KR0129271B1 - 차륜의 토우(toe)측정 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차륜의 토우(toe) 측정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 종래에는 광 검출에 따른 전류의 양에 따라 어느 정도의 해상도를 갖는가 하는 것이 관건 임으로 주변광의 영향을 감소시키기 위하여 광 차단면을 부착하나 그 광 차단면으로 주변광의 영향을 완전히 차단할 수 없음으로 측정값에 오차가 발생하여 측정의 정확도를 신뢰하지 못하는 문제점이 있었다. 이러한 점을 감안하여 본 발명은 수광 수단에 원통 렌즈를 적용함과 아울러 발광 수단을 온/오프시켜 데이터의 유무를 판별함에 따라 측정광의 크기 및 위치를 계산하여 측정광의 각도에 따라 차륜의 토우(toe)를 측정하도록 구성한 것으로, 본 발명은 수광 수단에 필터 및 원통 렌즈를 부가함으로써 주변광의 영향을 제거하여 광 검출시 우수한 특성의 해상도를 얻을 수 있으며, 발광 소자의 온 상태의 수광값과 발광 소자의 오프 상태의 수광값을 연산함으로써 측정광만을 획득하여 위치 및 크기별 정보를 저장한 후 처리 알고리즘을 이용하여 정확한 발광 수단의 각도 위치를 판정할 수 있음으로 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

차륜의 토우(toe)측정 방법 및 그 장치

제1도는 일반적인 휠 얼라인먼트 시스템의 구성도.

제2도는 종래의 토우(toe) 측정 장치의 블록도.

제3도는 본 발명 차륜의 토우(toe) 측정 장치의 블럭도.

제4도는 제3도에 있어서, 수광부 및 연산 로직의 상세 블럭도.

제5도는 본 발명에 따른 토우(toe) 측정시 신호 흐름도.

제6도는 제 4도에 있어서, 발광에 따른 구간별 상태도.

제7도는 본 발명에 따른 측정광 각도 크기 및 위치를 보인 파형도·예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 발광부 11 : 발광 소자

20 : 수광부 21 : 필터

22 : 원통 렌즈 23 : 수광 소자

30 : 연산 로직 31 : 아날로그/디지탈 변환기

32 : 중앙 처리 장치 33 : 메모리

40 : 표시부 Q1 : 트랜지스터

본 발명은 차륜의 토우(toe) 측정에 관한 것으로 특히, 차량의 휠 정렬 상태를 발광 및 수광 수단을 이용하여 감지함에 의해 차륜의 토우(toe)를 측정하는 차륜의 토우(toe) 측정 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 최근 차량의 증가로 차량 정비용 장치의 수요 증가와 성능 향상이 요구되고 있다. 특히, 차륜의 정렬 상태는 주행 성능에 큰 영향을 주며 이 차륜의 정렬 상태를 측정하기 위하여 휠얼라인먼트 시스템이 개발되었다. 휠 얼라인먼트(Wheel Alignment) 시스템이란 휠에 존재하는 데이터(캠버, 캐스터, 토우)를 측정하여 교정하도록 하는 장비로, 레벨 게이지를 이용하는 방법에서 스트링(string) 또는 빛을 이용하는 방법으로 발전하였다. 빛을 이용하는 휠얼라인먼트 시스템은 중요 부품으로 경사계센서와 위치감지센서가 있으며, 경사계센서의 발광부의 발생된 광을 그 경사계 센서의 수광부에서 수신하여 캠버, 캐스터를 측정하고 위치센서의 발광부에서 발생된 광을 그 위치센서의 수광부에서 수신하여 토우를 측정한다. 일반적인 휠 얼라이먼트 시스템(Wheel Alibnment System)은 제1도에 도시된 바와 같이, 차륜 축에 발광부(10)와 수광부(20)를 부착하여 상기 발광부(10)의 빛을 수광함에 따른 수광부(20)의 전기적 출력을 입력받은 연산 로직(30)이 차륜의 토우(toe)를 연산하고 측정된 결과를 표시부(40)에 출력하여 표시하게 된다. 제2도는 종래의 토우(toe) 측정 장치의 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 수광부 케이스(4) 일측에 수광을 위한 홀(hole)(5)을 형상하고 이 홀(5) 후면에 광 차단면(3)을 부착하며 상기 광 차단면(3) 후면에 수광 소자(1)(2)를 부착하여 구성된 것으로, 이와같은 종래 회로의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 수광부(20) 반대쪽의 차륜에 부착된 발광부(10)의 헤드로부터 발광된 빛은 일정 각도를 갖고 제1도에 도시한 바와 같은 방향(빛1, 빛2, 빛3)으로부터 입사되며 이 입사된 빛은 광 차단면(3)에서 주변광이 제거된 후 수광 소자(1)(2)에 의해 측정광이 검출되어진다. 이때, 수광 소자(1)(2)는 빛을 검출함에 따라 전류 형태로 신호를 출력하며 이 출력된 신호는 연산 로직(30)에 입력되어 소정 설정값과 비교 연산을 수행하게 된다. 이에 따라, 연산 로직(3)에서 연산된 측정값을 이용하여 차륜의 토우(toe)를 측정하게 된다. 즉, 차륜의 토우(toe)를 측정하기 위하여 입사 광의 각도를 측정하고 이때, 수광 소자(1)(2)를 통해 얻어지는 전류의 양을 측정하여 그 값을 소정 설정치와 비교함으로써 각도를 측정하게 된다. 그러나, 차륜의 토우(toe)를 측정을 위해 얻어지는 전류의 양이 어느 정도의 해상도를 갖는가 하는 것이 각도의 정밀도를 나타내는 척도이며 주변광의 영향을 적게 하기 위하여 광 차단면을 부착하게 된다. 따라서, 종래 장치는 주변 광의 영향을 광 차단면만으로는 완전히 차단하기 어려움으로 수광 소자에 의한 전류의 양에 따른 측정값의 정확도를 신뢰하지 못하는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 수광 수단에 원통 렌즈를 적용함과 아울러 발광 수단을 온/오프시켜 테이타의 유무를 판별함에 따라 측정광의 크기 및 위치를 계산하여 측정광의 각도에 따라 차륜의 토우(toe)를 측정하는 차륜의 토우(toe) 측정 방법 및 그 장치를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제 3도 및 제 4도는 본 발명 차륜의 토우(toe) 측정 장치의 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 제어 신호(SIG)에 따라 트랜지스터(Q1)를 턴온, 턴오프시킴으로써 발광 소자(11)를 구동시키는 발광부(10)와, 이 발광부(10)의 빛을 필터(21)를 통해 산란광을 필터링하여 원통 렌즈(22)에서 집광하고 이 집광된 빛을 수광 소자(23)에서 검출하여 전기적 신호로 변환하는 수광부(20)와, 이 수광부(20)의 출력을 아날로그/디지탈 변환기(31)에서 디지털 신호로 변환하고 이 변환된 값을 중앙 처리 장치(32)에서 비교 연산함에 따라 측정광의 각도를 산출하여 차륜의 토우(toe)를 측정한 후 측정값을 메모리(33)에 저장하는 연산 로직(30)으로 구성한다.

이와같은 본 발명의 동작 및 작용 효과를 제5도 토우(toe) 측정을 보인 신호 흐름도, 제6도 발광에 따른 구간별 상태도 및 제7도 측정광의 각도 크기 및 위치를 보인 파형도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제어신호(SIG)를 저전위로 발광부(10)에 입력시킴에 의해 트랜지스터(Q1)가 턴오프되어 전류 흐름이 없음으로 발광 소자(11)의 구동이 오프되고 이 발광 소자(11)의 오프 구간 동안 수광부(20)는 필터(21)에서 주변의 산란광을 제거하면 집광 렌즈(22)에서 집광되고 수광 소자(23)에서 입사된 주변광을 감지하여 그에 따른 전기적 신호를 연산 로직(30)에 출력하게 된다. 이때, 연산 로직(30)은 수광부(20)의 아날로그 출력을 아날로그/디지탈 변환기(31)가 디지털 변환을 수행하면 중앙 처리 장치(32)가 상기 아날로그/디지탈 변환기(31)의 출력을 소정 설정치와 비교 연산하여 유효 데이터인지 판정하는데, 소정 설정치 이상이어서 유효 데이터로 판별하면 메모리(33)에 저장하게 된다. 그리고, 발광 소자(11) 오프에 따른 유효 데이터를 저장하고 나면 연산 로직(30)에서 고전위의 제어 신호(SIG)를 발광부(10)에 입력시킴에 의해 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 발광 소자(11)가 발광을 하고 이 빛은 수광부(20)에 입사됨에 의해 필터(13)를 통해 주변의 산란광이 제거된 후 원통 렌즈(14)에서 집광되어 수광 소자(15)에 입사된다. 여기서, 수광 소자(15)에 입사되는 빛은 측정광 및 주변광이 혼합된 것이다. 이때, 연산 로직(30)은 수광부(20)의 아날로그 출력을 아날로그/디지탈 변환기(31)가 디지털 변환을 수행하면 중앙 처리 장치(32)가 상기 아날로그/디지탈 변환기(31)의 출력을 소정 설정치와 비교 연산하여 유효 데이터인지 판정하는데, 소정 설정값 이상이어서 유효 데이터를 판별하면 그 유효 데이터를 메모리(33)에 저장하게 된다. 이에 따라, 연산 로직(30)이 발광 소자(11)를 온, 오프시킴에 따른 광의 측정이 종료되면 중앙 처리 장치(32)는 상기 발광 소자(11)가 온 상태일 때의 주변광과 측정광이 혼합된 빛에서 상기 발광 소자(11)가 오프 상태일 때의 주변광을 감산하여 측정광만의 크기 및 위치를 계산하고 이 계산값이 소정값 이상으로 유효한지 판별하여 유효하면 측정광의 각도(위치)를 검출함으로써 차륜의 토우(toe)를 검출하게 된다. 상기 동작에 따른 발광 소자(11)의 온, 오프 구간의 상태는 제6도에 도시한 바와 같다. 여기서, 측정광을 판정하는 동작을 제7도에서 설명하면, 위치(B)에서 최대값을 갖게 되나 파형이 대칭이 아님으로 정확한 위치가 아님을 알 수 있다. 따라서, 측정광의 최대값의 1/2인 위치(C)(D)에서의 값을 합산한 후 1/2 평균하여 측정광의 위치(각도)를 정확이 판별하게 된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 수광 수단에 필터 및 원통 렌즈를 부가함으로써 주변과의 영향을 제거하여 광 검출시 우수한 특성의 해상도를 얻을 수 있으며, 발광 소자의 온 상태의 수광값과 발광 소자의 오프 상태의 수광값을 연산함으로써 측정광만을 획득하여 위치 및 크기별 정보를 저장한 후 처리 알고리즘을 이용하여 정확한 발광 수단의 각도 위치를 판정할 수 있음으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 차륜축에 장착된 위치 센서의 발광부와, 그 발광부로부터의 빛을 전기적 신호로 변환하여 주는 수광부와, 그 수광부의 전기적 신호로부터 차륜 토우를 연산하는 연산 로직으로 차륜 토우를 측정하는 방법에 있어서, 상기 발광부를 오프시켜 상기 수광부에서 주변광만을 측정하고 그 측정값이 소정값 이상인 유효 데이터이면 상기 연산 로직의 메모리에 저장하는 제 1단계와, 제 1단계에서 주변광의 측정이 완료되면 상기 발광부를 온시켜 상기 수광부에서 주변광과 측정광의 혼합광을 측정하고 그 측정값이 소정값 이상인 유효 데이터이면 상기 연산 로직의 메모리에 저장하는 제 2단계와, 상기 연산로직에서 혼합광의 값에서 주변광의 값을 감산하여 측정광의 값만을 산출하고 그 값이 소정값 이상으로 유효하면 그로부터 측정광의 입사 각도(위치)를 산출하는 제 3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 주변광 및 측정광의 검출은 발광부를 일정 시간 간격으로 온, 오프 시킴에 따른 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 방법.
3. 제1항에 있어서, 측정광의 각도 위치는 측정광의 최대 크기의 1/2 위치의 값을 합산하여 1/2 평균함에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 방법.
4. 광을 이용하여 차륜의 정렬 상태를 측정하는 휠얼라인먼트 시스템에 있어서, 차륜축에 장착되어 일정 제어주기로 발광소자를 온, 오프하는 발광부와, 이 발광부가 오프된 동안 주변광을 수광하고 상기 발광부가 온된 동안 주변광과 측정광의 혼합광을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 수광부와, 상기 수광부의 전기적 신호가 소정값 이상이면 유효 데이터로 판별하여 메모리에 저장하고 혼합광의 값에서 주변광의 값을 감산하여 그 값으로부터 측정과의 각도 위치를 산출하여 차륜의 토우를 연산하는 연산 로직과, 이 연산 로직의 출력신호를 입력받아 차륜의 정렬 상태를 표시하는 표시부로 구성한 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 장치.
5. 제4항에 있어서, 수광부는 입사광에서 주변의 산란광을 제거하는 필터(21)와, 이 필터(21)를 통과한 빛을 집광하는 원통 렌즈(22)와, 이 원통 렌즈(22)의 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 수광 소자(23)로 구성한 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 장치.
6. 제4항에 있어서, 연산 로직은 수광부의 출력을 디지털 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(31)와, 유효 데이터 및 측정광의 입사 각도(위치) 데이터를 저장하는 메모리(33)와, 상기 아날로그/디지탈 변환기(31)의 출력을 소정 설정치와 비교하여 유효 데이터인지를 판별하고 유효 데이터인 경우 상기 메모리(33)에 저장하며 상기 메모리(33)의 저장 데이터를 읽어 혼합광의 값에서 주변광의 값을 감산함에 의해 측정광만의 값을 산출하고 그 산출된 측정광의 값이 소정값 이상인 경우 그 값으로부터 측정광의 입사 각도(위치)를 산출하여 차륜의 토우를 검출하는 중앙 처리 장치(32)로 구성한 것을 특징으로 하는 차륜의 토우(toe) 측정 장치.