KR101291167B1

KR101291167B1 - 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법

Info

Publication number: KR101291167B1
Application number: KR1020120055994A
Authority: KR
Inventors: 김형석; 조효승
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-08-07

Abstract

본 발명은 타이어 원주 측정 위치를 좌표를 획득하고 획득된 좌표에 레이져 변위센서를 위치시켜 타이어를 회전시켜 반지름 데이터를 계측하고, 반지름 데이터를 임계값과 이웃값 정리를 통해 데이터를 보정 후 타이어 원주를 계산할 수 있는 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 본 발명을 통하여 타이어 원주 검사를 자동화하여 전수 검사가 가능하게 하고 자동화 장치를 이용한 원주 측정을 통해 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법{Measuring device of tire circumference using non contact sensor and measuring method thereof}

본 발명은 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 원주 측정 위치를 좌표를 획득하고 획득된 좌표에 레이져 변위센서를 위치시켜 타이어를 회전시켜 반지름 데이터를 계측하고, 반지름 데이터를 임계값과 이웃값 정리를 통해 데이터를 보정 후 타이어 원주를 계산할 수 있는 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

타이어 원주면의 길이는 타이어에 있어서 매우 중요한 것으로 차량의 속도와 밀접한 관계를 갖게 된다.

즉, 타이어의 속도는 원주면 길이와 회전수의 곱으로 측정되는바, 타이어의 원주면 길이에 큰 오차가 있는 경우에는 차량의 속도계와 실질적인 속도가 일치되지 않는 문제가 발생하게 된다.

이와 같은 이유로 타이어의 원주면 길이를 측정하는 것이 중요하며, 종래 타이어의 원주면을 측정하는 방법은 림이 장착된 타이어를 롤러 위에 올려 회전시키며 측정자가 타이어 트레드 표면에 줄자를 접촉시켜 측정하였다.

그러나, 이러한 측정방법은 줄자를 타이어 트레드에 접촉시켜 측정함으로서, 트레드 표면에 고무의 식출이 발생한 경우 원천적으로 정확한 측정을 할 수 없는 문제가 있고, 측정이 수작업으로 수행됨에 따라 측정자에 따른 편차가 발생되고, 측정의 재연성이 불가능한 문제가 있으며, 타이어를 회전시키면서 줄자를 이용하여 측정함으로서 측정시간이 장시간 소요되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 레이저센서를 이용한 타이어 원주의 측정장치(한국특허공개 제10-2003-0013905호)가 개시된 바 있다. 그러나, 이러한 측정장치는 타이어가 측정되는 폭방향 위치에 따라 원주길이가 다르게 측정되므로, 기준값으로서의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 타이어 원주 측정 위치를 좌표를 획득하고 획득된 좌표에 레이져 변위센서를 위치시켜 타이어를 회전시켜 반지름 데이터를 계측하고, 반지름 데이터를 임계값과 이웃값 정리를 통해 데이터를 보정 후 타이어 원주를 계산할 수 있는 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치 및 측정방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 타이어를 장착시킬 수 있는 장착림과, 상기 타이어를 원하는 각도로 회전시킬 수 있는 회전구동장치와, 상기 장착림의 회전각을 측정하는 각도측정센서를 가지는 타이어회전부; 및상기 타이어의 트레드부를 촬영할 수 있는 카메라와, 상기 타이어와의 거리를 측정하여 반지름을 측정할 수 있는 레이저변위센서와, 상기 변위센서를 레이저센서가이드(104)에 따라 이동시키는 레이저센서구동기와, 상기 영상으로부터 영상분할 및 직선검출을 수행할 수 있는 영상분석장치를 가지는 측정부를 포함하는 타이어원주 측정장치이다.

상기 장착림은 상기 타이어의 공기압을 유지시킬 수 있도록 공압기구에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 발명으로, 타이어원주 측정장치로 타이어의 원주를 측정하는 타이어원주 측정방법은, 장착림에 장착된 타이어의 트레드면의 영상을 상기 카메라에 의해 획득하는 단계; 획득한 영상으로부터 타이어 중심과 트레드와 그루브 위치를 영상분할(a)과 직선 검출(c)을 이용하여 파악하고 원주 측정을 위해 그루브를 피한 원주측정위치(a)로부터 원주측정좌표(d)를 계산하는 단계; 상기 원주측정좌표(d)에 따라 상기 레이저변위센서를 이동하는 단계; 상기 장착림을 회전시키면서 상기 각도측정센서의 각도에 따라 각 위치에서의 반지름을 측정하는 단계; 및 측정된 반지름으로부터 그루브부분의 보정을 통해 보정반지름을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보정반지름을 구하는 단계는, 측정된 반지름을 횡그루브별로 구역화하여 나타내는 단계; 측정된 값 중 최대값과 최소값의 중간값을 임계값으로 설정하는 단계; 임계값보다 작은 값은 버리고, 버려진 부분의 반지름은 이웃한 구역의 반지름으로 대체하는 보정반지름을 구하는 단계; 전체각도에 대한 각각의 보정반지름을 표시하여 곡선화하는 단계; 및 각도별 보정반지름으로 원주를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 타이어 원주 검사를 자동화하여 전수 검사가 가능하게 하고 자동화 장치를 이용한 원주 측정을 통해 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치의 개략적인 정면도이다.
도 2는 도 1의 타이어원주 측정장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 CCD카메라에 의해 획득된 타이어 트레드부의 영상이다.
도 4는 레이저센서가 얻어낸 반지름의 각도별 그래프이다.
도 5는 도 4에서 임계값을 기준으로 보정한 보정반지름의 각도별 그래프이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치(100)의 개략적인 정면도이고, 도 2는 개략적인 측면도이다.

상기 타이어원주 측정장치(100)는 베이스(110)에 설치되는 타이어회전부(112)와, 상기 타이어회전장치(112)에 이격되어 상기 베이스(110)에 설치되는 측정부(101)를 포함한다.

상기 타이어회전부(112)는 타이어(10)를 장착시킬 수 있는 장착림(114)를 가지며, 상기 타이어회전부(112)에는 상기 타이어(10)를 원하는 각도로 회전시킬 수 있는 회전구동장치(미도시)가 설치된다. 그리고, 상기 타이어회전부(112)에는 상기 장착림(114)을 회전각을 측정하는 각도측정센서(미도시)가 내장된다.

그리고, 상기 장착림(114)은 상기 타이어(10)에 공기압을 유지시킬 수 있도록 공압기구(미도시)와 연결될 수 있다.

그리고, 상기 측정부(101)는 상기 타이어(10)의 트레드부를 촬영할 수 있는 카메라(108)와, 상기 타이어(10)와의 거리를 측정하여 반지름을 측정할 수 있는 레이저변위센서(106)와, 상기 변위센서(106)를 레이저센서가이드(104)에 따라 이동시키는 레이저센서구동기(102)를 포함한다.

상기 카메라(108)는 CCD 카메라를 사용할 수 있으며, 상기 타이어(10)의 폭방향전체에 대하여 상기 타이어(10)의 원주방향 일부를 촬영할 수 있다.

그리고, 상기 측정부(101) 내부에는 상기 영상으로부터 영상분할 및 직선검출을 수행할 수 있는 영상분석장치(미도시)가 내장된다.

상기 레이저센서구동기(102)는 회전모터 또는 직선모터일 수 있으며, 이에 따라 상기 레이저센서가이드(104)는 스크류 또는 직선빔일 수 있다.

본 발명에 따른 비접촉식 센서를 이용한 타이어원주 측정장치(100)는 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 타이어원주 측정장치(100)를 이용한 타이어원주 측정방법에 대해 설명한다.

먼저, 상기 타이어(10)를 상기 타이어원주 측정장치(100)의 장착림(114)에 장착한다. 그리고, 상기 카메라(108)에 의해 상기 타이어(10)의 트레드면의 일부의 영상을 도 3과 같이 획득한다.

획득한 영상으로부터 타이어 중심과 트레드와 그루브 위치를 영상분할(a)과 직선 검출(c)을 이용하여 파악하고 원주 측정을 위해 그루브를 피한 원주측정위치(a)로부터 원주측정좌표(d)를 계산한다.

그리고, 레이저변위센서(106)는 위에서 얻은 원주측정좌표(d)로 레이저센서구동기(102)에 의해 레이저센서가이드(104)를 따라 이동하게 된다. 이후, 상기 장착림(114)을 회전시키면서 각도측정센서(미도시)의 각도에 따라 각 위치에서의 반지름을 측정한다.

측정된 반지름은 도 4와 같이, 횡그루브별로 구역화하여 나타낸다(A1, A2.....An). 그리고, 측정된 값 중 최대값과 최소값의 중간값을 임계값으로 설정하고, 임계값보다 작은 값은 버리고, 버려진 부분의 반지름은 도 5에 도시된 바와 같이 이웃한 구역의 반지름으로 대체한다. 도 4 및 도 5에서는 버려진 구역의 우측에 있는 반지름 값으로 대체하였다. 그리고, 전체각도에 대한 반지름을 표시하여 곡선화하여 보정반지름을 구할 수 있다.

곡선화된 보정반지름 데이터는 다음과 같은 과정을 거처 원주(C)를 계산한다.

r_i = f(θ_i)

C = r₁*π*(θ₁/360)+r₂*π*(θ₂/360)+...+r₃*π*(θ_n/360)

위에서 r_i 는 각 위치에서는 보정반지름이고, θ_i는 각 보정반지름에 대한 ㅌ타이어의 회전각도이다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 타이어 100: 타이어원주 측정장치
101: 측정부 102: 베이스
104: 레이저센서가이드 106: 레이저변위센서
108: 카메라 110: 베이스
112: 타이어회전부 114: 장착림

Claims

타이어를 장착시킬 수 있는 장착림과, 상기 타이어를 원하는 각도로 회전시킬 수 있는 회전구동장치와, 상기 장착림의 회전각을 측정하는 각도측정센서를 가지는 타이어회전부; 및
상기 타이어의 트레드부를 촬영할 수 있는 카메라와, 상기 타이어와의 거리를 측정하여 반지름을 측정할 수 있는 레이저변위센서와, 상기 변위센서를 레이저센서가이드(104)에 따라 이동시키는 레이저센서구동기와, 상기 영상으로부터 영상분할 및 직선검출을 수행할 수 있는 영상분석장치를 가지는 측정부를 포함하는 타이어원주 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 장착림은 상기 타이어의 공기압을 유지시킬 수 있도록 공압기구에 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어원주 측정장치.
제1항의 타이어원주 측정장치로 타이어의 원주를 측정하는 타이어원주 측정방법에 있어서,
장착림에 장착된 타이어의 트레드면의 영상을 상기 카메라에 의해 획득하는 단계;
획득한 영상으로부터 타이어 중심과 트레드와 그루브 위치를 영상분할(a)과 직선 검출(c)을 이용하여 파악하고 원주 측정을 위해 그루브를 피한 원주측정위치(a)로부터 원주측정좌표(d)를 계산하는 단계;
상기 원주측정좌표(d)에 따라 상기 레이저변위센서를 이동하는 단계;
상기 장착림을 회전시키면서 상기 각도측정센서의 각도에 따라 각 위치에서의 반지름을 측정하는 단계; 및
측정된 반지름으로부터 그루브부분의 보정을 통해 보정반지름을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어원주 측정방법.
제3항에 있어서,
보정반지름을 구하는 단계는,
측정된 반지름을 횡그루브별로 구역화하여 나타내는 단계;
측정된 값 중 최대값과 최소값의 중간값을 임계값으로 설정하는 단계;
임계값보다 작은 값은 버리고, 버려진 부분의 반지름은 이웃한 구역의 반지름으로 대체하는 보정반지름을 구하는 단계;
전체각도에 대한 각각의 보정반지름을 표시하여 곡선화하는 단계; 및
각도별 보정반지름으로 원주를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어원주 측정방법.