KR101017274B1 - Apparatus and method for measuring weight of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 하중을 측정하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명은 각 차량의 하중을 측정하기 위해서 무선 통신이 가능한 센서들을 차량의 판스프링 및 차량의 차체에 설치하고, 사용자는 차량에 설치된 전자기기 또는 휴대용 전자기기를 통해서 무선으로 센서들이 측정한 측정값을 수신하여 차량의 하중을 실시간으로 측정하여 과적을 예방할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 종래기술에서 유선으로 스트레인게이지와 차량에 설치된 전자기기를 연결하는 경우에 비하여 유지 보수가 편리한 효과가 나타난다. 또한, 본 발명은 하중 측정을 위해서 차량의 기울기 및 판스프링의 기울기를 측정하는 기울기 센서(경사계 센서)를 차량에 설치함으로써, 종래기술의 스트레인게이지를 차량에 설치하는 것에 비하여 설치 및 제거가 용이한 효과가 있다. 또한, 본 발명은 차량에 하중에 인가됨에 따라서 차량의 판스프링이 변형되는 정도를 판스프링의 기울기를 이용하여 측정함으로써 차량의 하중을 측정하고, 특히, 판스프링의 기울기를 차량 전체 기울기를 고려하여 측정함으로써, 상차가 수행되는 지면의 경사와 관계없이 정확한 하중 측정이 가능한 효과가 있다.The present invention discloses a method and apparatus for measuring a load on a vehicle. The present invention installs sensors capable of wireless communication in the leaf spring of the vehicle and the vehicle body of the vehicle in order to measure the load of each vehicle, the user measured the values measured by the sensors wirelessly through the electronic device or portable electronic device installed in the vehicle Not only has the effect of preventing the overload by receiving the measurement of the load of the vehicle in real time, and in the prior art, the maintenance effect is more convenient than in the case of connecting the strain gauge and the electronic device installed in the vehicle by wire. In addition, the present invention by installing a tilt sensor (inclinometer sensor) for measuring the inclination of the vehicle and the inclination of the leaf spring to measure the load, it is easier to install and remove than the conventional strain gauge on the vehicle It works. In addition, the present invention measures the load of the vehicle by measuring the degree of deformation of the leaf spring of the vehicle according to the load applied to the vehicle by using the slope of the leaf spring, in particular, the slope of the leaf spring in consideration of the overall slope of the vehicle By measuring, accurate load measurement can be performed irrespective of the slope of the ground on which the loading is performed.
Description
본 발명은 차량의 하중 측정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 현가장치인 판스프링의 기울기를 측정하여 차량의 하중을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring a load on a vehicle, and more particularly, to an apparatus and a method for measuring a load on a vehicle by measuring an inclination of a leaf spring, which is a suspension of the vehicle.
과적 차량의 운행은 도로 및 교량 구조물 등에 손상 요인으로 작용하므로 도로의 내구연한을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시킨다. The operation of an overloaded vehicle acts as a damaging factor in roads and bridge structures, thereby shortening the road life span and thus increasing maintenance costs.
또한, 과적차량은 주행 성능이 상대적으로 떨어지므로 해당 도로의 운행 용량을 저하시키며, 운행시 소음과 진동의 유발, 배기가스 배출 등으로 도로 주변의 환경 오염 요인으로도 작용한다.In addition, the overload vehicle lowers the driving capacity of the road because the driving performance is relatively low, and also acts as a source of environmental pollution around roads by causing noise and vibration and exhaust gas during operation.
이러한 과적의 문제점을 해결하기 위해서, 관계 당국은 여러 가지 과적 방지 시스템들 및 과적 차량 단속 방법을 적용하고 있다. 그 중 하나는 도로면의 바닥에 센서를 설치하여 차량의 무게를 측정하는 고정식 축 중량 측정 시스템을 도입하고 있으며, 화물 운송이 잦은 공사현장과 물류창고, 수출입 항만 등에도 사설 계근대를 도입하고 있다.In order to solve this problem of overcharging, authorities have applied various overload prevention systems and overload vehicle control methods. One of them is a fixed axle weighing system that measures the weight of the vehicle by installing sensors on the floor of the roadway, and introduces private weighbridges in construction sites, logistics warehouses, and import and export ports where freight is frequent.
그러나, 이러한 계근대를 이용한 측정 장치들은 많은 예산과 장비운영의 문제점 때문에 전국적으로 확대되어 운영되지 못하고 있는 실정으로서 현재 도입되고 있는 대부분의 과적 측정방법은 상차 지점에서 멀리 떨어져 있는 계근대에서 이루어지고 있다. However, the measuring devices using the weighbridges are not expanded and operated nationwide due to the problems of budget and equipment operation. Most of the overload measuring methods currently introduced are performed in the weighbridges far from the loading point.
한편, 차량의 자체 중량을 측정할 수 있는 종래 기술로는 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 그 변형량을 측정함으로써 차량의 무게를 측정하는 판스프링 방식의 차량에 적용하는 시스템과, 에어 스프링의 공기압력을 이용하여 차량의 무게를 측정하는 압력방식 시스템, 그리고 로드셀을 적용하여 차량의 무게를 측정하는 로드셀 방식 시스템과 차량의 적재함의 무게만을 측정할 수 있는 유압게이지 방식 시스템으로 구분할 수 있다.On the other hand, the prior art that can measure the weight of the vehicle itself is attached to the strain gauge on the leaf spring and the system applied to the leaf spring type vehicle to measure the weight of the vehicle by measuring the amount of deformation, and the air pressure of the air spring It can be divided into a pressure system for measuring the weight of the vehicle, and a load cell system for measuring the weight of the vehicle by applying a load cell and a hydraulic gauge system for measuring the weight of the vehicle's loading box.
상술한 차량의 중량을 측정하는 방법 중 대부분은 그 원리와 구성방식에서 많은 차이를 보이고 있어 서로 다른 별개의 시스템으로 통용되고 있다Most of the above-described methods for measuring the weight of a vehicle show a lot of difference in its principle and configuration, and are commonly used as separate systems.
한편, 종래 기술 중에는 차량의 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 적재되는 화물의 무게에 따른 스트레인 변화로부터 차량의 축 중량을 구하는 방법이 제시되었다.Meanwhile, in the related art, a method of obtaining an axle weight of a vehicle from a strain change according to a weight of a load loaded by attaching a strain gauge to a leaf spring of the vehicle has been proposed.
차량의 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 축 중량을 구하는 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 차체 프레임(10)에 설치된 판스프링(20)에 스트레인 게이지(30)를 설치하여 차체 프레임(10)에 가감되는 무게에 따라 판스프링(20)의 휨 정도를 검출하고, 이때 검출된 휨 정도를 환산하여 축 중량으로 표시되도록 한다.As shown in FIG. 1, an apparatus for obtaining an axial weight by attaching a strain gauge to a leaf spring of a vehicle includes installing a
판스프링(20)에 스트레인 게이지(30)를 설치하는 과정은 그라인더 등의 연마 기를 이용하여 판스프링(20)의 표면을 연마하고, 아세톤 등을 이용하여 세척 작업을 수행한 후 접착제를 스트레인 게이지 표면에 도포한 후 일정압력(0.3~0.7kg/㎠)으로 적어도 5분 이상을 가압하며, 스트레인 게이지(30)로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위해 스트레인 게이지(30)의 외부에 실리콘을 도포하는 것으로 설치가 종료된다.In the process of installing the
그러나, 이러나 판스프링(20)에 스트레인 게이지(30)를 설치하는 과정은 4축 차량의 경우 2명의 숙련자도 2시간 이상을 작업 시간으로 소비하고, 5축 차량의 경우 3시간 정도가 작업 시간으로 소비되어 비숙련자가 설치할 경우 판스프링(30)의 표면 연마와 세척, 접착, 밀폐 등의 설치과정이 복잡하여 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.However, in the process of installing the
또한, 판스프링(20)에 스트레인 게이지(30)를 설치하여 사용하는 차량의 하중 측정 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.In addition, a load measuring apparatus for a vehicle using the
판스프링(20)에 설치된 스트레인 게이지(30)는 차량의 중앙 제어장치와 케이블을 통해서 연결되는데, 차량에 화물을 적재하는 과정 및 차량의 운행중에 스트레인 게이지(30)와 중앙 제어장치를 연결하는 케이블이 끊어져 유지 및 보수가 어려운 문제점이 존재하였다.The
또한, 판스프링(20)에 스트레인 게이지(30)를 설치할 때 판스프링(20)의 표면에 이물질(예를 들면, 방청 페인트, 먼지, 윤활제 등)이 완전히 제거되지 않으면 스트레인 게이지가 파손되거나 합선이 발생되는 문제점이 있으며, 판스프링(20)의 표면이 일정하게 연마되지 못하면 불규칙한 표면으로 인해 스트레인 게이지(30)가 설치후에 쉽게 이탈되거나, 불규칙한 표면으로 인해 부정확한 값을 출력하는 문제점이 있다.In addition, when installing the
또한, 판스프링(20)의 표면에 스트레인 게이지(30)가 접착제를 이용하여 고정하고, 실리콘 등을 이용하여 밀봉하므로 설치 후 판스프링(20)을 교체할 경우 스트레인 게이지(30)의 표면에 붙은 접착제 및 실리콘으로 인해 스트레인 게이지(30)를 재활용할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 스트레인 게이지는 얇은 전기 절연물 베이스 위에 격자 모양의 저항선 또는 포토 에칭 가공한 저항박을 입히고, 인출선을 붙인 것으로 스트레인 게이지 표면에 접착제를 도포하여 장착한 후에는 재사용이 불가능하게 된다.In addition, since the
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 판스프링에 설치가 용이할뿐만 아니라, 각 측정 센서들과 차량의 중앙 제어장치를 무선으로 연결함으로써, 종래기술의 하중 측정 장치에서 유선이 끊어짐으로써 발생하는 문제점을 해결하는 차량 하중 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is not only easy to install in the leaf spring of the vehicle, but also by the wireless connection between the respective measuring sensors and the central control unit of the vehicle, a problem caused by breaking the wire in the load measuring apparatus of the prior art It is to provide a vehicle load measuring apparatus and method for solving the problem.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하중 측정 장치는, 차량의 판스프링에 설치되어, 설치된 위치의 기울기(판스프링 기울기)를 측정하고, 상기 판스프링 기울기를 전송하는 판스프링 기울기 센서; 차량의 프레임에 설치되어, 설치된 위치의 기울기(기준 기울기)를 측정하고, 상기 기준 기울기를 전송하는 기준 기울기 센서; 및 상기 기준 기울기 및 상기 판스프링 기울기를 이용하여 차량에 인가된 하중을 계산하여 출력하는 하중 출력 장치를 포함한다.The load measuring apparatus of the present invention for solving the above problems is, the plate spring inclination sensor is installed in the leaf spring of the vehicle, and measures the inclination (pan spring inclination) of the installed position, and transmits the leaf spring inclination; A reference tilt sensor installed on a frame of the vehicle to measure a tilt of the installed position (reference tilt) and transmit the reference tilt; And a load output device for calculating and outputting a load applied to the vehicle using the reference slope and the leaf spring slope.
또한, 상기 하중 출력장치는 상기 기준 기울기 및 상기 판스프링 기울기를 이용하여 하중으로 인하여 발생된 하중 기울기를 계산하고, 상기 하중 기울기를 이용하여 차량에 인가된 전체 하중을 계산하여 출력하는 하중 출력 장치를 포함할 수 있다.The load output device may further include a load output device configured to calculate a load slope generated by the load using the reference slope and the leaf spring slope, and calculate and output the total load applied to the vehicle using the load slope. It may include.
또한, 상기 하중 출력 장치는 차량의 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기를 저장하는 데이터 베이스를 포함하고, 상기 계산된 하중 기울기를 상기 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기와 비교하여 차량의 하 중을 계산할 수 있다.In addition, the load output device includes a database for storing the load slope of the tolerance state of the vehicle and the load slope of the full state, by comparing the calculated load slope with the load slope of the tolerance state and the load slope of the full state The load on the vehicle can be calculated.
또한, 상기 하중 출력 장치는 차량의 각 차축에 대해서 축하중을 계산하고, 각 차축의 축하중을 합산하여 차량의 전체 하중을 계산할 수 있다.In addition, the load output device may calculate the congratulations for each axle of the vehicle, and calculate the total load of the vehicle by summing the congratulations of each axle.
또한, 상기 하중 출력 장치는 차량에 설치된 기준 기울기를 이용하여 판스프링 기울기 센서 측정값에서 차량 전체의 좌우 및 전후 경사를 보정하고, 요철에 의한 텐덤의 회전효과를 보정하여 차량에 인가된 축하중 및 차량 전체 하중을 측정할 수 있다.Further, the load output device corrects the left and right and front and rear inclination of the entire vehicle in the leaf spring inclination sensor measurement value by using the reference slope installed in the vehicle, and corrects the rotation effect of the tandem due to the unevenness, The total vehicle load can be measured.
또한, 상기 하중 출력 장치는 다음의 수학식 
또한, 상기 하중 출력 장치는 각 채널별 무게를 다음의 수학식 
에 따라서 측정할 수 있다.It can be measured according to.
또한, 상기 하중 출력 장치는 상기 판스프링 기울기 센서와 상기 기준 기울기 센서로부터 무선으로 상기 판스프링 기울기 및 상기 기준 기울기를 각각 수신할 수 있다.The load output device may wirelessly receive the leaf spring inclination and the reference slope from the leaf spring inclination sensor and the reference inclination sensor.
또한, 하중 출력 장치는 사용자로부터 하중 측정 명령을 입력받는 입력부; 상기 기준 기울기 센서 및 상기 판스프링 기울기 센서와 무선으로 통신을 수행하는 무선 통신부; 차량의 하중 및 과적 여부를 사용자에게 표시하는 표시부; 차량의 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기를 저장하는 데이터 베이스; 및 상기 하중 측정 명령을 입력받으면 상기 기준 기울기 센서 및 상기 판스프링 기울기 센서로 하중 측정 명령을 전송하고, 상기 기준 기울기 센서 및 상기 판스프링 기울기 센서로부터 각각 수신되는 기준 기울기 및 판스프링 기울기와 상기 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기를 이용하여 차량의 하중을 계산하고 과적 여부를 판단하여 상기 표시부로 출력하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.The load output device may further include an input unit configured to receive a load measurement command from a user; A wireless communication unit for wirelessly communicating with the reference tilt sensor and the leaf spring tilt sensor; A display unit which displays a load and an overload of the vehicle to the user; A database for storing the load slope of the tolerance state of the vehicle and the load slope of the full state; And when the load measurement command is input, the load measurement command is transmitted to the reference tilt sensor and the leaf spring tilt sensor, and the reference slope and the leaf spring slope received from the reference tilt sensor and the leaf spring tilt sensor, respectively, and the tolerance state. It may include a main control unit for calculating the load of the vehicle by using the load slope and the load slope of the full state, and determines whether or not overload.
또한, 상기 판스프링 기울기 센서 및 상기 기준 기울기 센서는 설치된 위치의 기울기를 측정하는 센싱부; 상기 하중 출력 장치와 무선 통신을 수행하는 RF 모듈; 상기 RF 모듈을 통해서 상기 하중 출력 장치로부터 하중 측정 명령을 입력받으면 상기 센싱부로부터 입력된 기울기값을 식별 정보와 함께 상기 RF 모듈을 통해서 상기 하중 출력 장치로 전송하는 센서 제어부를 포함할 수 있다.In addition, the leaf spring inclination sensor and the reference inclination sensor is a sensing unit for measuring the inclination of the installed position; An RF module performing wireless communication with the load output device; When receiving a load measurement command from the load output device through the RF module may include a sensor control unit for transmitting the inclination value input from the sensing unit with the identification information to the load output device through the RF module.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하중 측정 방법은, 차량의 판스프링에 설치된 판스프링 기울기 센서 및 차량의 프레임에 설치된 기준 기울기 센서를 이용하여 차량 하중 측정 방법으로서, (a) 상기 판스프링 기울기 센서로부터 상기 판스프링 기울기 센서가 설치된 위치의 판스프링 기울기를 수신하고, 상기 기준 기울기 센서로부터 상기 기준 기울기 센서가 설치된 위치의 기준 기울기를 수신하는 단계; 및 (b) 상기 기준 기울기 및 상기 판스프링 기울기를 이용하여 차량에 인가된 하중을 계산하는 단계를 포함한다.On the other hand, the load measurement method of the present invention for solving the above-described problems, a vehicle load measurement method using a plate spring inclination sensor provided on the leaf spring of the vehicle and a reference inclination sensor provided on the frame of the vehicle, (a) the plate Receiving a leaf spring inclination of a position where the leaf spring inclination sensor is installed from a spring inclination sensor, and receiving a reference inclination of a position in which the reference inclination sensor is installed from the reference inclination sensor; And (b) calculating a load applied to the vehicle using the reference slope and the leaf spring slope.
또한, 상술한 (b) 단계는 상기 기준 기울기 및 상기 판스프링 기울기를 이용 하여 하중으로 인하여 발생된 하중 기울기를 계산하고, 상기 하중 기울기를 이용하여 차량에 인가된 하중을 계산할 수 있다.In addition, in the step (b) described above, the load slope generated by the load may be calculated using the reference slope and the leaf spring slope, and the load applied to the vehicle may be calculated using the load slope.
또한, 상술한 하중 측정 방법은, 상기 (a) 단계 이전에, 차량의 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기를 측정하여 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 (b) 단계는, 계산된 하중 기울기를 상기 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기와 비교하여 차량의 하중을 계산할 수 있다.In addition, the above-described load measuring method further comprises the step of measuring and storing the load slope of the tolerance state of the vehicle and the load slope of the full state before the step (a), wherein the step (b) is calculated, The load of the vehicle can be calculated by comparing the load slope with the load slope of the tolerance state and the load slope of the full state.
또한, 상술한 하중 측정 방법은, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는 차량의 차축별로 수행되고, 상기 (c) 단계는 차량의 각 차축에 대해서 축하중을 계산하고, 각 차축의 축하중을 합산하여 차량의 전체 하중을 계산할 수 있다.In addition, in the above-described load measuring method, step (a) and step (b) are performed for each axle of the vehicle, and step (c) calculates congratulations for each axle of the vehicle, and celebrates each axle. The total can be calculated by adding the weights.
또한, 상기 (c) 단계는 차량에 설치된 기준 기울기를 이용하여 판스프링 기울기 센서 측정값에서 차량 전체의 좌우 및 전후 경사를 보정하고, 요철에 의한 텐덤의 회전효과를 보정하여 차량에 인가된 축하중 및 차량 전체 하중을 측정할 수 있다.In addition, the step (c) is to use the reference slope installed in the vehicle to correct the left and right and front and rear inclination of the entire vehicle in the leaf spring inclination sensor measurement value, and during the celebration applied to the vehicle by correcting the rotation effect of the tandem due to unevenness And the total vehicle load.
또한, 상기 (c) 단계는 다음의 수학식
또한, 상기 (c) 단계는 각 채널별 무게를 다음의 수학식 
에 따라서 측정할 수 있다.It can be measured according to.
본 발명은 각 차량의 하중을 측정하기 위해서 무선 통신이 가능한 센서들을 차량의 판스프링 및 차량의 차체에 설치하고, 사용자는 차량에 설치된 전자기기 또는 휴대용 전자기기를 통해서 무선으로 센서들이 측정한 측정값을 수신하여 차량의 하중을 실시간으로 측정하여 과적을 예방할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 종래기술에서 유선으로 스트레인게이지와 차량에 설치된 전자기기를 연결하는 경우에 비하여 유지 보수가 편리한 효과가 나타난다.The present invention installs sensors capable of wireless communication in the leaf spring of the vehicle and the vehicle body of the vehicle in order to measure the load of each vehicle, the user measured the values measured by the sensors wirelessly through the electronic device or portable electronic device installed in the vehicle Not only has the effect of preventing the overload by receiving the measurement of the load of the vehicle in real time, and in the prior art, the maintenance effect is more convenient than in the case of connecting the strain gauge and the electronic device installed in the vehicle by wire.
또한, 본 발명은 하중 측정을 위해서 차량의 기울기 및 판스프링의 기울기를 측정하는 기울기 센서(경사계 센서)를 차량에 설치함으로써, 종래기술의 스트레인게이지를 차량에 설치하는 것에 비하여 설치 및 제거가 용이한 효과가 있다.In addition, the present invention by installing a tilt sensor (inclinometer sensor) for measuring the inclination of the vehicle and the inclination of the leaf spring to measure the load, it is easier to install and remove than the conventional strain gauge on the vehicle It works.
또한, 본 발명은 차량에 하중이 인가됨에 따라서 차량의 판스프링이 변형되는 정도를 판스프링의 기울기를 이용해서 측정하여 차량의 하중을 측정하고, 특히, 판스프링의 기울기를 차량 전체 기울기를 고려하여 측정함으로써, 상차가 수행되는 지면의 경사와 관계없이 정확한 하중 측정이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention measures the load of the vehicle by measuring the degree of deformation of the leaf spring of the vehicle as the load is applied to the vehicle using the inclination of the leaf spring, in particular, the inclination of the leaf spring in consideration of the overall slope of the vehicle By measuring, accurate load measurement can be performed irrespective of the slope of the ground on which the loading is performed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3 은 본 발명의 차량 하중 측정 방법에 이용되는 측정 방식을 설명하는 도면이다. 먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 하중 측정 방법을 설명하면, 본 발명의 차량 하중 측정 방법은 공차상태에서 도 2a에 도시된 바와 같이 원호 형 상인 판스프링(300)이 차량에 하중이 인가됨에 따라서 도 2b에 도시된 바와 같이 점차 수평 형상으로 변형된다는 점에서 착안하였다.2 and 3 are diagrams for explaining a measuring method used in the vehicle load measuring method of the present invention. First, referring to FIG. 2, the load measuring method of the present invention is described. In the vehicle load measuring method of the present invention, as shown in FIG. 2A in a tolerance state, the
이러한 변형 정도를 측정하는 방식으로 종래에는 스트레인 게이지를 이용하였으나, 상술한 바와 같은 문제점이 존재하여 본 발명은 기울기 센서(경사계 센서)를 이용하여 판스프링(300)의 변형 정도를 측정하였다. 이를 위해서, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 차량 하중에 따라서 판스프링(300)이 모양이 변형되면 이에 따른 기울기 변화를 측정하기 위해서 기울기 센서(210)를 판스프링(300)에 설치한다. 이 때, 판스프링(300)의 변형에 따라서 기울기 변화가 가장 잘 반영되는 판스프링(300)의 양쪽 측면 단부 중 어느 일측면 또는 양측면에 기울기 센서(210)를 설치한다. Conventionally, a strain gauge was used as a method of measuring the degree of deformation, but the present invention has the problem described above. Thus, the present invention measured the degree of deformation of the
공차 상태에서 기울기 센서(210)를 이용하여 기울기(경사각)를 측정하면 도 2a에 도시된 바와 같이 Θ1이 측정된다.When the tilt (tilt angle) is measured using the
그 후, 차량에 하중이 인가되면 도 2b에 도시된 바와 같이 판스프링(300)이 수평으로 변형되고, 하중이 인가된 상태에서 기울기 센서(210)를 이용하여 기울기를 측정하면 도 2b에 도시된 바와 같이, Θ2가 측정되며, 하중이 인가된 상태의 기울기인 Θ2의 크기는 공차 상태의 기울기인 Θ1의 크기보다 작음을 알 수 있다.Thereafter, when a load is applied to the vehicle, the
다만, 상술한 경우에 Θ1 및 Θ2를 지면에 대해서 측정하는 경우에는 차량이 경사진 지면에서 상차할 때와 평지에서 상차할 때 서로 다른 기울기가 측정되므로, 이를 보정하기 위해서, 본 발명은 판스프링(300)의 기울기를 차량의 프레임(700)에 대한 기울기로 설정하고, 이를 구현하기 위해서 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 차량 프레임(700)의 기울기를 측정하는 기울기 센서(220)를 차량 프레임(700)에 설치하여 차량 전체의 기울기를 함께 측정한다.However, in the case described above, when Θ 1 and Θ 2 are measured with respect to the ground, different inclinations are measured when the vehicle is loaded on an inclined surface and when it is loaded on a flat surface. Set the inclination of the
이에 따라서, 본 발명은 차량 프레임(700)에 설치된 기울기 센서("기준 기울기 센서(220)"라 칭함)에서 측정된 기울기("기준 기울기"라 칭함)와 판스프링(300)에 설치된 기울기 센서("판스프링 기울기 센서(210)"라 칭함)에서 측정된 기울기("판스프링 기울기"라 칭함)를 동시에 구하고, 기준 기울기와 판스프링 기울기간의 차("하중 기울기"라 칭함)를 이용하여 차량에 인가된 하중을 측정한다. 여기서, 하중 기울기는 차량이 경사진 지면에 위치했는지 여부와 상관없이 순수하게 하중에 의해서 발생된 기울기를 나타낸다. Accordingly, the present invention provides an inclination measured by an inclination sensor (referred to as "
사전에 공차 상태에서 측정된 하중 기울기가 Θ1이고, 만차 상태에서 측정된 하중 기울기가 Θ3라고 하면, 상차하면서 측정된 하중 기울기(Θ2)가 Θ1과 Θ3사이의 값을 나타내면 적절한 하중이 차량에 인가된 것으로 판단할 수 있고, 상차하면서 측정된 하중 기울기(Θ2)가 Θ3보다 작은 값을 나타내면 과적으로 판단할 수 있다. 또한, Θ2의 크기를 Θ1과 Θ3 의 크기와 비교하여 비례식에 따라서 현재 차량에 인가된 하중을 측정할 수 있다. If the load slope measured in tolerance state before is Θ 1 and the load slope measured in full state is Θ 3 , if the measured load slope (Θ 2 ) shows the value between Θ 1 and Θ 3 while loading It can be judged that the vehicle is applied to the vehicle, and if the load gradient Θ 2 measured while loading shows a value smaller than Θ 3 , it can be judged excessively. Also, by comparing the magnitude of Θ 2 with the magnitudes of Θ 1 and Θ 3 , the current load applied to the vehicle can be measured according to a proportional expression.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 방법의 다른예를 도시하는 도면이다. 도 3a 및 도 3b에는 대형 차량의 뒷 바퀴축에 본 발명의 기준 기울기 센서(220)와 판스프링 기울기 센서(210)가 설치된 예와 이에 따 라서 기준 기울기, 판스프링 기울기, 및 하중 기울기를 측정하는 방법을 도시하였다.3A and 3B illustrate another example of a vehicle load measuring method according to a preferred embodiment of the present invention. 3A and 3B show an example in which the
도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 기준 기울기 센서(220)를 판스프링(300)의 정중앙 상면에 설치하고, 판스프링(300)의 양측 단부에 2개의 판스프링 기울기 센서(210a,210b)를 설치한다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the
공차 상태에서 기준 기울기와 판스프링 기울기를 측정하여 하중 기울기를 계산하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, Θ1a 및 Θ1b가 측정되고, 만차 상태에서 동일한 방식으로 측정하여 하중 기울기를 계산하면 Θ3a 및 Θ3b 가 측정된다. When the load slope is calculated by measuring the reference slope and the leaf spring slope in the tolerance state, as shown in FIG. 3A, Θ 1a and Θ 1b are measured, and when the load slope is calculated by measuring in the same manner at full load, Θ 3a And Θ 3b are measured.
그 후, 실제 상차 현장에서 하중을 인가한 상태에서 기준 기울기와 판스프링 기울기를 측정하여 하중 기울기를 계산하면 도 3b에 도시된 바와 같이, Θ2a 및 Θ2b가 측정된다.Thereafter, when the load slope is calculated by measuring the reference slope and the leaf spring slope while the load is actually applied at the loading site, Θ 2a and Θ 2b are measured as shown in FIG. 3B.
이 때, 하중 기울기가 공차상태의 하중 기울기(Θ1a 및 Θ1b)와 만차상태의 하중 기울기(Θ3a 및 Θ3b) 사이에 위치하면 적정한 하중이 인가된 것으로 판단할 수 있고, 상차하면서 측정된 하중 기울기(Θ2a 및 Θ2b)가 만차시의 하중 기울기보다 작다면 과적이라고 판단할 수 있으며, 현재의 하중 기울기를 만차시의 하중 기울기와 공차시의 하중 기울기와 비교하여 비례식에 따라서 현재 차량에 인가된 하중을 측정할 수 있다.At this time, when the load slope is located between the load slopes (Θ 1a and Θ 1b ) in the tolerance state and the load slopes (Θ 3a and Θ 3b ) in the full state, it can be determined that an appropriate load is applied, If the load slopes (Θ 2a and Θ 2b ) are less than the load slope at full load, it can be judged as an overload, and the current load slope is compared to the load slope at full load and the load slope at tolerant to the current vehicle according to the proportional formula. The applied load can be measured.
지금까지 본 발명의 차량 하중 측정 방법의 개념을 설명하였다.The concept of the vehicle load measuring method of the present invention has been described so far.
이하에서는, 이러한 개념을 적용하여 차량의 하중을 측정하는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 하중 측정 장치는 무선 및 유선으로 모두 구현이 가능하다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention for measuring the load of the vehicle by applying this concept will be described. The load measuring device of the present invention can be implemented both wirelessly and by wire.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 무선 방식으로 구현된 차량 하중 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 무선 방식의 차량 하중 측정 장치는 다수의 판스프링 기울기 센서들(210), 다수의 기준 기울기 센서들(220), 및 기울기 센서들로부터 측정된 기울기값을 이용하여 차량의 하중을 측정하여 사용자에게 표시하는 하중 출력 장치(100)를 포함하여 구성된다.4 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle load measuring apparatus implemented in a wireless manner according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the wireless vehicle load measuring apparatus of the present invention uses the slope values measured from the plurality of leaf
먼저, 복수의 판스프링 기울기 센서(210-1 내지 210-n)는 상술한 바와 같이 차량의 판스프링(300)에 설치되어, 하중 출력 장치(100)로부터 하중 측정 명령을 무선으로 수신하면, 기울기를 측정하고 측정값인 판스프링 기울기값을 자신의 식별 정보와 함께 무선으로 하중 출력 장치(100)로 전송한다.First, the plurality of leaf spring inclination sensors 210-1 to 210-n are installed in the
복수의 기준 기울기 센서(220-1 내지 220-m)는 상술한 바와 같이 차량의 프레임(700)이나 뒷 바퀴에 연결된 판스프링(300)의 중앙 상면에 설치되어, 하중 출력 장치(100)로부터 하중 측정 명령을 무선으로 수신하면, 기울기를 측정하고 측정값인 기준 기울기값을 자신의 식별 정보와 함께 무선으로 하중 출력 장치(100)로 전송한다.As described above, the plurality of reference inclination sensors 220-1 to 220-m are installed on the center upper surface of the
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 기울기 센서(210) 및 기준 기울기 센서(220)의 세부 구성을 도시하는 상세 블록도이다. 도 5를 더 참조하면, 본 발명의 판스프링 기울기 센서(210) 및 기준 기울기 센서(220)는 센싱 부(510), 센서 제어부(520), RF 모듈(530), 및 전원부(540)를 포함한다.5 is a detailed block diagram showing the detailed configuration of the leaf
센싱부(510)는 일반적으로 이용되는 경사계 센서 등으로 구현되어 현재 경사도(기울기)를 출력한다.The
센서 제어부(520)는 RF 모듈(530)로부터 하중 측정 명령이 수신되면 센싱부(510)로부터 기울기값을 입력받아, 자신의 식별 정보와 함께 RF 모듈(530)로 출력한다.When the load control command is received from the
RF 모듈(530)은 소정의 주파수 대역으로 센서 제어부(520)로부터 입력된 기울기값과 자신의 식별정보를 하중 출력 장치(100)로 전송한다.The
전원부(540)는 1차 전지 또는 2차 전지로 구현되어 센싱부(510), 센서 제어부(520) 및 RF 모듈(530)로 전력을 공급한다.The
다시 도 4를 참조하면, 하중 출력 장치(100)는 휴대용 전자 기기, 차량 내부에 설치되는 전자기기, 또는 차량용 내비게이션 등 다양한 형태로 구현될 수 있고, 무선 통신부(110), 메인 제어부(120), 입력부(150), 표시부(130) 및 데이터 베이스(140;DB)를 포함하여 구성된다. Referring back to FIG. 4, the
무선 통신부(110)는 소정의 주파수 대역(본 발명의 바람직한 실시예는 2.4GHz대역을 사용하지만 다른 주파수 대역도 이용 가능함)으로 복수의 판스프링 기울기 센서(210) 및 복수의 기준 기울기 센서(220)와 무선 통신을 수행하여, 하중 측정 제어 명령을 복수의 판스프링 기울기 센서(210) 및 복수의 기준 기울기 센서(220)로 무선 전송하고, 복수의 판스프링 기울기 센서(210) 및 복수의 기준 기울기 센서(220)로부터 기울기값 및 센서 식별 정보를 수신하여 메인 제어부(120)로 출력한다.The
표시부(130)는 LCD 디스플레이 장치로 구현되어 메인 제어부(120)로부터 입력되는 차량 관리 메뉴 및 하중 측정 결과를 사용자에게 표시한다.The
입력부(150)는 키패드 또는 터치 스크린등으로 구현되어 사용자로부터 표시부(130)에 출력된 메뉴에 대한 선택 정보 및 제어 명령을 입력받아 메인 제어부(120)로 출력한다.The
데이터 베이스(140)는 공차 상태 및 만차 상태에서 각 판스프링 기울기 센서(210)에서 측정된 기울기값과 각 기준 기울기 센서(220)에서 측정된 기울기값을 저장하고, 공차 상태와 만차 상태의 각 축의 무게, 후술하는 수학식 1 에 기재된 바와 같은 무게환산계수 등을 저장한다. The
또한, 데이터 베이스(140)는 공차 상태와 만차 상태에서의 기준 기울기와 판스프링 기울기간의 차(각도차)인 하중 기울기를 계산하여 저장한다. 또한, 데이터 베이스(140)는 하중 측정시마다 하중이 측정된 시간, 각 기울기 센서들의 측정값(측정 기울기값), 측정값들을 이용하여 계산된 각 축의 축하중, 전체 차량의 하중을 저장한다.In addition, the
한편, 메인 제어부(120)는 본 발명의 하중 측정 장치가 구동되면 차량 관리에 관한 기본적인 메뉴들을 표시부(130)로 출력하고, 입력부(150)로부터 하중 측정 명령이 입력되면, 하중 측정 명령을 무선 통신부(110)를 통해서 기준 기울기 센서(220)와 판스프링 기울기 센서(210)로 전송하고, 기준 기울기 센서(220)와 판스프링 기울기 센서(210)로부터 수신된 기울기값과 각 기울기 센서들의 식별 정보를 이용하여 차량의 각 차축에 인가된 하중 및 차량 전체의 하중을 계산하고, 계산된 결과를 표시부(130)로 출력한다. 메인 제어부(120)에서 차량 하중을 계산하는 과정을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세하게 설명한다. Meanwhile, when the load measuring device of the present invention is driven, the
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 다수의 판스프링 기울기 센서(210-1~210-8)와 기준 기울기 센서(220-1~220-3)가 차량에 설치된 상태를 설명하는 도면이다. 6A and 6B illustrate a state in which a plurality of leaf spring inclination sensors 210-1 to 210-8 and reference inclination sensors 220-1 to 220-3 are installed in a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention. Drawing.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 판스프링 기울기 센서(210)는 차량의 각 차축과 연결되는 좌우측 바퀴축에 하나씩 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 차축이 n 개인 차량의 경우에는 2n 개의 판스프링 기울기 센서(210)가 설치된다. 도시된 예에서, 차량에는 4개의 차축이 형성되어 있으므로, 8개의 판스프링 기울기 센서(210-1 내지 210-8)가 각 바퀴축에 연결된 판스프링(300)에 설치된다. 6A and 6B, the leaf
다만, 도시된 예에서는, 제 1 차축(610) 및 제 2 차축(620)에 설치된 독립 서스펜션인 각 판스프링(300)의 일측에만 판스프링 기울기 센서(210-1 내지 210-4)가 설치되는 것으로 도시하였으나, 측정의 정확도를 높이기 위해서 판스프링의 양측에 모두 판스프링 기울기 센서(210)를 설치할 수도 있다.However, in the illustrated example, the leaf spring inclination sensors 210-1 to 210-4 are installed only on one side of each
한편, 기준 기울기 센서(220)는 제 3 차축(630) 및 제 4 차축(640)에 걸쳐 설치된 텐덤 서스펜션 판스프링의 상부 중앙에 제 1 기준 기울기 센서(220-1) 및 제 2 기준 기울기 센서(220-2)가 설치되고, 차량의 차체 프레임(700)에 제 3 기준 기울기 센서(220-3)가 설치된다.The
기존 스트레인 게이지센서의 문제점인 경사지 및 요철지(비포장도로)에서 정 확한 측정이 되지 않는 문제점을 해결하기 위해서, 메인 제어부(120)는 기울기 센서들의 측정값들에 대해서, 제 1 및 제 2 기준 기울기 센서(220-1,220-2)를 이용하여 요철에 의한 텐덤의 회전효과를 보정하고, 제 3 기준 기울기 센서(220-3)를 이용하여 전체 차량의 좌우, 전후 경사를 보정하여 경사지 및 요철지에서도 정확한 하중을 측정할 수 있는 효과가 나타난다. In order to solve the problem of inaccurate measurement in the slope and uneven land (unpaved road), which is a problem of the conventional strain gauge sensor, the
그 측정 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 메인 제어부(120)는 기울기값과 함께 수신된 식별정보를 이용하여 각 센서들의 위치를 식별하고, 제 3 기준 기울기 센서(220-3)로부터 수신된 기준 기울기 값과 제 1 차축(610)과 연결된 판스프링에 설치된 판스프링 기울기 센서(210-1,210-2)로부터 수신된 판스프링 기울기값을 이용하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 방식에 따라서 하중 기울기를 계산하고, 하중 기울기를 데이터 베이스(140)에 저장된 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기와 비교하여 제 1 차축(610)에 인가된 하중(축하중)을 계산한다.In more detail, the measurement process of the
또한, 메인 제어부(120)는 제 3 기준 기울기 센서(220-3)로부터 수신된 기준 기울기 값과 제 2 차축(620)과 연결된 판스프링에 설치된 판스프링 기울기 센서(210-3, 210-4)로부터 수신된 판스프링 기울기값을 이용하여 제 1 차축(610)과 동일한 방식으로 제 2 차축(620)에 인가된 하중(축하중)을 계산한다.In addition, the
또한, 메인 제어부(120)는 제 1 기준 기울기 센서(220-1) 및 제 2 기준 기울기 센서(220-2)로부터 수신된 기준 기울기 값과 제 3 차축(630) 및 제 4 차축(640)과 연결된 판스프링에 설치된 판스프링 기울기 센서들(210-5 내지 210-8)로부터 수신된 판스프링 기울기값을 이용하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 방식에 따라 서 하중 기울기를 계산하고, 하중 기울기를 데이터 베이스(140)에 저장된 공차 상태의 하중 기울기 및 만차 상태의 하중 기울기와 비교하여 제 3 차축(630) 및 제 4 차축(640)에 인가된 하중(축하중)을 계산한다.In addition, the
각 차축의 하중이 계산되면, 메인 제어부(120)는 각 차축의 하중을 합산하여 차량 전체의 하중을 계산하고, 데이터 베이스(140)에 저장된 만차시의 하중과 비교하여 차량의 과적 여부를 판단한다.When the load of each axle is calculated, the
차량의 하중을 측정하는 계산 과정의 일예를 수식으로 설명하면 다음과 같다.An example of a calculation process for measuring a load of a vehicle is described as follows.
먼저, 실시간 하중 측정을 위한 각 판스프링 기울기 센서에 대한 무게 환산 계수를 아래의 수학식 1 에 따라서 생성한다. First, a weight conversion coefficient for each leaf spring tilt sensor for real time load measurement is generated according to Equation 1 below.
각 채널별 무게 환산 계수(여기서 채널이란 각 바퀴를 나타냄)는 각 판스프링 센서가 설치되는 바퀴축에 인가될 수 있는 하중(만차상태의 하중-공차상태의 하중)을 만차상태의 하중 기울기값과 공차상태의 하중 기울기값간의 차로 나눈값이다.The weight conversion factor for each channel (where channels are the wheels) represents the load that can be applied to the wheel shaft where each leaf spring sensor is installed (load in full load-tolerance in full load) and load gradient value in full load. It is divided by the difference between the load gradient values of the tolerance state.
예컨대, 제 1 판스프링 기울기 센서(210-1)가 설치된 채널의 무게 환산 계수(F_01)는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.For example, the weight conversion coefficient F_01 of the channel in which the first leaf spring tilt sensor 210-1 is installed may be expressed as in Equation 2 below.
여기서 SE_01 공차상태에서 측정된 제 1 판스프링 기울기 센서(210-1)의 기울기값을 나타내고, SE_11 은 공차상태에서 측정된 제 3 기울기 센서(220-3)의 기준 기울기값을 나타낸다. Here, the slope value of the first leaf spring tilt sensor 210-1 measured in the SE_01 tolerance state is shown, and SE_11 denotes the reference slope value of the third slope sensor 220-3 measured in the tolerance state.
또한, SF_01은 만차상태에서 측정된 제 1 판스프링 기울기 센서(210-1)의 기울기값을 나타내고, SF_11은 만차상태에서 측정된 제 3 기울기 센서(220-3)의 기준 기울기값을 나타낸다.In addition, SF_01 represents the inclination value of the first leaf spring inclination sensor 210-1 measured in the full state, and SF_11 represents the reference inclination value of the third inclination sensor 220-3 measured in the full state.
또한, WE_01은 공차상태에서 제 1 판스프링 기울기 센서(210-1)가 설치된 바퀴축의 무게로서, 축중의 1/2 또는 개별적으로 입력된 값을 나타내고, WF_01은 만차상태에서 제 1 판스프링 기울기 센서(210-1)가 설치된 바퀴축의 무게로서, 축중의 1/2 또는 개별적으로 입력된 값을 각각 나타낸다. In addition, WE_01 is the weight of the wheel shaft on which the first leaf spring inclination sensor 210-1 is installed in the tolerance state, and represents 1/2 or individually input value of the shaft, and WF_01 indicates the first leaf spring inclination sensor in full state. (210-1) is the weight of the wheel shaft on which it is mounted, and represents 1/2 of the shaft or individually input values.
한편, 차량에 상차중에 실시간으로 측정되는 각 바퀴축의 하중은 다음의 수학식 3에 의해서 계산할 수 있다.On the other hand, the load of each wheel shaft measured in real time while loading a vehicle can be calculated by the following equation (3).
상술한 수학식 3에서 기준 기울기 센서 변화량은, 독립 서스펜션 바퀴축의 하중을 구하는 경우에는 차체 프레임에 설치된 기준 기울기 센서의 변화량을 나타내고, 텐덤 공유 서스펜션 바퀴축의 하중을 구하는 경우에는 텐덤에 설치된 기준 기울기 센서의 변화량을 나타낸다.In Equation 3, the reference inclination sensor change amount indicates the amount of change of the reference inclination sensor installed in the vehicle frame when the load of the independent suspension wheel shaft is obtained, and the reference inclination sensor installed in the tandem when the load of the tandem shared suspension wheel shaft is obtained. The amount of change is shown.
도 6a 및 도 6b에 도시된 예에 수학식 3을 적용하면, 제 1 축(610) 및 제 2 축(620)과 같이 텐덤을 공유하지 않는 독립 서스펜션 바퀴축에 인가되는 하중은 다음의 수학식 4 에 의해서 계산되고, 제 3 축(630) 및 제 4 축(640)과 같이 텐덤을 공유하는 텐덤 공유 서스펜션 바퀴축에 인가되는 하중은 다음의 수학식 5에 의해서 계산되며, 각 축의 축하중은 좌우 바퀴축의 축하중을 합산하여 구할 수 있다.Applying Equation 3 to the example shown in Figures 6a and 6b, the load applied to the independent suspension wheel shaft, which does not share a tandem, such as the
상술한 수학식 4 및 수학식 5에서 채널별 보정계수는 각 차량별로 사전에 실험을 통해서 구해지는 상수이다.In Equation 4 and Equation 5, the correction coefficients for each channel are constants obtained through experiments for each vehicle in advance.
지금까지 도 6a 및 도 6b를 참조하여 4축 차량의 예를 들어 본 발명의 차량 하중 측정 방법을 설명하였으나, 상술한 하중 측정 방법은 3축 차량 및 5축 차량에도 동일하게 적용됨을 주의하여야 한다.Although the vehicle load measuring method of the present invention has been described with reference to FIGS. 6A and 6B as an example of a four-axis vehicle, it should be noted that the aforementioned load measuring method is equally applicable to a three-axis vehicle and a five-axis vehicle.
즉, 본 발명의 특징은 판스프링에 설치된 기울기 센서를 이용해서 차량에 인가되는 하중을 측정을 하되, 경사지형과 요철지형 보정을 위해서 기준기울기 센서를 사용한다는 점에 있다. 특히, 기준기울기센서는 전체 차량의 기준 기울기센서 (제3 기준 기울기센서)와 텐덤 공유축의 텐덤 기준 기울기센서(제 1 및 제 2 기준 기울기센서)로 나뉘고, 독립적으로 움직이는 축(예컨대, 도 6a 및 도 6b의 제 1 축 및 제 2 축)의 측정은 제 3 기준 기울기센서로 경사보정을 실시하고, 텐덤축을 공유하는 축(예컨대, 제 3 축 및 제 4 축)의 측정은 제1 및 제2 기준 기울기 센서로 경사 및 요철 보정을 실시한다는 점에 본 발명의 특징이 있으며, 따라서, 이러한 본 발명의 축하중 측정 방식은 4축 차량 뿐만아니라, 3축 또는 5축 차량에서도 동일하게 적용될 수 있다.That is, a feature of the present invention is that the load applied to the vehicle is measured using the inclination sensor installed in the leaf spring, but the reference slope sensor is used for correcting the inclined topography and uneven topography. In particular, the reference tilt sensor is divided into a reference tilt sensor (third reference tilt sensor) of the entire vehicle and a tandem reference tilt sensor (first and second reference tilt sensors) of the tandem shared shaft, and independently moveable axes (eg, FIGS. 6A and 6B). The measurement of the first axis and the second axis of FIG. 6B is performed by the third reference tilt sensor, and the tilt correction is performed. There is a feature of the present invention that the inclination and unevenness correction is performed by the reference inclination sensor, and therefore, the celebratory measuring method of the present invention can be equally applied to not only four-axis vehicles but also three- or five-axis vehicles.
또한, 상술한 예에서, 독립 서스펜션 바퀴축에 설치된 판스프링의 일측에 하나의 판스프링 기울기 센서만을 설치하는 것으로 기재하였으나, 보다 정교한 측정을 위해서는 판스프링의 양측에 각각 판스프링 기울기 센서를 설치하는 것이 바람직하다. In addition, in the above-described example, it is described that only one leaf spring inclination sensor is installed on one side of the leaf spring installed on the independent suspension wheel shaft, but for more precise measurement, it is preferable to install the leaf spring inclination sensors on both sides of the leaf spring. desirable.
이는 차량의 구조상 경사지에서 하중에 의한 각도 변화이외에 추가로 변형이 생기기 때문이다. 이상적인 경우에는, 차량이 기울어짐에 따라서 도 6c 의 상부에 도시된 바와 같이 판스프링도 차량과 평행하게 기울어져야 하지만, 판스프링과 차체를 연결하는 링커의 영향으로 도 6c 의 하부에 도시된 바와 같이, 판스프링이 차체와 평행하지 않게 기울어질 수 있다.This is because the deformation of the vehicle in addition to the angle change due to the load on the slope. Ideally, as the vehicle is tilted, the leaf spring should also be inclined parallel to the vehicle as shown at the top of FIG. 6C, but under the influence of the linker connecting the leaf spring and the body, as shown at the bottom of FIG. 6C. As a result, the leaf springs can be inclined not parallel to the body.
이러한 경우에, 판스프링의 실제 변형과 기울어짐은 판스프링의 가운데 축을 기준으로 좌우가 서로 다른 변형이 발생하기 때문에 좌우측의 평균값을 구해서 무게로 환산하는 것이 하나의 판스프링 기울기 센서를 이용하여 하중을 측정하는 것보다 정확도를 높일 수 있다. In this case, since the actual deformation and inclination of the leaf spring are different from left and right about the center axis of the leaf spring, the average value of the left and right sides is calculated and converted into weight using one leaf spring inclination sensor. It can be more accurate than measuring.
이렇게 독립 서스펜션 바퀴축에 2개의 판스프링 기울기 센서를 설치한 경우에, 상술한 수학식 1의 "센서 변화량"과 수학식 3의 "판스프링의 센서 변화량"은"두 판스프링 기울기 센서의 평균 변화량"이 된다. When two leaf spring inclination sensors are installed on the independent suspension wheel shafts as described above, the "sensor change amount" of Equation 1 and "sensor change amount of the leaf spring" of Equation 3 are "average change amounts of two leaf spring inclination sensors". "Becomes.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 장치의 구성 및 각 구성의 기능에 대해서 설명하였다.So far, the configuration of the vehicle load measuring apparatus and the function of each configuration have been described.
도 7 은 판스프링 기울기 센서(210)가 판스프링(300)에 설치되는 상세 예를 설명하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 판스프링 기울기 센서(210)는 접착부(212)에 의해서 판스프링(300)과 결합된다. 이 때, 접착부(212)는 판스프링 기울기 센서(210)의 저면에 설치되어 판스프링 기울기 센서(210)가 판스프링(300)과 밀착하여 고정되도록 하는 구성으로 접착제가 도포된 양면 테이프나 자성체를 이용하여 구현된다. 접착부(212)를 자성체로 구현하는 경우 바람직하게는 네오디움 자석(Neodymium magnet)을 이용한다. 네오디움 자석은 네오디뮴과 철 및 붕소의 화합물(NdFeB)로 만들어지는데, 자석의 힘이 매우 강해서 판스프링(300)과 밀착된 판스프링 기울기 센서(210)가 유동하거나 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.FIG. 7 is a view for explaining a detailed example in which the leaf
또한, 도 7 에 도시된 바와 같이, 차량의 운행중 발생하는 진동으로 인해서 판스프링 기울기 센서(210)가 최초 설치된 위치로부터 이동하는 것을 방지하기 위해서 판스프링 기울기 센서(210)의 위치를 고정하는 고정부(230)를 더 설치할 수 있다.In addition, as shown in Figure 7, the fixing portion for fixing the position of the leaf
고정부(230)는 내부에 수납부(231)가 형성된 플라스틱 사출물로써, 고정부(230)의 저면에 접착제 등을 도포하여 판스프링(300)에 고정되도록 하고, 판스프 링 기울기 센서(210)와 동일한 형상을 갖는 수납부(231)에 판스프링 기울기 센서(210)를 안착시킴으로써, 판스프링 기울기 센서(210)의 유동이 제한되도록 한다. 따라서, 판스프링 기울기 센서(210)는 접착부(212)에 의해 판스프링(300)에 1차 고정되고, 고정부(230)에 의해 설치된 위치로부터 이탈되거나 유동하는 것이 방지되도록 2차 고정된다.The fixing
또한, 고정부(230)는 상부 일측에 개폐 가능한 덮개부(232)가 더 설치되어 수납부(231)에 안착된 판스프링 기울기 센서(210)가 외부의 습기, 먼지 등의 이물질로부터 노출되는 것을 방지하도록 한다. 즉, 덮개부(232)는 판스프링 기울기 센서(210)가 고정부(230)에 안착된 후 고정부(230)의 상면을 덮어 고정부(230)의 내부가 밀폐되도록 하고, 밀폐 상태를 유지하기 위해 덮개부(232)의 일측에 형성된 후크(233)를 고정홈(234)과 결합시킨다.In addition, the fixing
상술한 바와 같이, 기준 기울기 센서(220)는 판스프링 기울기 센서(210)와 설치 위치만 차이가 있고, 그 구성, 설치 방식 및 고정부(230)와 결합되는 방식도 판스프링 기울기 센서(210)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.As described above, the
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하중 측정 방법을 설명하는 흐름도인 도 8을 더 참조하여 본 발명의 하중 측정 방법을 설명한다. 하중 측정 방법의 세부적인 과정은 이미 하중 측정 장치의 기능을 설명하면 설명되었으므로 도 8을 참조하여 본 발명의 하중 측정 방법의 전체적인 흐름에 대해서만 설명한다.Hereinafter, the load measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. 8 which is a flowchart illustrating a load measuring method according to a preferred embodiment of the present invention. Since the detailed process of the load measuring method has already been explained by explaining the function of the load measuring device, only the overall flow of the load measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. 8.
먼저, 본 발명에 따라서 차량의 하중을 측정하기 위해서, 본 발명의 차량 하중 측정 장치는 공차 상태와 만차 상태에서 각 차축의 판스프링 기울기 센서(210) 에서 측정된 판스프링 기울기와 기준 기울기 센서(220)에서 측정된 기준 기울기를 측정하여 공차 상태에서의 하중 기울기와 만차 상태에서의 하중 기울기를 구하여 데이터 베이스(140)에 저장한다(S800).First, in order to measure the load of the vehicle according to the present invention, the vehicle load measuring apparatus of the present invention is the plate spring inclination and
그 후, 차량에 상차할 때, 하중 출력 장치(100)가 사용자로부터 하중 측정 명령을 입력받으면, 하중 출력 장치(100)는 각 판스프링 기울기 센서(210) 및 기준 기울기 센서(220)로 하중 측정 명령을 전송한다(S810).Then, when loading the vehicle, if the
하중 측정 명령을 수신한 각 판스프링 기울기 센서(210) 및 기준 기울기 센서(220)는 판스프링 기울기와 기준 기울기를 측정하여 자신의 식별 정보와 함께 무선으로 전송하고, 하중 출력 장치(100)는 이들을 수신한다(S820).Each leaf
하중 출력 장치(100)는 각 센서들의 식별정보에 따라서 수신된 기준 기울기와 판스프링 기울기를 이용하여 각 차축에 연결된 판스프링(300)의 하중 기울기를 계산한다(S830).The
그 후, 하중 출력 장치(100)는 데이터 베이스(140)에 저장된 각 차축에 대해서 저장된 공차시 하중 기울기와 만차시 하중 기울기를 판독하고 현재 각 차축에 대해서 계산된 하중 기울기와 비교하여 현재 각 차축에 인가된 하중(축하중)을 계산한다(S840).Thereafter, the
하중 출력 장치(100)는 각 축하중을 합산하여 차량에 인가된 전체 하중을 계산하여 과적 여부를 판단한다(S850). The
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 제 S840 단계에서 축하중을 계산하는 방법 및 제 S850 단계에서 전체 하중을 계산하는 과정은 수학식 1 내지 수학식 3을 참조하여 상술하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the method of calculating the congratulations in step S840 and the process of calculating the total load in step S850 have been described above with reference to Equations 1 to 3, and thus, a detailed description thereof will be omitted.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 무선 방식으로 차량의 하중을 측정하는 장치 및 방법을 설명하였다. 본 발명의 다른 실시예는 무선 대신 유선 방식으로 차량의 하중을 측정한다. So far, a device and method for measuring a load of a vehicle in a wireless manner according to a preferred embodiment of the present invention have been described. Another embodiment of the present invention measures the load of the vehicle in a wired manner instead of wirelessly.
유선 방식의 실시예는 도 4 및 도 5 에 도시된 구성에서 무선 방식을 구현하기 위한 구성요소들(무선 통신부, RF 모듈 등)이 생략된다. 따라서, 각 기준 기울기 센서와 판스프링 기울기 센서는 센싱부만으로 구현되어 메인 제어부와 직접 연결되어 유선으로 메인 제어부로부터 제어신호를 수신하고, 메인 제어부로 측정값(측정 기울기값)을 출력하며, 하중 출력 장치로부터 직접 전원을 공급받는다.In the wired embodiment, components (wireless communication unit, RF module, etc.) for implementing the wireless method are omitted in the configurations shown in FIGS. 4 and 5. Therefore, each reference inclination sensor and the leaf spring inclination sensor are implemented only by the sensing unit, and are directly connected to the main control unit to receive a control signal from the main control unit by wire, output the measured value (measurement inclination value) to the main control unit, and output the load. Powered directly from the device.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1 은 종래 기술에 따라서 차량의 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 차량의 하중을 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a method of measuring the load of the vehicle by attaching a strain gauge to the leaf spring of the vehicle according to the prior art.
도 2 및 도 3 은 본 발명의 차량 하중 측정 방법에 이용되는 측정 방식을 설명하는 도면이다.2 and 3 are diagrams for explaining a measuring method used in the vehicle load measuring method of the present invention.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing the configuration of a vehicle load measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판스프링 기울기 센서 및 기준 기울기 센서의 세부 구성을 도시하는 상세 블록도이다.5 is a detailed block diagram showing the detailed configuration of the leaf spring tilt sensor and the reference tilt sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 다수의 판스프링 기울기 센서와 기준 기울기 센서가 차량에 설치된 상태를 설명하는 도면이다.6A to 6C are diagrams illustrating a state in which a plurality of leaf spring inclination sensors and reference inclination sensors are installed in a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7 은 판스프링 기울기 센서가 판스프링에 설치되는 상세 예를 설명하는 도면이다.7 is a view for explaining a detailed example in which the leaf spring inclination sensor is installed in the leaf spring.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하중 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a load measuring method according to a preferred embodiment of the present invention.
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