KR100901506B1 - Method for profile measurement of road surface - Google Patents

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Abstract

A road surface profile measuring method is provided to utilize as base data by quantitatively measuring the state of road surface. A road surface profile measuring method is composed of steps of: removing the vibration of a vehicle body by blocking the low frequency component with a filter(ST20); and completing the optimum road surface profile by using the profile signal in which the low frequency is blocked(ST30). The low frequency component relates to the set particle and driving speed profile, and is blocked by limiting the profile signal to the fixed size. The road surface profile signal is measured by a displacement sensor.

Description

도로 노면 프로파일 측정방법{Method for profile measurement of road surface}Method for profile measurement of road surface}

본 발명은 도로 노면의 프로파일을 측정하기 위한 도로 노면 프로파일 측정방법에 관한 것으로서, 특히 변위 센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하고 필터를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 저주파를 제거함으로써 최적의 도로 노면 프로파일을 완성할 수 있는 도로 노면 프로파일 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a road surface profile measuring method for measuring the profile of the road surface, in particular, by measuring the profile of the road surface through the displacement sensor and by removing the low frequency from the profile signal of the road surface measured through the filter optimal road The present invention relates to a road surface profile measuring method capable of completing a road surface profile.

일반적으로 차량은 휠 축에 타이어가 장착되어 도로를 주행하기 때문에 노면의 굴곡, 파손 상태 및 거칠기에 따라 타이어의 승차감, 도로소음 및 마모성능 등이 다르게 나타나게 되므로 타이어 측면에서는 도로소음과 마모성능에 많은 영향을 주는 도로 노면의 특성상태를 정량적으로 측정하여 타이어의 성능 개선에 필요한 기초 데이터로 활용할 필요가 있는 것이다.In general, the tire is mounted on the wheel axle to drive the road, so the ride comfort, road noise and abrasion performance of the tire are different depending on the curvature, damage and roughness of the road surface. It is necessary to quantitatively measure the characteristics of the road surface affecting and use it as basic data for improving tire performance.

대한민국공개특허 제10-2005-0041631호(2005.05.04.공개)에는 노면에 찰흙을 이용해 노면의 표면을 탁본뜨고, 이를 후에 레이져 장비로 스캔하는 방식의 기술을 설명하고 있으나, 이 경우에는 긴 범위에 대한 측정이 어려우며 노면의 왜곡이 발 생할 수 있는 단점을 내포하고 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0041631 (2005.05.04.Publication) describes the technique of using the clay on the surface of the surface of the surface of the surface of the road surface, and then scan it with a laser equipment, in this case a long range It is difficult to measure and has the disadvantage that road distortion may occur.

또 다른 기술로는 주행하는 차에서 레이져 센서를 이용하여 노면 프로파일을 측정하는 기술이 있으며, 이 경우 가장 큰 문제점은 차량의 움직임으로 인해 노면의 프로파일의 왜곡이 발생한다는 것이다.Another technique is to measure a road surface profile using a laser sensor in a driving car. In this case, the biggest problem is that the profile of the road surface is distorted due to the movement of the vehicle.

이러한 문제를 해결하기 위해서 가속도계를 차에 부착하여 이를 2회 적분하여 변위로 만든 후, 이를 보정하여 도로 노면의 프로파일을 정확히 측정할 수 있다. In order to solve this problem, the accelerometer can be attached to the car, integrated twice to make a displacement, and then corrected to accurately measure the road surface profile.

상기의 내용은 국민대학교의 손성효 등이 "도로면 측정 분석 시스템 개발 및 국내 도로면 특성평가 응용 연구"라는 주제로 2003년 자동차공학회에 발표한 논문에 자세하게 게재되어 있다.The above contents are published in a paper published by the Society of Automotive Engineers in 2003 by Sohn Sung-hyo of Kookmin University under the theme of "Development of road surface measurement analysis system and application of road surface characteristics evaluation in Korea."

하지만 레이져 센서를 이용하여 도로 노면의 프로파일을 측정하는 경우 신호를 적분하면서 생기는 적분 상수 문제로 인해서, 신호의 왜곡이 발생할 수 있다는 문제점이 있으며, 또한 가속도 신호를 측정한 후 이를 분석 보정해야 하는 단계가 있어 측정 장비가 복잡해지는 문제점이 있다.However, when measuring the profile of the road surface using a laser sensor, there is a problem that a distortion of the signal may occur due to an integral constant problem generated by integrating the signal, and a step that needs to be analyzed and corrected after measuring the acceleration signal There is a problem that the measurement equipment is complicated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 그 목적은 변위 센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하고 필터를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 저주파를 제거함으로써 최적의 도로 노면 프로파일을 완성하고 타이어 측면에서는 도로소음과 마모성능에 많은 영향을 주는 도로 노면의 특성상태를 정량적으로 측정하여 타이어의 성능 개선에 필요한 기초 데이터로 활용할 수 있는 도로 노면 프로파일 측정방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to measure the profile of the road surface through the displacement sensor and to complete the optimal road surface profile by removing the low frequency from the profile signal of the road surface measured through the filter In addition, in terms of tires, the present invention provides a road surface profile measuring method that can be used as basic data necessary for improving tire performance by quantitatively measuring the characteristics of road road surfaces that have a significant effect on road noise and wear performance.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법은,Road surface profile measuring method according to the present invention for achieving the above object,

변위 센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하는 도로 노면 프로파일 측정방법에 있어서,In the road surface profile measuring method for measuring the profile of the road surface through the displacement sensor,

상기 변위센서를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 임의의 크기로 제한하여 설정된 입자 및 주행 속도 프로파일과 관련하고 있는 저주파 성분을 필터로 차단하여 차체의 진동을 제거하는 저주파 차단 단계;와 상기 저주파 차단 단계 후 상기 저주파가 차단된 프로파일 신호를 통해서 최적의 도로 노면의 프로파일을 완성하는 최적의 도로 노면 프로파일 완성 단계로 이루어진다.A low frequency blocking step of eliminating vibration of the vehicle body by blocking low frequency components related to the set particle and traveling speed profile by limiting to an arbitrary size in the profile signal of the road surface measured by the displacement sensor with a filter; and the low frequency blocking After the step is made of the optimal road surface profile completion step of completing the optimum road surface profile through the low-frequency cut signal profile.

본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법은 변위 센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하고 필터를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 저주 파를 제거함으로써 최적의 도로 노면 프로파일을 완성하고 타이어 측면에서는 도로소음과 마모성능에 많은 영향을 주는 도로 노면의 특성상태를 정량적으로 측정하여 타이어의 성능 개선에 필요한 기초 데이터로 활용할 수 있다.Road road profile measuring method according to the present invention is to measure the profile of the road surface through the displacement sensor and to remove the low frequency from the profile signal of the road surface measured through the filter to achieve the optimum road surface profile and the road noise from the tire side It can be used as basic data for improving tire performance by measuring quantitatively the characteristic condition of road surface which has a great influence on wear and wear performance.

이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings as follows.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. And the following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user, operator, etc. Accordingly, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.

도 1은 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a road surface profile measuring method according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법은 변위센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하는 도로 노면 프로파일 측정단계(ST10); 상기 도로 노면 프로파일 측정단계 후 변위센서를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 저주파를 필터로 차단하여 차체의 진동을 제거하는 저주파 차단 단계(ST20); 및 상기 저주파 차단 단계 후 상기 저주파가 차단된 프로파일 신호를 통해서 최적의 도로 노면의 프로파일을 완성하는 최적의 도로 노면 프로파일 완성 단계(ST30)로 이루어진 것을 특징으로 한다.As shown in Figure 1, the road road surface profile measuring method according to the present invention includes a road road surface profile measuring step (ST10) for measuring the profile of the road surface through the displacement sensor; A low frequency blocking step (ST20) of removing the vibration of the vehicle body by blocking the low frequency with a filter in the profile signal of the road surface measured by the displacement sensor after the road surface profile measuring step; And an optimal road surface profile completion step (ST30) of completing the optimum road surface profile through the low frequency cut-off profile signal after the low frequency blocking step.

먼저, 변위센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하고(ST10), 상기 변위센서를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 임의의 크기로 제한하여 설정된 입자 및 주행 속도 프로파일과 관련하고 있는 저주파 성분을 필터로 차단하여 차체의 진동을 제거한다(ST20). 이때, 입자의 임의의 크기는 일례로 10cm로 제한하여 이후에 설명하기로 한다.First, the profile of the road surface is measured through the displacement sensor (ST10), and the low frequency component related to the set particle and the traveling speed profile is limited to an arbitrary size in the profile signal of the road surface measured by the displacement sensor. By removing the vibration of the vehicle body (ST20). At this time, the arbitrary size of the particles will be described later, for example limited to 10cm.

도로의 큰 노면의 굴곡은 진동이나 승차감에 영향을 줄 수는 있지만 소음과 마모에 영향을 주는 프로파일은 파장이 약 10cm보다 작은 아주 작은 파장을 갖는 도로 노면의 프로파일이 관심 영역이다.Large road curvatures can affect vibration or ride comfort, but profiles that affect noise and abrasion are areas of interest for road surfaces with very small wavelengths of less than about 10 cm.

그에 반해서 차체의 진동은 20Hz이하의 저주파 성분이 크게 발생하며, 그 이상의 주파수는 그 변화량이 매우 작다.On the contrary, the vibration of the vehicle body is largely caused by low frequency components of 20 Hz or less, and the frequency of change is very small.

따라서, 적절한 주파수 범위를 선택하여 필터를 통해 차단한다면, 차체의 진동만 제거하고 소음/마모에 영향을 주는 도로 노면의 프로파일은 그대로 남아 있는 데이터를 획득할 수 있게 된다.Therefore, if the appropriate frequency range is selected and cut off through the filter, it is possible to obtain data in which only the vibration of the vehicle body is removed and the profile of the road surface that affects the noise / abrasion remains.

여기서 필터링(차단)되어야 하는 주파수 범위를 정하는 것이 중요하며, 이는 하기의 [식 1]에 의해서 결정되게 된다.It is important to determine the frequency range that should be filtered (blocked), which will be determined by Equation 1 below.

제거 주파수 상한치 = D / (L*2) [식 1]Upper limit of rejection frequency = D / (L * 2) [Equation 1]

여기서, 상기 D는 1초당 차량 이동거리로서 측정 시 차량 속도*1000/3600 이고, 단위는 m/s이며,Here, the D is the vehicle moving distance per second measured by the vehicle speed * 1000/3600, the unit is m / s,

상기 L은 관심 입자의 최대 크기이고, 단위는 m이며,L is the maximum size of the particle of interest, the unit is m,

상기 2는 안전 계수(Safty Factor)이다.2 is a safety factor.

상기 [식 1]을 통해서 얻어진 주파수 이하를 걸러내면 차량의 진동이 제거된 도로 노면의 프로파일이 얻어지고 이를 분석하여 최적의 도로 노면 프로파일을 완성한다(ST30).When filtering below the frequency obtained through the above [Equation 1], the profile of the road surface from which the vibration of the vehicle is removed is obtained and analyzed to complete the optimum road surface profile (ST30).

도 2는 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법에 의해 측정된 도로 노면의 프로파일을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a profile of the road surface measured by the road surface profile measuring method according to the present invention.

먼저, 차량이 20kph로 주행 중이고, 관심 입자의 최대 크기는 0.13m로 결정한다.First, the vehicle is running at 20 kph, and the maximum size of the particles of interest is determined to be 0.13 m.

차량이 20kph로 주행 시에 [식 1]에 의해 차량은 초당 5.5m가량 움직임을 가지므로 제거될 주파수 상한치는 5.5/(0.13*2)은 21.2Hz가 된다. When the vehicle runs at 20 kph, the vehicle has a movement of about 5.5 m per second according to [Equation 1], so the upper limit of the frequency to be removed is 5.5 / (0.13 * 2) of 21.2 Hz.

따라서, 변위 센서를 통해 측정된 도로 노면의 프로파일에서 21.2Hz이하의 신호를 제거하면 우리가 측정하고자 하는 노면 프로파일만을 얻게 된다.Therefore, if the signal below 21.2Hz is removed from the road profile measured by the displacement sensor, only the road profile we want to measure is obtained.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법에 의해 측정된 실제 도로 노면의 프로파일은 차량바퀴를 무향실 거친 드럼에 올리고 구동 시에 드럼 표면 프로파일을 3회 측정하여 결과를 비교하여 나타낸 것으로서, 측정 시 차량 진동으로 인해 발생하는 저주파 노이즈를 하이 패스 필터(21.2Hz)로 제거한다. As shown in FIG. 2, the actual road surface profile measured by the road surface profile measuring method according to the present invention is obtained by placing the vehicle wheel on an unchambered coarse drum and measuring the drum surface profile three times during driving to compare the results. As shown, low-frequency noise caused by vehicle vibration during the measurement is removed with a high pass filter (21.2 Hz).

드럼의 회전 속도를 20kph로 정속 주행 시에 3회 반복하여 측정한 결과, 차량의 진동이 드럼의 회전에 따라 불규칙하게 달라짐에도 불구하고 양호한 반복 재현성을 보인다.As a result of repeatedly measuring the rotational speed of the drum at a constant speed of 20 kph, it shows good repeatability even though the vibration of the vehicle varies irregularly with the rotation of the drum.

이는 차량의 진동이 불규칙하다는 가정하에 이루어진 평가 결과로 실제 도로 주행 시 노면 프로파일 측정에 사용할 수 있는 수준이며 최적의 도로 노면 프로파 일을 완성한 것이다.This is an evaluation result on the assumption that the vibration of the vehicle is irregular, which can be used to measure the road profile during actual road driving, and has completed the optimal road surface profile.

도 1은 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a road surface profile measuring method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 도로 노면 프로파일 측정방법에 의해 측정된 도로 노면의 프로파일을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a profile of the road surface measured by the road surface profile measuring method according to the present invention.

Claims (2)

변위 센서를 통해 도로 노면의 프로파일을 측정하는(ST10) 도로 노면 프로파일 측정방법에 있어서,In the road road surface profile measuring method for measuring the road surface profile through the displacement sensor (ST10), 상기 변위센서를 통해 측정한 도로 노면의 프로파일 신호에서 임의의 크기로 제한하여 설정된 입자 및 주행 속도 프로파일과 관련하고 있는 저주파 성분을 필터로 차단하여 차체의 진동을 제거하는 저주파 차단 단계(ST20);와A low frequency blocking step (ST20) of eliminating vibration of the vehicle body by blocking low frequency components related to the set particle and the traveling speed profile by limiting to an arbitrary size in the profile signal of the road surface measured by the displacement sensor with a filter; and 상기 저주파 차단 단계 후 상기 저주파가 차단된 프로파일 신호를 통해서 최적의 도로 노면의 프로파일을 완성하는 최적의 도로 노면 프로파일 완성 단계(ST30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로 노면 프로파일 측정방법.The road surface profile measuring method comprising: an optimum road surface profile completion step (ST30) of completing an optimal road surface profile through the low frequency cut-off profile signal after the low frequency blocking step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터로 차단되는 저주파는 [식 1]에 의해 계산된 주파수 이하를 차단하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 프로파일 측정방법.The low-frequency cut off by the filter cuts off the frequency less than the frequency calculated by [Equation 1]. 제거 주파수 상한치 = D / (L*2) [식 1]Upper limit of rejection frequency = D / (L * 2) [Equation 1] 여기서, 상기 D는 1초당 차량 이동거리로서 측정 시 차량 속도*1000/3600 이고, 단위는 m/s이며, 상기 L은 관심 입자의 최대 크기이고, 단위는 m이며, 상기 2는 안전 계수(Safty Factor)이다.Here, D is a vehicle moving distance per second, the vehicle speed * 1000/3600 measured, the unit is m / s, L is the maximum size of the particles of interest, the unit is m, 2 is a safety factor (Safty) Factor).
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