KR101004148B1 - 타이어 형상 분석 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 형상 분석 장치에 관한 것으로서, 검사대상 타이어를 회전축을 통해 회전시킬 수 있도록 설치된 타이어 구동부와, 회전축과 나란한 제1방향과 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 이동가능하게 프레임에 설치된 이동체와, 이동체를 제1방향과 제2방향을 따라 이동되게 구동하는 센서구동부와, 이동체에 장착되어 레이저광을 조사하는 레이저 광원과, 타이어로부터 반사된 레이저광을 수신하는 수광부로 된 레이저 센서와, 스캔 모드에서는 타이어를 회전시키면서 레이저 광원에서 출사된 레이저광이 수광부로 도달되는 시간을 산출하여 타이어와의 이격거리를 타이어의 원주방향을 따라 산출하되, 이동체를 제1방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 이동시키면서 타이어와의 이격거리 데이터를 스캔라인별로 측정하여 타이어의 형상에 대한 기본데이터를 생성하며, 기본데이터로부터 설정된 분석항목에 대응되는 분석데이터를 산출하는 분석처리기를 구비한다. 이러한 타이어 형상 분석 장치 및 방법에 의하면, 타이어의 외형에 대해 추출된 기본 데이터로부터 타이어의 마모에 영향을 미치는 데이터를 추출하여 제공할 수 있어 타이어의 특성분석을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

타이어, 형상, 그루브, 트레드, 패턴, 분석

Description

타이어 형상 분석 장치 및 방법{apparatus and method of analyzing tire shape}

본 발명은 타이어 형상 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 레이저센서를 이용하여 추출한 기본데이터로부터 타이어의 마모와 관련된 분석데이터를 생성하는 타이어 형상 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.

타이어는 차량의 하중을 지탱하면서 주행성을 제공하는 자동차의 중요한 요소로서, 주행 중에 파손될 경우 안전상의 큰 문제를 야기시킬 수 있다.

타이어는 통상적으로 그루브(groove)와 그루브 보다는 낮은 깊이로 형성된 사이프(sipe), 사이프 보다 더 낮은 깊이로 형성된 커프(kerf) 및 실질적으로 노면과 접촉되는 트레드를 갖는 형태로 형성되어 있다.

이러한 타이어는 그루브, 사이프, 커프 및 트레드의 패턴을 어떤 형태로 패턴화하느냐에 따라 타이어의 주행상의 특성, 마모특성 및 변형특성이 달라질 수 있어 타이어의 제품 품질 향상을 위해 다양한 형태의 패턴이 시도 및 제작되고 있고, 제작된 타이어의 패턴에 대한 특성을 확인하기 위한 시험들이 실시되고 있다.

현재, 타이어의 외형에 대한 프로파일 데이터를 얻기 위한 간접 측정장치는 다양하게 알려져 있고, 그 중에서 레이저광을 회전되는 타이어에 조사하고, 타이어로부터 반사된 광을 수신하기까지의 시간을 측정하여 타이어의 외형에 대한 데이터를 측정하는 방식이 있다.

그런데, 종래의 타이어 형상 측정장치는 측정된 데이터로부터 타이어의 외형 형태 또는 타이어의 마모량에 대한 정보만 제공할 수 있는 정도의 수준에 머물러 있고, 타이어의 패턴이 마모에 미치는 영향, 편마모 여부 등 다양한 분석 데이터를 추출하여 타이어의 마모특성과 관련된 정밀한 정보를 제공하지 못함으로써 타이어의 설계에 효과적으로 반영할 수 없는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 타이어의 형상 측정 정밀도를 높이면서도, 측정된 데이터로부터 패턴의 영향과 관련된 분석데이터를 추출하여 제공할 수 있는 타이어 형상 분석 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타이어 형상 분석 장치는 검사대상 타이어를 장착할 수 있도록 되어 있고, 장착된 검사대상 타이어를 회전축을 통해 회전시킬 수 있도록 설치된 타이어 구동부와; 상기 회전축과 나란한 제1방향과 상기 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 이동가능하게 프레임에 설치된 이동체와; 상기 이동체를 상기 제1방향과 상기 제2방향을 따라 이동되게 구동하는 센서구동부와; 상기 이동체에 장착되어 상기 타이어에 레이저광을 조사하는 레이저 광원과, 상기 타이어로부터 반사된 레이저광을 수신하는 수광부로 된 레이저 센서와; 상기 타이어 구동부와 상기 센서 구동부 및 상기 레이저 광원의 구동을 제어하고, 스캔 모드에서는 상기 타이어를 회전시키면서 상기 레이저 광원에서 출사된 레이저광이 상기 수광부로 도달되는 시간을 산출하여 상기 타이어와의 이격거리를 상기 타이어의 원주방향을 따라 산출하되, 상기 이동체를 상기 제1방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 이동시키면서 상기 타이어와의 이격거리 데이터를 스캔라인별로 측정하여 상기 타이어의 형상에 대한 기본데이터를 생성하며, 상기 기본데이터로부터 설정된 분석항목에 대응되는 분석데이터를 산출하는 분석처리기;를 구비한다.

바람직하게는 상기 이동체에 회전가능하게 설치된 회전체;를 더 구비하고, 상기 센서 구동부는 상기 회전체의 회전각도를 조정할 수 있도록 되어 있고, 상기 레이저센서는 상기 회전체에 장착된다.

더욱 바람직하게는 상기 타이어의 회전각도를 검출하는 엔코더를 더 구비하고, 상기 분석처리기는 상기 스캔모드에서 상기 타이어가 연속 회전되도록 상기타이어 구동부를 제어하되, 상기 엔코더의 출력신호로부터 상기 타이어가 1회전되면, 상기 레이저센서를 상기 제1방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 이동되게 상기 센서 구동부를 제어하고, 상기 레이서 센서의 스캔간격 만큼의 이동 시간 동안 상기 타이어가 회전된 각도를 검출하고 검출된 각도를 기준으로 상기 타이어의 1회전에 대응되는 회전각도만큼 상기 스캔 라인별 이격거리 데이터를 측정하는 과정을 거치면서 상기 기본데이터를 생성한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 분석 처리기는 상기 기본데이터에 대해 설정된 각도 범위에 대응한 피치영역 데이터로부터 트레드부분에 해당하는 데이터를 추출하고, 추출된 트레드부분 테이터로부터 각 스캔라인별 스캔 개수의 누적값을 산출하여 상기 스캔라인별로 상기 제1방향에 따라 표시되게 처리하는 매스덴서티 분석모드를 제공한다.

또한, 상기 분석 처리기는 상기 기본데이터에 대해 설정된 각도 범위에 대응한 피치영역 데이터로부터 그루브부분의 베이스값을 기준으로 측정표면까지의 높이 값을 스캔라인별로 각각 합산되게 산출하여 상기 스캔라인별로 상기 제1방향에 따 라 표시되게 처리하는 웨어덴서티 분석모드를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 분석 처리기는 동일한 타이어에 대해 최초 측정한 최초 기본데이터와 상기 타이어의 사용 경과후에 측정한 차수의 기본데이터의 차이값을 상기 제1방향을 따라 스캔라인 별로 표시되게 처리하되 차이값의 레벨에 따라 다단계로 상호 다르게 설정된 표시색을 매칭되게 표시처리하는 마모양상 분석모드를 제공한다.

또 다르게는 상기 분석 처리기는 상기 기본데이터로부터 스캔라인 별로 원주방향에 대한 레디얼값으로 환산하여 동심상으로 레퍼런스원과 함께 비교되게 표시처리하는 편심양상 분석모드;를 제공한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타이어 형상 분석 방법은 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서, 가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와; 나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는 상기 가 단계는 가-1. 상기 기본데이터들 중에서 동일 스캔라인에 대해 상기 타이어의 원주방향을 따라 측정한 이격거리 측정값들에 대해 판단 대상 측정값(p(i))을 기준으로 전후의 설정된 추출 개수에 해당하는 측정값들 중 구간 최대값(MAXc), 구간 최소값(MINc), 구간 평균값(AVEc) 및 구간 표준편차(SDc)를 산출하는 단계와; 가-2. 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값의 절대치와 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인지를 판단하는 단계와; 가-3. 상기 가-2단계에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 이상으로 판단되면 트레드부분과 그루브부분이 아닌 기타 데이터로 결정하는 단계와; 가-4. 상기 가-2단계에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인 것으로 판단되면, 상기 구간 최대값(MAXc)과 상기 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값을 초과하는지, 상기 타이어의 원주방향에 대한 레이얼 값 중 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값이 상기 구간 평균치 미만인지를 판단하는 단계와; 가-5. 상기 가-4단계에서 상기 구간 최대값(MAXc)과 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 미만이거나, 상기 최대값(dMAX)에서 상기 제3기준값을 차감한 값이 상기 구간 평균치 미만인 것으로 판단되면, 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한값이 상기 판단대상 측정값 미만인지, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인지를 판단하는 단계와; 가-6. 상기 가-5단계에서 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한 값이 상기 판단대상 측정값 미만이거나, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인 경우 상기 판단대상 측정값(p(i))을 트레드부분으로 결정하는 단계와; 가-7. 상기 가-5단계에서 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 상수값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한값이 상기 판단대상 측정값 이상이거나, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 이상이다고 판단되면 상기 기타데이터로 결정하는 단계와; 가-8. 상기 가-4단계에서 상기 구간 최대값(MAXc)과 상기 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 이하이거나, 상기 구간 평균치가 상기 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값 이하인 것으로 판단되면, 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산한 값 이하인지를 판단하는 단계와; 가-9. 상기 가-8단계에서 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산값보다 크다고 판단되면 트레드웨어 인디케이더로 결정하는 단계와; 가-10. 상기 가-8단계에서 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산값 이하이다고 판단되면 그루브부분 데이터로 결정하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 타이어 형상 분석 장치 및 방법에 의하면, 타이어의 외형에 대해 추출된 기본 데이터로부터 타이어의 마모에 영향을 미치는 데이터를 추출하여 제공할 수 있어 타이어의 특성분석을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 타이어 형상 분석 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 형상 분석 장치를 개략적으로 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 타이어 형상 분석 장치의 제어계통 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 타이어 형상 분석장치(100)는 타이어 구동부(110), 레이저센서(120), 센서구동부(130), 분석 처리기(200)를 구비한다.

타이어 구동부(110)는 장착된 검사대상 타이어(300)를 프레임(102)의 일 측에 설치된 제1모터(112)의 회전축(114)을 통해 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

타이어(300)의 회전축(114)에 대한 착탈 방식은 자동차의 바퀴 장착구조와 동일한 구조로 구축될 수 있다.

타이어(300)와 대향되는 프레임(102)의 타측에는 회전축(114)과 나란한 제1방향 즉 X방향과, 제1방향에 직교하는 제2방향(Y방향)을 따라 이동체(150)를 이동시킬 수 있는 이동스테이지가 마련되어 있다.

이동스테이지는 제2모터(142)에 의해 구동되는 볼스크류(144)의 회전에 의해 X방향을 따라 이동되는 베이스 플레이트(146)와, 베이스 플레이트(146) 상에 Y방향을 따라 연장되게 형성된 랙기어(147)를 따라 이동체(150)가 이동될 수 있게 형성되어 있다. 이동체(150)에는 랙기어(147)와 치합되는 피니언(154)과, 피니언(154)을 구동하는 제3모터(152)가 장착되어 있다.

이동체(150)의 몸체로부터 랙기어(147)와 나란한 방향으로 연장된 지지체(156)의 선단에는 제4모터(157)가 장착되어 있고, 제4모터(157)로부터 수직상으로 연장된 회전축상에 회전체(158)가 장착되어 있다.

이동체(150)를 X, Y방향으로 이동시키기 위한 구조는 도시된 예와 다른 형태로 구축될 수 있음은 물론이다.

레이저 센서(120)는 한 몸체로 되어 이동체(150)의 회전체(158)상에 장착되어 있다. 이와 같이 레이저 센서(120)가 회전체(158)에 장착되면 타이어(300)의 일측면의 종단위치에 대응하는 비드(bead)부터 타측면의 종단위치에 대응되는 비드까지 타이어(300)의 외형 형상데이터를 측정할 수 있다.

레이저 센서(120)는 타이어(300)에 레이저광을 조사하는 레이저 광원(121)과, 타이어(300)로부터 반사된 레이저광을 수신하는 수광부(122)로 되어 있다.

센서 구동부(130)는 레이저센서(120)를 X방향과, Y방향 및 Y방향을 중심으로 회전시킬 수 있도록 된 제2 내지 제4 모터(142)(152)(157)가 적용되었다.

분석처리기(200)는 타이어 구동부(110), 센서 구동부(130) 및 레이저 센서(120)의 구동을 제어한다.

분석처리기(200)는 타이어(300)의 형상에 대한 기본데이터를 측정하기 위한 스캔 모드에서는 타이어(300)를 회전시키면서 레이저 광원(121)에서 출사된 레이저광이 수광부(122)로 도달되는 시간을 산출하여 타이어(300)와의 이격거리를 타이어의 원주방향을 따라 타이어(300)의 레이얼 방향 위치별로 산출한다. 또한, 분석처리기(200)는 이동체(150)를 X방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 이동시키면서 타이어(300)와의 이격거리 데이터를 스캔라인별로 측정하여 타이어(300)의 형상에 대한 기본데이터를 생성하며, 기본데이터로부터 설정된 분석항목에 대응되는 분석데이터를 산출한다.

이러한 분석처리기(200)는 통상적인 컴퓨터구조로 구축되는 것이 바람직하다.

즉, 분석처리기(200)는 표시부(210), 입력부(220), 제어부(230) 및 기억장치(240)를 구비한다.

표시부(210)는 제어부(230)에 제어되어 표시정보를 표시한다.

입력부(220)는 키보드, 마우스가 적용될 수 있고, 입력정보를 입력할 수 있도록 되어 있다.

기억장치(240)에는 응용프로그램인 분석처리부(250)가 설치되어 있고, 측정된 데이터 및 분석데이터가 저장된다.

분석처리부(250)는 실행되면, 표시부(210)를 통해 실행화면을 표시처리하고, 표시화면에 표시되는 메뉴의 선택에 대응되는 프로세스를 수행한다.

분석처리부(250)의 실행화면에는 기본데이터의 측정, 메스덴서티(Mass Density), 웨어 덴서티(Wear Density), 트레드 레디어스(Tread RAdius), 마모양상(Uneven Wear), 주행 마일리지(Estimated Mileage), 깊이 프로파일(Depth Profile), 힐 앤 토우(Heel & Toe), 웨어 프로화일(Wear Profile), 웨어 어마운트(Wear Amount), 레디얼 프로파일(Radial Profile), 비드-비드 프로파일(Bead-to-bead Profile) 등과 같이 기본데이터에 대해 분석한 데이터 및 분석된 정보를 열람할 수 있는 각종 메뉴가 제공된다.

또한, 분석처리부는 측정조건 예를 들면, 타이어의 1회전시 원주방향으로 측정하는 데이터의 개수를 3600개로 설정하는 드래프트 모드와, 1회전시 측정하는 데 이터의 개수가 7200개인 파인 모드, 측정 차수 등 다양한 측정조건을 설정할 수 있도록 되어 있다.

엔코더(260)는 타이어(300)의 회전각도를 검출하여 제어부(230)에 출력한다.

이러한 타이어 형상 분석장치의 기본데이터 측정 및 측정된 기본데이터로부터 분석데이터를 산출하는 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 검사대상 타이어에 대한 기본정보를 제공되는 입력창을 통해 입력한다(단계 410). 여기서 기본정보는 검사대상 시험 타이어의 시험번호, 측정차수, 타이어 번호, 운전자 등을 말한다. 여기서 측정차수는 최초 측정시는 '0'차, 일정거리 주행한 다음 측정시는 '1'차, 그 다음 측정시는 '2차'와 같이 주행거리에 따라 순차적으로 타이어의 마모형상을 비교구분할 수 있도록 입력하는 정보를 말한다.

다음은 타이어 형상 기본 데이터를 측정한다(단계 420).

타이어 형상 기본 데이터는 스캔모드에서 측정되고, 스캔모드에서 분석처리기는 타이어(300)가 등속으로 연속 회전되도록 타이어 구동부(110)를 제어하고, 스캔시작 위치에서 엔코더(260)의 출력신호를 이용하여 타이어(300)의 1회전에 대응되는 측정값을 산출하고, 타이어(300)가 1회전 되면, 타이어(300)는 계속 연속회전되게 유지하면서 센서구동부(130)를 제어하여 레이저센서(120)를 X방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 예를들면 디폴트로 설정된 스캔간격인 1mm 이동되게 한다. 레이저 센서(120)의 이동과정에서는 데이터 취득이 중지되며, 레이서 센서(120)의 스캔간격 만큼의 이동 시간 동안 타이어(300)가 회전된 각도를 검출하고 검출된 각도 를 기준으로 타이어(300)의 다음 1회전에 대응되는 회전각도만큼 스캔 라인별 이격거리 데이터를 측정하는 과정을 스캔라인을 따라 순차적으로 진행하면서 기본데이터를 생성한다. 즉, 스캔초기 위치에서 타이어(300)의 1회전 동안 데이터를 취득한 다음, 레이저센서(120)가 다음 스캔위치로 이동한 후 측정이 가능한 상태가 되었을 때 타이어(300)가 최초 스캔라인의 시작위치 보다 30°더 회전되었을 경우 2번째 스캔라인 위치상에서 원주방향에 대한 데이터의 취득은 30°에 해당하는 원주방향에 대한 위치부터 1회전한 다음의 30°까지의 데이터를 취득한다.

이와 같이 타이어(300)의 회전을 계속 유지하면서 스캔라인을 따라 레이저센서(120)를 이동하면서 측정하게 되면, 타이어(300)를 매 스캔라인 위치마다 정지하는 방식에 비해 측정속도가 향상되며, 타이어(300)의 회전 및 정지의 반복시 레이저센서(120)와의 정렬위치 오류를 억제할 수 있는 장점을 제공한다.

이러한 기본데이터의 측정이 완료되면 측정된 기본데이터를 기본정보와 매칭시켜 기억장치(240)에 저장한다(단계 430).

다음은 기본데이터로부터 분석할 모드를 선택한다(단계 440).

이후, 선택된 분석 모드의 분석데이터를 산출한다(단계 450).

여기서, 기본데이터로부터 후술하는 분석 데이터의 산출과정이 모드 선택과정 없이 자동적으로 산출되도록 된 경우에는 단계 440은 생략될 수 있다.

또한, 단계 450에서는 기본데이터로부터 타어어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 기타 부분으로 구분하고, 기본데이터와 타어어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 기타 부분 데이터 정보를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시한다.

이하에서는 기본데이터로부터 트레드 부분인지, 그루브 부분인지, 그외 기타 부분인지를 판별하는 과정을 설명한다.

여기서, 기타부분은 트레드와, 그루브 이외의 부분을 말하고, 예를 들면, 트레드와 그루브의 경계선상에 경사지게 연결되는 그루브벽, 사이프 벽, 그루브 내에 트레드의 사용 마모한계를 가이드하기 위해 트레드 보다 낮게 간헐적으로 형성된 트레드웨어 인디케이터 등을 말한다.

먼저, 기본데이터들 중에서 동일 스캔라인에 대해 타이어의 원주방향을 따라 측정한 이격거리 측정값들에 대해 판단 대상 측정값(p(i))을 기준으로 전후의 설정된 추출 개수 예를 들면 전후 각각 60개의 측정값들 중 구간 최대값(MAXc), 구간 최소값(MINc), 구간 평균값(AVEc) 및 구간 표준편차(SDc)를 산출한다(단계 510)(단계 520).

다음은 판단 대상 측정값(p(i))과 바로 이전 위치의 이전 측정값(p(i-1))의 차값의 절대치(ABS)와 판단대상 측정값(p(i))과 바로 이후 위치의 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인지를 판단한다(단계 530).

단계 530에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 이상으로 판단되면 트레드부분과 그루브부분이 아닌 기타 데이터로 결정한다(단계 540).

또한, 단계 530에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인 것으로 판단되면, 구간 최대값(MAXc)과 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값을 초과하는지, 타이어의 원주방향에 대한 측정값 중 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값이 구간 평균치 미만인지를 판단한다(단계 550).

단계 550에서 구간 최대값(MAXc)과 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 미만이거나, 최대값(dMAX)에서 제3기준값을 차감한 값이 구간 평균치 미만인 것으로 판단되면, 후속되는 판단단계인 단계 560을 수행한다.

단계 560에서는 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 구간 최소값을 더한값이 상기 판단대상 측정값 미만인지, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인지를 판단한다.

단계 560에서 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 구간 최소값을 더한 값이 판단대상 측정값 미만이거나, 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인 경우 판단대상 측정값(p(i))을 트레드부분으로 결정한다.

또한, 단계 560에서 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 상수값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한값이 판단대상 측정값 이상이거나, 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 이상이다고 판단되면 기타데이터로 결정한다(단계 540).

한편, 단계 550에서 구간 최대값(MAXc)과 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 이하이거나, 구간 평균치가 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값 이하인 것으로 판단되면, 판단대상 측정값이 구간 평균값과 표준편차의 합산한 값 이하인지를 판단한다(단계 580).

단계 580에서 판단대상 측정값이 구간 평균값과 표준편차의 합산값보다 크다고 판단되면 기타 데이터중 하나인 트레드웨어 인디케이더로 결정한다(단계 545).

또한, 단계 580에서 판단대상 측정값이 구간 평균값과 표준편차의 합산값 이하이다고 판단되면 그루브부분 데이터로 결정한다(단계 590).

여기서, 제1기준값은 0.2 내지 0.4, 제2기준값은 1.5 내지 2.5, 제3기준값은 2.5 내지 3.5, 제4기준값은 1.3 내지 1.7로 적용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 제1기준값은 0.3, 제2기준값은 2, 제3기준값은 3, 상기 제4기준값은 1.5가 적용되고, 단계 560에서 표준편차에 대해 승산되는 상수값도 2로 적용한다.

이러한 과정은 원주방향을 따라 측정된 데이터값에 대해 순차적으로 수행하고, 하나의 스캔라인에 대해 연산이 완료되면 다음 스캔라인에 대해서도 앞서 설명된 과정에 의해 산출한다.

이러한 과정을 거치면 기본데이터로부터 각 측정데이터에 대해 트레드부분인지, 그루브 부분인지 기타 부분인지를 구분할 수 있다.

다음은 도 6을 참조하여 매스 텐서티를 산출하는 과정을 설명한다.

먼저, 설정된 피치영역내의 기본데이터를 추출한다(단계 610). 여기서 피치영역은 도 4에 도시된 바와 같이 검사대상 타이어에 대해 설정된 각도 예를 들면 30°에 해당하는 부분이 피치영역(P)이다. 도 4에서 참조부호 302는 그루브이고, 304는 트레드부분이고, 306은 기타부분의 하나인 사이프부분이다.

다시, 도 6으로 돌아가서, 단계 610 이후에는 기본데이터 중 트레드에 해당하는 트레드 부분 데이터를 추출한다(단계 620).

여기서 기본데이터에 대해 트레드 부분인지의 여부는 앞서 도 5를 통해 산출된 정보를 이용하면 된다.

이후, 스캔간격별로 스캔개수의 누적값을 산출한다(단계 630).

예를 들면, 첫번째 스캔라인에서 피치영역에 해당하는 원주방향의 스캔개수가 70개 일때 70개중 트레드에 해당하지 않는 것이 10개가 있으면 첫 번째 스캔라인의 누적값은 60개가 되고, 두 번째 스캔라인에서 피치영역에 해당하는 원주방향의 스캔개수가 70개 일때 70개 중 트레드에 해당되지 않는 것이 9개가 있으면 첫 번째 스캔위치의 누적값은 61개가 된다.

다음은 누적값을 스캔간격별로 표시한다(단계 640).

이러한 과정에 의해 산출된 매스덴서티는 도 8에 도시된 바와 같이 스캔방향을 따라 그래프로 표시된다. 도 8에서 가로축은 스캔라인을 세로축은 매스덴서티에 해당하는 누적값에 해당하고, 수치값이 높으면 주행시 노면과의 접촉면적이 증가되어 마모가 느리게 진행될 수 있음을 예측할 수 있다. 이러한 분석자료를 통해 스캔방향에 대해 영역별로 주행에 따른 마모진행속도를 예측할 수 있고, 실제 주행 후의 마모상태와의 비교를 통해 트레드 패턴의 마모에 미치는 영향을 판단할 수 있게 해준다.

한편, 트래드 패턴이 마모에 미치는 영향을 알 수 있게 해주는 또 다른 파라미터로서 웨어 덴서티를 산출하는 과정을 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저, 설정된 피치영역내의 기본 데이터를 추출한다(단계 710).

다음은 그루브의 베이스를 기준으로 높이값을 스캔 간격별로 합산한다(단계 720). 여기서 그루브의 베이스는 그루브 값중 최소값으로 정해도 된다.

마지막으로 스캔간격별 합산값들을 표시한다(단계 730).

즉, 첫번째 스캔라인에 해당하는 원주방향의 측정값들에 대해 그루브의 베이스값과의 차이값을 구하고, 이 차이값들을 합산하여 해당 스캔라인에 대해 표시하고, 다음 스캔라인에 대해서도 동일한 과정을 통해 합산된 값을 다음 스캔라인 위치에 표시한다.

따라서, 단계 730과정을 거쳐 도 9에 도시된 바와 같이 그래프 형태로 제공되는 화면을 통해 웨어 덴서티 값이 높으면 마모량이 적음으로 판단할 수 있다.

또한, 매스 덴서티 그래프와 웨어덴서티 그래프를 비교함으로써 트레드 패턴의 형태에 따른 강성과 마모의 관계를 비교해 볼 수 있다.

한편, 동일한 타이어에 대하여 초기값인 '0'차 기본데이터와, 일정거리 주행 후의 측정한 'n차' 기본데이터를 차감한 차감값을 스캔라인별로 마모 진행양상을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시처리하는 마모양상 분석모드의 수행과정을 설명한다.

먼저, 동일한 타이어(300)에 대해 최초 측정한 최초 기본데이터와 타이어의 사용 경과후에 측정한 차수 기본데이터의 차이값을 X방향을 따라 스캔라인 별로 산 출하고, 산출된 차이값이 속하는 색상의 표시색으로 매칭되게 하여 표시처리한다.

여기서 표시색은 차이값의 레벨에 따라 다단계로 상호 다르게 설정되어 있다. 예를 들면, 차이값이 0부터 1미만이면 노란색, 1부터 2미만이면 청색, 2부터 3미만이면 갈색, 3부터 4미만이면 분홍색, 4이상이면 적색과 같이 설정될 수 있다.

이러한 마모양상 분석모드의 수행결과를 2차원적으로 표현한 예가 도 10에 도시되어 있다.

또한, 마모양상 분석모드의 수행결과에 의해 취득된 데이터로부터 도 11에 도시된 바와 같이 3차원적으로 표시할 수 있음은 물론이다.

한편, 분석처리부(250)는 타이어의 마모는 사용경과에 따라 원주방향을 따라 고르게 진행되지 않을 수 있고, 이러한 편마모 여부를 확인할 수 있도록 편심양상 분석모드를 제공한다.

편심양상 분석모드는 기본데이터로부터 스캔라인 별로 원주방향에 대한 레디얼값으로 환산하여 동심상으로 레퍼런스원과 함께 비교되게 표시처리한다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이 반경을 달리하되 동심상으로 표시된 복 수개의 레퍼런스원의 중심을 기준으로 타이어(300)의 원주방향에 대한 측정값을 함께 매핑시켜 보여줌으로써 원주방향에 대한 편마모 여부를 확인 할 수 있게 해준다. 도 12에서 원주방향에 대한 측정값은 인디케이터에 의해 원주방향을 따라 간헐적으로 돌기를 갖는 환형 패턴으로 적색으로 표시된 것이다.

또한, 분석처리부(250)는 트레드부분에 대해 추출된 데이터로부터 도 13에 도시된 바와 같이 트레드 부분만의 패턴을 표시하여 제공할 수 있고, 기본데이터로 부터 X축방향에 대한 트레드 반경을 원의 방정식과 측정값들을 이용하여 산출하여 도 14에 도시된 바와 같이 트레드 반경 프로파일을 표시하여 제공할 수 있다.

또한, 타이어의 측면에 대해서는 회전체(158)를 회전시켜 측정한 데이터로부터 도 15에 도시된 바와 같이 비드에서부터 비드까지의 외형 정보도 제공할 수 있다.

한편, 본 장치는 도시되지는 않았지만, 타이어의 원주방향에 대한 외형 프로파일, 회전축방향에 대한 외형 프로파일, 트레드 깊이 등 지원되는 분석모드에 대응하는 분석값을 산출하여 표시해 줄 수 있고, 트래드 그루브의 깊이 데이터를 기준으로 차수별 마모량의 추이를 선형 회귀분석에 적용하여 타이어의 예상 주행 수명을 계산해 주는 등 다양한 분석 기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 형상 분석 장치를 개략적으로 나타내 보인 사시도이고,

도 2는 도 1의 타이어 형상 분석 장치의 제어계통 회로도이고,

도 3은 도 1의 타이어 형상 분석장치의 분석과정에 대한 플로우도이고,

도 4는 타이어의 피치영역을 설명하기 위한 타이어의 정면도이고,

도 5는 기본데이터로부터 트레드부분, 그루브부분 및 기타 부분으로 구분되게 결정하는 과정을 나타내 보인 플로우도이고,

도 6은 매스덴서티 분석모드의 수행과정을 나타내 보인 플로우도이고,

도 7은 웨어 덴서티 분석모드의 수행과정을 나타내 보인 플로우도이고,

도 8은 매스덴서티 분석모드의 수행결과의 예를 나타내 보인 화면이고,

도 9는 웨어 덴서티 분석모드의 수행결과의 예를 나타내 보인 화면이고,

도 10은 마모양상 분석모드의 수행결과의 예를 나타내 보인 화면이고,

도 11은 마모양상 분석모드의 수행결과를 3차원적으로 표시한 예를 나타내 보인 화면이고,

도 12는 편심양상 분석모드의 수행결과의 예를 나타내 보인 화면이고,

도 13은 트레드부분의 데이터를 추출하여 패턴형상을 나타내 보인 화면이고,

도 14는 타이어의 단면방향에 대해 산출된 트레드 반경 프로파일을 나타내 보인 화면이고,

도 15는 타이어의 비드에서 비드까지 측정한 데이터로부터 산출한 외형을 나 타내 보인 화면이다.

Claims (15)

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9. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

   가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

   나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

   상기 가 단계는

   가-1. 상기 기본데이터들 중에서 동일 스캔라인에 대해 상기 타이어의 원주방향을 따라 측정한 이격거리 측정값들에 대해 판단 대상 측정값(p(i))을 기준으로 전후의 설정된 추출 개수에 해당하는 측정값들 중 구간 최대값(MAXc), 구간 최소값(MINc), 구간 평균값(AVEc) 및 구간 표준편차(SDc)를 산출하는 단계와;

   가-2. 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값의 절대치와 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인지를 판단하는 단계와;

   가-3. 상기 가-2단계에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 이상으로 판단되면 트레드부분과 그루브부분이 아닌 기타 데이터로 결정하는 단계와;

   가-4. 상기 가-2단계에서 판단 대상 측정값(p(i))과 이전 측정값(p(i-1))의 차값 및 판단대상 측정값(p(i))과 이후 측정값(p(i+1))의 차값의 절대치가 각각 설정된 제1기준값 미만인 것으로 판단되면, 상기 구간 최대값(MAXc)과 상기 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값을 초과하거나, 상기 타이어의 원주방향에 대한 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값이 상기 구간 평균치 미만인지를 판단하는 단계와;

   가-5. 상기 가-4단계에서 상기 구간 최대값(MAXc)과 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 미만이거나, 상기 최대값(dMAX)에서 상기 제3기준값을 차감한 값이 상기 구간 평균치 미만인 것으로 판단되면, 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한값이 상기 판단대상 측정값 미만인지, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인지를 판단하는 단계와;

   가-6. 상기 가-5단계에서 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한 값이 상기 판단대상 측정값 미만이거나, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 미만인 경우 상기 판단대상 측정값(p(i))을 트레드부분으로 결정하는 단계와;

   가-7. 상기 가-5단계에서 상기 구간 표준편차값에 1보다 크고 3보다 작은 상수값을 곱한 값에 상기 구간 최소값을 더한값이 상기 판단대상 측정값 이상이거나, 상기 구간최대값과 구간최소값의 차값의 절대치가 설정된 제4기준값 이상이다고 판단되면 상기 기타데이터로 결정하는 단계와;

   가-8. 상기 가-4단계에서 상기 구간 최대값(MAXc)과 상기 구간 최소값(MINc)의 차이값의 절대치가 설정된 제2기준값 이하이거나, 상기 구간 평균치가 상기 최대값(dMAX)에서 설정된 제3기준값을 차감한 값 이하인 것으로 판단되면, 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산한 값 이하인지를 판단하는 단계와;

   가-9. 상기 가-8단계에서 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산값보다 크다고 판단되면 트레드웨어 인디케이더로 결정하는 단계와;

   가-10. 상기 가-8단계에서 상기 판단대상 측정값이 상기 구간 평균값과 상기 표준편차의 합산값 이하이다고 판단되면 그루브부분 데이터로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1기준값은 0.2 내지 0.4이고, 상기 제2기준값은 1.5내지 2.5이고, 상기 제3기준값은 2.5 내지 3.5이며, 상기 제4기준값은 1.3 내지 1.7인 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.
11. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

    가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

    나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

    상기 기본데이터는 상기 타이어가 연속 회전되도록 구동시키면서 상기 타이어가 1회전 되면, 상기 레이저센서를 상기 제1방향을 따라 설정된 스캔간격만큼 이동시키고, 타이어의 현재 측정위치에서 상기 타이어가 다시 1회전되는 각도 만큼에 대해 측정한 후 상기 레이저센서를 상기 스캔간격만큼 이동시키는 과정을 반복하면서 상기 기본데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.
12. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

    가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

    나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

    상기 나단계는

    상기 기본데이터에 대해 설정된 각도 범위에 대응한 피치영역 데이터로부터 상기 트레드부분에 해당하는 데이터를 추출하고, 추출된 트레드부분 테이터로부터 각 스캔라인별 스캔 개수의 누적값을 산출하여 상기 스캔라인별로 상기 제1방향에 따라 표시되게 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.
13. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

    가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

    나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

    상기 나단계는

    상기 기본데이터에 대해 설정된 각도 범위에 대응한 피치영역 데이터로부터 그루브부분의 베이스값을 기준으로 측정표면까지의 높이 값을 스캔라인별로 합산되게 산출하여 상기 스캔라인별로 상기 제1방향에 따라 표시되게 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.
14. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

    가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

    나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

    상기 나단계는

    동일한 타이어에 대해 최초 측정한 최초 기본데이터와 상기 타이어의 사용 경과후에 측정한 차수의 기본데이터의 차이값을 상기 제1방향을 따라 스캔라인 별로 표시되게 처리하되 차이값의 레벨에 따라 다단계로 상호 다르게 설정된 표시색을 매칭되게 표시처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 데이터 분석 방법.
15. 회전되는 타이어에 대해 레이저광을 출사하고, 반사된 레이저광을 수신하는 레이저센서를 타이어의 회전축과 나란한 제1방향으로 이동하면서 스캔라인별로 추출한 기본데이터로부터 타이어 형상을 분석하는 방법에 있어서,

    가. 상기 기본데이터로부터 타이어의 트레드부분과, 그루브부분 및 그외 부분으로 구분하는 단계와;

    나. 상기 기본데이터와 상기 타이어의 트레드부분, 그루브부분 및 그외 부분 데이터를 이용하여 타이어의 형상을 분석모드에 대응되게 산출하여 표시하는 단계;를 포함하고,

    상기 나단계는

    상기 스캔라인 별로 원주방향에 대한 레디얼값으로 환산하여 동심상으로 레퍼런스원과 함께 비교되게 표시처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 형상 분석 방법.

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