KR100875199B1 - 제동성능 측정시스템, 제동성능 측정용 데이터 획득 장치및 그 방법 - Google Patents

제동성능 측정시스템, 제동성능 측정용 데이터 획득 장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농용트랙터에 탑재된 데이터획득장치가 제동성능 측정용 데이터(예: 제동거리, 주행속도 등)를 획득하여 무선 전송하고 원격지의 노트북에서 처리하여, 그 제동성능 측정용 데이터에 대한 정확도와 신뢰도를 높이고, 제동성능 교정에 소요되는 인력과 시간을 줄인다.
제동, 성능, 측정, 트랙터, 데이터획득장치

Description

제동성능 측정시스템, 제동성능 측정용 데이터 획득 장치 및 그 방법{Measuring system of breaking performance, data acquisition apparatus used measuring of breaking performance and data acquisition method for the same}
본 발명은 농용트랙터 등의 제동 성능을 측정하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 농용트랙터에 컴퓨터(산업용 또는 노트북)를 탑재하여 제동성능을 측정해 왔으나, 협소한 공간으로 인해 설치하기가 어렵거나, 진동이나 충격에 견고하지 못하여 잦은 고장을 발생시켜 왔다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 협소한 공간을 가진 농용트랙터나 농용운반차 등에 설치하기 쉽고, 진동과 충격에 견고한, 제동성능 측정시스템과, 제동성능 측정용 데이터 획득 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 목적에 따른 제동성능 측정시스템은
정차브레이크의 페달 누름시 트리거 신호를 출력하는 트리거센서, GPS안테나와 상기 트리거센서로부터 입력된 GPS정보와 트리거신호로 이동체의 주행속도와 제동거리를 산출하는 속도 및 거리센서, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력에 대응되는 신호를 출력하는 페달압력센서, 그 페달압력센서의 출력신호를 신호변환하는 제1 시그널변환기, 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력 정보를 획득 저장하는 cRIO부, cRIO부의 제어하에 무선 전송하는 무선모뎀이 구성된 제동성능 측정용 데이터획득장치와, 상기 이동체의 주행속도와 제동거리를 전송받는 제2 무선모뎀, 상기 전송받은 이동체의 주행속도와 제동거리로 이동체의 평균감속도를 산출하는 알고리즘이 내장된 마이크로프로세서가 구성된 컴퓨터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제동성능 측정용 데이터획득장치는 주차브레이크 장력에 대응되는 신호를 출력하는 주차브레이크 장력센서, 그의 출력 신호를 신호 변환하여 cRIO부로 입력하는 제2 시그널변환기를 더 포함하여 이루어지고, 상기 컴퓨터는 상기 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도로 이동체가 정지 상태(속도=0)를 유지하는 최대 장력을 구하는 알고리즘이 마이크로프로세서에 더 내장된 것을 특징으로 한다.
상기 목적에 따른 제동성능 측정용 데이터획득장치는
정차제동 성능측정용 데이터 획득을 위해, 정차브레이크의 페달 누름시 트리거 신호를 출력하는 트리거센서, 상기 GPS안테나와 트리거센서로부터 입력된 GPS정 보와 트리거신호로 이동체의 주행속도와 제동거리를 산출하는 속도 및 거리센서, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력에 대응되는 신호를 출력하는 페달압력센서, 상기 페달압력센서의 출력신호를 신호 변환하는 제1 시그널변환기, 상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력 정보를 획득 저장하는 cRIO부, 상기 cRIO부의 제어하에 무선전송하는 무선모뎀을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 주차제동 성능측정용 데이터 획득을 위해, 주차브레이크의 장력에 대응되는 신호를 출력하는 주차브레이크 장력센서, 상기 주차브레이크 장력센서의 출력신호를 신호변환하여 cRIO부로 입력하는 제2 시그널변환기를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적에 따른 제동성능 측정용 데이터획득방법은
정차제동 성능측정용 데이터 획득을 위해, GPS정보로 이동체의 주행 속도를 그리고, 이동체의 정차브레이크의 페달 누름 시점부터 이동체의 정지 시점까지의 주행 속도로 제동거리를 산출하는 단계, 정차브레이크 페달에 가해진 압력을 측정하는 단계, 상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 각 정보의 정상 여부 확인을 위해, 상기 무선 전송하는 단계는 소정의 표시 키 신호 입력시, 정차브레이크 페달에 가해진 압력별로 이동체의 주행속도와 제동거리를 표시하는 단계, 상기 단계 후 소정의 전송 키 신호가 입력된 경우, 이 동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 주차제동 성능측정용 데이터 획득을 위해, 주차브레이크를 단수 별로 작동시킴에 따라 발생한 주차브레이크 장력을 측정하는 단계, 이동체의 주차브레이크를 단수 별로 작동시킴에 따라 이동체가 밀리는 속도를 GPS정보로 산출하는 단계, 상기 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제동성능 교정에 소요되는 인력과 시간을 줄이고, 진동과 충격에 견고하여 제동성능 측정용 데이터(예: 주행속도, 제동거리 등)에 대한 정확도와 신뢰도를 높인다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1a의 정차제동 성능측정 시스템은 데이터획득장치(100), 노트북(200)으로 된 것으로, 데이터획득장치(100)가 이동체(예: 농용트랙터)(V)에 탑재되어 소정의 속도(예: 최대 주행속도:31.8km/h)로 주행되는 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력 정보를 획득해 무선 전송하고, 노트북(200)이 데이터획득장치(100)로부터 소정 거리(최대거리: 15km)만큼 떨어진 곳에 위치되어, 실시간으로 무선 전송되는 정보(주행속도, 제동거리 등)를 처리해 이동체(100)의 평균감속도 등을 알려주는 것이다.
도 1b의 주차제동 성능측정 시스템은 데이터획득장치(100)가 경사면(대략 11)에 위치된 이동체(예: 농용트랙터)의 정차브레이크 페달에서 발을 떼면서, 주차브레이크를 단수(1 7단)별로 작동시킴에 따라 발생한 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도 정보를 획득하여 무선 전송하고, 노트북(200)이 그 전송된 정보로부터 이동체가 정지상태(속도=0)를 유지하는 최대장력을 측정해 알려주는 것이다.
도 2의 데이터획득장치는 정차제동 성능측정용 데이터획득을 위해, 이동체 정차브레이크의 페달 위에 트리거센서(101), 그 페달에 페달압력센서(102), 이동체의 클러치 페달 옆 공간에 속도 및 거리센서(예: VBOX)(103), cRIO부(104), 이동체의 측면 유리부에 무선모뎀(105)이 구성된 것이다. 그리고, 주차제동 성능측정용 데이터획득을 위해, 이동체의 주차브레이크 레버에 주차브레이크의 장력을 감지하는 주차브레이크 장력센서(106)가 더 구성된 것이다.
도 3을 참조하여 데이터획득장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
① 정차제동 성능측정용 데이터획득동작.
먼저, 속도 및 거리센서(103)는 주행 중인 이동체의 주행속도와 제동거리를 산출한다. 즉, GPS안테나로부터 획득한 GPS정보로 주행 중인 이동체의 주행속도를 그리고, 트리거센서(101)로부터 트리거 신호가 검출된 시점부터 이동체가 정지(주행속도=0)된 시점까지의 주행속도를 적분하여 제동거리를 산출한다.
그리고, 페달압력센서(102)는 이동체의 정차브레이크 페달에 가해진 압력에 대응되는 아날로그 신호를 출력하고, 제1 시그널변환기(T1)는 그 아날로그 신호를 신호 변환(신호증폭포함)한다.
다음, cRIO부(104)는 속도 및 거리센서(103)가 산출한 이동체의 주행속도와 제동거리를 캔(CAN)통신모듈(104-1)로 입력받고, 제1 시그널변환기(T1)가 신호 변환한 아날로그 신호를 입력신호 처리모듈(104-2)로 입력받아 디지털로 변환한 후, 실시간으로 저장한다.
그리고, 이동체의 운전자 키 조작에 따라 터치패널(P)로부터 표시키 신호 입력시, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력별로 주행속도와 제동거리를 터치패널(P)에 표시한다. 그렇게 하여, 입력받은 각 정보(주행속도, 제동거리 등)의 정상 여부를 이동체 운전자가 확인하게 된다.
다음, 터치패널(P)로부터 전송키 신호가 입력된 경우 즉, 입력받은 각 정보가 운전자에 의해 정상인 것으로 확인된 경우, 무선모뎀(105)은 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 프로그램된 cRIO콘트롤러(104-3)의 제어하에, RS232모듈(104-4)로부터 입력된 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력 정보를 전송한다.
② 주차제동 성능측정용 데이터획득동작.
먼저, 주차브레이크 장력센서(106)는 경사면(대략 11ㅀ)에 위치된 이동체(예: 농용트랙터)의 정차브레이크 페달에서 발을 떼면서, 주차브레이크를 단수(1 ~ 7단) 별로 작동시킴에 따라 발생한 주차브레이크 장력에 대응되는 아날로그 신호를 출력하고, 제2 시그널변환기(T2)는 그 아날로그 신호를 신호변환(신호증폭포함)한다.
그리고, 속도 및 거리센서(103)는 GPS안테나로부터 수신한 GPS정보로 주차브레이크를 단수(1 ~ 7단) 별로 작동시킴에 따라 이동체가 밀리는 속도를 산출한다.
다음, cRIO부(104)는 속도 및 거리센서(103)가 산출한 이동체의 주행속도와 제동거리를 캔(CAN)통신모듈(104-1)로 입력받고, 제2 시그널변환기(T2)가 신호 변환한 아날로그 신호를 입력신호 처리모듈(104-2)로 입력받아 디지털로 변환한 후 저장한다.
그리고, 무선모뎀(105)은 cRIO콘트롤러(104-3)의 제어하에 RS232모듈(104-4)로부터 입력된 이동체가 밀리는 속도와, 주차브레이크의 장력 정보를 실시간으로 전송한다.
도 4를 참조해 노트북의 동작을 설명하면 다음과 같다.
① 정차제동 성능측정
마이크로프로세서(202)는 무선모뎀(201)으로부터 이동체의 주행속도와 제동거리를 입력받아, 하기의 수학식 1에 따라 이동체의 평균감속도를 산출한다.
f = v2 / 2s
여기서, f = 평균감속도(m/s2), v = 주행속도(m/s), s = 제동거리(m)
이렇게 산출된 이동체의 평균감속도는 제동거리와 함께 정차브레이크의 페달에 가해진 압력별로 표시부(203)를 통해 표시되어, 사용자는 이동체의 정차제동 성능을 알 수 있게 된다.
② 주차제동 성능측정
마이크로프로세서(202)는 무선모뎀(201)이 수신한 단수(1 ~ 7단)별 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도를 입력받아, 정지 상태(속도=0)를 유지하는 최대 장력을 구한다. 그렇게 하여 구해진 최대 장력은 표시부(203)를 통해 표시되어, 사용자는 이동체의 주차제동 성능을 알 수 있게 된다.
도 2,3,4의 각 구성요소의 제원은 다음과 같다.
① 속도 및 거리 센서
모델명 VBOX3 (제조사 : racelogic)
속도 정확도 0.1 km/h(4개의 샘플이 평균되었을 때)
샘플링 rate 100Hz
속도 분해능 0.01 km/h
거리 정확도 0.05%
시간 정확도 0.01s
외부 입력 16bit timer capture with 12㎲ 분해능
출력 CAN bus(1Mbps)
② 페달압력센서
제조사 Corrsys-Datron
제조국명 미국
측정범위 0 ~ 1500 N
선형성 0.7(%) 이하
③ 무선모뎀
모델명 cRIO XStream-PKG-R
노트북 XStream-PKG-U
안테나 cRIO 2.1dB dople
노트북 high gain
사용 주파수 범위 2,4000 ~ 2.4835 GHz
전송속도 19,200 bps
④주차브레이크 장력센서
모델명 LB ~ 1000 KB
측정 범위 0 ~ 120 kgf
정확도 ㅁ1% Rated Output
도 5의 그래프와 같이, 본 발명에 의해 이동체(예: 농용트랙터)의 정차제동 성능시험 결과를 얻을 수 있다. 이동체의 제동거리는 정차브레이크에 가해진 압력이 증가함에 따라 짧아지고 정차브레이크가 락(lock)된 경우 일정하게 유지된다.
도 6의 그래프와 같이, 본 발명에 의해 이동체(예: 농용트랙터)의 주차제동 성능시험 결과를 얻을 수 있다. 주차브레이크가 정지 상태를 유지하지 못하는 경우 이동체의 속도가 0이 아닌 값으로 나타나고, 유지하는 경우 속도가 0으로 나타난다.
도 7의 정차제동 성능측정용 데이터획득방법은 GPS안테나로부터 획득한 GPS정보로 주행 중인 이동체(예:농용트랙터)의 주행속도와, 정차브레이크의 페달이 눌러진 시점부터 이동체가 정지(주행속도=0)된 시점까지의 주행속도를 적분하여 제동 거리를 산출하고(S700~S704), 이동체의 정차브레이크 페달에 가해진 압력을 측정하여(S705) 저장한 후, 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력을 실시간으로 무선 전송하는(S708) 동작으로 구성된 것이다.
상기 무선 전송하는 동작은 예컨대, 이동체의 운전자 키 조작에 따라 터치패널로부터 시험모드 키 신호가 입력된 경우, 페달에 가해진 압력별로 이동체의 주행속도와 제동거리를 터치패널에 표시하여(S706), 그 데이터(주행속도, 제동거리)의 정상 여부를 이동체 운전자로부터 확인받은 후, 터치패널로부터 소정의 전송 키 신호 입력시(S707) 즉, 데이터가 정상인 것으로 확인된 경우, 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력을 실시간으로 무선 전송하는(S708) 동작으로 구성될 수 있다.
도 8의 주차제동 성능측정용 데이터획득방법은 경사면(대략 11℃)에 위치된 이동체(예: 농용트랙터)의 정차브레이크 페달에서 발을 떼면서, 주차브레이크를 단수(1 ~ 7단) 별로 작동시킴에 따라 발생한 주차브레이크 장력을 측정하고(S800), 주차브레이크를 단수(1 ~ 7단) 별로 작동시킴에 따라 이동체가 밀리는 속도를 통상의 GPS정보로 산출하여(S801) 저장한 후, 실시간으로 무선 전송하는(S802) 동작으로 구성된 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 정차제동 성능측정 시스템이 도시된 도면
도 1b는 본 발명에 따른 주차제동 성능측정 시스템이 도시된 도면
도 2는 본 발명에 따른 데이터획득장치의 실시예의 구성이 도시된 도면
도 3은 본 발명에 따른 데이터획득장치의 블록도
도 4는 본 발명에 따른 노트북의 블록도
도 5는 본 발명에 따른 정차제동 성능측정결과가 도시된 도면
도 6은 본 발명에 따른 주차제동 성능측정결과가 도시된 도면
도 7은 본 발명에 따른 정차제동 성능측정용 데이터획득방법이 도시된 도면
도 8은 본 발명에 따른 주차제동 성능측정용 데이터획득방법이 도시된 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 데이터획득장치 200 : 노트북
V : 이동체 101 : 트리거센서
102 : 페달압력센서 103 : 속도 및 거리센서
104 : cRIO부 104-1 : 캔통신모듈
104-2 : 입력신호 처리모듈 104-3 : cRIO콘트롤러
104-4 : RS232모듈 105 : 무선 모뎀
106 : 주차브레이크 장력센서 P : 터치패널
T1 : 제1 시그널변환기 T2 : 제2 시그널변환기
201 : 제2 무선모뎀 202 : 마이크로프로세서
203 : 표시부

Claims (7)

  1. 정차브레이크의 페달 누름시 트리거 신호를 출력하는 트리거센서;
    GPS안테나와 트리거센서로부터 입력된 GPS정보와 트리거신호로 이동체의 주행속도와 제동거리를 산출하는 속도 및 거리센서;
    상기 정차브레이크의 페달에 가해진 압력에 대응되는 신호를 출력하는 페달압력센서;
    상기 페달압력센서의 출력 신호를 신호 변환하는 제1 시그널변환기;
    상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크의 페달에 가해진 압력 정보를 획득 저장하는 cRIO부;
    상기 cRIO부의 제어하에 무선 전송하는 무선모뎀을 포함하여 이루어진 제동성능 측정용 데이터획득장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동체의 주차브레이크 장력에 대응되는 신호를 출력하는 주차브레이크 장력센서;
    상기 주차브레이크 장력센서의 출력신호를 신호변환하여 상기 cRIO부로 입력하는 제2 시그널변환기를 더 포함하여 이루어진 제동성능 측정용 데이터획득장치.
  3. GPS정보로 이동체의 주행 속도를, 정차브레이크의 페달 누름 시점부터 이동 체 정지 시점까지의 주행속도로 이동체의 제동거리를 산출하는 단계;
    상기 정차브레이크 페달에 가해진 압력을 측정하는 단계;
    상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 제동성능 측정용 데이터 획득 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선 전송하는 단계는
    상기 각 정보의 정상 여부 확인을 위해 소정의 표시키 신호 입력시, 상기 정차브레이크 페달에 가해진 압력별로 이동체의 주행속도와 제동거리를 표시하는 단계;
    상기 단계 후, 소정의 전송키 신호가 입력된 경우, 상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 정차브레이크 페달에 가해진 압력 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 제동성능 측정용 데이터 획득 방법.
  5. 이동체의 주차브레이크를 단수 별로 작동시킴에 따라 발생한 주차브레이크 장력을 측정하는 단계;
    상기 이동체의 주차브레이크를 단수 별로 작동시킴에 따라 이동체가 밀리는 속도를 GPS정보로 산출하는 단계;
    상기 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도 정보를 무선 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 제동성능 측정용 데이터 획득 방법.
  6. 정차브레이크의 페달 누름시 트리거 신호를 출력하는 트리거센서;
    GPS안테나와 상기 트리거센서로부터 입력된 GPS정보와 트리거신호로 이동체의 주행속도와 제동거리를 산출하는 속도 및 거리센서;
    상기 정차브레이크의 페달에 가해진 압력에 대응되는 신호를 출력하는 페달압력센서;
    상기 페달압력센서의 출력 신호를 신호 변환하는 제1 시그널변환기;
    상기 이동체의 주행속도와 제동거리, 페달에 가해진 압력 정보를 획득 저장하는 cRIO부;
    상기 cRIO부의 제어하에 무선 전송하는 무선모뎀이 구성된 제동성능 측정용 데이터획득장치와,
    상기 이동체의 주행속도와 제동거리를 전송받는 제2 무선모뎀;
    상기 전송받은 이동체의 주행속도와 제동거리로 이동체의 평균감속도를 산출하는 알고리즘이 내장된 마이크로프로세서가 구성된 컴퓨터를 포함하여 이루어진 제동성능 측정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제동성능 측정용 데이터획득장치는
    상기 이동체의 주차브레이크 장력에 대응되는 신호를 출력하는 주차브레이크 장력센서;
    상기 주차브레이크 장력센서의 출력신호를 신호 변환하여 cRIO부로 입력하는 제2 시그널변환기를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 컴퓨터는
    상기 주차브레이크 장력과 이동체가 밀리는 속도로 이동체가 정지 상태(속도=0)를 유지하는 최대장력을 구하는 알고리즘이 마이크로프로세서에 더 내장된 제동성능 측정 시스템.
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