디어와 컴퓨터 기술을 통해 경험하고 있다.

이와 같이 시뮬레이터에 의한 가상현실 체험은 실제상황에서 직접연출하기 어려운 상황을 실제로 경험할 수 있도록 하여 실제상황이 발생했을 경우 적절하게 대처할 수 있는 능력을 배양하는데 많이 사용된다.

그 중에서도 최근 멀티미디어와 컴퓨터 기술을 사용하여 실제상황을 시뮬레이터 한 가상공간에서 실제적으로 발생할 수 있는 다양한 환경을 연출하여 실제적인 상황에서와 동일하게 사격훈련을 수행할 수 있도록 함으로써 실제상황에 능동적으로 대처할 수 있는 현장경험과 사격술을 연마할 수 있도록 한 영상 사격 훈련 시스템이 연구 개발되어 개시되고 있다.

우리나라에서는 경찰이나 군인 등 일부 허가된 사람들에 한해서만 인명 살상용 총기를 사용할 수 있도록 되어있다.

따라서, 이들이 총기를 사용하기 위해서는 허가된 지역에서만 사용할 수 있도록 하고 있으며, 사격연습은 일 년에 몇 번 정도 고정된 목표물에 총기를 사용하는 정도로 한정하고 있는 실정이다.

이와 같이 총기사용을 고정된 목표물에 사용하는 정형화된 사격훈련에 미칠 뿐만 아니라 훈련의 기회가 많이 주어지지 않는 상황에서 실제적으로 총기사용을 허가했을 경우 실제상황에 대처할 수 있는 능력의 미숙으로 총기오발사고나 무고한 인명을 해칠 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 실제 사격훈련을 수행할 경우 훈련장소 인근 주민에 의한 각종 민원 발생 및 시간적, 공간적, 물질적 제약으로 인해 효율적인 훈련체계 구축에 큰 장애가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 최근에 전술한 바와 같은 영상 사격 훈련 시스템의 필요성이 크게 대두되고 있다.

영상 사격 훈련 시스템 구축시 적은 비용으로 구축되면서도, 정확한 결과를 안출할 수 있는 장치가 필요하다.

대한민국 공개특허 제2000-0063143호(2000.11.6. 공개)

따라서, 본 발명의 제 1 목적은, 각 사로 별 사격 시 과녁이나 표적이 표시된 배경 영상에 조사된 레이저 광의 상대적인 위치를 정확히 판단할 수 있는 카메라 좌표 인식 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제2 목적은 다수의 총기가 사용되거나 연속 사격시에도 반동력이 균일하게 유지될 수 있도록 하는 모의 총기를 제공하는 데 있다. 또한, 사용자의 요구에 따라 반동력의 제어가 가능하고, 사격시 총구 들림현상을 유도하여 현실감이 보다 증대되도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 카메라 좌표 인식 장치는, 화면 분할 마커를 스크린에 출력하는 영상 출력부; 레이저를 조사하여 상기 스크린에 레이저 광이 맺히도록 하며, 격발시 사격 식별 신호를 전송하는 복수의 모의 총기; 상기 조사된 레이저 광을 포함하는 상기 스크린의 영상을 취득하는 영상 촬영부; 상기 사격 식별 신호를 센싱하는 격발 센싱부; 및 상기 스크린 영상의 화면 분할 마커를 이용하여 상기 스크린 영상을 분할하고, 분할된 영역에 사로 식별 정보를 연관시키는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 화면 분할 마커는 다수의 인식 마커를 구비하고, 상기 다수의 인식 마커는 상기 다수의 인식 마커가 상기 스크린에 조사되는 상대적인 위치 정보와 연관되도록 서로 다른 형상을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 사격 식별 신호에 따른 레이저 광의 상기 분할 영역 내에서의 상대적인 위치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 다수의 인식 마커에 따른 복수의 위치 정보로부터 상기 스크린에 투사되는 표적 위치와의 상기 사격 식별 신호에 따른 레이저 광의 상대적인 좌표를 결정할 수 있다.

또한, 상기 복수의 모의 총기 중 적어도 일부에 레이저 조사 신호를 전송하는 통신부를 더 포함하고, 상기 복수의 모의 총기는 각각 서로를 구별하는 총기 식별 정보를 구비하고, 상기 제어부는 상기 스크린 영상에서 검출된 적어도 하나의 레어지 광에 상기 총기 식별 정보를 연관시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 복수의 총기 식별 정보를 상기 통신부를 통해 상기 복수의 모의 총기로부터 수신할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 총기 식별 정보와 상기 사로 식별 정보를 연관시킬 수 있다.

또한, 상기 모의 총기는, 내부에 고정된 실린더와, 상기 실린더의 양단을 막아 밀폐하는 전방 캡 및 후방 캡과, 상기 실린더 내부에서 왕복운동하며 전방 캡 또는 후방 캡 중 어느 하나를 타격하여 반동력을 발생하는 피스톤으로 구성된 반동력 발생수단; 상기 반동력 발생수단의 피스톤이 운동할 수 있도록 압축공기를 제공하는 컴프레서; 상기 컴프레서와 반동력 발생수단 사이 압축공기가 유통되는 압축공기 유통라인 상에 설치되어 압축공기가 일정한 압력으로 유통되도록 하는 전자식 레듀싱 밸브; 상기 모의 총기의 방아쇠 작동에 따라 상기 압축공기 유통라인을 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드밸브; 및 상기 전자식 레듀싱 밸브의 설정압력을 제어하는 총기 제어부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 압축공기 유통라인은 컴프레서와 상기 컴프레서로부터 공급되는 압축공기가 충전되는 압력탱크를 연결하는 제1유통라인과, 상기 압력탱크와 솔레노이드 밸브를 연결하는 분기라인과, 상기 솔레노이드 밸브와 전자식 레듀싱밸브를 연결하는 제2유통라인, 및 상기 전자식 레듀싱밸브와 반동력 발생수단을 연결하는 제3유통라인으로 구성되며, 상기 분기라인은 하나 이상 다수로 형성되어 다수의 모의 총기 내부 반동력 발생수단에 압축공기가 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 전방 캡 및 후방 캡의 내측부 또는 피스톤의 일단 및 타단 중 어느 하나 이상에는 충격 발생 시 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 압전식 충격센서가 배치되고, 상기 총기 제어부는 상기 압전식 충격센서로부터 출력된 전기신호에 따른 충격량을 연산하여 일정한 반동력이 발생되도록 전자식 레듀싱 밸브의 설정 압력을 조정할 수 있다.

또한, 상기 모의 총기의 총열 측 하단부에는 외부로 압축공기를 배출하는 분사수단이 배치되고, 상기 분사수단은 실린더의 일측 압축실 또는 타측 압축실을 연결하는 압축공기 배출라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 모의 총기의 총열 측 하단부에는 외부로 압축공기를 배출하는 분사수단이 배치되고, 상기 분사수단은 압축공기 유통라인에서 분기되는 압축공기 바이패스라인을 통해 연결될 수 있다.

본 발명에 의하면, 스크린 영상에서 각 사로별 영역을 쉽고 정확하게 구별하며, 모의 총기에 의한 레이저 광의 각 분할 영역에서의 상대 위치를 정확하게 판별할 수 있으며, 각 사로의 모의 총기의 구별할 수 있다.

또한, 다수의 모의 총기가 동시에 사격되는 상황에도 반동력이 균일하게 유지됨은 물론 연속사격 시에서도 반동력이 균일하게 유지되고 격발시점과 동시에 반동력이 발생되어 실제총기와 유사한 격발감의 구현이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 사용자의 요구에 따라 반동력의 제어가 가능하고, 사격 시 총구 들림 현상이 발생됨에 따라 현실감이 보다 증대된다는 특유의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 좌표 인식 장치의 일부를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 스크린에 마커가 도시된 도면이고,
도 3은 카메라 좌표 인식 장치의 블럭 구성도(block diagram)이고,
도 4는 마커의 여러 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 격발시 스크린의 분할 영상을 나타내고,
도 6은 모의 총기의 격발 시스템을 나타낸 도면이고,
도 7은 모의 총기를 나타낸 단면도이며,
도 8은 모의 총기의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고,
도 9는 반동력 발생수단을 나타낸 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 네트워크 상의 제1 구성요소와 제2 구성요소가 연결되어 있거나 접속되어 있다는 것은, 유선 또는 무선으로 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 데이터를 주고 받을 수 있음을 의미한다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 도면 전체를 통하여 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소에 대한 자세한 설명은 전술한 구성요소에 대한 설명으로 대체되어 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 좌표 인식 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 스크린에 마커가 도시된 도면이고, 도 3은 카메라 좌표 인식 장치의 블럭 구성도(block diagram)이고, 도 4는 마커의 여러 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 격발시 스크린의 분할 영상을 나타낸다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 카메라 좌표 인식 장치는 영상 출력부(2100), 음향 출력부(2200), 영상 촬영부(2300), 격발 센싱부(2400), 통신부(2500), 제어부(2000), 및 복수의 모의 총기(1000)을 포함할 수 있다.

통신부(2500)는 근거리 통신 모듈, 및 유선 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.

유선 통신 모듈은 인터넷 접속을 위한 것으로, 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 등이 이용될 수 있다.

통신부(2500)는 특히, 근거리 통신 모듈을 통해 복수의 모의 총기(1000)와 통신하여 모의 총기(1000)를 제어할 수 있다.

음향 출력부(2200)는 본 발명에 따른 장치가 사용되는 영상 사격 훈련이나 게임에서 여러 효과음을 출력할 수 있다. 이러한 음향 출력부(2200)는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

영상 촬영부(2300)는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 카메라 등이 포함될 수 있다. 카메라는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다.

영상 출력부(2100)는 사격 게임 또는 훈련에 필요한 배경 영상을 전방에 배치된 스크린(3000)에 출력한다. 영상 출력부(2100)와 스크린(3000)은 하나의 장치로 구현될 수 있다. 즉 프로젝터와 스크린이 아닌, 대화면 디스플레이 장치로 구현될 수도 있다.

모의 총기(1000)는 레이저를 스크린(3000)에 조사하여 스크린(3000)에 레이저 광이 맺히도록 한다. 모의 총기(1000)는 다수(1000-1~4) 개 배치될 수 있으며, 그 개수는 한정되지 않는다. 모의 총기(1000)는 레이저를 모의 총기(1000)의 조준 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 조사할 수 있는 것이 바람직하다. 모의 총기(1000)는 통신부(2500)와 대응되는 근거리 통신 기술이 적용된 모듈을 구비하여, 통신부(2500)와 통신할 수 있다. 모의 총기(1000)는 사용자가 방아쇠를 당기면 격발 신호를 방출할 수 있다. 각 모의 총기(1000-1~4)는 각 총기를 서로 구별할 수 있는 총기 식별 정보를 저장하는 총기 저장부(미도시)를 구비할 수 있다. 모의 총기(1000)에서 조사되는 레이저는 비가시 대역의 파장을 이용하는 것이 바람직하다.

격발 신호는 각 모의 총기(1000-1~4)의 총기 식별 정보와 연관된 사격 식별 신호를 구비하는 것이 바람직하다.

격발 센싱부(2400)는 통신부(2500)를 통해 수신한 모의 총기(1000)의 사격 식별 신호를 감지하여, 모의 총기(1000)에서 격발이 일어나는지 감지하며, 어느 모의 총기(1000-1~4)에서 격발이 일어나는지 감지할 수 있다.

제어부(2000)는 통상적으로 상기 각부의 동작을 제어하여 카메라 좌표 인식 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 이하, 구체적으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 영상 출력부(2100)는 화면 분할 마커(3310, 3320, 3330, 3340, 3350, 3360, 3370)을 스크린(3000)에 출력할 수 있다. 화면 분할 마커는 이 후, 제어부(2000)에 의해 화면 분할 지점을 표시하거나, 영상 출력부(2100)에 의한 배경 영상의 특정 위치를 표시할 수 있다.

화면 분할 마커는 다수의 인식 마커로 구성되며, 각 인식 마커는 서로 상이한 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 4의 (a) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 배경 영상 중 각 과녁을 포함하도록 하는 사각 분할 영역의 각 꼭지점 위치를 나타내거나, 도 4의 (h)와 같이 QR 코드로 각 마커를 달리할 수 있다. 배경 영상의 특정 위치, 예를 들어 과녁의 중앙을 표시하는 마커(3370)의 경우, 서로 다른 분할 영역에서는 구별될 필요가 없으므로 동일한 분할 영역에서 다수의 특정 위치를 표시할 필요가 있을 때만 서로 구별되는 것이 바람직하다. 게임/훈련의 현실감이 높아지도록 다수의 마커는 비가시 영역의 광선을 사용하는 것이 바람직하다.

영상 촬영부(2300)는 화면 분할 마커 및 모의 총기(1000)의 레이저 광을 인식할 수 있다. 영상 촬영부(2300)는 영상 출력부(2100)에 의한 배경 영상 및 화면 분할 마커, 그리고 모의 총기(1000)에 의한 레이저 광을 포함하는 스크린 영상을 취득할 수 있다.

제어부(2000)는 영상 촬영부(2300)에 의한 스크린 영상의 화면 분할 마커를 이용하여 다수의 영역으로 분할 할 수 있다. 이 때 화면 분할용 마커(사각형의 네 꼭지점을 나타내는 마커)만을 이용하여 화면을 분할하는 것이 바람직하다.

제어부(2000)는 분할 영역 내의 격발 신호에 따른 레이저 광의 상대적인 위치를 파악할 수 있다. 제어부(2000)는 상대 위치의 정확성을 높이기 위해, 위에서 언급한 배경 영상 특정 표시용 마커를 더 이용할 수 있다.

예를 들어, 도 5를 참조하면, 제어부(2000)는 스크린 영상에서 네 귀를 나타내는 인식 마커(위치 P1~P4의 마커)를 이용하여, 화면을 분할할 수 있다. 제어부(2000)는 네 귀의 인식 마커의 상대적인 위치 좌표 P1 내지 P4를 산출할 수 있다. 제어부(2000)는 산출된 상대적인 위치 좌표(P1~P4)를 이용하여, 격발된 레이저 광의 네 귀의 위치(P1~P4)와의 상대적인 위치 좌표(Ps)를 산출할 수 있다. 격발된 레이저 광의 정확한 상대 위치 파악을 위해 및/또는 배경 영상의 특정 위치를 나타내는 마커(위치 P0에 배치된 마커)를 더 이용할 수 있다. 이 경우, 과녁의 중앙에서의 상대적인 거리 또는 사격 대상에 맞았는지의 여부를 더 정확히 파악할 수 있다.

이와 같은 실시예에 따르면, 하나의 카메라로 여러 사로의 복수의 모의 총기(1000)에서 조사되는 레이저 광이 어느 사로에서 발사되었는지 정확히 구별할 수 있으며, 마커에 의해 조사된 레이저 광의 정확한 위치 파악도 가능하다.

각 사로에 배치된 모의 총기(1000)가 어느 것인지 자동으로 파악할 필요가 있다. 예를 들어, 제1 사로에 배치된 제1 모의 총기(1000-1)가 제1 사격 식별 신호와 함께 제2 사로의 과녁에 레이저를 조사한 경우, 제어부(2000)는 제2 사로 과녁에 맺힌 레이저 광이 제2 사로에 배치된 제2 모의 총기(1000-2)에 의한 것이지 판단할 필요가 있다.

이에 제어부(2000)는 통신부(2500)를 통해 복수의 모의 총기(1000)에 레이저 발광 여부를 제어하는 레이저 조사 신호를 전송할 수 있다. 이 때 레이저 조사 신호는 각 모의 총기(1000)의 총기 식별 정보를 구비할 수 있다. 총기 식별 정보는 모의 총기(1000)로부터 미리 수신 받아, 테이블로 정리할 수 있다. 레이저 조사 신호를 수신한 복수의 모의 총기(1000) 중 레이저 조사 신호에 구비된 총기 식별 정보와 일치하는 총기 식별 정보를 가진 모의 총기만 레이저를 조사하게 된다. 예를 들어, 제1 모의 총기(1000-1)의 총기 식별 정보를 구비한 레이저 조사 신호가 복수의 모의 총기로 전송되면, 제1 모의 총기(1000-1)만 레이저를 조사하게 되며, 조사된 레이저 광의 위치로 제1 모의 총기가 어느 분할 영역 즉 어느 사로에 배치되어 있는지, 제어부(2000)는 파악할 수 있다. 이 경우 모의 총기(1000)의 총구 방향은 다른 사로에 해당하는 분할 영역으로 조준되지 않도록 하는 모의 총기 고정구(미도시)에 모의 총기를 배치하도록 하는 것이 바람직하다. 제어부(2000)는 모의 총기(1000)의 식별 정보와 스크린 영상의 화면 분할 영역의 사로 식별 정보를 연관 시켜, 각 모의 총기가 어느 사로에 배치되어 있는지 구별할 수 있다.

도 6은 모의 총기의 격발 시스템을 나타낸 도면이고, 도 7은 모의 총기를 나타낸 단면도이며, 도 8은 모의 총기의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 9는 반동력 발생수단을 나타낸 단면도이다.

총기 격발 시스템은 공기를 압축하는 컴프레서(300), 컴프레서(300)에 의해 압축된 공기가 충전되는 압력 탱크(310), 및 모의 총기(1000) 내부에 설치되어 압력탱크(310)로부터 공급되는 압축공기에 의해 반동력이 발생되도록 하는 반동력 발생수단(200)을 포함할 수 있다.

컴프레서(300)에서 압축된 공기는 제1유통라인(410)을 통해 압력탱크(310)에 충전되고, 상기 압력탱크(310)에 충전된 압축공기는 분기라인(420)을 거쳐 전자식 솔레노이드밸브(330)로 이동되며, 전자식 솔레노이드 밸브(330)를 통과한 압축공기는 제2유통라인(430)을 통해 전자식 레듀싱 밸브(320)측으로 이동된 후, 제3유통라인(440)을 거쳐 상기 반동력 발생수단(200)에 도입되어 모의 총기(1000)의 방아쇠(120) 작동 즉, 사격 시 반동력을 발생하게 된다. 반동력 발생수단(200)의 구조 및 반동력 발생에 대한 기술내용은 후술하기로 한다.

컴프레서(300)는 공기를 압축하는 에어펌프로서 압축된 공기는 제1유통라인(410)을 통해 연결된 압력탱크(310)에 충전된다. 압력탱크(310)는 내부에 일정량의 공기가 충전될 수 있도록 일정 내적을 갖는 압력용기로 이루어져, 압력탱크(310)에 의해 일정량의 압축공기가 충전됨에 따라 다수의 모의 총기(1000)가 동시에 사격되거나나, 연속사격이 이루어지는 경우에도 충분한 양의 압축공기가 제공됨과 함께 압축공기가 일정 압력을 유지할 수 있게 된다.

상기 압력탱크(310)의 배출구에는 분기라인(420)이 연결되며 상기 압력탱크(310)로부터 배출된 압축공기는 상기 분기라인(420)을 거쳐 전자식 솔레노이드 밸브(330)측으로 이동된다.

여기서, 전자식 솔레노이드 밸브(330)는 유로를 개방 또는 폐쇄하는 동작이 전기신호에 의해 제어되는 일종의 전자식 개폐밸브로서 모의 총기(1000)의 방아쇠(120) 작동에 따른 신호에 의해 유로를 개방하게 되고, 그로 인해 압축공기가 모의 총기(1000)의 반동력 발생수단(200)으로 공급되어 사격 시 이에 연동하여 반동력이 발생하게 된다.

전자식 솔레노이드 밸브(330)를 거쳐 유통되는 압축공기는 제2유통라인(430)을 통해 전자식 레듀싱 밸브(320)에 의해 일정압력으로 조정된 후, 반동력 발생수단(200)측으로 유통되는데, 상기 전자식 레듀싱 밸브(320)는 유통되는 압축공기가 설정된 압력으로 유통되도록 하는 압력조정밸브로서, 반동력 발생수단(200)으로 공급되는 압축공기의 압력을 일정하게 유지하여, 사격 시 균일한 반동력이 발생되도록 하는 역할을 하게 된다.

분기라인(420)은 하나만 형성될 수도 있으나, 도면에 보는 바와 같이 다수로 분할되어 다수의 모의 총기(1000)가 설치될 수 있다.

이렇게 다수의 모의 총기(1000)가 설치되고 각각의 모의 총기(1000)가 동시에 사격이 이루어지는 경우, 상기 압력탱크(310)에 의해 압축공기의 공급이 원활하게 유지되고, 각각의 모의 총기(1000)에 설치된 전자식 레듀싱 밸브(320)에 의해 반동력 발생수단(200)에 도입되는 압축공기의 압력이 일정하게 제어됨에 따라 사격 시 항상 균일한 반동력이 발생됨은 물론 연속사격 시에도 변함없는 반동력이 제공됨에 따라 실제총기를 사용하여 사격하는 것과 같은 현실감을 얻을 수 있다.

모의 총기(1000)에서 반동력을 발생하는 반동력 발생수단(200)에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

반동력 발생수단(200)은 모의 총기(1000) 내부에 고정된 실린더(210), 상기 실린더(2100의 양단을 막아 밀폐하는 전방 캡(220) 및 후방 캡(230), 그리고 실린더(210) 내부에서 왕복 운동하는 과정에서 후방 캡(230)을 타격함으로서 모의 총기(1000)의 개머리판(110)측으로 반동력이 발생되도록 하는 피스톤(240)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 피스톤(240)이 공급되는 압축공기에 의해 후방으로 이동되는 과정에서, 후방 캡(230)을 타격하여 모의 총기(1000)의 개머리판(110)측으로 반동력이 발생하는 구조만을 설명하나, 이와 반대로 피스톤(240)이 전방으로 이동되어 상기 전방 캡(220)을 타격함으로서 반동력이 총구측으로 발생되도록 할 수도 있다.

전방 캡(220)은 실린더(210)의 일측을 밀폐하여 피스톤(240) 사이에 일측 압력실(S1)이 형성되도록 하는 것으로, 전방 캡(220)에는 전자식 레듀싱 밸브(320)로부터 압축공기가 도입되는 도입구가 형성되며, 전방 캡(220)의 반대측으로는 실린더(210)의 타측을 밀폐하여 피스톤(240) 사이에 타측 압력실(S2)이 형성되도록 하는 후방 캡(230)이 설치된다.

피스톤(240)은 평상 시, 내부에 설치된 코일스프링(250)에 의해 전방 캡(220)측으로 탄력 지지된 상태를 유지하고 있으나, 방아쇠(120)의 격발신호에 따라 공급되는 압축공기로 인해 후방으로 이동하는 과정에서 후방 캡(230)을 타격하게 된다.

이렇게 피스톤(240)이 후방 캡(230)을 타격함으로서 발생된 타격력은 실제 총기의 사격 시 개머리판측으로 총기가 밀리게 되는 반동력과 매우 유사한 효과를 발생하게 되고, 그로인해 모의 총기(1000)의 사격 시에도 실제총기에서와 같은 반동력이 구현됨에 따라 실제 총기를 사격하는 것과 같은 현실감이 재현된다.

후방 캡(230)의 전방에는 압전식 충격센서(260)가 설치된다. 압전식 충격센서(260)는 충격 발생 시 전기적 신호를 발생하는 센서로서, 피스톤(240)이 후방 캡(230)을 타격하면 그 충격에 따른 전기적 신호를 총기 제어부(700)로 송신하게 된다.

총기 제어부(700)는 압전식 충격센서(260)로부터 수신된 전기신호에 따른 충격량을 연산하고, 이렇게 연산된 충격량이 미리 설정된 설정 치에 미치지 못하는 경우 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 보다 높게 설정하여 반동력 발생수단(200)에 공급되는 압축공기의 압력이 증대되도록 하여 그로인해 반동력이 증대되도록 한다.

이와 반대로 압전식 충격센서(260)로부터 수신된 전기신호에 따른 충격량이 미리 설정된 설정치를 초과하는 경우 총기 제어부(700)는 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 낮게 설정함으로서 반동력 발생수단(200)에 공급되는 압축공기의 압력이 낮아지도록 하여 반동력이 감소되도록 한다.

이처럼 피스톤(240)의 충격을 감지하고 충격량을 연산하여 측정된 충격량이 미리 설정된 값에 미치지 못하는 경우 즉, 반동력이 기준이 미치지 못하는 경우 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 높게 하여 반동력 발생수단(200)에 공급되는 압축공기의 압력이 높게 형성되도록 하여 반동력이 증대되도록 하고, 피스톤(240)의 충격량이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 즉, 반동력이 기준 보다 크게 발생된 경우에는 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 낮춰 반동력이 작아지도록 실시간으로 제어함으로서 사격자는 항상 균일한 반동력을 느낄 수 있게 된다.

또한 본 발명의 증강현실 사격 시뮬레이터는 사격 시 모의 총기(1000)가 후방으로 밀리는 반동력을 구현할 뿐 아니라, 총구가 들리도록 하여 사격 시 현장감이 증대되록 한다. 이하 사격 시 총구 들림에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 8을 참조하면, 모의 총기(1000)의 총열(100) 측 하단부에는 압축공기를 외부로 배출하는 분사수단(600)이 설치된다. 분사수단(600)은 압축공기를 외부로 분사하는 노즐로서, 이렇게 분사된 압축공기에 의해 사격 시 총구가 위로 들리게 되고 그로인해 보다 현장감이 증대된다.

분사수단(600)은 압축공기 배출라인(500)을 통해 반동력 발생수단(200)의 타측 압력실(S2)과 연통된다. 이에 피스톤(240)이 후방 캡(230)측으로 이동됨에 따라 타측 압력실(S2) 내부 공기가 순간적으로 압축되고 이렇게 압축된 공기는 압축공기 배출라인(500)을 거쳐 총열(100)의 하단부로 분사됨에 따라 총구가 들리는 현상이 발생되게 된다.

도면 9는 다른 실시예를 나타낸 것으로, 모의 총기(1000)의 총열(100) 측 하단부에는 압축공기를 외부로 배출하는 분사수단(600)이 설치된다. 분사수단(600)은 압축공기를 외부로 분사하는 노즐로서 이렇게 분사된 압축공기에 의해 총구가 위로 들리게 되고 그로인해 보다 현장감이 증대된다.

분사수단(600)은 압축공기 유통라인(400)으로부터 분기된 압축공기 바이패스라인(550)을 통해 연결되어, 사격 시 상기 반동력 발생수단(200) 측으로 압축공기가 유통되는 과정에서 압축공기의 일부가 압축공기 바이패스라인(550)을 통해 총열(100)의 하단부로 분사된다. 이에 따라 사격 시 총구가 위로 들리게 됨과 동시에 반동력이 발생되어 사격자는 반동력과 함께 총구 들림을 동시에 느낄 수 있게 된다.

이때 압축공기 바이패스라인(550)은 압축공기 유통라인 중 어디에서 분기되어도 무방하나, 전자식 레듀싱 밸브(320)와 반동력 발생수단(200)을 연결하는 제3유통라인(440)에서 분기됨이 보다 바람직하다.

제3유통라인(440)은 반동력 발생수단(200)으로 도입되는 압축공기의 유로 중 마지막에 형성된 유로로서 반동력 발생수단(200)과 총구 들림용 분사수단(600)에 동시에 압축공기가 공급됨에 따라 반동력과 총구 들림이 동시에 발생될 수 있다는 효과가 있다.

이하 사격 시 반동력 및 총구 들림 형상이 발생되는 과정에 대해 설명한다.

사격자는 전방에 목표물을 조준하여 사격을 실시하기 위해 방아쇠(120)를 조작하게 되는데, 이때 방아쇠(120)의 움직임은 이에 연결된 센서(130)에 의해 전기적 신호로 변환되어 총기 제어부(700)로 송신된다.

총기 제어부(700)는 방아쇠(120)의 조작 신호에 따라 전자식 솔레노이드 밸브(330)를 개방하여 반동력 발생수단(200)으로 압축공기가 유통되도록 한다. 이렇게 유통된 압축공기는 유통압력이 설정된 전자식 레듀싱 밸브(320)를 통해 미리 설정된 압력으로 조정된 후, 반동력 발생수단(200)으로 도입되어 반동력을 발생하게 된다.

반동력은 전술한 바와 같이, 공급된 압축공기에 의해 피스톤(240)이 후방으로 밀려 후방 캡(230)을 타격함으로서 발생하게 되는데, 이 과정에서 피스톤(240)이 후방으로 밀림에 따라 순간적으로 압축된 압축공기는 타측 압축실(S2)과 총열(100) 하단부에 설치된 분사수단(600)을 연결하는 압축공기 배출라인(500)을 통해 총열(100) 하단부로 배출되어 총구 들림 현상을 구현하게 된다.

분사수단(600)은 제3유통라인(440)에서 분기되는 압축공기 바이패스라인(550)에 의해 압축공기가 유통될 수도 있다.

반동력 발생수단(200)에 의해 반동력이 발생되는 과정에서 피스톤(240)에 의해 발생된 충격은 압전식 충격센서(260)에 의해 감지되어 전기적 신호로 출력되고 이렇게 출력된 전기 신호는 총기 제어부(700)로 송신된다.

총기 제어부(700)는 수신된 전기 신호를 바탕으로 충격량을 연산하고 이렇게 연산된 충격량이 미리 설정된 값보다 작은 경우 반동력이 적게 발생된 것으로 판단하여 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 보다 높게 조정해 반동력이 증대되도록 하고, 이와 반대로 충격량이 미리 설정된 값보다 큰 경우 반동력이 크게 발생된 것으로 판단하여 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력을 보다 높게 설정함으로서 반동력이 증대되도록 제어한다. 이로서 사격자는 항상 균일한 반동력을 느낄 수 있게 된다.

여기서 사용자의 요구에 따라 반동력을 조정할 수 있도록, 총기 제어부(700)는 전자식 레듀싱 밸브(320)의 설정압력 및 압전식 충격센서(260)로부터 수신된 충격량 정보를 사용자 요구에 따라 조정할 수 있도록 이루어진다.

이에 따라 사용자의 요구 및 시뮬레이션 상황에 따라 반동력을 조절할 수 있게 된다.

상기 본 발명은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 상기 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 여기에 설명된 방법들 중 하나가 실행되는 프로그램가능 컴퓨터 시스템으로 운영될 수 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 캐리어 웨이브를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있으며, 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동될 때 방법들 중 하나를 실행하기 위하여 운영된다. 프로그램 코드는 예를 들면 기계 판독가능 캐리어 상에 저장될 수 있다. 본 발명의 일실시예는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에 구동될 때, 여기에 설명된 방법들 중 하나를 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램일 수 있다. 본 발명은 위에서 설명한 방법들 중 하나를 실행하기 위한 컴퓨터, 또는 프로그램가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 위에서 설명한 방법들의 일부 또는 모든 기능을 실행하기 위하여 프로그램가능 논리 장치(예를 들면, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 상보성 금속 산화물 반도체 기반 논리 회로)가 사용될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

1000: 모의 총기
100: 총열 110: 개머리판
120: 방아쇠 130: 센서
200: 반동력 발생수단 210: 실린더
220: 전방 캡 230: 후방 캡
240: 피스톤 250: 코일스프링
260: 압전식 충격센서
S1: 일측 압축실 S2: 타측 압축실
300: 컴프레서 310: 압력탱크
320: 전자식 레듀싱밸브 330: 전자식 솔레노이드밸브
400: 압축공기 유통라인 410: 제1유통라인
420: 분기라인 430: 제2유통라인
440: 제3유통라인
500: 압축공기 배출라인 550: 압축공기 바이패스라인
600: 분사수단 700: 총기 제어부
800: 레이져 발생수단 2000: 제어부
2100: 영상 출력부 2300: 영상 촬영부
2500: 통신부

Claims (7)

1. 화면 분할 마커를 스크린에 출력하는 영상 출력부;
   레이저를 조사하여 상기 스크린에 레이저 광이 맺히도록 하며, 격발시 사격 식별 신호를 전송하는 복수의 모의 총기;
   상기 조사된 레이저 광을 포함하는 상기 스크린의 영상을 취득하는 영상 촬영부;
   상기 사격 식별 신호를 센싱하는 격발 센싱부; 및
   상기 스크린 영상의 화면 분할 마커를 이용하여 상기 스크린 영상을 분할하고, 분할된 영역에 사로 식별 정보를 연관시키는 제어부를 포함하는, 카메라 좌표 인식 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 화면 분할 마커는 다수의 인식 마커를 구비하고,
   상기 다수의 인식 마커는 상기 다수의 인식 마커가 상기 스크린에 조사되는 상대적인 위치 정보와 연관되도록 서로 다른 형상을 구비하는, 카메라 좌표 인식 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 다수의 인식 마커에 따른 복수의 위치 정보로부터 상기 스크린에 투사되는 표적 위치와의 상기 사격 식별 신호에 따른 레이저 광의 상대적인 좌표를 결정하는, 카메라 좌표 인식 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 모의 총기 중 적어도 일부에 레이저 조사 신호를 전송하는 통신부를 더 포함하고,
   상기 복수의 모의 총기는 각각 서로를 구별하는 총기 식별 정보를 구비하고,
   상기 제어부는 상기 스크린 영상에서 검출된 적어도 하나의 레어지 광에 상기 총기 식별 정보를 연관시키는, 카메라 좌표 인식 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 복수의 총기 식별 정보를 상기 통신부를 통해 상기 복수의 모의 총기로부터 수신하는, 카메라 좌표 인식 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 총기 식별 정보와 상기 사로 식별 정보를 연관시키는, 카메라 좌표 인식 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 모의 총기는,
   내부에 고정된 실린더와, 상기 실린더의 양단을 막아 밀폐하는 전방 캡 및 후방 캡과, 상기 실린더 내부에서 왕복운동하며 전방 캡 또는 후방 캡 중 어느 하나를 타격하여 반동력을 발생하는 피스톤으로 구성된 반동력 발생수단;
   상기 반동력 발생수단의 피스톤이 운동할 수 있도록 압축공기를 제공하는 컴프레서;
   상기 컴프레서와 반동력 발생수단 사이 압축공기가 유통되는 압축공기 유통라인 상에 설치되어 압축공기가 일정한 압력으로 유통되도록 하는 전자식 레듀싱 밸브;
   상기 모의 총기의 방아쇠 작동에 따라 상기 압축공기 유통라인을 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드밸브;
   상기 전자식 레듀싱 밸브의 설정압력을 제어하는 총기 제어부를 구비하는, 카메라 좌표 인식 장치.

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