KR100224506B1 - 자동차 타이어의 트레드 깊이를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

레이저(78)을 포함한 측정헤드로써 모터차량의 타이어의 트레드 깊이를 측정하기 위해서, 레이저 측정헤드는 모터차량의 타이어와 관련하여 참조표면 또는 플레인이 타이어와 관련하여 일정한 위치에 위치하도록 설치되어 있다. 레이저(67)의 레이저 빔(66)은 각 α로 참조표면(68)을 통해 타이어 트레드의 하면(64)로 닿게 되어 있으며, 이로써 광점(78)이 타이어 트레드의 이 하면(64)위에 발생된다. 광점(78)의 위치(e)는 이미지 형성센서(82)에 의하여 관찰되며 그로부터 타이어 트레드의 깊이의 측정치(t)가 얻어진다.

Description

자동차타이어의 트레드 깊이를 측정하기 위한 방법 및 장치

독일 특허출원 43 16 984는 자동으로 모터 차량의 트레드깊이를 측정하는 방법과 장치를 보여주고 있다. 부분적으로 투명한 측정플레이트가 측정스테이션의 플로어 위에 제공되어 있다. 측정헤드는 측정플레이트 하부에 위치한다. 측정헤드는 삼각 유니트로서 레이저와 이미지 형성센서를 구비하고 있다. 트레드깊이를 측정하기 위해서 타이어는 측정플레이트위를 굴러가거나 혹은 타이어가 측정플레이트 위에 위치하게 된다. 그러면 레이저는 트레트의 표면에 광점을 발생시키게 된다. 광점의 위치는 센서에 의하여 탐지된다. 센서에 의하여 출력된 신호는 신호처리유니트에 적용되는 데 이것은 타이어 트레드의 길이를 결정한다. 측정헤드는 캐리지위에 장착되어 있으며 타이어의 회전방향에 대해 횡으로 이동 가능하다.

이 독일특허출원 제4,316,984에서 기술하고 있는 장치로서 타이어 트레드의 측정은 필연불가결적으로 부하가 걸린 상태에서 일어나는 데 이에 의하여 타이어 트레드의 트레드바는 방사상으로 타이어의 접촉지역의 지역에서 압축된다. 왜곡된 측정결과를 피하기 위해서는 레이저는 레이저 빔이 타이어 트레드를 부딪칠때 타이어의 접촉면 외부에서 부딪치도록 배열되어 있다.

오염된 타이어도 타이어 트레드를 결정할 수 있도록 하기 위하여 타이어 트레드를 향하고 있는 물 배출노즐이 측정플레이트 위치에 제공되어 있는 데 이것은 고속의 물을 측정전 또는 측정동안에 타이어 트레드의 위로 분사한다. 나아가, 자정장치도 제공되어 있는 데 이것은 타이어의 세척에 오염된 측정 플레이트를 깨끗하게 하고자 함이다.

이 자동 장치는 타이어 트레드를 대표하는 타이어의 위치가 스캔닝된다는 것을 보장할 수는 없다. 그러므로 대표적인 측정의 가능성을 증가시키기 위하여서는 측정플레이트와 측정헤드가 타이어의 회전방향에서 앞 뒤로 제공되어야 한다.

독일 특허출원 1,809,459는 움직이는 차량에서 모터 차량 트레드 깊이를 자동으로 결정하도록 하는 장치 및 방법을 설명하고 있다. 측정원리는 제43 16 984 A1에서 묘사된 측정원리와 유사하다. 슬로트 형상의 개구부는 노면에 제공되어 있다. 측정장치는 이 개구부아래 움푹한 곳에 배치되어 있다.

광전접촉이 측정하여야 할 타이어에 시작된다. 이 접촉은 전자 후레쉬라이트를 작동시킨다. 좁은 광스트립이 전자 후레쉬 라이트에 의하여 발생된다. 광스트립은 슬로트형상의 개구부를 통하여 타이어 표면위에 형성된다. 타이어 표면의 트레드 때문에 광 스트립은 단계진 선으로 반사되며 그 높이는 트리드 깊이에 비례하게 된다.

이 단계진 광 스트립 이미지는 텔레스코프와 렌즈에 의하여 확대되어 광전층위에 영사된다. 이미지의 광범의 부분은 센서위의 준 투명거울을 통하여 광전탐지요소의 레스터로 구성된 센서에 반사된다. 전자신호처리수단은 단계높이를 조사하고 그로부터 광전탐지요소의 출력신호로부터 트레드 깊이를 결정하게 된다.

유럽특허출원 제0,469,948호는 움직이는 교통에서의 모터차량 타이어의 트레드 깊이를 자동 결정하는 장치를 선보이고 있다. 물론 여기서 광점은 레이저에 의하여 타이어의 표면에 발생된다. 광점은 이미지 형성센서로서 관찰된다. 측정장치는 노면의 아래에 위치한다. 창으로 카바된 개구부는 노면에 제공되어 있다. 다수의 측정유니트들은 교통이동의 방향에서 서로 앞뒤로 제공되어 있다.

정차된 차량의 트레드 깊이를 측정하기 위한 종래기술의 이동 측정장치는 플러그 게이지를 이용한 것으로 기계적으로 작동하는 것이다. 독일 실용신안 7,640,078은 그러한 안내 몸체와 측정핀을 가진 측정장치를 기술하고 있는데 측정핀은 안내 몸체에 가이드되어 미끄러지는 것이며 가이드몸체에 스프링으로 장착되어 있고 타이어트레드에 삽입되어 지는 것이다. 트레드깊이가 선택된 값 보다 작은면 측정핀을 통해 밧데리와 연결되어 있는 램프가 켜지게 된다. 이 같은 측정핀을 이용한 기계적 원리를 이용한 유사한 장치는 독일특허 2,722,137과 3,827,456호에서도 엿볼 수 있다.

본 발명은 모터차량 타이어의 트레드깊이측정을 위한 장치와 방법에 관한 것으로서 광빔을 발생시키기 위하여 레이저가 모터차량 타이어의 트레드표면에 방사되어 광점을 일으킬 수 있도록 하는 레이지와 광점의 위치를 관찰하기 위해 배치된 이미지 형성센서와 위치데이타로부터 타이어 트레드의 하나 또는 그 이상의 트레드홈의 트레드 깊이를 가리키는 측정값을 발생시키도록 설계된 신호처리수단으로 이루어져 있다.

모터차량 타이어의 트레드 깊이는 차량 안전에 있어 매우 중요하다. 타이어의 트레드 패턴은 노면위의 빗물이 측면으로부터 흐르도록 하는 데 이 작용으로 타이어의 미끄럼의 방지됨은 물론 지속적으로 노면접촉을 가능케 한다(하이드로 플래 현상을 일으켜 미끄러짐). 이점은 특히 현대의 승용차들이 고속으로 달리는 점을 감안하면 더욱 중요하다고 할 수 있다. 그래서 이러한 이유 때문에 대부분의 나라에서는 트레드의 최소 깊이가 법으로 정해져 있다.

예들들어 독일만 해도 트레드 깊이의 최소한도는 1.6밀리미터로 규정되어 있다. 만약 3.0밀리미터 보다 적은 트레드 깊이라면 새 타이어에서 얻을 수 있는 배수효과 값의 30% 정도로 그 배수효과가 감소된다. 모터차량의 타이어의 트레드는 내마모성이 매우 약하다. 그런데 이 마모는 차량의 소유자에 의하여 거의 인지되지 않는 것이 보통이다. 인지되는 경우가 있다면 때때로 자동차 수리점에 갔을 때 거기에 측정기구가 있어 어쩌다 측정이 이루어졌을 때 측정되어 아는 정도에 불과하다.

제1도는 모터차량 타이어의 트레드 깊이를 측정하기 위한 움직이는 측정 장치의 한 구체적 실시예를 나타낸 사시도이다.

제2도는 제1도에서 후드가 제거된 것으로 밧데리와 프린터가 도시된 측정장치를 나타낸다.

제3도는 주차된 모터차량에 제1도와 제2도에서 도시한 움직이는 측정장치의 사용방법을 보여주는 사시도.

제4도는 제1도에서부터 제3도까지가 보여주는 움직이는 측정장치에 의하여 공급된 프린트물을 보여준다.

제5도는 레이저측정헤드의 작동모드를 보여주는 개략적인 설명도.

제6도는 제5도의 레이저 측정헤드를 나타내 주는 개락도로서 레이저에 의해 발생한 광 스포트의 위치의 기능으로서 트레드 홈의 깊이를 보여주는 데 트레드 홈의 밑에서 관찰된 것이다.

제7도는 본 발명의 움직이는 측정장치로서 타이어 트레드 깊이를 측정하는 과정을 보여주는 개략적인 플로우챠트이다.

제8도는 타이어트레드 깊이를 측정할 때의 데이터처리를 보여주는 개략도이다.

제9도는 모터차량 타이어의 트레드 깊이를 측정하기 위한 움직이는 측정장치의 두 번째 실시예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적은 모터차량의 트래드깊이를 측정하는 향상된 측정방법과 측정장치, 즉 트레드 깊이의 정확하고 신뢰성있는 방법과 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 예를들면, 주차된 차량의 트레드 깊이를 체크하는 방법으로써 모터차량의 루틴화된 감시가 가능한 형태의 측정장치를 제공하려는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 레이저를 구비한 레이저 측정헤드를 통하여 모터 차량의 타이어 트레드 깊이를 측정하는 방법에 의하여 달성되는데, 여기서 레이저 측정헤드는 수작업으로 모터 차량타이어와 물리게 되며 이로써 참조표면은 타이어와 관련하여 일정한 위치에 있도록 하며, 레이저의 레이저 빔은 참조표면을 통하여 일정한 각으로 트레드 홈의 하면에 방사됨으로서 광점이 트레드 홈의 하면에 발생하도록 하며, 광점의 위치가 이미지 형성센서에 의하여 관찰되고 타이어 트레드의 깊이측정이 그로부터 도출되도록 하며, 레이저 측정헤드는 다수의 트레드 홈들의 측정값을 발생시키도록 수작업으로 타이어 트레드 위를 거치도록 되어 있으며 그로부터 트레드 깊이의 측정이 이루어지게 된다.

측정장치와 관련하여 본 발명에서는 그 목적이 다음과 같은 방식으로 달성되는 데 즉 레이저 및 이미지 형성 센서는 레이저 측정헤드를 공급하기 위하여 공통 하우징안에 수납되며, 레이저측정헤드는 레이저 측정헤드가 모터차량타이어와 물리도록 접촉측면을 가지고 있는데 이에 의해 레이저와 이미지 형성센서가 모터 차량 타이어와 관련하여 일정한 위치에 위치하게 되며, 나아가, 측정장치는 트레드 깊이를 나타내는 프린팅출력물을 위한 프린터와, 레이저(67), 센서 그리고 프린터의 전원공급을 위한 밧데리를 포함하고 있으며, 측정장치는 따라서 측정장치는 이동 유니트인 것으로 달성된다.

따라서 측정장치는 이동 유니트이다. 다시말하면 그것은 수작업으로 이동 가능하다. 레이저 측정헤드는 자동설비에 정지되어 있지 않으며 측정시에는 수작업 타이어 트레드를 거쳐간다. 그렇게 하여 어떤 장소에 정차해 있건 예를 들면 주차장에 정차해 있는 모터 차량의 타이어 트레드 측정도 편리하게 수행이 가능해진다. 말하자면 차량은 징지 실치대위에 반드시 위치하고 있어야만 하는 것은 아니다.

정지된 설비에서라면 측정결과는 여러 가지 요소에 의하여 왜곡될 수 있다. 예를 들면 측정지역이 트레드가 실제적으로 타이어를 대표하는 것이라는 것은 장담할 수가 없다. 즉 정지 설비에서는 전혀 트레드가 탐지되어 있지 않으며 오직 타이어의 트레드없는 지역만 탐지된다고 할 수도 있다. 나아가 측정결과는 오염에 의하여 왜곡될 수도 있는데 이를 전혀 탐지할 수 없는 경우도 있다. 물론 값비싼 타이어 세척장치들이 신뢰성없게 그러한 결과왜곡을 피할 수 없게 하는 경우도 있다. 타이어 트레드에 끼워져 있을 지도 모르는 조그만 자갈은 그러한 장치로서는 제거가 불가능할 수도 있다. 하지만 본 발명에서 제공하는 방법과 장치로서는 그러한 왜곡은 측정전후 그리고 측정동안에 시각적 조사를 허용하는 단순한 방법으로 피할수 있다. 측정전에 운전자는 측정해야할 부분을 선택할 수 있는데 오염되지 않은 곳으로 자갈이나 그런것들이 있지 아니한 부분을 선택할 수 있으며 따라서 전체 타이어 트레드를 대표할 만한 부분을 선택할 수 있다.

운전자는 측정후에도 즉시 가장 바람직한 위치에서 그 결과를 체크해 볼 수가 있다. 이로써 결코 왜곡되지 아니한 측정결과가 차량 소유자에게 전달 될 수 있다.

본발명의 측정장치가 사용될 때 레이저와 한편으로는 센서사이, 그리고 다른 한편으로는 타이어 표면사이의 거리공간을 선택하는 것 역시 가능하다. 통상은 정지 설비보다 작아 질 것인 데 그러면 당연히 측정의 정확성은 높아질 것이다.

레이저 측정헤드가 타이어 트레드를 따라 수작업으로 가이드 될 때 하나의 측정절차로 다수의 트레드 홈깊이를 측정하는 것이 가능하다. 각 개별 측정된 값은 그 때 단하나의 측정된 값이 발생하도록 처리가 되는 데 이것이 트레드 깊이를 가리키게 된다.

측정장치의 이동성을 위하여 만약 전체 측정장치가 하나의 하우징에 수납된다면 바람직하다. 그런데 원한다면 각 요소들은 서로 다른 유니트에 분산수용하는 것도 가능한데 예를 들면 레이지측정헤드를 로드에 부착하고 밧데리와 프린터를 하나의 하우징에 수납하는 것이 가능한데 이것은 어깨끈에 의하여 이동되거나 또는 바퀴를 가진 이륜차에 의하여 당겨질 수도 있다.

레이저측정헤드는 연속적으로 모터 차량의 모든 타이어와 접촉될 수가 있다. 이에 의하여 모터 차량의 모든 타이어는 측정이 될 수가 있다. 신호처리수단은 그때 트레드깊이를 제공한다. 이 트레드 깊이는 프린터에 의하여 출력된다. 정차된 차량의 타이어들은 단순한 방법으로 체크될 수 있다. 그리고 차량 소유자는 프린터의 출력물에 의하여 홈이 존재할 경우 그 홈을 인지할 수 있게 된다. 그럼으로서 교통상 안전을 획기적으로 높일 수 있는 효과를 기대해 볼 수가 있다.

본 발명의 변형된 형태는 종속항에서 다루어지고 있다.

도면 제1도에서 도시한 바와 같이 움직이는 측정장치는 주몸체(10)와 측정헤드부(12)로 구성되어 있다. 측정헤드부(12)는 주몸체(10)과 코일의 케이블(14)를 통해서 연결되어 있다. 주몸체(10)은 2륜차(16)위에 장착되어 있는 데 2륜차(16)는 두개의 바퀴(18), (20)를 가지고 있으며 후벽(22)에는 견고하게 부착된 손잡이(16)와 지지대(26)를 구비하고 있다. 2륜차는 들것과 같은 손잡이(24)를 통해서 도면 제2도에 나타나 있는 뒤로 기울어져 있을 수 있으며 휠(18)과 (20)위에서 움직일 수 있다.

그런데 2륜차는 앞으로 기울일수 도 있는데 그 경우 지지대(26)에 의하여 지지된다.

주몸체(10)은 릭-플루트(LEAK-PROOF)밧데리(28)과 프린터(30)(도면 제2도를 가지고 있다. 밧데리(28)은 하부깊숙한 곳에 위치하고 있다. 밧데리의 무게중심은 바퀴(18)과 (20)의 축 앞쪽에 있다. 그렇기 때문에 전체 조립체는 안정상태를 유지한다. 2륜차(16)은 설사 핸들이 놓아 버린다 하여도 지지대(26)위에 자신을 지탱하려는 경향을 가지게 된다.

주몸체의 릭플루프밧데리(28)위에는 프린터(30)를 구비하고 있다. 밧데리와 프린터는 후드(32)에 의하여 덮여져 있는 데 도면 제2도에서 후드는 벗겨질 수도 있고 도면 제1도에서처럼 닫을수가 있다. 후드(32)는 플라스틱이나 금속으로 만들었다. 후드(32)는 측면에 프린트된 측정프로토콜을 전달하기 위한 전달 슬로프를 가지고 있다.

측정헤드부는 Z자 형 로드(34)를 포함하고 있다. 그 상단의 교차부분 로드(34)에는 무딘각으로 연장되어 있는 손잡이 끝단(36)형태의 굴곡진 부분이 있다.

손잡이 끝(36)은 핸들(38)을 움직이다.

로드(34)의 아래의 측정헤드끝단(40)은 핸들끝(38)과 대향되는 무딘각으로 뻗쳐진 굴곡진 부분을 형성하고 있다. 이 굴곡진 부분으로 실질적으로 손잡이 끝(36)과 평행하게 뻗어지게 된다. 레이저 측정헤드(42)는 측정헤드끝단(40)에 부착되어 있다.

레이저 측정헤드는 그 측면(44)으로 모터차량타이어를 접촉할 수 있다. 레이저측정헤드(42)는 레이저를 포함하고 있는 데 이 레이저의 도움으로 타이어의 트레드 깊이가 측정된다.

조절 및 신호전달유니트(48)은 로드(34)의 직선 중앙부(46)에 부착되어 있다. 4개의 조절부재를 갖춘 운전자 장치(50)는 손잡이의 끝단(36)에 부착되어 있다. 이들 조절부재들은 예를들면 각각 앞 오른쪽의 타이어와 같이 각각의 측정된 타이어의 위치를 입력하는 데에 사용된다. 운전자 장치(50)의 조절부재는 제1도에 도시된 바와 같이 4개의 푸시버튼이다. 나아가 핸들(52)이 중앙위치(46)에 부착되어 있다. 핸들(52)은 중앙위치(46)에서 직각으로 뻗어져 있으며 실질적으로 중앙위치(46)와, 핸들끝단(36)과 측정헤드끝단(40)의 연장선으로 형성된 직선에 직각으로 뻗어져 있다.

제3도는 주차된 모터 차량의 타이어 트레드 깊이를 측정하기 위한 본 발명의 측정장치 사용을 보여주고 있다. 측정헤드(42)는 타이어(54)의 트레드를 가로질러 이동된다. 로드는 손잡이(38)과 핸들(52)에 의하여 편리하게 움직일 수 있다. 레이저측정헤드는 사용자가 타이어(54)를 가로질러 측정헤드를 간편하게 이동시킬 수 있도록 로드(34)에 부착되어 있다. 이러한 과정동안 사용자는 곧게 서 있는 상태가 가능하다. 측정은 모터차량의 4개의 타이어에 같은 비슷한 방법으로 이루어진다. 운전자 장치(50)의 4개의 조절수단은 4개의 타이어가 현재상태로 측정된 것을 입력시킬 수 있도록 한다.

제4도는 위에서 기재한 바와 같은 장치에 의하여 공급된 정보를 프린트로 출력한 출력물을 보여준다. 이 서식(56)은 모터차량과 4개의 필드(58)을 포함하고 있다. 4개의 타이어에서 측정된 트리드 깊이의 4개의 값은 프린터에 의하여 필드(58)에 프린트된다. 운전자 장치(50)의 조절부재는 필드(58)을 선택하는 데 각 선택한 해당위치에 프린터(30)가 각각의 측정값을 인쇄한다.

제5도와 관련하여 부호(60)은 트레드 홈(62)이 있는 타이어트레드를 구비한 타이어를 표시하고 있다. 이 트레드 홈이라면 하면(64)를 지칭한다. 참조 플레인(68)은 타이어홈(62)사이의 타이어 표면에 의하여 정해진 것이다.

레이저 측정헤드(42)는 이 참조플레인(68)을 타이어 표면으로부터 일정한 거리가 있는 곳에 위치하도록 한다. 레이저빔(66)은 참조 플레인(68)에 대한 직각선(70)과 각 α를 형성하며 나아가 또 트레드 홈(62)의 하면(64)과도 각 α를 형성한다. 각 α는 레이저 빔이 적어도 측정헤드(42)와 타이어의 상호적인 위치로 볼때 제5도에 도시한 바와 같이 트레드 홈을 통과하여 그 하면에 닳을 수 있도록 선택되어야 한다.

슬리트(74)를 구비한 슬리트 광차단재(72)는 참조 플레인(68)선상에 위치하고 있다. 전체 슬리트 광차단재는 하나의 선상에 위치한다. 그런데 슬리트 광차단재(72)의 좌측부분(73)은 제5도에 도시한 바와 같이 우측부분(71)과 관련하여 약간 비끼도록 구성하는 것이 바람직하다. 만약 전체 슬리트 광차단재가 한 선상에 있으면 이러한 광빔에서의 슬리트의 효과적인 틈새는 매우 작기 때문에 타이어의 표면에 의하여 반사된 광빔은 슬리트(74)를 둔각으로 통과하여 탐지기에 부딪치므로 상당한 광강도를 상실하게 된다. 이러한 문제는 우측부분(71)과 좌측부분(73)을 비끼게 함으로서 방지할 수 있다. 이로써 경사진 광빔을 위한 슬리트(74)의 효과적인 틈새는 증가하므로 슬리트(74)를 통하여 지나가는 광빔의 강도에 부정적인 효과를 끼침이 없이 거의 옳은 각으로 통과하게 된다.

광감지탐지기의 로우(76)은 슬리트 광차단재(74)의 후면에 일정거리를 두고 배치되어 있으며 광빔(66)의 축을 포함하는 평면상에 놓여져 있다. 로우(76)의 세로방향은 슬리트(74)와 관련하여 옆으로 되어 있다. 다른 말로하면, 레이저빔(66)과 로우(76)은 평면상에 위치한다. 이것은 제5도에 도시한 바와 같은 평면을 형성한다.

레이저빔(66)은 트레드홈(62)의 하면(64)에 광점(78)을 형성한다. 이 광점(78)의 가로지점은 트레드홈(62)의 깊이에 따라 달라진다. 만약 트레드홈(62)의 하면(64)이 점선으로 가리켜진 수준에 있다면 지점(80)에서 광점이 생성된다.

광점의 위치는 이미지형성센서(82)에 의하여 탐지된다. 여기서 이미지 형성센서는 스리트광차단재(72)와 광감지탐지기의 로우(76)로 이루어져 있다. 광점(78)의 산란반사광으로부터 광빔(84)는 스리트(74)를 통과하여 로우(76)의 탐지기(86)와 충돌하게 된다. 물론 광점(80)으로 부터의 광빔(88)은 슬리트(74)를 통과하여 로우의 탐지기(90)과 충돌하게 될 것이다. 제5도에서 왼쪽으로의 광점의 가로위치와 제5도의 수직위치의 변화는 광빔(84) 또는 (88)을 각각 스리트(74)를 중심으로 시계방향으로 회전시킨다. 이는 곧 광빔을 로우(76)의 더 우측에 위치하고 있는 탐지기와 충돌하게 한다.

그러므로 광감지 탐지기의 로우위에 있는 광점의 영상은 참조플레인(68)에 대하여 하면(64)의 위치에 관한 결론을 도출가능케 하며 그럼으로서 트레드홈(62)의 깊이를 도출시킬 수 있다.

그러므로 그 양으로 보면 다음과 같은 결론을 얻는 것이 가능해진다.

t 참조플레인으로부터 트레드홈(62)의 하면(64)까지의 거리를 가리킨다.

α 참조플레인의 직각(70)과 레이저 빔(66) 사이의 각을 가리킨다.

β 광빔(84)과 참조플레인에 대한 직각(70)사이의 각을 가리킨다.

a 제5도에서 보이는 바와 같이 광감지탐지기의 로우(76)의 시작부분과 슬리트(74) 사이의 수평거리를 가리킨다.

b 제5도에서 보이는 바와 같이 참조플레인(68)과 슬리트(74)를 통하여 레이저빔(66)이 꿰뚫는 지점사이의 수평거리를 가리킨다.

c 제5도에서 보이는 바와 같이 참조플레인(68)과 상기 참조플레인위에 배치되어 있는 로우(76)사이의 수직거리를 가리킨다.

d 제5도에서 보이는 바와 같이 슬리트(74)와 광감지탐지기의 로우(76)의 위에 있는 광빔(84)의 인입사점사이에 수평거리를 가리킨다.

e 로우(76)의 처음부터 시작하여 로우(76)위의 광범(84)의 인시던스점의 거리를 가리킨다.

f 제5도에 보이는 바와같이 참조플레인(68)과 광점(78)을 통하여 레이저빔(68)의 꿰뚫는 지점사이의 수평거리를 가리킨다.

g 제5도에서 보이는 바와같이 광점(78)과 스리트(74)사이의 수평거리를 가리킨다.

그러면 아래의 관계식이 성립한다.

(1) e=a+d

(2) b=f+g

(3) f=t tan α

(4) g=t tan β

(5) d=c tan β

(3)과 (4)의 방정식을 방정식(2)에 대입하면

b=t tan α+t tan β

b/t=tan α+tan β

tan β=b/t-tan α

(6) β=arctan(b/t-tan α)

방정식(5)를 방정식(1)에 대입하면

(7) e=a+c tan β

방정식(6)을 방정식(7)에 대입하면

e=a+c tan[arctan (b/t - t tan α)]

e=a+c(b/t-tan α)

(e-a)/c=b/t-tan α

(e-a)/c + tan α=b/t

(8) t=b/(e-a)/c+tan α

이것은 로우(76)에서 광점(78)을 관찰하는 탐지기(86)의 위치기능으로서 트레드홈(68)(참조플레인(68)로 표시된)의 얻고자 하는 깊이를 표시한다.

a, b, c의 값은 이 장치에 있어 항상 일정한 값이다. 깊이 t는 작아질수록 e-a는 더 커진다. 즉 제5도에서 보이는 바와 같이 슬리트(74)의 오른쪽으로 광빔(84)에 의하여 탐지기에로 충돌된다.

이는 제5도에서 점선의 광빔(88)를 볼 때 더 명백해진다. 광빔(84)와 같은 노출된 탐지기와 같은 지점에서 깊이가 커지면 c도 더 커진다. 만약 탐지기(86)를 구비한 로우(76)가 제5도에서 상측으로 이동한다면 다시말해서 로우(76)과 참조플레인(68)사이의 거리인 c가 더커지게 된다면 광빔은 슬리트(74)를 중심으로 하여 시계반대방향으로 회전할 것이다.

그러므로 광빔(84)는 제5도에 나타나 있는 바와 같이 더 아래에서 레이저빔(66)과 교차한다. 궁극적으로 측정된 깊이 t는 불변의 기존 구조로서 α가 더 커진다면 제5도에 나타나 있는 바와 같이 참조플레인을 통해서 그 관통지점을 중심으로 레이저빔(66)은 시계반대방향으로 회전하게 된다.

본 장치에서 불변의 아래의 값은 가장 바람직한 것으로 나타났다.

tan α=.286 ↔ α=15

a=.2㎜

b=12㎜

c=5㎜

이 값은 깊이 t와 센서(82)에 의하여 관찰된 것으로 트레드홈(62)의 하면, 위 광점(78)사이의 관계 즉 로우(76)을 포함한 이미지 플레인에서 거리 e 를 나타낸 제6도에서 보이고 있는 그림을 산출해내고 있다.

이 그림은 방정식(8)의 기능을 나타내주고 있다.

레이저 측정헤드는 참조플레인(68)이 트레드 홈사이의 타이어의 표면(92)로부터 대략 4㎜ 정도 떨어지도록 그렇게 디자인 되어 있다. 그리고 트레드깊이는 0㎜부터 3㎜사이에 있다. 그러므로 레이저측정헤드가 고 해상도로 작동할 수 있는 것은 4㎜부터 7㎜까지의 측정범위이다.

이것이 바로 제6도에서 실선으로 표시된 범위(94)로서 표시되어 있다. 이 범위안에서는 깊이 t의 아주 작은 변화라도 광빔(84)에 의하여 히드된 광감지기 담지기의 위치 e의 큰 변화와 관련지워져 있다.

광감지탐지기의 로우(76)는 각 ㎜마다 8개의 탐지기를 포함한다. 이에 의하여 각 밀리미터마다 8개의 점이 형성된다. 이것으로서 이론적으로는 .1㎜와 .2㎜사이의 깊이 해상도를 알 수 있게 된다.

이러한 측정을 행할 경우에 레이저 측정헤드(42)는 트레드를 가로질러 가이드된다. 측정깊이는 최대치는 타이어 트레드 트레드홈(62)의 깊이에 의하여 결정된다. 이러한 순서는 제7도와 제8도와 관련하여 아래에서 설명될 것이다.

처음에 레이저 측정헤드(42)가 타이어(54)위에 놓이게 된다. 이것은 제7도에 도시한 블록(104)에 의하여 표시된다. 바람직하게는 레이저 측정헤드(42)는 타이어의 측면에 놓이게 된다. 측정은 운전자 장치(50)(제1도)의 4개의 버튼중 하나를 누름으로서 시작된다(블록 106), 푸시버튼을 활성화시킴으로서(제5도) 레이저(67)의 스위치 온하게 되며 음향과 광의 시작신호가 발생된다. 이에 의하여 운전자는 측정이 적절하게 개시되었음을 인지할 수 있다. 그러면 레이저 측정헤드(42)는 타이어 트레드(블록 108)을 횡으로 가로질러 가이드 되며 예를들면 측정값 e(제5도)값이 생기게 된다. 이것은 선형배열(76)(예를 들면 128개의 다이오우드를 구비한 다이오우드 배열)의 광감지탐지기(예를 들면 포토다이오우드)가 빛의 강도에 따라 각각의 다이오우드가 각각의 전압에 비례라는 전압에 노출시킨다.

일반적으로 말해서 슬릿트(74)(제5도) 후면의 광의 특정한 빔확산 때문에 다이오우드는 빛에 노출될 뿐만아니라 인접 다이오우드에도 노출된다.

이러한 전압값은 특정한 클럭 주파수 T로 읽혀지고 또 A/D 컨버터에 의하여 디지탈값(8bit)으로 변환된다. 이러한 디지탈 값은 FIFO 레지스터(256Kb)에 저장된다.

레이저 측정헤드(42)가 타이어트레드를 가로질러 한 번 또는 수차례 가이드 되면 측정은 운전자 장치(50)(블록 112)의 눌려진 푸쉬버튼을 해제함으로서 종료하게 된다. 그러면 측정값의 처리가 진행된다. 이 같은 과정은 블록 114에 잘 나타나 있는 데 나중에 도면 제8도에서는 더 자세히 설명하고자 한다.

처리된 값은 저장된다(블록 116). 광의 그리고 음향의 결과신호(블록 118)에 의하여 운전자는 측정이 성공적으로 이루어졌나 여부를 알수 있다. 이때 운전자는 더 이상의 타이어 트레드가 측정되어야 하는 지를 결정하며(블록 120) 또는 측정결과를 외부로 출력할 것인가를 (블록 122)를 결정한다. 측정결과의 출력은 푸쉬버튼의 활성화로 개시되며 이로써 프린터가 작동시작한다.

측정값의 처리는 제7도에 도시된 바 블록(114)에 의하여 표시되는데 제8도와 관련하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 처음 최초의 클럭 신호를 가지고 있는 FIFO-레지스터에 입력된 데이타(블록 110, 도면 제7도)는 읽혀진다(블록 124). 그래서 이 데이타의 최대값이 결정된다. FIFO레지스터의 해당 주소는 각 측정동안에 레이저 광의 가장 높은 광도에 노출되는 다이오우드 수와 동일하다. 그러면 이 다이오우드에 해당하는 깊이 값 t(도면 제5도)가 결정된다. 이는 블록 제128에 의하여 명백히 알 수 있다. 다이오우드 숫자는 메모리에 기억되어 있는 테이블값과 비교된다. 그러면 측정된 각 깊이값이 테이블로부터 얻어진다. 이 깊이 측정값은 저장된다. 그런데 이 경우 FIFO 레지스터가 비어있나(블록 130)하는 질문이 행해진다. 만약 FIFO 레지스터가 비워져 있지 않다면 데이터는 다음클럭신호(블럭 124) 동안에 읽혀진 데이타가 읽혀져 나가며 블록 126에서 130까지의 표시된 절차가 수행된다. 이것은 블록 132로서 표시된다. 처리과정은 측정된 깊이값으로부터 타이어의 홈을 결정하는 것으로 이루어져 있다.

0㎜의 깊이값은 타이어의 표면을 표시하고 있다. 만약 연속적으로 저장된 특정한 숫자 (예를 들면, 10)가 0㎜와 다르다면 그러면 이것들과 뒤이은 측정값들은 측정된 0㎜의 값이 다시 발생하기까지 홈과 관련되어 있다. 이러한 방식으로 얼마나 많은 홈수가 있는 지 측정동안 레이저 측정헤드에 의하여 특정한 숫자의 홈숫자가 얻어진다.

각 홈들의 깊이는 아래와 같이 결정된다. 측정된 최대 깊이 값으로부터 시작해서 얼마나 더 많은 깊이 측정값이 이 깊이 측정값으로부터 +/- 15%의 한계내에서 놓여지는 것이 조사된다. 만약 그러한 측정깊이값보다 5개보다 더 많다면 이러한 측정깊이값중 가장 작은 값이 실제의 홈깊이로서 정의될 것이다. 만약 그러한 측정깊이값이 5개보다 작다면 다음으로 더 높은 측정깊이값으로부터 시작하여 홈깊이가 얻어질 때까지 동일한 절차가 반복된다.

그런다음으로는 측정된 홈의 숫자와 그리고 각각의 홈 깊이가 저장된다(블록 134). 그러면 홈 깊이가 평가된다. 처음 홈들은 홈 깊이와 관련하여 소트되는 데(블록 136) 그러면 각개의 홈의 깊이 결정과 비슷하게 최대 홈깊이(블록 138)로부터 시작하여 얼마나 더 많은 홈 깊이가 이홈 깊이로부터 예를들면 +/- 15%의 한계에서 놓여져 있는지가 조사된다.

만약 최소한 추가로 2개의 홈깊이가 이 한계에서 놓여져 있다면(블록 140), 이 홈 깊이중에서 최소값은 실제 타이어 트레드 깊이라고 정의될 것이다(블록 142). 만약 발견된 그러한 홈깊이가 2개보다 적다면 다음으로 더 큰 홈깊이로부터 시작하며(블록 138) 타이어 트레드 깊이 값이 얻어질 때까지 동일한 절차가 반복된다.

변수 α 그리고 a, b, c,는 측정될 수 있으며 직접 조정이 될 수 있다. 그런데 변수는 역시 테이블에 의하여 결정되어야 한다. 이러한 목적으로 4개의 알려진 부분에 대하여 각각 다른 트레드 깊이가 측정된다. 그러면 잘 알려진 t에 대해서 그 관련된 e가 결정된다. 이것은 잘알려진 t와 잘 알려진 e를 가진 방정식(8)로부터 4개의 방정식을 산출해낸다. 이 4개의 방정식에서 4개의 변수 α, a, b, c가 결정된다.

제9도에서 보이는 바와같은 발명의 이동식 측정장치의 또 다른 실시예는 프린터 밧데리 그리고 전체측정장치의 전자시스템이 하나의 하우징(98)안에 내장되어진 것인데 이것은 어깨 끈(96)에 의하여 들고 다닐 수 있다. 로드(34)와 측정헤드(42)는 제1도에서 보이는 바와 같은 실시예와 유사한 설계구조를 가지고 있다. 그런데 이 구체적 실시예에서 조절 및 신호 이전 전자장치(48)(제1도)는 로드(34)에 부착되어 있지 않은데 이 경우 하우징(98)안에 내장되는 바람직하다. 그러한 본 발명의 콘팩트한 구조는 특히 조그만 밧데리와 조그만 프린터를 선택하여 구성함으로서 해서 가능해진다. 조절 놉(100)과 프린터 이동 츄트(102)는 하우징(98)의 정면에 제공되어져 있다. 본 발명의 두번째 실시예의 작동 모두는 위 설명한 본 발명의 실시예와 동일하다.

나아가 이동 측정장치는 디스플레이 화면을 부착할 수도 있을 것이다. 그러면 측정값은 프린트 되기 이전에 먼저 시각으로 보면서 체크할 수도 있게 된다.

본 발명의 측정장치는 정지형 측정장치로 설계할 수 있음은 물론이다. 그것은 이미 존재하는 브레이크 테스팅 장치에 까여져 있을 수도 있을 것이며 아니면 세차 시스템에 끼워질 수도 있을 것이다. 이러한 목적으로 예를 들면 측정헤드는 노면에 매설될 수도 있을 것이며 타이어가 측정헤드의 위에 위치하게 될때 타이어의 트레드를 가로질러 움직이게 할 수도 있을 것이다.

전원은 주전원을 통해 공급된다. 타이어 트레드 깊이의 측정값은 기존의 브레이크 테스트의 이미 존재하는 측정프로토콜에 통합될 수도 있다.

Claims (10)

1. 모터차량타이어(54)의 트레드표면에 방사되어 그 위에 광점(78)을 발생시키기 위한 레이저빔(67), 광점(78)을 위치를 관찰하기 위하여 배치된 이미지형성센서(82)와, 위치데이타로부터 타이어 트레드의 하나 또는 그 이상의 트레드홈(62)의 트레드 깊이를 가리키는 측정된 값(t)를 발생시키도록 설계된 신호처리수단으로 구성되어 있으며, 특히 레이저(67)과 이미지형성센서(82)는 레이저측정헤드(42)를 제공하기 위해 공통하우징안에 수납되어 있으며, 레이저(67)와 이미지 형성센서(82)이 모터차량타이어(54)와 관련하여 일정한 거리에 위치할 수 있도록 레이저측정헤드가 모터차량타이어(54)와 물리도록 하는 물림면을 가지고 있는 레이저 측정헤드가 구비되어 있으며, 나아가 트레드 깊이를 가리키는 출력 데이터를 인쇄하기 위한 프린터(30)와 레이저(67), 센서(82) 그리고 프린터(30)에 전원을 공급하기 위한 밧데리(28)를 가지고 있으며, 이동 유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 모터차량타이어의 트레드깊이를 측정하기 위한 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 프린터(30)와 밧데리(28)은 공통하우징(10 : 98)에 수납되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 신호처리수단의 모든 요소, 밧데리(28) 그리고 프린터(28)가 공통하우징(98)에 수납되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
4. 제2항에 있어서, 레이저 측정헤드(42)는 하우징(10, 98)과 유연소재의 케이블(14)와 연결되어 있음을 특징으로 하는 측정장치.
5. 제1항에 있어서, 레이저 측정헤드(42)는 로드(34)의 끝단에 부착되어 있으며 이로써 레이저측정헤드(42)가 쉽게 이동하여 정차된 모터차량의 타이어(54)와 접촉할 수 이도록 한 것을 특징으로 한 측정장치.
6. 제5항에 있어시, 로드(34)는 실질적으로 Z자형으로 구성되어 있으며 손잡이끝단(36)이 굴곡져 있고 중간에는 긴 부분이(46)이 있으며 측정헤드끝단(42)이 굴곡져 있어 손잡이 끝단(36)과 실질적으로 평행을 이루도록 하여 레이저 측정헤드(42)를 이동할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 측정장치.
7. 제1항에 있어서, 이미지형성센서(82)는 레이저 빔(66)과 이미지수단(72, 73, 74)을 포함한 평면상에 연장된 광감지 탐지기들의 선형배열(76)으로 이루어져 있으며 배열(76)위에 모터차량타이어(54)의 트레드표면위의 광점을 영상화시키는 것을 특징으로 하는 측정장치.
8. 제7항에 있어서, 이미지 수단은 선형배열(76)과 관련하여 십자형으로 연장된 슬리트(74)를 구비한 슬리트 광차단재(72, 73)임을 특징으로 하는 측정장치.
9. 레이저측정헤드(42)를 모터차량타이어(54)와 관련하여 수작업으로 위치시키고, 이에 의하여 참조표면(68)이 타이어와 관련하여 일정한 위치를 가지게 되며, 레지어(67)의 레이저빔(66)이 각(α)로 참조표면(68)을 통하여 타이어 트레드의 하면(64)에 닿도록 하는데, 이로써 타이어트레드 하면(64)위에 광점(78)을 발생시키게 되며, 광점(78)의 위치(e)가 이미지형성센서(82)에 의하여 관찰되면서 그로부터 타이어 트레드의 깊이 측정(t)이 이루어지며, 레이저측정헤드(42)는 수작업으로 다수의 트레드홈들의 측정된 값을 발생시키기 위하여 타이어 트레드위를 거쳐가도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저(67)를 구비한 레이저측정헤드(42)로써 모터차량의 타이어(54)의 트레드 깊이를 측정하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 타이어 트레드의 깊이와 이미지 형성센서(82)에 의해 관찰된 광점(78)의 위치사아에 관계는 이미 알려진 트레드 깊이의 트레드에 기초한 테이블 의하여 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.

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