WO2022240171A1 - 평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치 - Google Patents

평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치 Download PDF

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WO2022240171A1
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unit
observation
rotation
shaft
coupled
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PCT/KR2022/006714
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김정현
진호
강선아
우민경
김윤우
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주식회사 에스엘랩
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    • G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors

Definitions

  • It relates to an observation device that tracks or observes a moving object in space, in the atmosphere, or on the ground.
  • a telescope is a device that observes an object by receiving electromagnetic waves such as visible rays, infrared rays, ultraviolet rays, X-rays, and radio waves emitted or reflected from an object using an optical device such as a lens or a mirror. Telescopes are classified into optical telescopes, radio telescopes, etc. according to received electromagnetic waves.
  • a telescope refers to an optical telescope that sees visible light, and is a name that is used interchangeably with an optical tube.
  • Telescopes are generally used in astronomy to observe specific objects in space or the atmosphere. Recently, the mount structure that controls the telescope is useful for controlling the observation device, and the range of use is wide, such as being attached to the lower part of a drone or observation airship to track a military tracking device or communication antenna and ground object for tracking missiles. are losing
  • the theodolite equation refers to a structure for observing celestial bodies by matching azimuth and altitude. It has the advantage of intuitive operation in that it is stably fixed on the ground without any special initial setting and only needs to adjust the azimuth and elevation angles to point the telescope toward the observation target.
  • the celestial sphere rotates due to the earth's rotation, it is cumbersome that the altitude and orientation of the celestial body must be continuously changed.
  • the observation direction is set by angles such as altitude and azimuth, there is a structural limitation that observation is difficult near the celestial sphere where the altitude angle is 90 degrees.
  • Equatorial consciousness refers to a structure for observing celestial bodies by adjusting the right ascension and declination axes. If the right ascension axis is set to face the north celestial pole during observation, continuous measurement is possible in that observation can be made by rotating only the telescope tube in accordance with the diurnal motion of the stars. As the right ascension axis does not point to the north celestial pole, there is a structural limitation that causes observation errors, so it is not easy for beginners to set it initially. In addition, a weight is necessarily installed to compensate for the weight of the observation mirror, which makes the equipment heavy and bulky.
  • Both theodolite type and the equatorial type have a structure in which an observation mirror is installed on the mount, and there are restrictions that require a location or environment in which the mount can be stably installed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the observation direction of the observation unit can be precisely changed by changing the positional coordinates of the moving object connected to the other end of the observation unit in order to rotate the observation unit in the direction in which the user faces the observation object. It is an object of the present invention to provide an observation device capable of controlling a change speed of an observation direction of an observation unit by controlling a moving speed of a moving object. It is not limited to the technical problem as described above, and another technical problem may be derived from the following description.
  • Observation apparatus installed on the base, one end of the observation mirror is installed, the other end of the observation unit coupled to the rotating shaft of the rod shape toward the base;
  • a rotation unit having a reference moving part coupled to the other end of the rotating shaft and a rotation center unit coupled to a set point of the rotating shaft;
  • a support unit connected to a plane of the base at a predetermined height and coupled so that the rotational center is rotatable; and
  • a movement unit disposed on the support unit and coupled to coordinate movement of the reference movement unit on a plane, wherein the rotational movement axis is rotated based on the rotation center according to the coordinate movement of the movement unit. Changes the observation direction of the observation unit.
  • the rotating shaft may include a length-fixed shaft end connecting the observation unit and the center of rotation and maintaining a set length; and a multi-stage length-adjusting shaft end connecting the rotational center and the reference moving unit, and the length-adjusting shaft end may be folded to increase or decrease in length according to coordinate movement of the moving unit.
  • the support unit includes a plurality of vertical supports erected vertically to a set height on both sides of the upper portion of the base; And it is formed between a pair of vertical supports facing each other and may include a horizontal support in which the center of rotation is installed in the center.
  • the rotation unit is made of a plate having a predetermined thickness, the rotation guide plate is formed with a concave recessed groove on the top; and a rotating sphere coupled to both ends of the rotating shaft and inserted into the groove of the rotating guide plate to be rotated according to the movement of the rotating shaft.
  • the moving unit includes a y rod shaft installed in the y-axis direction on both sides of the upper portion of the base; y movable bodies installed on each of the y rod shafts and simultaneously moving in the y-axis direction; an x-rod axis having both ends connected to the y-moving body and installed in the x-axis direction; and an x movable body installed on the x rod axis, moved in the x axial direction, and coupled to the reference moving unit on an upper surface, wherein the x movable body moves along the x rod axis and the y movable body moves along the y rod axis.
  • the observation direction of the observation unit may be changed by movement.
  • the moving unit may include a moving body formed in a polyhedron and coupled to a lower portion of the reference moving unit; and a plurality of rotary shafts, each of which has one end coupled to one of the side surfaces of the movable body and each other end coupled to a plurality of points of the base, each of which is composed of multiple stages and whose length is adjusted in a folding manner.
  • a rotation guide plate disposed at both ends of the rotating shaft and having grooves formed therein; And it is coupled to both ends of the rotary shaft is inserted into the groove of the rotary guide plate, it may include a rotary sphere that is rotated in conjunction with the movement of the rotary shaft.
  • the end of the rotation shaft is attached to the moving unit that moves on a plane, so that the observation mirror can change the observation direction according to the movement of the moving unit, Through the speed control of the mobile unit, the change speed of the observation direction can be controlled.
  • the overall volume of the present invention is significantly reduced compared to conventional observation devices, and the versatility of the installation environment is improved because a mount such as a latitude or equatorial position is unnecessary.
  • the present invention has the advantage of being able to observe the vicinity of the celestial sphere only by setting the coordinate values of the plane of the mobile unit.
  • the rotating shaft is composed of a fixed length shaft end and a variable length shaft end, it is possible to observe the target object in a state where the height of the observation mirror is maintained despite the movement of the moving unit on a plane.
  • the support unit is composed of a horizontal support to which a vertical support having a predetermined height and a rotation center are coupled, so that the load of the observation mirror is distributed to the support unit, so that observation can be performed while maintaining a stable posture during observation.
  • the rotating unit is composed of a reference moving part coupled to the other end of the rotating shaft and a rotating center coupled to the set point of the coaxial axis, the observation mirror can be rotated without shaking while maintaining the height of the rotating center when changing the observation direction.
  • the rotating sphere coupled to the end of the rotating shaft is inserted into the groove of the rotating guide plate, the length of the rotating shaft can be stably varied without being separated when the moving body moves in a plane.
  • the observation direction of the observation mirror can be precisely controlled only by setting the positional coordinate values of x and y on the plane.
  • the rotational axis is coupled to each face of the polyhedron, and the rotational axis is coupled to multiple points of the base, so that the angle and length of the rotational axis are easily moved in the diagonal direction in addition to the x-y 2-axis direction. It can be.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an observation device for changing an observation direction by controlling a moving object moving on plane coordinates according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an operating state diagram of the mobile unit shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the rotation unit shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an observation device capable of coordinate movement control according to another embodiment of the present invention.
  • observation device that can be installed in various places according to the purpose of observation, unlike a conventional telescope in which the angle is controlled by being installed on a mount. It is a structure that changes through.
  • observation device that changes an observation direction through control of a moving object moving on a plane coordinate will be briefly referred to as an “observation device”.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an observation device for changing an observation direction through control of a moving object moving on a plane coordinate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an operation in which the observation unit is rotated by operating the moving unit shown in FIG. It is a state diagram
  • FIG. 3 is a partially enlarged view for showing the configuration of the rotation unit shown in FIG. 1 to 3
  • the observation device according to the present embodiment includes an observation unit 100, a rotation unit 200, a support unit 300, a moving unit 400, and a base 500, and is electronically controlled. It can be precisely controlled by the unit. Since the control unit is a conventional configuration, the operation method or connection method will be omitted.
  • the base 500 means a general flat plate on which the observation device is installed, and may mean the ground, the bottom surface of an iron plate, the lower surface of an observation airship, or the front surface of a helicopter.
  • the base 500 is illustrated and described as being placed on the lower side of the drawing.
  • the observation device is installed parallel to the floor, as well as installed on the lower part of an air vehicle such as a drone or a helicopter, and can be used for ground observation.
  • it can be installed on the top or front of the vehicle and rotated in the direction of looking at the observation target.
  • the other end of the rotating shaft 120 of the observation device moves to coordinates set on the x and y positions of the base 500, so that the observation direction of the observation mirror 110 can be precisely changed.
  • the observation device of the present embodiment controls the observation mirror 110 to be rotated precisely by moving coordinates on a plane, it is possible to observe toward the celestial sphere and track and observe an object passing through the celestial sphere.
  • the overall volume and weight of the observation device can be reduced and the installation range can be widened.
  • the observation unit 100 is an observation unit arranged in a direction facing the observation object to transmit and receive an image of the observation object.
  • Observation unit 100 has an observation mirror 110 installed at one end and a rod-shaped rotation shaft 120 coupled to the other end toward the base 500.
  • the observation mirror 110 may be an optical device for enlarging and viewing an observation object through a lens, or may be a telescope, an antenna, or a laser receiver for detecting optical data.
  • a plurality of observation mirrors 110 may be installed as shown in FIG. 1 and may be variously applied depending on the type, of course.
  • the rotating shaft 120 has an observation mirror 110 installed at one end, and the other end is disposed toward the base 500 to become a reference central axis around which the observation mirror 110 rotates.
  • the rotation shaft 120 is equipped with a multi-stage length to be adjusted, and the set point of the rotation shaft 120 is connected and fixed to the support unit 300 so that it can rotate in a stable posture around the set point. do. In this way, the rotation shaft 120 rotates around the set point of the rotation shaft 120 according to the positional movement of the other end, and the position of the observation mirror 110 is changed by the rotation of the rotation shaft 120. be able to
  • the rotation unit 200 is configured to be coupled with the rotational movement shaft 120 of the observation unit 100 .
  • the rotating unit 200 is composed of a reference moving part 210 coupled to the other end of the rotation shaft 120 and a rotation center unit 220 coupled to a set point of the rotation shaft 120.
  • the reference moving unit 210 is installed above the x moving body 440 of the moving unit 400, which will be described later, and rotates the rotation shaft 120 while moving along the operating direction of the moving unit 400.
  • the rotational center 220 is disposed at the setting point of the rotational shaft 120 and is installed in the center of the horizontal support 320 of the support unit 300, and the position of the rotational center 220 is at the horizontal support 320. It allows the rotating shaft 120 to be rotated in a fixed state.
  • Such a rotation unit 200 may include a rotation guide plate 201 made of a flat plate having a set thickness, and a rotation sphere 202 in which a rotation shaft 120 is connected and fixed to rotate.
  • the rotation guide plate 201 may be placed on an xy plane in a horizontal direction and connected to the support unit 300 and the moving unit 400, respectively.
  • the rotation guide plate 201 has a spherical groove 201a formed therein to induce rotation of the rotating sphere 202 inserted therein.
  • the rotary shaft 202 is inserted into the groove 201a of the rotation guide plate 201 installed in the support unit 300 and the moving unit 400 so that the rotation shaft 120 penetrates the shaft 202. be able to rotate.
  • the rotating shaft 120 is formed in the form of a rod and includes a fixed-length shaft end 121 having a fixed length and a length-adjusting shaft end 122 having a variable length.
  • the fixed-length shaft end 121 connects the observation unit 110 and the rotation center 220 and maintains the set length even when the observation direction of the observation unit 100 is changed.
  • the length adjusting shaft end 122 connects the rotation center part 220 and the reference moving part 210 and is formed in multiple stages, so that the length is varied while being folded when the observation direction of the observation unit 100 is changed.
  • the length of the fixed length shaft end 121 is adjusted so that the user can set the rotation radius of the observation mirror 110 according to the observation object or use environment, and the length fixed shaft end 121 is set to a set length. Fixing means may be provided so that it can be held.
  • the length-adjusting shaft end 122 has a length such that the vertical height of the length-adjusting shaft end 122 is maintained constant from the floor while the position of the other end of the rotation shaft 120 is moved according to the operating direction of the moving unit 400. It can be changed to increase or decrease.
  • the rotation axis 120 is a means for the user to change the angle of the observation mirror 110 to the position of the observation target.
  • the rotation shaft 120 moves the other end of the rotation shaft 120 by the operation of the moving unit 400, and the length of the length adjustment shaft end 122 increases.
  • the fixed-length shaft end 121 rotates and moves the observation mirror 110 in a radius of a set distance.
  • the support unit 300 is connected to both sides of the upper part of the base 500 at a predetermined height and has a configuration in which the rotation center 220 is rotatably coupled, and supports the rotation shaft 120 to rotate in a stable posture. is a means of Specifically, the support unit 300 is formed between a plurality of vertical supports 310 erected vertically at a set height on both sides of the upper portion of the base 500 and a pair of vertical supports 310 facing each other and rotates in the center It consists of a horizontal support 320 on which the central portion 220 is installed.
  • the support unit 300 is composed of a certain thickness and material to withstand the load of the observation unit 100, and in particular, the horizontal support 320 has a rotating sphere 202 so that the rotation center 220 can be installed at the center thereof. It is preferable to be equipped with a set width of a size that accommodates.
  • the moving unit 400 is a means for moving the standard moving unit 210 installed at the other end of the rotating shaft 120 in the x and y directions to change the observation direction of the observation mirror 110 .
  • the moving unit 400 includes a y rod axis 410 installed in the y axis direction, a y moving body 420 installed on the y rod axis and moved, an x rod axis 430 installed in the x axis direction, and an x rod It may include an x movable body 440 installed on the shaft and moved.
  • the moving unit 400 can be operated by setting the x and y positional coordinates of the reference moving unit 210 so that the observation mirror 110 is directed to the observation direction that the user wants to change.
  • the y load shaft 410 may be installed parallel to the y-axis direction on both sides of the upper portion of the base 500, and may be formed of a cylinder shaft, a slide bar, or a ball screw to minimize frictional force when transferring the y-moving body 420. .
  • the y movable body 420 is disposed symmetrically on both sides of the y rod axis 410, and moves simultaneously in the forward and backward directions of the y axis from both sides according to the operating direction of the y rod axis 410.
  • Both ends of the x-load shaft 430 are connected to the y-moving body 420 and installed in the x-axis direction, and have the same structure as the y-load shaft 410 to facilitate the transfer of the x-moving body 440 .
  • the x moving body 440 is disposed on the x rod axis 430 and moves to the left and right of the x axis according to the operating direction of the x rod axis 430, and the reference moving unit 210 is coupled to the upper surface to move the y rod axis 410
  • the position of the other end of the rotation shaft 120 is changed by driving the and x rod shafts 430.
  • the x, y position coordinates of the x movable body 440 are calculated for the observation direction in which the user intends to place the observation mirror 110, and the x movable body 440 is moved on the horizontal plane of the base 500
  • the x moving body 440 is moved by driving the y rod axis 410 and the x rod axis 430.
  • the rotating shaft 120 is rotated about the center of rotation 220 according to the operating direction of the moving unit 400, the viewing direction of the observation mirror 110 can be changed.
  • the x moving body 440 is equipped to move in the x and y axis directions by the y rod axis 410 and the x rod axis 430 of the moving unit 400, so that the observation mirror 110 ) can be precisely controlled by calculating the x, y positional coordinates of the x moving body 440 so that it rotates.
  • the control unit is a means for controlling the operation of the moving unit 400, and controls the operation of the y load axis 410 and the x load axis 430 with set position coordinates of the x movable body 440.
  • the control unit precisely controls the position of the other end of the rotary shaft 120 according to the position coordinate setting, and rotates around the center of rotation 220 according to the movement of the x moving body 440 by the driving of the moving unit 400.
  • the direction of the observation mirror 110 may be changed by rotating the moving shaft 120 .
  • the observation device according to another embodiment of the present invention is an embodiment in which the structure of the moving unit is different from that of FIG. I'm going to do it.
  • the moving unit 400' is a means for moving the reference moving unit 210 installed at the other end of the rotation shaft 120 in the x and y directions to change the observation direction of the observation mirror 110.
  • the moving unit 400' is disposed on the support unit 300 and is rotatably coupled to the reference moving unit 210.
  • the moving unit 400' includes a movable body 410' disposed at the other end of the rotation shaft 120 and a plurality of rotational shafts 420' for moving the movable body 410' on a horizontal plane at set positional coordinates. ) can be provided.
  • the moving body 410' is formed as a polyhedron having a predetermined thickness and coupled to the lower portion of the reference moving unit 210. Typically, it may be composed of a hexahedron of a rectangular plate.
  • the movable body 410' has the same coupling structure as that of FIG. 1 with the reference movable unit 210, but has a structure equipped with a rotating sphere 402' connected to the rotation shaft 420' on the side surface.
  • the rotating shaft 420' has one end coupled to one of the four sides of the moving body 410' and the other end coupled to the base 500, and is composed of multiple stages, and the length increases according to the position change of the moving body 410'. It is regulated.
  • the rotation shaft 420' is able to move the position of the movable body 410' while the length is changed according to the set position coordinates of the movable body 410'.
  • the moving unit 400 is disposed at both ends of the rotating shaft 420' and includes a rotation guide plate 401' having a spherical recessed groove 401a' formed therein, and a rotation guide plate 401'. It is inserted into the recessed groove (401a') of the rotating shaft (410') can be equipped with a rotary sphere (402') that is rotated in conjunction with the movement of the movement.
  • the rotary guide plate 401' is formed in a spherical shape on the side surface of the moving body 410', and may be provided with a recessed groove 401a' into which the rotating sphere 402' is inserted. have.
  • the rotation guide plates 401 are fixedly installed at the edges of the base 500 so that the movable body 410' can move stably without shaking.
  • the position of the observation mirror 110 is changed by changing the positional coordinates of the x movable body 440 connected to the other end of the observation mirror 110 in the x and y directions.
  • the accuracy of the observation position for the observation object can be improved, and workability can be improved.
  • the movable body 410' of the moving unit 400 is moved to x,y positional coordinates on a plane by a plurality of rotational moving axes 420' coupled to the edge of the base 500, respectively, so that the observation target can be measured in real time. It can be tracked, and since the movable body 410' can be immediately moved to the x,y position coordinates without moving twice in the x-axis and y-axis directions, the initial setting time can be shortened.

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Abstract

관측유닛과 연결된 이동체에 대해 평면상 위치좌표를 변경하여 이동시킴으로써 관측유닛의 관측방향과, 관측방향의 변경속도를 조절하여 저속부터 고속으로 움직이는 물체의 추적관측이 가능하고 천구 방향의 대상관측이 가능한 관측장치에 관한 것이다.

Description

평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치
우주나 대기 또는 지상에서 움직이는 관측대상을 추적하거나 관측하는 관측장치에 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 일반적으로 천문학에서 우주나, 대기의 특정 물체를 관측하는데 많이 사용되었다. 최근, 망원경을 제어하는 마운트 구조가 관측장치를 제어하는데 유용하여 미사일 추적을 위한 군사용 추적장치나 통신안테나 및 지상물체를 추적하기 위해 드론의 하부나 관측비행선의 하부에 부착하기도 하는 등 사용범위가 넓어지고 있다.
경위대식은 방위각과 고도를 맞추어 천체를 관측하는 구조를 의미한다. 특별한 초기 세팅없이 지면에 안정적으로 고정시키고 망원경을 관측대상쪽을 향하도록 방위각, 고도각만 조절하면 된다는 점에서 조작이 직관적인 장점이 있다. 다만, 지구 자전에 의해 천구가 회전하는 점에서 천체는 고도와 방위를 지속적으로 변경해야하는 번거로운 점이 있다. 특히, 고도각, 방위각과 같이 각도로 관측방향을 설정하기 때문에 고도각이 90도인 천구부근은 관측이 어려운 구조적 한계가 있다.
적도의식은 적경 및 적위축을 맞추어 천체를 관측하는 구조를 의미한다. 관측시 적경축을 천구의 북극을 향하도록 설정하면 별의 일주운동에 맞추어 경통만 회전시키며 관측할 수 있다는 점에서 연속 측정이 가능하다. 적경축이 천구의 북극으로 향하지 않는 만큼 관측 오차가 발생되는 구조적 한계가 있어, 초심자가 이를 초기 세팅하기 쉽지 않은 점이 있다. 또한, 관측경의 무게 보상을 위해 무게추가 필수적으로 설치되어 장비가 무겁고 부피가 커지는 점이 있다.
경위대식과 적도의식은 모두 마운트에 관측경이 설치되는 구조로, 마운트가 안정적으로 설치될 수 있는 위치나 환경이 요구되는 제약이 있다. 또한, 천체 관측 이외 비행기나 드론, 미사일과 같은 고속 이동체를 추적하기에 고속으로 관측경의 관측방향을 변경하기 어려운 구조였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자가 관측대상을 바라보는 방향으로 관측유닛을 회전시키기 위해 관측유닛의 타단에 연결된 이동체의 위치좌표를 변경함으로써 관측유닛의 관측방향을 정밀하게 제어할 수 있고, 이동체의 이동속도를 제어하여 관측유닛의 관측방향의 변경속도를 제어할 수 있는 관측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
베이스 상에 설치되는 본 발명에 따른 관측장치는, 일단에 관측경이 설치되고, 타단에 베이스를 향하도록 봉 형태의 회전이동축이 결합되는 관측유닛; 상기 회전이동축의 타단과 결합된 기준이동부, 상기 회전이동축의 설정지점에 결합되는 회전중심부를 구비하는 회전유닛; 상기 베이스의 평면상에 소정의 높이로 연결 설치되어 상기 회전중심부가 회전가능하도록 결합되는 지지유닛; 및 상기 지지유닛에 배치되고, 상기 기준이동부가 평면상에 좌표 이동되도록 결합되는 이동유닛을 포함하며, 상기 이동유닛의 좌표 이동에 따라 상기 회전이동축이 상기 회전중심부를 기준으로 회전되어, 상기 관측유닛의 관측방향을 변경한다.
상기 회전이동축은, 상기 관측유닛과 상기 회전중심부를 연결하며 설정된 길이를 유지하는 길이고정축단; 및 상기 회전중심부와 상기 기준이동부를 연결하며 다단으로 이루어진 길이조절축단을 포함하여, 상기 이동유닛의 좌표이동에 따라 상기 길이조절축단이 절첩되어 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있다.
상기 지지유닛은, 상기 베이스의 상부 양측에 설정높이로 수직되게 세워지는 복수 개의 세로지지대; 및 마주하는 한 쌍의 상기 세로지지대 사이에 형성되며 중앙에 상기 회전중심부가 설치되는 가로지지대를 포함할 수 있다.
상기 회전유닛은, 소정의 두께를 갖는 판으로 이루어져, 상부에 오목하게 함몰된 함입홈이 형성되는 회전안내판; 및 상기 회전이동축이 양단에 각각 결합되고, 상기 회전안내판의 함입홈에 삽입되어 상기 회전이동축의 움직임에 따라 회전되는 회전구를 포함할 수 있다.
상기 이동유닛은, 상기 베이스의 상부 양측에 y축방향으로 설치되는 y로드축; 상기 y로드축에 각각 설치되어 y축방향으로 동시에 이동되는 y이동체; 양단이 상기 y이동체에 각각 연결되어 x축방향으로 설치되는 x로드축; 및 상기 x로드축에 설치되며 x축방향으로 이동되고, 상면에 상기 기준이동부가 결합되는 x이동체를 포함하며, 상기 x로드축을 따라 이동되는 x이동체 및 상기 y로드축을 따라 이동되는 y이동체의 이동에 의해 상기 관측유닛의 관측방향이 변경될 수 있다.
상기 이동유닛은, 다면체로 형성되어 상기 기준이동부의 하부에 결합되는 이동체; 및 각 일단이 상기 이동체의 측면 중 어느 하나에 결합되고 각 타단이 상기 베이스의 다수 지점에 각각 결합되며, 각각이 다단으로 이루어져 절첩식으로 길이가 조절되는 복수의 회전이동축을 포함할 수 있다.
상기 회전이동축의 양단에 배치되며, 내측으로 함입홈이 형성되는 회전안내판; 및 상기 회전이동축의 양단에 결합되어 상기 회전안내판의 함입홈에 삽입되며, 상기 회전이동축의 움직임에 연동되어 회전되는 회전구를 포함할 수 있다.
관측유닛의 회전이동축이 지지유닛의 소정의 높이에 고정된 상태로, 회전이동축의 끝단이 평면상 이동되는 이동유닛에 결함됨으로써, 이동유닛의 이동에 따라 관측경의 관측방향을 변경할 수 있고, 이동유닛의 속도제어를 통해 관측방향의 변경속도까지 컨트롤할 수 있다. 특히, 본 발명은 기존의 관측장치에 비해 전체적인 부피가 대폭 감소하였고 경위대식이나 적도위식과 같은 마운트가 불필요하여 설치환경의 범용성이 향상되었다. 또한, 기존 관측장치는 각도로 관측방향을 제어하는 점에서 천구 부근의 관측이 어려웠으나, 본 발명은 이동유닛의 평면 좌표값 설정만으로 천구 부근의 관측이 가능한 장점이 있다.
또한, 회전이동축은 길이가 고정된 길이고정축단과 길이가 가변되는 길이조절축단으로 구성됨으로써, 이동유닛의 평면상 이동에도 불구하고 관측경의 높이가 유지된 상태로 대상물체의 관측이 가능하다.
또한, 지지유닛은 소정의 높이를 갖는 세로지지대와 회전중심부가 결합되는 가로지지대로 구성됨으로써 관측경의 하중이 지지유닛으로 분산되어 관측시 안정된 자세를 유지한 상태로 관측작업이 이루어질 수 있다.
또한, 회전유닛이 회전이동축의 타단과 결합된 기준이동부, 회전이 동축의 설정지점에 결합된 회전중심부로 구성됨으로써 관측방향 변경시 회전중심부가 높이를 유지한 상태로 관측경이 흔들림없이 회전될 수 있다.
또한, 회전이동축의 끝단에 결합된 회전구가 회전안내판의 함입홈에 삽입됨으로써, 이동체의 평면이동시 회전이동축이 이탈되지 않고 안정적으로 길이가 가변될 수 있다.
또한, x이동체가 이동유닛의 y로드축과 x로드축에 의해 x,y축방향으로 이동됨으로써, 평면상 x와 y의 위치좌표값 설정만으로 관측경의 관측방향을 정밀제어할 수 있다.
또한, 다면체의 이동체 각 면에 회전이동축이 각각 결합되고, 회전이동축이 베이스의 다수 지점에 각각 결합됨으로써, 회전이동축의 각도와 길이조절을 통해 x-y 2축방향에 더하여 대각선방향으로 쉽게 이동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이동유닛의 작동 상태도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전유닛의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌표이동 제어가 가능한 관측장치의 구성도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 종래에 마운트에 설치되어 각도가 제어되는 망원경과 달리 관측목적에 따라 다양한 장소에 설치가능한 관측장치로 관측경의 관측방향을 x, y축 방향의 평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 변경하는 구조입니다. 이하에서는 평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치를 간략하게 ‘관측장치’라 약칭하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평면좌표상 이동되는 이동체 제어를 통해 관측방향을 변경하는 관측장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동유닛이 작동하여 관측유닛이 회전되는 작동 상태도이고, 도 3은 도 1에 도시된 회전유닛의 구성을 나타내기 위한 부분 확대도이다. 도 1 내지 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 관측장치는 관측유닛(100), 회전유닛(200), 지지유닛(300), 이동유닛(400), 베이스(500)을 포함하며, 전자적 제어유닛에 의해 정밀제어될 수 있다. 제어유닛은 종래의 구성이므로 작동방식이나 연결방식은 생략하기로 한다. 여기서, 베이스(500)는 관측장치가 설치되는 일반적인 평판을 의미하며 지면이나, 철판의 바닥면, 관측비행선의 하부면이나 헬기의 전면을 의미할 수 있다. 설명의 편의를 위해 도면상 아래쪽에 베이스(500)가 놓여지는 것으로 도시하여 설명한다.
본 실시예에는 바닥면에 평행하게 설치되는 것은 물론 드론나 헬기 등의 비행체의 하부에 설치되어 지상 관측용으로 사용될 수 있다. 또는, 챠량 상부나 전면에 설치되어 관측대상을 바라보는 방향으로 회전될 수 있다. 여기서 관측장치는 회전이동축(120)의 타단이 베이스(500)의 x, y 위치상 설정된 좌표로 이동하여 관측경(110)의 관측방향이 정밀하게 변경될 수 있다.
또한, 본 실시예의 관측장치가 평면상의 좌표이동에 의해 관측경(110)이 정밀하게 회전되도록 제어하기 때문에 천구측으로 관측이 가능하며 천구측에 지나가는 물체를 추적 관측할 수 있다. 특히, 관측경(110)의 하중을 지지하는 지지유닛(300)에 의해 무게추가 불필요하여 관측장치의 전체적인 부피와 무게를 감소시켜 설치범위를 넓힐 수 있었다.
관측유닛(100)은 관측대상을 바라보는 방향으로 배치되어 관측대상의 이미지를 송수신하는 관측수단이다. 관측유닛(100)은 일단에 관측경(110)이 설치되고, 타단에 베이스(500)를 향하도록 봉 형태의 회전이동축(120)이 결합되어 있다. 관측경(110)은 관측대상을 렌즈를 통해 확대하여 보는 광학기기이거나 광학데이터를 검출하는 망원경 또는 안테나, 레이저수신기가 될 수 있다. 이러한 관측경(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개가 설치될 수 있으며, 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.
회전이동축(120)은 일단에 관측경(110)이 설치되며, 타단이 베이스(500)를 향하도록 배치되어 관측경(110)이 회전하는 기준 중심축이 된다. 이때, 회전이동축(120)은 다단으로 이루어져 길이가 조절되도록 갖추어지고, 회전이동축(120)의 설정지점이 지지유닛(300)에 연결 고정되어 설정지점을 중심으로 안정된 자세로 회전할 수 있게 된다. 이와 같이 회전이동축(120)은 타단의 위치이동에 따라 회전이동축(120)의 설정지점을 중심으로 회전하게 되며, 회전이동축(120)의 회전에 의해 관측경(110)의 위치를 변경할 수 있게 된다.
회전유닛(200)은 관측유닛(100)의 회전이동축(120)과 결합된 구성이다. 회전유닛(200)은 회전이동축(120)의 타단과 결합된 기준이동부(210) 및 회전이동축(120)의 설정지점에 결합되는 회전중심부(220)로 구성된다. 구체적으로, 기준이동부(210)는 후술될 이동유닛(400)의 x이동체(440) 상부에 설치되며, 이동유닛(400)의 작동방향을 따라 함께 이동하면서 회전이동축(120)을 회전시킨다. 또한, 회전중심부(220)는 회전이동축(120)의 설정지점에 배치되어 지지유닛(300)의 가로지지대(320) 중앙에 설치되며, 회전중심부(220)의 위치가 가로지지대(320)에 고정된 상태에서 회전이동축(120)이 회전될 수 있도록 한다.
이와 같은 회전유닛(200)은 설정두께의 평판으로 이루어진 회전안내판(201)과, 회전이동축(120)이 연결 고정되어 회전되는 회전구(202)로 이루어질 수 있다. 회전안내판(201)은 수평진 방향으로 xy평면상에 놓여지고, 지지유닛(300)과 이동유닛(400)에 각각 연결 설치될 수 있다. 이러한 회전안내판(201)은 내부에 구형상으로 함입홈(201a)이 형성되어 내부에 삽입된 회전구(202)의 회전을 유도할 수 있다. 그리고 회전구(202)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지유닛(300)과 이동유닛(400)에 설치된 회전안내판(201)의 함입홈(201a)에 삽입되어 관통된 회전이동축(120)이 회전할 수 있게 된다.
특히, 회전이동축(120)은 봉 형태로 형성되어 길이가 고정된 길이고정축단(121) 및 길이가 가변되는 길이조절축단(122)로 이루어진다. 구체적으로, 길이고정축단(121)은 관측유닛(110)과 회전중심부(220)를 연결하며 관측유닛(100)의 관측방향이 변경되더라도 설정된 길이를 유지한다. 길이조절축단(122)은 회전중심부(220)와 기준이동부(210)를 연결하며 다단으로 이루어짐으로써 관측유닛(100)의 관측방향이 변경되는 경우 절첩되면서 길이가 가변된다.
길이고정축단(121)은 사용자가 관측대상이나 사용환경에 따라 관측경(110)의 회전반경을 설정할 수 있도록 길이고정축단(121)의 길이가 조절되며, 길이고정축단(121)이 설정된 길이로 유지될 수 있도록 고정수단이 갖추어질 수 있다. 또, 길이조절축단(122)은 이동유닛(400)의 작동방향에 따라 회전이동축(120) 타단의 위치가 이동되면서 바닥면으로부터 길이조절축단(122)의 수직높이가 일정하게 유지되도록 길이가 늘어나거나 줄어들도록 변경될 수 있다.
회전이동축(120)은 사용자가 관측대상의 위치로 관측경(110)의 각도를 변경하기 위한 수단이다. 회전이동축(120)은 사용자가 회전이동축(120)의 타단 위치를 설정하면 이동유닛(400)의 작동에 의해 회전이동축(120)의 타단이 이동되면서 길이조절축단(122)의 길이가 자동으로 변경되는 동시에 길이고정축단(121)이 설정된 거리의 반경으로 관측경(110)을 회전 이동시킨다.
지지유닛(300)은 베이스(500)의 상부 양측에 소정의 높이로 연결 설치되어 회전중심부(220)가 회전가능하도록 결합되는 구성으로, 회전이동축(120)이 안정된 자세로 회전될 수 있도록 지지하는 수단이다. 구체적으로, 지지유닛(300)은 베이스(500)의 상부 양측에 설정높이로 수직되게 세워지는 복수 개의 세로지지대(310)와, 마주하는 한 쌍의 세로지지대(310) 사이에 형성되며 중앙에 회전중심부(220)가 설치되는 가로지지대(320)로 이루어진다.
지지유닛(300)은 관측유닛(100)의 하중을 견딜 수 있도록 일정 두께 및 재질로 구성되며, 특히 가로지지대(320)는 그 중심에 회전중심부(220)가 설치될 수 있도록 회전구(202)를 수용하는 크기의 설정폭으로 갖추어지는 것이 바람직하다.
이동유닛(400)은 관측경(110)의 관측방향을 변경하기 위해 회전이동축(120)의 타단에 설치된 기준이동부(210)를 x, y방향으로 이동시키기 위한 수단이다. 상세히, 이동유닛(400)은 y축방향으로 설치되는 y로드축(410), y로드축에 설치되어 이동되는 y이동체(420), x축방향으로 설치되는 x로드축(430), x로드축에 설치되어 이동되는 x이동체(440)를 포함할 수 있다. 이러한 이동유닛(400)은 사용자가 변경하고자 하는 관측방향으로 관측경(110)이 향하도록 기준이동부(210)의 x, y 위치좌표를 설정하여 이동유닛(400)이 작동될 수 있다.
y로드축(410)은 베이스(500)의 상부 양측에 y축방향으로 평행하게 설치될 수 있으며, 실린더축이나 슬라이드바 또는 볼스크류로 이루어져 y이동체(420)를 이송시 마찰력을 최소화할 수 있다. 그리고 y이동체(420)는 y로드축(410)의 양측에 각각 대칭되게 배치되어 y로드축(410)의 작동방향에 따라 양측에서 y축의 전후방향으로 동시에 이동된다. x로드축(430)은 양단이 y이동체(420)에 각각 연결되어 x축방향으로 설치되며, y로드축(410)과 동일한 구조로 갖추어져 x이동체(440)의 이송을 원활하게 한다. x이동체(440)는 x로드축(430)에 배치되어 x로드축(430)의 작동방향에 따라 x축의 좌우로 이동되고, 상면에 기준이동부(210)가 결합되어 y로드축(410)과 x로드축(430)의 구동에 의해 회전이동축(120)의 타단 위치가 변경된다.
즉, 사용자가 관측경(110)을 배치하고자 하는 관측방향에 대해 x이동체(440)의 x, y 위치좌표를 산출하여, x이동체(440)를 이동시킬 수 있도록 베이스(500)의 수평면상으로 y로드축(410)과 x로드축(430)을 구동하여 x이동체(440)를 이동시킨다. 그리고 회전이동축(120)이 이동유닛(400)의 작동방향에 따라 회전중심부(220)를 기준으로 회전되면서 관측경(110)의 관측방향을 변경할 수 있게 된다.
또한, x이동체(440)가 이동유닛(400)의 y로드축(410)과 x로드축(430)에 의해 x, y축방향으로 이동되도록 갖추어져, 관측대상을 바라보는 방향으로 관측경(110)이 회전되도록 x이동체(440)의 x, y 위치좌표를 산출하여 정밀하게 제어할 수 있다.
제어유닛은 이동유닛(400)의 동작을 제어하는 수단으로, x이동체(440)의 설정된 위치좌표로 y로드축(410)과 x로드축(430)의 동작을 제어한다. 제어유닛은 회전이동축(120)의 타단 위치를 위치좌표 설정에 따라 정밀하게 제어하며, 이동유닛(400)의 구동에 의한 x이동체(440)의 이동에 따라 회전중심부(220)를 중심으로 회전이동축(120)을 회전시켜 관측경(110)의 방향을 전환시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌표이동 제어가 가능한 관측장치의 구성도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 관측장치는 도 1과 이동유닛의 구조가 다른 실시예로, 관측유닛(100), 회전유닛(200), 지지유닛(300)이 동일한 구조를 가지므로 설명을 생략하기로 한다.
이동유닛(400')은 관측경(110)의 관측방향을 변경하기 위해 회전이동축(120)의 타단에 설치된 기준이동부(210)를 x, y방향으로 이동시키기 위한 수단이다. 이동유닛(400')은 지지유닛(300)에 배치되고, 기준이동부(210)가 회전가능하도록 결합된다. 상세히, 이동유닛(400')은 회전이동축(120)의 타단에 배치되는 이동체(410')와, 이동체(410')를 설정된 위치좌표로 수평면상에 이동시키는 복수의 회전이동축(420')이 갖추어질 수 있다.
이동체(410')는 소정의 두께를 가지는 다면체로 형성되며, 기준이동부(210)의 하부에 결합된다. 대표적으로 사각판의 육면체로 구성될 수 있다. 이때, 이동체(410')는 기준이동부(210)와 결합구조가 도 1과 동일하나, 측면에 회전이동축(420')과 연결되는 회전구(402')가 갖추어진 구조를 갖는다. 그리고 회전이동축(420')은 일단이 이동체(410')의 사측면 중 어느 하나에 결합되며 타단이 베이스(500)에 결합되고, 다단으로 이루어져 이동체(410')의 위치 변화에 따라 길이가 조절된다. 이때, 회전이동축(420')은 이동체(410')의 설정된 위치좌표에 따라 길이가 변경되면서 이동체(410')의 위치를 이동시킬 수 있게 된다.
또한, 이동유닛(400)은 회전이동축(420')의 양단에 배치되며 내부에 구형상으로 함입된 함입홈(401a')이 형성되는 회전안내판(401')과, 회전안내판(401')의 함입홈(401a')에 삽입되며 회전이동축(410')의 움직임에 연동되어 회전되는 회전구(402')가 갖추어질 수 있다. 이때, 회전안내판(401')은 도 4에 도시된 바와 같이 이동체(410')의 측면에 구형으로 형성되어, 내부에 회전구(402')가 삽입되는 함입홈(401a')이 갖추어질 수 있다. 그리고 회전안내판(401)은 베이스(500)의 가장자리에 각각 고정 설치되어 이동체(410')가 흔들리지 않고 안정적으로 이동할 수 있도록 갖추어진다.
사용자가 관측대상을 바라보는 방향으로 관측경(110)을 회전시키기 위해 관측경(110)의 타단에 연결된 x이동체(440)의 위치좌표를 x,y 방향으로 변경함으로써 관측경(110)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있으며 관측대상에 대한 관측위치 정확도가 향상되고, 작업성이 향상될 수 있다.
또한, 이동유닛(400)의 이동체(410')가 베이스(500)의 가장자리에 각각 결합된 복수의 회전이동축(420')에 의해 평면상에 x,y 위치좌표로 이동되어 관측대상을 실시간 추적할 수 있으며, 이동체(410')가 x축과 y축방향으로 두번 이동하지 않고 x,y 위치좌표로 즉시 이동될 수 있어 초기 설정시간이 단축될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 베이스(500) 상에 설치되는 관측장치에 있어서,
    일단에 관측경(110)이 설치되고, 타단에 베이스(500)를 향하도록 봉 형태의 회전이동축(120)이 결합되는 관측유닛(100);
    상기 회전이동축(120)의 타단과 결합된 기준이동부(210), 상기 회전이동축(120)의 설정지점에 결합되는 회전중심부(220)을 구비하는 회전유닛(200);
    상기 베이스(500)의 평면상에 소정의 높이로 연결 설치되어 상기 회전중심부(220)가 회전가능하도록 결합되는 지지유닛(300); 및
    상기 지지유닛(300)에 배치되고, 상기 기준이동부(210)가 평면상에 좌표 이동되도록 결합되는 이동유닛(400)을 포함하며,
    상기 이동유닛(400)의 좌표 이동에 따라 상기 회전이동축(120)이 상기 회전중심부(220)를 기준으로 회전되어, 상기 관측유닛(110)의 관측방향을 변경하는 관측장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전이동축(120)은,
    상기 관측유닛(110)과 상기 회전중심부(220)를 연결하며 설정된 길이를 유지하는 길이고정축단(121); 및
    상기 회전중심부(220)와 상기 기준이동부(210)를 연결하며 다단으로 이루어진 길이조절축단(122)을 포함하여,
    상기 이동유닛(400)의 좌표이동에 따라 상기 길이조절축단(122)이 절첩되어 길이가 늘어나거나 줄어드는 관측장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지유닛(300)은,
    상기 베이스(500)의 상부 양측에 설정높이로 수직되게 세워지는 복수 개의 세로지지대(310); 및
    마주하는 한 쌍의 상기 세로지지대(310) 사이에 형성되며 중앙에 상기 회전중심부(220)가 설치되는 가로지지대(320)를 포함하는 관측장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전유닛(200)은,
    소정의 두께를 갖는 판으로 이루어져, 상부에 오목하게 함몰된 함입홈(201a)이 형성되는 회전안내판(201); 및
    상기 회전이동축(120)이 양단에 각각 결합되고, 상기 회전안내판(201)의 함입홈(201a)에 삽입되어 상기 회전이동축(120)의 움직임에 따라 회전되는 회전구(202)를 포함하는 관측장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동유닛(400)은,
    상기 베이스(500)의 상부 양측에 y축방향으로 설치되는 y로드축(410);
    상기 y로드축(411)에 각각 설치되어 y축방향으로 동시에 이동되는 y이동체(420);
    양단이 상기 y이동체(421)에 각각 연결되어 x축방향으로 설치되는 x로드축(430); 및
    상기 x로드축(412)에 설치되며 x축방향으로 이동되고, 상면에 상기 기준이동부(210)가 결합되는 x이동체(440);를 포함하며,
    상기 x로드축(430)을 따라 이동되는 x이동체(440) 및 상기 y로드축(410)을 따라 이동되는 y이동체(440)의 이동에 의해 상기 관측유닛(100)의 관측방향이 변경되는 관측유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동유닛(400)은,
    다면체로 형성되어 상기 기준이동부(201)의 하부에 결합되는 이동체(410');및
    각 일단이 상기 이동체(410')의 측면 중 어느 하나에 결합되고 각 타단이 상기 베이스(500)의 다수 지점에 각각 결합되며, 각각이 다단으로 이루어져 절첩식으로 길이가 조절되는 복수의 회전이동축(420')을 포함하는 관측장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전이동축(420')의 양단에 배치되며, 내측으로 함입홈(401a')이 형성되는 회전안내판(401'); 및
    상기 회전이동축(420')의 양단에 결합되어 상기 회전안내판(401')의 함입홈(401a')에 삽입되며, 상기 회전이동축(410')의 움직임에 연동되어 회전되는 회전구(402')를 포함하는 관측장치.
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