KR101277570B1 - 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치 및 모니터링 시스템 - Google Patents

다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치 및 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소의 동위원소인 삼중수소 원자가 붕괴하면서 베타선을 방출하고, 베타선이 형광물질에 닿게 되면 형광물질은 빛을 발생하게 되며, 이를 응용하여 얇은 유리관에 형광물질을 바르고 안에 삼중수소를 넣은 후 밀봉하고, 삼중수소에서 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 형광 빛을 발생하게 되고, 발생한 형광 빛을 렌즈로 집광하여 광센서에서 검출하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 보다 정확도를 높이고 내구성이 우수한 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치와 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치 및 모니터링 시스템{Tire deformation measurement device and monitoring system with several three hydrogen tube}
본 발명은 수소의 동위원소인 삼중수소 원자가 붕괴하면서 베타선을 방출하고, 베타선이 형광물질에 닿게 되면 형광물질은 빛을 발생하게 되며, 이를 응용하여 얇은 유리관에 형광물질을 바르고 안에 삼중수소를 넣은 후 밀봉하고, 삼중수소에서 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 형광 빛을 발생하게 되고, 발생한 형광 빛을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 보다 정확도를 높이고 내구성이 우수한 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치 및 모니터링 시스템에 관한 것이다
종래의 타이어의 변형을 측정하는 장치는 타이어의 변형을 측정장치가 설치된 부분이 바닥에 접지할 때 스스로 빛을 발생하고, 타이어 내부에 설치된 광학장치가 이를 인식하여 타이어의 변형을 측정하는 것이 기술의 추세이다.
타이어 변형을 측정을 위하여 사용되는 LED를 발광시키는 에너지 발생원을 압전소자(피에조소자)를 이용하여 타이어 접지시 발생하는 압력에 의하여 발생하는 전기에너지를 이용하여 LED가 켜도록 구성되어 있다.
이전에는 LED에 전지를 연결하기도 하였으나, 수명이 짧은 관계로 현재에는 시험 목적 이외에는 사용하지 않는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고 유리관 안에 삼중수소를 넣은 후 밀봉한 삼중수소관을 타이어 내부 바닥면에 다수개 설치하고, 삼중수소관으로부터 나온 베타선이 유리관에 도포된 형광물질을 자극하여 형광 빛을 발생시키고, 발생한 형광 빛을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 보다 정확도를 높이는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 LED의 경우에 온도 상승에 의하여 수명이 감소하고, 발광량 저하를 가져오는 문제점을 해결하기 위하여 약 13내지 20년 정도 빛을 발생하고, 온도에 영향을 받지 않으면서 별도의 발광에너지를 필요로 하지 아니하는 삼중수소관을 이용하므로, 작은 크기 및 간단한 구조로 제작하여 타이어 내부 표면에 다수 개 부착하여 타이어 내구성에 영향을 주지 않으면서 타이어의 성능 감소를 최소화하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 LED 경우에 타이어가 지면에 접촉할 때만 빛을 낼 수 있으나 삼중수소관의 경우에 타이어 회전 및 지면접촉과 관계없이 빛을 발생하여 타이어 내부 표면 변위를 계측하고, 별도의 조명장치 등이 필요하지 않아서 타이어 힘 및 장치의 기대 수명을 연장하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 발생한 형광을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출되어 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 타이어 변형의 분포를 모니터 상에 표시하여 관찰할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단은 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고, 수소의 동위원소인 삼중수소 원자가 붕괴를 하면서 베타선을 방출하는 삼중수소관을 타이어 내부에 다수 개 설치하고, 삼중수소에서 나온 베타선이 삼중수소관 안에 도포된 형광물질을 자극하여 형광을 발생하게 되고, 발생한 형광을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출되어 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 보다 정확도를 높이고 내구성이 우수한 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 LED의 경우에 온도 상승에 의하여 수명 감소 및 발광량 저하를 가져오는 문제점을 해결하기 위하여 약 13년내지 20년 정도 빛을 발생하고, 온도에 영향을 받지 않으면서 별도의 발광에너지를 필요로 하지 아니하는 삼중수소관을 이용하므로, 작은 크기 및 간단한 구조로 제작하여 타이어 내부 표면에 부착하여 타이어 내구성에 영향을 주지 않고 성능 감소를 최소화할 수 있는 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 LED 경우에 타이어가 지면에 접촉할 때만 빛을 낼 수 있으나, 삼중수소관의 경우에 타이어 회전 및 지면접촉과 관계없이 항시 형광을 발생하여 타이어 내부 표면 변위 또는 변형을 연속적으로 계측할 수 있고, 별도의 조명장치 등이 필요하지 아니하여 타이어 힘 및 장치의 기대 수명을 연장할 수 있는 타이어변형 측정장치를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고, 수소의 동위원소인 삼중수소 원자가 붕괴를 하면서 베타선을 방출하는 삼중수소관을 타이어 내부에 다수 개 설치하고, 삼중수소에서 나온 베타선이 삼중수소관 안에 도포된 형광물질을 자극하여 형광을 발생하게 되고, 발생한 형광을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출되어 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하고, 계측된 데이터에 기초하여 모니터 상에 표시하여 관리자들이 보다 쉽게 타이어의 변형을 볼 수 있고 판단할 수 있는 타이어변형 모니터링 시스템을 구현하는데 있다.
본 발명은 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고 유리관 내부에 삼중수소를 넣은 후 밀봉한 삼중수소관을 타이어 내부 바닥면에 다수개 설치하고, 삼중수소관으로부터 나온 베타선이 삼중수소관 내부 도포된 형광물질을 자극하여 형광을 발생시키고, 발생한 형광을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출되어 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측함으로써 보다 정확도를 높이는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 LED의 경우에 온도 상승에 의하여 수명 감소 및 발광량 저하를 가져오는 문제점을 해결하기 위하여 약 13내지 20년 정도 형광을 발생하고, 온도에 영향을 받지 않으면서 별도의 발광에너지를 필요로 하지 아니하는 삼중수소관을 이용하므로, 작은 크기 및 간단한 구조로 제작하여 타이어 내부 표면에 다수 개 부착하여 타이어 내구성에 영향을 주지 않고 성능 감소를 최소화하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 LED 경우에 타이어가 지면에 접촉할 때만 빛을 낼 수 있으나, 삼중수소관의 경우에 타이어 회전 및 지면접촉과 관계없이 형광을 발생하여 타이어 내부 표면 변위를 계측하고, 별도의 조명장치 등이 필요하지 않아서 타이어 힘 및 장치의 기대 수명을 연장하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 발생한 형광을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출되어 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 타이어 변형의 분포를 모니터 상에 표시하여 용이하게 관찰할 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따라 설계 제작된 삼중수소관을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 타이어의 변형을 측정하는 원리를 도시한 것이다.
도 3은 타이어 회전 시 타이어 접지장 길이 및 타이어 표면의 수직변위를 나타낸 것이다.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>
11; 삼중 수소관 12; 유리관
13; 형광물질 14; 삼중수소
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
본 발명의 발광원으로 사용되는 삼중수소에 대하여 살펴본다.
수소의 동위원소인 삼중수소는 원자가 붕괴를 하면서 베타선을 방출한다. 베타선이 형광물질에 닿게 되면 형광물질은 형광을 발생하게 된다.
이를 응용하여 얇은 유리관 내부 표면에 형광물질을 도포하고, 유리관 속에 삼중수소를 주입한 후 밀봉을 하면 삼중수소에서 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 형광등처럼 빛을 발생하게 된다. 삼중 수소관에서 형광을 발하는 수명은 13년~20년 사이이므로, 타이어의 수명동안 충분히 사용할 수 있다.
도 1에서와 같이 설계 제작된 삼중수소관을 타이어 내부 표면에 다수개 설치하여 타이어의 변형을 측정한다.
타이어 내부 변형으로 타이어 내부에 설치된 삼중 수소관이 상하좌우로 이동시키고 이를 광센서를 구비한 광학장치에서 변위를 연속적으로 계측하게 된다. 즉 타이어의 변형을 계측하기 위한 광학장치는 타이어 내부에 설치된 삼중수소관으로부터 발생되는 형광을 계측하고, 계측된 형광의 강도 또는 영상의 크기를 비교 분석하여 타이어의 진행방향, 횡방향 및 수직방향 변위를 연산 측정한다.
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따라 설계 제작된 삼중수소관을 도시한 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 타이어의 변형을 측정하는 원리를 도시한 것이다.
본 발명의 발광원으로 시용되는 삼중수소(도 1의 14)에 대하여 살펴본다. 수소의 동위원소인 삼중수소(도 1의 14)는 원자가 붕괴를 하면서 베타선을 방출한다. 베타선이 형광물질(도 1의 13)에 닿게 되면 베타선 에너지를 흡수한 형광물질(도 1의 13)이 형광을 발생하게 된다.
이를 응용하여 얇은 유리관 내부 표면에 형광물질(도 1의 13)을 도포하고, 유리관(도 1의 12) 속에 삼중수소(도 1의 14)를 주입한 후 밀봉을 하면, 삼중수소(도 1의 14)에서 나온 베타선이 유리관(도 1의 12) 안에 형광물질(도 1의 13)을 자극하여 형광등처럼 빛을 발하게 된다.
삼중 수소관(도 1의 11)에서 발생하는 형광의 수명은 13년내지 20년 사이이므로, 타이어의 수명동안 충분히 사용할 수 있다.
도 1에서와 같이 설계 제작한 삼중수소관(도 1의 11)을 타이어 내부표면에 다수 개 고정 설치하여 타이어 변형을 측정할 수 있다. 타이어가 조향, 진행 및 타 물체와의 충돌시 발생하는 변형으로 타이어 내부에 설치된 삼중수소관(도 1의 11)이 상하좌우로 이동하고, 이러한 변형을 광센서를 내장한 광학장치에서 변형 또는 변위를 계측하게 된다.
즉, 광학장치는 타이어 내부에 설치된 다수의 삼중수소관으로 타이어의 진행방향, 횡방향 및 수직방향 변위를 계측한다.
광센서는 형광의 파장을 측정할 수 있는 통상의 광센서 또는 CCD 센서 등을 사용할 수 있다. 광센서의 전단에는 형광을 집광하는 집광렌즈를 설치하여 보다 정확하게 광을 계측하도록 구성할 수 있다.
타이어 내부 표면에 설치된 다수의 삼중수소관(도 1의 11)에서 발생하는 빛을 광센서에서 수신하여 타이어의 진행방향, 횡방향 및 수직방향 변형 또는 변위를 계측 연산하는 기술적 구성에 대하여 살펴본다.
본 발명은 타이어의 변형이 있을 경우에 변형에 의하여 삼중수소관과 센서사이의 거리가 가까와져 거리가 짧아서 밝게 감지되고, 거리가 멀 경우에 검출된 빛의 강도가 낮아지게 되므로 타이어 내부 바닥면으로부터 센서에 입력되는 형광의 강약의 변화를 검출하여 진행방향, 횡방향 및 수직방향 변형 또는 변위를 계측 연산할 수 있다.
먼저, 진행방향을 감지하는 기술적 구성은 타이어 내부에 설치된 다수의 삼중수소관으로부터 발생한 빛을 림에 설치된 감지센서로 측정할 경우에 수광되는 빛의 강도가 강하여 밝게 나타나는 부분이 변형이 더 발생한 것이고, 변형이 발생하여 밝게 나타나는 부분으로 진행하고 있다고 판단할 수 있다.
즉, 진행방향으로 많은 변형이 가해져 광을 검출하는 광센서 또는 CCD 센서로부터 거리가 가까워져 측정된 빛의 강도가 높게 나타나므로 변형이 없는 부분보다 밝게 나타나거나 영상의 크기가 크게 나타나므로 타이어 내부 표면에 부착 설치된 삼중수소관으로부터 들어오는 빛의 강도를 비교하여 진행 방향을 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
횡 방향의 변형 검출 역시 빛을 발생하는 타이어 내부에 설치된 다수의 삼중수소관으로부터 발생한 빛을 림에 설치된 감지센서로 측정할 경우에 타이어 내부표면과 감지센서와의 거리에 따라 들어오는 빛의 강도가 서로 다르므로 이를 서로 비교하여 횡방향 변형을 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 타이어 내부 표면이 높은 하중에 의해 림과 가까워지면 타이어 내부 표면에 설치된 삼중수소관이 센서가 설치된 광학장치에 크게 상이 맺히게 됨을 검출하거나, 타이어 내부 표면에 설치된 삼중수소관에서 발생하는 빛이 광센서와의 거리가 가까워져 더욱 밝아지는 효과가 발생한다. 타이어가 지면에 접지했을 경우와 접지하지 않았을 때를 비교하면 타이어 표면의 상대적 수직 변위를 측정할 수 있다.
도 2를 바탕으로 변형에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.
종방향 변형은 삼중수소관 4개를 통상의 X축, Y축으로 구성하여 각각 90° 각도를 이루게 하여 타이어 내부 바닥면에 고정 설치하고, 이와 마주하는 림에 광센서를 설치하여 종방향 변형을 판단하는 기술적 구성이다.
종방향 변형은 도2의 도면상에서 상부와 하부에 설치된 삼중수소관으로 판단하며, 상부 삼중수소관으로부터 발생한 형광이 하부 삼중수소관 보다 더 강하거나 검출된 상의 크기가 더 클 경우에 상부에서 변형이 발생했음으로 판단한다.
이와 반대로, 상부 삼중수소관으로부터 발생한 형광이 하부 삼중수소관 보다 더 약하거나 검출된 상의 크기가 더 작을 경우에 하부에서 변형이 발생했음으로 판단한다.
횡방향 변형을 판단하는 기술적 구성에 대하여 살펴본다.
횡방향 변형은 좌측과 우측에 설치된 삼중수소관으로 판단하며, 좌측 삼중수소관으로부터 발생한 형광의 강도가 우측 삼중수소관으로부터 계측한 형광 보다 더 강하거나 센서에 검출된 상이 클 경우에 좌측에서 변형이 발생했음으로 판단한다.
이와 반대로, 좌측 삼중수소관으로부터 발생한 형광의 강도가 우측 삼중수소관으로부터 계측한 형광보다 더 약하거나 센서에 검출된 상이 작을 경우에 우측에서 변형이 발생했음으로 판단한다.
삼중수소관 4개로부터 림에 가까워지면 광센서에서 계측되는 형광의 강도는 크고, 멀어지면 형광의 강도가 약하게 된다. 이를 바탕으로 수직변위을 측정한다.
상기와 같은 방법으로 타이어 내부표면에 설치된 4개의 삼중수소관으로 진행방향, 종방향 및 수직변위를 계측할 수 있다.
도 2는 상기 삼중수소관을 타이어 내부바닥에 하나의 기준점을 중심으로 X 축 및 Y 축 방향으로 90° 각을 이루도록 각각 하나씩 부착 설치하고, 기준점을 중심으로 앞뒤좌우에 위치한 삼중수소관으로부터 검출되는 형광의 강도 또는 상의 크기를 광센서 또는 영상센서로 검출하여 진행방향, 횡방향 및 수직방향의 변형 또는 변위를 측정한다.
광센서의 전단에는 집광렌즈를 설치하여 감지되는 빛의 강도를 높여서 보다 정확한 변형을 측정할 수 있다.
도 2에서, 진행방향, 횡방향 및 수직방향의 변형 또는 변위를 광센서 또는 영상센서로 검출한 데이터를 연산 처리하여 타이어의 변위 또는 변형을 하여 이차원 또는 삼차원적으로 모니터 상에 표시할 수 있다.
즉, 광센서에서 측정된 형광의 강도가 강할수록 변형이 심한 것으로 튀어나온 형상으로 도시하고, 빛의 강도가 낮은 위치는 변형이 작은 것으로 도시하면 된다.
영상센서로 타이어 내부의 영상을 측정할 경우에는 모니터 상에 나타난 형상에 의하여 판단하면 된다.
본 발명은 수소의 동위원소인 삼중수소 원자가 붕괴하면서 베타선을 방출하고, 베타선이 형광물질에 닿게 되면 형광물질은 빛을 발생하게 되며, 이를 응용하여 얇은 유리관에 형광물질을 바르고 안에 삼중수소를 넣은 후 밀봉하고, 삼중수소에서 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 형광 빛을 발생하게 되고, 발생한 형광 빛을 집광렌즈로 집광하여 광센서에서 검출하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하여 보다 정확도를 높이고 내구성이 우수한 다수의 삼중수소관을 구비한 타이어변형 측정장치 및 모니터링 시스템을 제공하여 정확도를 높이고 내구성에 영향을 주지 않고 성능 감소를 방지할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (6)

  1. 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 측정장치에 있어서,
    타이어 내부표면에 고정 설치되며, 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고, 내부에 삼중수소를 넣은 후 밀봉한 다수의 삼중수소관; 및
    다수의 삼중수소관으로부터 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 발생한 형광을 검출하는 광센서를 구비하고,
    광센서에서 검출된 빛의 강도 또는 상의 크기를 판단하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측함을 특징으로 하는 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 삼중수소관으로부터 발생되는 형광을 집광하여 광센서에 도착하는 빛의 강도를 높일 수 있도록 집광렌즈를 더 구비한 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 측정장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 삼중수소관을 타이어 내부바닥에 하나의 기준점을 중심으로 X 축 및 Y 축 방향으로 각각 하나를 부착 설치하여 진행방향, 횡방향 및 수직방향의 변형을 측정함을 특징으로 하는 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 측정장치.
  4. 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 모니터링 시스템에 있어서,
    타이어 내부표면에 고정 설치되며, 얇은 유리관에 형광물질을 도포하고, 내부에 삼중수소를 넣은 후 밀봉한 다수의 삼중수소관; 및
    다수의 삼중수소관으로부터 나온 베타선이 유리관 안에 형광물질을 자극하여 발생한 형광을 검출하는 광센서를 구비하고,
    광센서에서 검출된 빛의 강도 또는 상의 크기를 판단하여 타이어의 진행방향, 횡방향 변위 및 수직방향 변위를 계측하며,
    각각의 위치에 따른 계측된 빛의 강도와 타이어 내부영상을 모니터하는 모니터를 구비함을 특징으로 하는 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 모니터링 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 삼중수소관으로부터 발생되는 형광을 집광하여 광센서에 도착하는 빛의 강도를 높일 수 있도록 집광렌즈를 더 구비한 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 모니터링 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 삼중수소관을 타이어 내부바닥에 하나의 기준점을 중심으로 X 축 및 Y 축 방향으로 각각 하나를 부착 설치하여 진행방향, 횡방향 및 수직방향의 변형을 측정함을 특징으로 하는 삼중수소 관을 구비한 타이어변형 모니터링 시스템.
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