KR101401958B1 - 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기에 있어서, 판 형상의 축중기판과, 상기 축중기판에 내장되고 개별적으로 분리된 출력신호 라인을 갖는 복수 개의 중량센서와, 상기 중량센서의 각 출력신호에 대하여 개별적으로 오프셋 보정을 수행한 후 전체 중량센서의 측정값을 합산하여 축중량을 산출하는 계측 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우 검측을 위해서 이동식 축중기를 위치한 도로 노면의 평평도 및 기타 물리적인 환경변화에 따라 각 로드셀의 저항치 오차 편중에 따라서 각각 로드셀의 무게 값이 다르게 읽혀지는 상황이 발생하더라도 센서패드 자체의 능동적 보정기법에 의해서 정확한 무게 값을 산출할 수 있다. 따라서 정확성을 기해야 하는 이동식 축중기 계측시스템에 좋은 대안이 될 것으로 기대된다.

Description

개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기{INDIVIDUAL ERROR CORRECTION TYPE PORTABLE AXLE-LOAD WEIGHTING MACHINE}
본 발명은 과적차량의 무게를 측정하는 이동식 축중기에 필요한 센서패드의 오차보정을 적용한 회로가 내장된 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 중량 센서에서 출력되는 검출신호에 대하여 개별적인 오차 보정이 이루어진 후 오차 보정된 검출신호를 합산하여 화물차량의 축중량을 산출함으로써 화물차량의 정밀한 축중량 측정이 가능하도록 하는 이동식 축중기에 관한 기술이다.
도로를 통행하는 차량이 과적을 하게 되면 상기 도로에 가해지는 하중이 증대되어 도로의 균열이 촉진되고 소성변형이 발생할 뿐만 아니라 포장수명이 단축된다. 이러한 현상에 의해 교통사고 발생위험이 증대되고, 상기와 같은 파손의 보수를 위한 막대한 시간과 비용이 소요된다.
특히, 차량 중에 화물차량의 과적은 도로 파손의 주된 원인으로 지적되어 오고 있고, 이러한 화물차량의 과적을 단속하기 위하여, 건설교통부령으로 규정한 단속요령 제4조 제1호의 단속기준은 「차량의 중량이 축하중 10톤 또는 총 중량 40톤을 초과하는 차량이나, 다만, 계측기 및 측정 오류 등을 감안하여 축하중 및 총 중량이 위 기준의 1할(10%)이내 초과된 경우에는 이를 허락할 수 있다」라고 규정하고 있다.
그리고 과적 차량 통행이 도로포장에 미치는 영향은, 축하중이 10t인 경우, 승용차 7만대 통행과 같은 도로파손이 발생하고, 축하중이 11t인 경우, 승용차 11만대 통행과 같은 도로파손이 발생하며, 축하중이 15t인 경우는 무려 승용차 39만대 통행과 같은 도로파손이 발생한다고 한다.
또한 도로교통법 제39조에 의하여 「모든 차의 운전자는 승차인원적재중량 및 적재용량에 관하여 대통령령이 정하는 운행상의 안전기준을 넘어서 승차시키거나 적재하고 운전하여서는 아니된다」고 규정되어 있어, 최대적재중량을 초과하는 차량에 대해서도 상기 도로교통법에 의해 단속이 이루어지고 있다.
이러한 최대적재중량을 초과하는 차량은 과적 단속기준에는 해당되지 않지만, 도로의 파손뿐만 아니라, 도로에서 일어나는 교통상의 모든 위험과 장해를 방지하고 제거하여 안전하고 원활한 교통을 확보하기 위해 단속되고 있다. 따라서 최대적재중량을 초과하는 차량도 과적차량의 한 형태로 볼 수 있다.
이러한 과적차량의 식별은 주로 화물차량의 축하중 측정에 의해 이루어지며, 화물차량의 축하중을 측정하는 축중기는 크게 정지상태에서 차량의 중량을 측정하는 정적 축중기와 차량의 이동 중에 차량의 중량을 측정하는 동적 축중기로 크게 구분할 수 있다. 일반적으로 고속도로 진입로에 설치된 과적차량 식별장치는 30Km의 속도 이내에서 과적을 측정할 수 있도록 설계되어져 있다.
국도에서 실시하는 이동식 과적차량 검측시스템은 일반적으로 차량이 정지된 상태에서 실시하고 있다. 또한 2009년부터 법으로 재정한 건설현장에서 운영하는 화물차량에 있어서 의무적으로 축하중 검측시스템을 구비하여 화물의 무게를 측정하도록 의무화하고 있으며 이를 각 지자체가 관리하도록 하고 있다.
여기에 필요한 이동식 과적차량 검측시스템은 고속도로공사에서 운영하는 화물차량 이동식 실시간 검측방법과는 달리 화물차가 정지해 있는 상태에서 차량의 축수에 따른 여러 개의 센싱패드를 사용하여 각 축의 무게를 한 번에 측정을 하거나 또는 1조의 이동식 센싱패드를 이용하여 한축씩 이동하면서 측정하는 방식을 사용한다.
이때, 이동식 과적차량 검측시스템은 센싱을 위한 센싱패드 및 전용 콘트롤러를 사용하여 과적의 여부를 판단하고 이에 대한 검증의 증명으로 컨트롤러에 취부 되어 있거나 혹은 컴퓨터에 연결된 프린터를 통해서 출력된 용지를 과적차량 운전자에게 증거 자료로 출력하여 줄 수 있도록 하고 있다.
그러나, 종래의 이동식 과적차량 검측시스템 즉, 이동식 축중기는 측정하고자 하는 도로의 노면의 평평도 및 환경적인 요인에 의해서 축중기 판을 구성하고 있는 로드셀의 오프셋 오차 문제로 인하여 정확한 축하중 계측이 곤란한 상황이 종종 발생하는데, 이를 도 1 ~ 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 이동식 축중기의 저면 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 이동식 축중기의 축충기판의 회로 구성을 개념적으로 표현한 것이고, 도 3은 평탄한 도로면 상에서 차량의 중량을 측정하는 경우에 관한 도면이고, 도 4는 평탄하지 않은 도로면 상에서 종래방식에 의해 차량의 중량을 측정할 때의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 일반적인 이동식 축중기는 축중기판(100)과 축중기판(100)의 전후단 측에 결합되는 패드(200)를 포함하여 구성된다.
축중기판(100)은 판재 형상으로 전후 면에 결합부(111)가 형성되어 있고, 저면 테두리를 따라 복수개의 결합홈(102)이 형성되어 있으며, 상기 결합홈(102) 내면으로 제1단턱부(102a)와 제2단턱부(102b)가 형성된다.
축중기판(100)은 양 측면으로 손잡이(104)를 구비하여 휴대 또는 이동시 파지가 용이하도록 되어 있다.
패드(200)는 상기 축중기판(100)의 결합부(111)에 결합되어 차량이 진입 또는 통행하는 것을 유도하는 것으로서, 축중기판(100)과 축중기판(100) 사이에 연장 연결되어 차량이 이동하는 통행로를 형성할 수 있으며, 차량 이동시 유동이 방지되도록 주로 고무 재질로 형성된다.
결합홈(102)에는 차량의 중량을 측정하기 위한 중량센서(300)가 복수 개가 설치되는데, 이동식 축중기의 중량센서로는 주로 로드셀이 사용된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 로드셀(300)들은 4개의 저항으로 이루어지는 일종의 브리지 회로로서, 기준 전압을 발생시키는 기준전원 공급부(400)로부터 인가되는 2개의 전원선(VREF+, VREF-)이 각각 연결된다. 또는 로드셀과 센서신호를 증폭하는 차동증폭기의 신호선과의 거리에 따른 저항값에 의해서 발생되는 오차분을 보정하기 위한 센즈신호 및 리턴신호를 포함하여 6가닥으로 구성될 수도 있다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 로드셀(300)과 로드셀(300) 사이에는 연결용 PCB가 장착되는 조인트 블록(120)이 설치되는데, 연결용 PCB에는 각 로드셀(300)에서 발생하는 오프셋 오차 성분 및 영점 오차 성분에 해당하는 값에 대응되는 보정용 저항이 실장되어 있다.
다시 도 2를 참조하면, 각 로드셀(300)들은 서로 병렬로 연결되며, 그에 따라 각 로드셀(300)의 신호 출력단(Sout+, Sout-)은 동일 가닥으로 연결되어 단일 차동 증폭기(510)의 입력단으로 입력된다. 차동 증폭기(510)에 의해 미약한 검출신호가 증폭되고, A/D 변환기(520)에서 디지털 신호로 변환된 후, 메인 컨트롤러(530)로 입력되며, 메인 컨트롤러(530)는 입력된 디지털 신호를 분석하여 차량의 축중량을 산출하게 된다.
여기서, 축중기판(10)에 설치된 각각의 로드셀 저항을 RA, RB, RC,....RN 이라고 한다면 동일 신호 라인에 병렬로 연결된 전체 로드셀 저항은 아래와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012047970813-pat00001
이러한 로드셀 저항의 병렬 연결을 통한 전체 로드셀 저항 검출신호들의 평균값 산출방식은 도 3과 같이 도로면이 평탄하고 개별 로드셀(300)이 정상적으로 동작하는 환경에서는 아무런 문제가 되지 않는다. 즉, 도 3과 같이, 축중기가 설치되는 도로면이 평탄한 경우에는 축중기판(100)에 가해지는 전체 하중에 대하여 각각의 로드셀(300)에 평균적인 힘이 가해지므로 개별 로드셀 저항이 모두 동일한 값을 나타내므로 상기 수식을 통해 전체 로드셀 저항(Rpad)를 구하면, 개별 로드셀(300)들의 저항을 알아낼 수 있고, 이로부터 축중기판(100)에 가해지는 전체 하중을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
그러나, 어느 특정의 로드셀 즉, 첫 번째 연결된 로드셀 저항(RA)에 문제가 생겨 0Ω이 되거나 라인 고장이 발생하는 경우에는 해당 로드셀 저항의 이상이 전체 로드셀 저항에 영향을 줄 수밖에 없는 문제점이 발생한다. 또는 어느 특정의 로드셀의 저항값이 틀어져 있다면 전체 저항에 영향을 줄 수밖에 없는 문제점이 있다. 이와 같이, 기존의 축중기판(100)의 로드셀 회로는 병렬 연결방식을 사용함에 따라 특정 센서(로드셀)에 문제가 발생했을 경우에 대한 대처가 미흡하도록 설계되어 있다. 이러한 설계는 모든 로드셀의 저항값이 동일하다는 조건이 성립된다는 전제에서 이루어진 것으로서, 차동 증폭기(510), A/D 변환기(520) 등의 부품을 적게 사용하여 구성할 수 있다는 장점이 있으나, 상기와 같은 상황에 직면했을 시 에 측정오차가 발생할 수 있는 문제가 있다.
더욱이, 이러한 보정기법은 도로가 평탄하지 않은 도 4와 같은 상황이 발생할 경우 더욱 큰 문제를 가져오게 된다. 즉, 도 4와 같이, 도로가 평탄하지 않은 경우에는 차량의 바퀴로부터의 하중이 각 로드셀(300)에 고르게 가해지지 않고 어느 특정한 로드셀에 더 많은 하중이 가해지게 되므로 평균적인 무게에 비례한 데이터가 산출되었을 시에 각 로드셀의 전기 저항값이 틀어지게 된다.
이는 각 로드셀에서 불균형하게 발생한 저항 오차 성분을 보정용 저항(121)을 통해 각 센서 간의 불균형을 교정할 수 있도록 하였으나, 실제 차량의 축중량을 측정하는 실제 상황에서는 도로가 평탄하지 않은 환경에 의해 특정 위치의 로드셀에 더 많은 하중이 가해짐에 따라 각 로드셀 저항값이 서로 달라지게 되어 각 로드셀의 저항값이 모두 동일한 경우와 비교할 때 전체 저항값이 달라지게 되어 측정 오차가 발생하게 된다.
또한, 특정 위치의 로드셀에 더 많은 하중이 가해짐에 따라 각 로드셀(300)의 오프셋 값이 다른 로드셀(300)에 영향을 주게 되며, 특히, 시간에 따른 경년변화에 의해 각 로드셀(300)의 저항 기울기 값이 틀어질 경우에 더욱 측정 오차가 커지게 된다.
이뿐 아니라, 온도 및 습도에 따른 센서의 변화는 정밀성을 계측해야 하는 데이터 측정에 많은 영향을 끼치게 된다.
한국등록특허 제0777663호에서는 이러한 종래 축중기의 문제점을 개선하기 위하여, 바퀴가 위치되는 센서부와 보조판을 일체형이 아닌 각각 다수개의 부분으로 분리하여 조립함으로써, 노면이 고르지 못한 장소에 설치하여 사용하더라도 각각의 센서부와 보조판이 노면의 굴곡에 맞춰 휘어지면서 전체적으로 밀착되어 노면의 굴곡에 따른 센서부와 보조판이 차량의 바퀴나 노면 사이의 공간에 의해 발생되는 무게의 오차가 나타나지 않고, 차량의 무게를 정확히 측정할 수 있도록 하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나, 상기 등록특허는 노면의 굴곡에 따른 무게의 오차를 제거하기 위해 센서부와 보조판을 각각 다수개의 부분으로 분리하여 조립해야 하므로 여러 개의 부품을 개별적으로 제조 및 조립하여야 하므로 생산성 및 조립성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 종래 축중기의 문제점을 개선하여 간단한 구조를 가지면서도 노면의 굴곡시에도 정확한 차량의 축중량을 계산할 수 있는 장치에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 개별 오차 보정 방식을 적용하여 각 중량센서의 오차 보정을 아날로그 단이 아닌 디지털 단에서 개별적으로 처리함으로써 도로의 평탄성이 보장되지 않는 환경에서 주로 사용되는 이동식 축중기의 특성으로 인한 하중의 편중 또는 중량센서의 고장 등에 따라 발생하는 측정 오차를 획기적으로 개선하여 정밀하게 화물차량의 무게를 검측할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기에 있어서, 내부에 주변의 환경에 대한 환경 데이터를 검출하는 환경 센서가 설치되는 판 형상의 축중기판과; 상기 축중기판에 내장되고 개별적으로 분리된 출력신호 라인을 갖는 복수 개의 중량센서와; 상기 중량센서의 각 출력신호에 대하여 상기 주변의 환경 데이터를 반영하여 측정 데이터를 보정하고, 미리 저장된 개별 중량센서들의 오프셋 정보를 이용하여 개별 오프셋 보정 처리를 수행한 후에 전체 중량센서의 측정값을 합산하여 차량의 축중량을 산출하며, 상기 복수 개의 중량센서 중 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 정상상태의 중량센서들의 설치위치와 측정값의 관계를 분석하여 상기 축중기판의 하중 편중 패턴을 산출하고, 산출된 하중 편중 패턴에 기초하여 이상상태의 중량센서의 측정값을 예측하는 방식에 의해 이상이 발생한 중량센서를 검출하고, 상기 이상이 발생한 중량 센서를 제외한 나머지 중량센서의 측정값들을 이용하여 축중량을 산출하고, 중량센서 이상을 경고하기 위한 경고신호를 생성하는 계측 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기가 제공된다.
그리고, 상기 오프셋 정보는 각 로드셀의 현재의 오프셋 정보와, 로드셀의 경년 변화에 따른 오프셋 변화 정보를 포함하고, 상기 계측모듈은 상기 측정 데이터 보상시에 경년 변화에 따른 로드셀의 오프셋 변화 정보를 실시간으로 반영하는 것이 보다 바람직하다.
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또한, 상기 계측 모듈은 상기 복수 개의 중량센서 중 2개 이상의 중량센서에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 정상상태의 중량센서들의 측정값들의 최대편차를 계산하고, 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준 이하인 경우에는 정상상태의 중량센서들의 측정값들을 이용하여 축중량을 산출하고, 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준을 초과하는 경우에는 축중량을 산출하지 않고 경보신호만을 생성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 계측 모듈은 상기 복수 개의 중량센서 중 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 이상이 발생한 중량센서와 가장 인접한 위치의 중량센서의 측정값을 이상이 발생한 중량센서의 측정값으로 사용하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 계측 모듈은 상기 각 중량센서와 대응되도록 설치되어 대응되는 중량센서의 출력 신호를 증폭하는 차동 증폭기와; 상기 증폭된 중량센서의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와; 각 중량센서의 오프셋 조정과 축중량 산출을 위한 신호처리 알고리즘이 미리 저장되어 있고, 상기 A/D 변환기로부터 디지털 신호를 수신하면 상기 신호처리 알고리즘을 통해 상기 환경 센서에서 검출한 환경 데이터를 반영하여 측정 데이터를 보정하며, 각각의 중량센서의 출력신호에 대한 오프셋 보정을 수행한 후 전체 중량센서의 측정값을 합산하여 축중량을 산출하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 A/D 변환기는 상기 중량센서와 동일한 개수로 구비되어 각 A/D 변환기는 대응되는 차동 증폭기로부터 수신되는 신호를 디지털 신호로 변환할 수도 있고, 상기 차동 증폭기와 A/D 변환기 간에는 복수 개의 차동 증폭기의 출력 신호 를 선택적으로 상기 A/D 변환기로 출력하는 멀티플렉서를 개재하여 1개의 A/D 변환기만을 구비하도록 하는 것도 가능하다.
본 발명에 의할 경우 검측을 위해서 축중기를 위치한 도로 노면의 평평도 및 기타 물리적인 환경변화에 따라 각 로드셀의 저항치 오차 편중에 따라서 각각 로드셀의 무게 값이 다르게 읽혀지는 상황이 발생하더라도 센서패드 자체의 능동적 보정기법에 의해서 정확한 무게 값을 산출할 수 있다. 따라서 정확성을 기해야 하는 축중기 계측시스템에 좋은 대안이 될 것으로 기대된다.
도 1은 종래 이동식 축중기의 저면 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이동식 축중기의 축충기판의 회로 구성을 개념적으로 표현한 것이다.
도 3은 평탄한 도로면 상에서 차량의 중량을 측정하는 경우에 관한 도면이다.
도 4는 평탄하지 않은 도로면 상에서 종래방식에 의해 차량의 중량을 측정할 때의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 축중기판의 하부 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 회로 구성도의 다른 예를 나타낸 것이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 5는 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 축중기판의 하부 구조를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 회로 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 축중기판(10)의 하부 구조는 도 1에 도시된 종래 이동식 축중기판(100)의 하부 구조와 유사한 구조를 가지나, 종래와 같이 각 로드셀(20)의 출력 라인(21)이 상호 병렬적으로 접속되는 것이 아니라, 각 로드셀(20)들이 개별적인 출력 라인(21)들을 통해 계측 및 통신모듈(30, 40)로 입력되고, 로드셀(20)과 계측 및 통신모듈(30, 40) 간에 조인트 블록(120)이 설치되지 않는 것이 큰 차이점이다.
즉, 본 발명에서는 각 로드셀(20)들이 개별적인 출력 라인(21)들을 통해 계측모듈(30)로 입력되고, 계측 모듈(30)에서 각 로드셀(20)의 측정 데이터를 보상한 후 각각의 로드셀 값에 해당하는 중량치를 산출한 후, 전체 로드셀들의 중량치를 합산하여 차량의 축중량을 산출하게 되므로, 개별 로드셀(20)들을 위한 보정용 저항(121)이 필요하지 않게 된다.
보다 상술하면, 종래에는 로드셀이 병렬접속되는 구조이므로 로드셀의 출력신호들이 모두 1개의 라인을 통해 계측 모듈로 입력되므로, 모든 로드셀에 동일한 하중이 인가되고 모든 로드셀이 동일한 저항값을 갖는다는 조건을 만족해야 하며, 그에 따라 모든 로드셀들의 오프셋 값들을 보정하기 위해 보정용 저항(121)이 필수적으로 요구되었으나, 본 발명에 따르면, 각 로드셀(20)의 측정값들이 개별적으로 계측모듈(30)로 인가되어 개별적으로 저항값이 보정 및 산출이 되므로 종래와 같은 보정용 저항이 필요하지 않게 되는 것이다.
특히, 본 발명은 복수 개의 로드셀(20) 중 어느 하나에 이상이 발생한 경우에 해당 로드셀과 가장 인접한 거리에 위치한 로드셀의 출력신호를 이상이 발생한 로드셀의 출력신호로 사용하여 축중량을 계산하거나, 해당 로드셀을 제외한 나머지 로드셀들의 출력신호만을 이용하여 축중량을 계산한 후, 로드셀 이상을 통지하는 경고신호를 생성하도록 할 수 있으며, 이를 통해 개별 로드셀의 이상 발생시에도 대처가 가능하고 이상 발생을 경고하여 신속한 수리가 가능한 장점이 있다. 또는 미리 여러 가지 이상상황을 미리 예상하여 예상가능한 상황 및 그러한 상황 발생시의 대처 방안을 미리 롬테이블에 입력하여 어느 특정의 로드셀이 문제가 발생할 경우, 미리 설정된 산출방식에 따라 현재의 무게 값을 산출하도록 할 수도 있다.
예를 들면, 복수 개의 로드셀(20) 중 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 정상상태의 중량센서들의 축중기판(10) 평면상의 설치위치와 측정값들의 관계를 분석하여 축중기판(10)의 하중 편중 패턴을 산출하고, 산출된 하중 편중 패턴에 기초하여 이상상태의 중량센서의 측정값을 예측한 후, 예측된 측정값을 적용하여 축중량을 산출하는 것이 가능하다. 즉, 노면이 평탄하지 않고 불규칙하여 특정 로드셀(20)에 하중이 편중되는 경우 일반적으로 특정 로드셀(20)에만 하중이 집중적으로 가해지기보다는 가장 하중 집중도가 높은 로드셀(20)에서 하중 집중도가 가장 낮은 로드셀(20)로의 하중 경사 패턴이 형성되는 것이 일반적이므로, 이러한 하중 경사 패턴 상에서 이상이 발생한 로드셀(20)의 위치를 적용하면 해당 로드셀(20)의 측정값을 예측할 수 있다.
그리고, 만일 1개의 로드셀이 아닌 2개 이상의 로드셀에 이상이 발생하는 경우에는 인접한 로드셀의 측정값을 이용하는 경우에는 측정 오차가 커질 우려가 있으므로, 정상상태의 로드셀들의 측정값들의 최대편차를 계산하여 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준 이하인 경우에만 정상상태의 로드셀들의 측정값들을 이용하여 축중량을 산출하고, 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준을 초과하는 경우에는 축중량을 산출하지 않고 경보신호만을 생성하는 것도 가능하다.
이와 같이 특정 로드셀에 이상이 발생한 경우 종래의 방식으로는 측정자체가 불가능하거나 로드셀의 고장으로 인한 측정 오류를 전혀 파악할 수 없게 되나, 본 발명에 따른 개별오차 보정방식을 사용한 이동식 축중기에서는 이러한 경우에도 비교적 정확한 측정이 가능하고, 무게를 측정해야하는 중요한 시점에서 특정 로드셀 고장에 따라 측정이 이루어지지 못하는 경우를 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 모듈(30)은 로드셀(20)의 수와 동일한 개수의 차동 증폭기(31) 및 A/D 변환기(32)와, 메인 컨트롤러(33)를 포함하여 구성되고, 메인 컨트롤러(33)에는 온습도 센서(60)가 연결되어 있다.
각각의 로드셀(20)에서 출력되는 신호(무게에 따른 저항변화 신호)는 각각의 레퍼런스 소자의 전압을 기준으로 무게값이 전압값으로 변환된 신호이다.
이러한 로드셀(20)의 출력 신호는 별도의 출력 라인(21)을 통해 차동 증폭기(31)에 접속되고, 그에 따라 각각의 로드셀(20)에서 발생되는 미약한 크기의 출력신호는 각각의 차동 증폭기(31)에 의해 신호처리가 가능한 충분한 레벨의 신호로 증폭되고, 이들 각각의 증폭된 신호는 각각의 A/D 변환기(32)를 통해 디지털 신호로 변환되어 메인 컨트롤러(33)로 입력된다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 메인 컨트롤러(33)의 칩 선택단자에는 동시에 입력되는 복수 개의 로드셀 출력신호 중에서 어느 하나의 신호를 선택하기 위한 칩 선택 신호가 입력되며, 그에 따라 메인 컨트롤러(33)는 시분할 방식에 의해 각각의 로드셀 출력신호들을 처리하게 된다.
메인 컨트롤러(33)는 A/D 변환기(32)로부터 각각의 로드셀(20)에 대한 무게데이터가 입력되면, 주변 센서(예를 들면, 온습도 센서(60))가 읽은 환경데이터 값을 참조하여 현재의 데이터를 보상한 후 각각의 로드셀 값에 해당하는 무게 값을 산출하여 전체를 합산하게 된다. 즉, 메인 컨트롤러(33)는 미리 설정된 신호변환 알고리즘을 통해서 외부 노이즈에 대한 필터링과 오프셋 보정처리를 수행한 후 화물차량의 중량 데이터를 산출하게 된다. 이를 위해 종래 아날로그 오프셋 조정용 회로를 대신하는 신호처리 알고리즘을 펌웨어로 작성하여 메인 컨트롤러 내부에 프로그램밍하는 것이 필요하다.
메인 컨트롤러(33)는 각각의 로드셀(20)에 대한 오프셋 정보를 미리 저장하고 있으며, 그에 따라 데이터 보상시 미리 저장된 오프셋 정보와 환경 데이터를 참조하여 현재의 데이터를 보상하게 된다. 여기서, 오프셋 정보는 각 로드셀(20)의 현재의 오프셋 정보 외에 로드셀의 경년 변화에 따른 오프셋 변화 정보를 포함하여 경년 변화에 따른 로드셀의 오프셋 변화 정보를 실시간으로 반영하여 정확한 축중량 검출이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의할 경우 이러한 오프셋 정보와 환경 데이터에 기반한 로드셀 검출 신호의 보상이 디지털 단에서 소프트웨어적으로 이루어지므로 종래와 같은 보상용 저항이 필요하지 않을 뿐 아니라, 종래 일정 주기마다 이루어지던 보상용 저항의 조정 작업(가변저항 조정을 통한 저항값 변경)이 요구되지 않으므로 불필요한 인건비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
메인 컨트롤러(33)에서 산출된 차량의 축중량 데이터는 통신 모듈(40)을 통해 인디케이터 장치 또는 외부 서버 등의 기록 장치로 전송된다.
경년 변화, 기타 온도 또는 습도의 영향 및 센서패드가 위치한 도로의 평탄도의 불균형 등의 상황은 센서를 이용한 계측 시 종종 발생하는 것으로서, 극히 정확성을 기해야 하는 이동식 축중기의 정밀도 향상에 많은 영향을 준다.
그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 상황에 의해 각 로드셀의 저항값의 오차가 발생하더라도 능동적인 대처로 정확한 중량 측정이 이루어질 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기의 회로 구성도의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 7의 이동식 축중기 회로 구성은 A/D 변환기(31)의 부품 수를 감소시키기 위해 멀티플렉서(34)를 사용한 것 외에는 도 6의 실시예와 동일하다.
즉, 복수 개의 차동 증폭기(31)에서 증폭된 신호들은 멀티플렉서(34)로 입력되며, 멀티플렉서(34)로 인가되는 제어신호에 의해 복수 개의 증폭된 신호 중 어느 하나의 신호가 선택적으로 후단의 A/D 변환기(32)로 출력되어 디지털 신호로 변환된 후 메인 컨트롤러(33)로 입력되는 것이다.
본 실시예의 경우에는 멀티플렉서(34)에서 메인 컨트롤러(33)로 현재 출력되는 신호가 어느 로드셀의 출력신호인지를 알려주기 위한 신호 라인이 필요하다.
10 : 축중기판 11 : 손잡이
20 : 로드셀 21 : 신호 라인
30 : 계측모듈 31 : 차동 증폭기
32 : A/D 변환기 33 : 메인 컨트롤러
34 : 멀티플렉서 40 : 통신 모듈
50 : 기준전원 공급부 60 : 온습도 센서

Claims (8)

  1. 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기에 있어서,
    내부에 주변의 환경에 대한 환경 데이터를 검출하는 환경 센서가 설치되는 판 형상의 축중기판과;
    상기 축중기판에 내장되고 개별적으로 분리된 출력신호 라인을 갖는 복수 개의 중량센서와;
    상기 중량센서의 각 출력신호에 대하여 상기 주변의 환경 데이터를 반영하여 측정 데이터를 보정하고, 미리 저장된 개별 중량센서들의 오프셋 정보를 이용하여 개별 오프셋 보정 처리를 수행한 후에 전체 중량센서의 측정값을 합산하여 차량의 축중량을 산출하며, 상기 복수 개의 중량센서 중 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 정상상태의 중량센서들의 설치위치와 측정값의 관계를 분석하여 상기 축중기판의 하중 편중 패턴을 산출하고, 산출된 하중 편중 패턴에 기초하여 이상상태의 중량센서의 측정값을 예측하는 방식에 의해 이상이 발생한 중량센서를 검출하고, 상기 이상이 발생한 중량 센서를 제외한 나머지 중량센서의 측정값들을 이용하여 축중량을 산출하고, 중량센서 이상을 경고하기 위한 경고신호를 생성하는 계측 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 정보는 각 로드셀의 현재의 오프셋 정보와, 로드셀의 경년 변화에 따른 오프셋 변화 정보를 포함하고,
    상기 계측모듈은 상기 측정 데이터 보상시에 경년 변화에 따른 로드셀의 오프셋 변화 정보를 실시간으로 반영하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 모듈은 상기 복수 개의 중량센서 중 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 이상이 발생한 중량센서와 가장 인접한 위치의 중량센서의 측정값을 이상이 발생한 중량센서의 측정값으로 사용하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기.

  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 모듈은 상기 복수 개의 중량센서 중 2개 이상의 중량센서에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 정상상태의 중량센서들의 측정값들의 최대편차를 계산하고, 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준 이하인 경우에는 정상상태의 중량센서들의 측정값들을 이용하여 축중량을 산출하고, 계산된 최대편차가 미리 설정된 허용기준을 초과하는 경우에는 축중량을 산출하지 않고 경보신호만을 생성하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 모듈은
    상기 각 중량센서와 대응되도록 설치되어 대응되는 중량센서의 출력 신호를 증폭하는 차동 증폭기와;
    상기 증폭된 중량센서의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와;
    각 중량센서의 오프셋 조정과 축중량 산출을 위한 신호처리 알고리즘이 미리 저장되어 있고, 상기 A/D 변환기로부터 디지털 신호를 수신하면 상기 신호처리 알고리즘을 통해 상기 환경 센서에서 검출한 환경 데이터를 반영하여 측정 데이터를 보정하며, 각각의 중량센서의 출력신호에 대한 오프셋 보정을 수행한 후 전체 중량센서의 측정값을 합산하여 축중량을 산출하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 개별 오차 보정 방식의 이동식 축중기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101518494B1 (ko) * 2014-03-30 2015-05-11 백승철 지게차용 하물 중량 측정장치
KR101986904B1 (ko) * 2017-10-27 2019-06-07 울산대학교 산학협력단 센서 측정 장치의 자율 캘리브레이션 방법
CN109269611A (zh) * 2018-11-09 2019-01-25 山东德鲁泰信息科技股份有限公司 一种整车计重轴数识别小秤台
KR102003290B1 (ko) * 2019-01-14 2019-07-24 주식회사 승화기술정책연구소 휴대형 축중계 및 영상 처리 적용 선박 흘수 검측 장치 및 이를 이용한 선박 과적 감시 방법
CN114623912A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 顺丰科技有限公司 动态秤的称重异常检测方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226961A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Yamato Scale Co Ltd 重量測定装置
KR20100103240A (ko) * 2009-03-13 2010-09-27 서달문 중량 측정장치
KR20100121413A (ko) * 2009-05-08 2010-11-17 오므론 가부시키가이샤 주행 차량의 중량 계측 장치 및 중량 센서의 감도 보정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226961A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Yamato Scale Co Ltd 重量測定装置
KR20100103240A (ko) * 2009-03-13 2010-09-27 서달문 중량 측정장치
KR20100121413A (ko) * 2009-05-08 2010-11-17 오므론 가부시키가이샤 주행 차량의 중량 계측 장치 및 중량 센서의 감도 보정 방법

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