KR20210002711U

KR20210002711U - 비접촉 적외선 광학창 세척장치

Info

Publication number: KR20210002711U
Application number: KR2020200001847U
Authority: KR
Inventors: 김상원
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-07

Abstract

본 고안은 적외선 센서 장치를 지지하는 센서 지지장치에 결합되어, 상기 적외선 센서 장치의 전면에 형성된 광학창 측으로 세척액을 분사하는 세척액 분사 노즐 및 상기 센서 지지장치에 결합되어, 상기 광학창 측으로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 노즐을 포함하는 비접촉 적외선 광학창 세척장치로서, 본 고안에 의하면, 기구적으로 구현이 간단하면서, 전면창 코팅면이 손상되지 않고, 전면창의 세척 능력이 우수하다.

Description

비접촉 적외선 광학창 세척장치{CLEANING APPARATUS OF IR OPTICAL WINDOW ON PHYSICAL NON-CONTACT}

본 고안은 적외선 센서 장치에 의한 빔의 입사 및 출사를 위한 광학창을 세척하기 위한 장치에 관한 것이다.

센서의 입사동이 큰 고정형 적외선 전면창의 경우 장착 플랫폼에 의해 외부로 노출되어 운용환경에 따라서 이물질에 쉽게 오염이 된다. 특히 저속으로 운용하는 플랫폼에 장착된 센서장치 및 해상운용환경과 같은 염분, 먼지 등에 장시간 노출될 경우, 전면창의 이물질에 의해 광투과율이 줄어 센서 장비에 성능 저하가 크게 발생한다. 또한 전면창의 설계수명을 단축시키게 되어 교체주기가 빨리 도래하여, 이로 인한 부대비용이 추가 발생하게 된다.

극심한 환경변화에 따른 적외선 센서의 이와 같은 성능 저하를 극복하기 위한 방법으로 윈도우 블레이드를 사용하거나, 고압의 세척액을 창에 분사하는 방법이 적용되고 있다.

윈도우 블레이드를 사용하는 세척방식의 경우, 오염된 이물질에 대한 제거 능력이 우수하다는 장점이 있다. 그러나, 이 방법은 구현을 위한 구동 메커니즘이 복잡하고, 세척 유효면 대비 구성장비의 부피가 커진다. 또한, 장기간 사용시 적외선 전면창의 코팅면에 손상을 줄 수가 있다.

이에 반해 고압 세척액 분사방법은 기구적 구현방법이 간단하며, 전면창의 코팅면을 손상시키지 않는 장점을 갖고 있으나, 세척액 분사 이후 남아 있는 전면창의 얼룩으로 인해 센서 성능 보장에 한계가 있다는 단점이 있다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 고안의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1741602호

본 고안은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 고안은 기구적으로 구현이 간단하면서, 전면창 코팅면이 손상되지 않고, 전면창의 세척 능력이 우수한 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안의 일 관점에 의한 비접촉 적외선 광학창 세척장치는, 적외선 센서 장치를 지지하는 센서 지지장치에 결합되어, 상기 적외선 센서 장치의 전면에 형성된 광학창 측으로 세척액을 분사하는 세척액 분사 노즐 및 상기 센서 지지장치에 결합되어, 상기 광학창 측으로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 노즐을 포함한다.

그리고, 상기 센서 지지장치는 베이스부 및 상기 베이스부의 양 측부에서 상방향으로 연장되어 상기 적외선 센서 장치의 양 측면과 각각 결합되는 한 쌍의 회전 지지부를 포함하고, 상기 세척액 분사 노즐은 상기 한 쌍의 회전 지지부 중 하나의 회전 지지부에 결합되고, 상기 압축 공기 노즐은 상기 베이스부에 결합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 세척액 분사 노즐은 상기 회전 지지부의 전면에 결합된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 베이스부의 일 측에 결합되는 세척액 공급포트 및 일 측은 상기 세척액 공급포트와 연결되고, 타 측은 상기 세척액 분사 노즐과 연결되는 세척액 공급관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 세척액 공급관은 상기 베이스부의 내부 공간 및 상기 회전 지지부의 내부 공간에 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 압축 공기 노즐은 상기 베이스부의 상면에 결합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베이스부의 일 측에 결합되는 압축 공기 공급포트 및 일 측은 상기 압축 공기 공급포트와 연결되고, 타 측은 상기 압축 공기 노즐과 연결되는 압축 공기 공급관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 압축 공기 공급관은 상기 베이스부의 내부 공간에 구비되는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 압축 공기 노즐과 상기 압축 공기 공급관 간에 장착되는 압손방지 커플러를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 압축 공기 노즐은 복수 개일 수 있다.

또한, 상기 세척액 분사 노즐에 의한 세척액 분사 여부 및 상기 압축 공기 노즐에 의한 압축 공기 분사 여부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 고안은 해상운용 적외선 센서를 사용하는데 있어 운용환경에 따라 발생할 수 있는 각종 오염원에 의해 투과율이 저하된 전면창으로 인한 센서의 성능 저하를 해결하는 장치로, 좁은 공간에 간단한 구현방법으로 세척력을 극대화할 수가 있다.

또한, 전면창에 물리적인 접촉을 하지 않으므로 전면창 코팅면 손상 없이 센서 성능을 유지할 수가 있다.

그리고, 대면적의 전면창 세척을 위해 별도의 구동장치 없이 작은 크기의 광각 고압분사 노즐을 적용하여 관측 시계를 제약하지 않아 광시야 확보에 용이하다.

도 1은 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 전면에서 도시한 것이다.
도 2는 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 측면에서 도시한 것이다.
도 3은 세척 전 오염된 광학창을 나타낸 것이며, 도 4는 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치에 의한 세척 후의 광학창을 나타낸 것이다.
도 5는 세척 전 적외선 센서에 의한 배경 이미지를 나타낸 것이며, 도 6은 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치에 의한 세척 후의 적외선 센서에 의한 배경 이미지를 나타낸 것이다.

본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 고안의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 1은 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 전면에서 도시한 것이고, 도 2는 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 측면에서 도시한 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 고안의 일 실시예에 의한 비접촉 적외선 광학창 세척장치를 설명하기로 한다.

본 고안은 해상 플랫폼 등에서 운용되는 적외선 센서 장치의 광학창을 세척하기 위한 장치이다.

적외선 센서 장치는 센서 하우징(230) 내에 적외선 센서, 제어부, 전원공급부 등이 구비되고, 전면에 광학창(220)이 형성되어, 적외선 센서로부터의 적외선이 광학창(220)을 투과하도록 구성된다.

이러한 적외선 센서 장치는 센서 지지장치에 의해 지지되며, 센서 지지장치는 베이스부(212)와 회전 지지부(211)로 구성된다.

회전 지지부(211)는 베이스부(212)의 양 측부에서 상방향으로 연장되고, 도시와 같이 회전축을 매개로 센서 하우징(230)이 회전 가능하도록 결합이 된다.

그래서, 센서 하우징(230)은 회전 지지부(211)에 결합된 회전축(수평축)을 기준으로 회전 가능함으로써 도 2와 같이 지면 내지 베이스부(212)를 기준으로 전면의 광학창(220)이 일정 각도 기울어진 상태가 가능하게 된다.

이러한 센서 하우징(230)의 기울어진 각도는 적외선 센서 장치의 제어부에 의해 제어될 수 있다.

본 고안은 이 같은 광학창(220)을 세척하기 위한 장치로서, 세척 기구적 구동 메커니즘 없이 광학창 코팅면을 손상시키지 않으며 광학적 성능이 안정될 수 있도록 하기 위한 광학창 세척장치로, 대구경의 광각 적외선 센서에 효과적 구현을 가능케 한다.

이를 위해 광학창 세척장치는 세척액 분사 노즐(110), 압축 공기 노즐(120), 세척액 공급포트(131), 압축 공기 공급포트(132) 및 압손 방지 커플러(140)를 포함하며, 나아가 세척액 공급부, 압축공기 공급부 및 별도의 제어부를 더 포함할 수 있다.

세척액 공급포트(131)와 압축공기 공급포트(132)는 센서 지지장치의 베이스부(212)의 일 측에 결합될 수 있고, 도시와 같이 베이스부(212)의 하면에 결합될 수 있다.

따라서, 별도의 세척액 공급부(미도시)가 세척액 공급포트(131)와 결합되고, 별도의 압축 공기 공급부(미도시)가 압축 공기 공급포트(132)와 결합된다.

세척액 공급관(111)은 세척액 공급포트(131)와 세척액 분사 노즐(110) 간에 결합되고, 압축 공기 공급관(121)은 압축 공기 공급포트(132)와 압축 공기 노즐(120) 간에 결합된다.

여기서, 세척액 공급관(111)은 베이스부(212) 내부 공간과 회전 지지부(211) 내부 공간에 구비되며, 압축 공기 공급관(121)은 베이스부(212) 내부 공간에 구비된다.

세척액 분사 노즐(110)은 회전 지지부(211)의 전면을 관통하여 구비되어, 회전 지지부(211) 내부에 구비된 세척액 공급관(111)과 결합된다.

광학창(220)은 양 회전 지지부(211) 간에 배치되므로 세척액 분사 노즐(110)은 광학창(220)의 측방향으로부터 광학창(220)에 세척액을 분사하도록 구비된다.

이러한 세척액 분사 노즐(110) 및 세척액 공급관(111)은 한 쌍이 구비되어 양 회전 지지부(211)에 각각 형성될 수 있다.

압축 공기 노즐(120)은 베이스부(212)의 상면을 관통하여 구비되어, 베이스부(212) 내부에 구비된 압축 공기 공급관(121)과 결합된다.

압축 공기 노즐(120)은 베이스부(212)의 상면 중 광학창(220)에 대응되는 전면부에 구비되어야 하고, 광학창(220)은 베이스부(212)의 상측에 배치되므로 압축 공기 노즐(120)은 광학창(220)의 하방향으로부터 광학창(220)에 압축 공기를 분사하도록 구비된다.

그리고, 압축 공기 노즐(120) 및 압축 공기 공급관(121)은 복수 형성될 수 있다. 또한, 도시와 같이, 압축 공기 노즐(120)이 복수일 경우, 압축 공기 노즐(120)에 공급되는 압축공기의 압력 손실을 줄이기 위해서 압축 공기 노즐(120)과 압축 공기 공급관(121) 간에 압손방지 커플러(140)가 장착될 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 따른 광학창 세척 장치는 적용 적외선 센서의 전면창의 크기 및 관측각도를 고려하여, 세척액 및 압축공기가 전면창 전체 면적을 도포할 수 있도록 각각의 적용 노즐에 따른 분사방향과 각도 그리고 분사량 조합을 통해 세척성능을 최적화 시켰다.

그리고, 기존에 세척을 위해 윈도우 블레이드를 움직이도록 하는 기구적 링크구조를 고압의 압축공기를 분사하는 방식으로 대처하여, 기구 구조를 단순화 하였다. 또한, 대면적의 전면창을 모두 포함하도록 부채꼴 형태로 분사하는 타입의 노즐을 적용하였다.

이상의 광학창 세척 장치에 따른 세척 동작은 다음과 같다.

세척액 공급포트(131)를 통해 세척액 공급관(111)을 따라 세척액 공급부로부터의 세척액이 세척액 분사 노즐(110)에 전달된다.

그리고, 압축 공기 공급포트(132)를 통해 압축 공기 공급관(121)을 따라 압축 공기 공급부로부터의 압축 공기가 압축 공기 노즐(120)에 전달된다.

운용순서는 광학창 측면의 세척액 분사 노즐(110)에서 약 2초간 세척액을 분사하여 오염물을 선 제거한 후, 압축 공기 노즐(120)에서 약 10초간 압축공기를 분사하여 남아있는 오염물 및 세척액을 제거하는 순서로 운용될 수 있다.

노즐의 분사 각도, 분사 압력의 예는 다음 표 1과 같으며, 분사 압력, 분사 시간, 분사 순서 등은 별도의 제어부에 의해 제어될 수 있다.

	세척액	압축 공기	비고
분사 각도	65°		압력에 따라 가변
분사 압력	0.35MPa

도 3은 세척 전 오염된 광학창을 나타낸 것이며, 도 4는 본 고안의 비접촉 적외선 광학창 세척장치에 의한 세척 후의 광학창을 나타낸 것이다. 육안으로 세척된 상태를 확인할 수 있다.

그리고, 세척 이후, 적외선 센서에서 나타나는 특성을 알아보기 위해 세척창을 통해 투과된 배경영상을 확인하였다.

도 5는 세척 전 적외선 센서에 의한 배경 이미지를 나타낸 것이며, 도 6은 본 고안의 적외선 센서 장치의 광학창 세척 장치에 의한 세척 후의 적외선 센서에 의한 배경 이미지를 나타낸 것이다.

도 5는 압축 공기를 분사하기 전, 세척 이후 남은 세척액으로 인해 보여지는 적외선 배경이미지이며, 도 6은 고압의 세척액과 압축공기를 분사하여 세척 이후, 전면창 투과 전/후의 적외선 이미지를 비교한 것이다. 도 5에 비해 이물질에 의해 왜곡된 이미지영역은 없으며, 도 6에서 보듯이 세척 이후 전면창 투과 전/후의 성능은 동일함을 알 수 있다.

이상과 같은 본 고안은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 고안의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

110 : 세척액 분사 노즐
111 : 세척액 공급관
120 : 압축 공기 노즐
121 : 압축 공기 공급관
131 : 세척액 공급포트 132 : 압축 공기 공급포트
140 : 압손 방지 커플러
211 : 회전 지지부 212 : 베이스부
230 : 센서 하우징

Claims

적외선 센서 장치를 지지하는 센서 지지장치에 결합되어, 상기 적외선 센서 장치의 전면에 형성된 광학창 측으로 세척액을 분사하는 세척액 분사 노즐; 및
상기 센서 지지장치에 결합되어, 상기 광학창 측으로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 노즐을 포함하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 지지장치는 베이스부 및 상기 베이스부의 양 측부에서 상방향으로 연장되어 상기 적외선 센서 장치의 양 측면과 각각 결합되는 한 쌍의 회전 지지부를 포함하고,
상기 세척액 분사 노즐은 상기 한 쌍의 회전 지지부 중 하나의 회전 지지부에 결합되고, 상기 압축 공기 노즐은 상기 베이스부에 결합되는 것을 특징으로 하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 2에 있어서,
상기 세척액 분사 노즐은 상기 회전 지지부의 전면에 결합된 것을 특징으로 하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 3에 있어서,
상기 베이스부의 일 측에 결합되는 세척액 공급포트; 및
일 측은 상기 세척액 공급포트와 연결되고, 타 측은 상기 세척액 분사 노즐과 연결되는 세척액 공급관을 더 포함하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 2에 있어서,
상기 압축 공기 노즐은 상기 베이스부의 상면에 결합된 것을 특징으로 하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 5에 있어서,
상기 베이스부의 일 측에 결합되는 압축 공기 공급포트; 및
일 측은 상기 압축 공기 공급포트와 연결되고, 타 측은 상기 압축 공기 노즐과 연결되는 압축 공기 공급관을 더 포함하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 6에 있어서,
상기 압축 공기 공급관은 상기 베이스부의 내부 공간에 구비되는 것을 특징으로 하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 6에 있어서,
상기 압축 공기 노즐과 상기 압축 공기 공급관 간에 장착되는 압손방지 커플러를 더 포함하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 8에 있어서,
상기 압축 공기 노즐은 복수 개인 것을 특징으로 하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세척액 분사 노즐에 의한 세척액 분사 여부 및 상기 압축 공기 노즐에 의한 압축 공기 분사 여부를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
비접촉 적외선 광학창 세척장치.