KR101483009B1 - 차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차선의 정확한 도색을 위해 도색을 위한 기준선의 경계를 센서를 통해 정확히 감지하도록 하고, 감지된 차선인식 신호에 따라 도료분사노즐의 위치를 정확하게 설정하여 분사하도록 함으로써, 기존차선의 경계와 정확히 일치되는 상태에서 차선 도색이 가능한 차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 차선 도색 자동화장치는, 복수 개의 발광센서 및 수광센서들을 구비하며 기존차선 또는 신규차선의 도색을 위해 진행하면서 차선 인식을 위해 상기 발광센서에서 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 상기 수광센서에 수광되도록 하는 센서부와, 상기 센서부를 통해 감지된 신호로부터 흑색대비 흰색 또는 황색을 구분하여 차선을 인식하며 기계장치부재의 구동을 제어하는 마이크로프로세서부를 포함하는 차선인식부재; 상기 차선인식부재의 제어에 따라 도료분사노즐의 위치를 조정하거나, 도료분사노즐을 개폐하여 차선을 도색하는 기계장치부재; 및 상기 도료분사노즐을 통해 도료를 분사하는 상태에서 이동시, 바퀴에 연동하여 회전하는 엔코더모터의 회전수를 카운트하여 이동거리를 측정하는 작업구간 거리측정부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법{Apparatus for printing lane and method for printing lane using the same}

본 발명은 차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차선의 정확한 도색을 위해 도색을 위한 기준선의 경계를 센서를 통해 정확히 감지하도록 하고, 감지된 차선인식 신호에 따라 도료분사노즐의 위치를 정확하게 설정하여 분사하도록 함으로써, 기존차선의 경계와 정확히 일치되는 상태에서 차선 도색이 가능한 차선 도색 자동화장치 및 이를 이용한 차선 도색 자동화방법에 관한 것이다.

일반적으로 도로면에는 평행하게 차선이 도색되어 있고, 차량은 도로면의 차선을 따라 운행하게 된다. 도로면의 색상은 아스팔트의 검은색 계열과, 콘크리트포장도로의 회색계통이 대부분이며, 차선은 도로면의 색과 구분되는 색, 예를 들어 하얀색, 노란색 등으로 일정한 폭을 가진 상태에서 도색되어 있으며, 모든 차선의 도색은 단선 또는 복선, 황색선 또는 흰색선, 실선 또는 파선의 3가지 요소가 조합된 상태로 형성되고 있다.

이와 같이 도로 위에 도색되는 차선은 운전자의 안전과 원활한 차량소통을 위해 항상 뚜렷하게 인식될 수 있도록 표시되어야 하므로, 일정기간이 지나 훼손되는 경우 반드시 재도색되는 등으로 관리되어야만 운전자들의 안전운행을 유도할 수 있다.

페인트를 사용하여 차선을 도색하는 경우, 차선 도색에 필요한 일체의 장비를 차량의 적재함에 싣고 차량이 주행해 가면서 상기 페인트를 노즐을 통해 분사해 나가는 방법이 일반적이며, 차량이 약 10 ~ 30 km/h의 속도로 주행하는 상태에서 페인트를 분사하기 때문에 작업이 신속하게 이루어지는 장점이 있다.

차량을 이용하여 차선을 도색하는 장치로 국내등록특허 제10-0706100호 (등록일자: 2007.04.04.) 가 개시되어 있고, 도 1은 상기 종래기술에 따른 도로 표식 도색 차량의 평면도를 나타내며, 도료가 채워진 상태의 도료공급수단(10), 상기 도료공급수단(10)에 채워진 도료를 강제이송시키기 위한 펌프(20), 압축에어를 발생시키는 에어컴프레서(70), 및 상기 도료를 도로면 상에 분사 배출시켜주는 도료살포수단(30)이 구비되는 도로 표식 도색 차량을 나타내고 있다.

상기 도료살포수단(30)은 상기 도료공급수단(10)으로부터 이송된 도료가 안내되는 원통형상의 도료이송관(21), 상기 도료이송관(21)의 외측 둘레부에 일정간격을 유지하며 구비되어 상기 에어컴프레서(70)에 의해 발생되는 압축에어가 이송되는 유로를 형성하는 에어이송관(71), 상기 에어이송관(71)의 단부 외주면에 밀착구비되되 다수의 분사노즐이 일정간격을 유지하며 배치되어 있는 분사노즐 어셈블리(40), 및 상기 분사노즐 어셈블리를 이송하도록 하는 이송수단(50)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이송수단(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 도료살포수단(30)을 차량의 길이방향인 X축 방향으로 이송시켜 주기 위한 X축 이송수단(52), 상기 도료살포수단(30)을 차량의 측면인 Y축 방향으로 이송시켜 주기 위한 Y축 이송수단(56), 및 상기 도료살포수단(30)을 승강시켜주기 위한 승강수단(60)으로 세분화되어 구성되며, 이들은 모터 및 레크와 피니언을 이용하여 구성된다.

상기 X축 이송수단(52)은 제1가이드부재(53)가 차량의 일측에 길이방향으로 설치되고, 상기 제1가이드부재(53)를 따라 이동하는 제1몸체(54)가 구비되며, 상기 제1몸체(54)의 일측에는 구동축에 피니언(55a)이 고정된 상태의 제1모터(55)가 구비되고, 상기 제1가이드부재(53)의 상면에는 레크(53a)가 길이방향으로 구비된다.

한편, 상기 제1가이드부재(53)의 일측면에는 복수의 눈금이 일정간격으로 배치된 금속띠 형상의 제1위치표시수단(53b)이 길이방향으로 구비되고, 상기 제1몸체(54)의 일측에는 제1몸체(54)가 이동시에 정밀한 위치제어가 가능하도록 하기 위한 센서인 제1위치감지수단(52a)이 상기 제1위치표시수단(53b)을 향하여 설치된다. 이때, 상기 제1위치감지수단(52a)은 발광부와 수광부로 이루어진 포토센서(photo sensor)로 구성된다.

이와 같은 제1몸체(54)의 상단에는 차량의 측방향으로 제2가이드부재(57)가 구비되고, 그 일측면에는 복수의 눈금이 일정간격으로 배치된 금속띠 형상의 제2위치표시수단(57b)이 길이방향으로 구비되며, 그 제2가이드부재(57)에는 제2몸체(58)의 상단부가 걸쳐진 상태로 이동된다.

이때, 상기 제1몸체(54)의 상단에는 상기 제2가이드부재(57)가 회동 가능하도록 회전축(58a)으로 지지되어 있어, 도색을 마친 후 이동을 하는 경우에는 X축가이드부재(53)와 나란하게 수평방향으로 회동시켜 운송을 용이하게 할 수 있다.

그리고, 상기 제2몸체(58)의 일측에는 상기 제2몸체(58)가 Y축 방향으로 이동시에 정밀한 위치제어가 가능하도록 하기 위해, 상기 제1위치감지수단(53b)을 구성하는 센서와 동일하게 제2위치감지수단(56a)이 상기 제2위치표시수단(57b)을 향하여 설치된다. 여기서, 상기 제2가이드부재(57)의 일측에는 제2몸체(58)를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2모터(59)가 구비되고, 상기 제2모터(59)의 구동축 단부에는 피니언(59a)이 체결고정되며, 상기 제2가이드부재(57)의 중앙개구부의 일측에는 길이방향을 따라 레크(57a)가 설치된 상태에서 제2모터(59)가 구동되어 피니언(59a)이 회전하게 되면 이에 치합된 레크(57a)를 따라 수평이동이 가능하게 된다.

한편, 상기 제2몸체(58)의 측면에는 별도의 제3모터(61)가 구비되고, 상기 제3모터(61)의 구동축에 피니언(61a)이 일체로 구비되며, 또한 레크(62a)가 구비된 제3가이드부재(62)가 구비되고 그 단부에는 도료살포수단(30)의 일측부가 고정되도록 구성되어 있다.

도색 차량을 이용하여 도로상의 차선이나 유턴표시, 좌회전표시, 목적지 등의 이정표와 같은 표식(標識)을 도색하게 되면, 어느 하나의 분사노즐이 막히는 경우에도 인접한 분사노즐로 즉시 대체하여 도색작업을 수행할 수 있게 되어 있어, 작업의 연속성을 기대할 수 있고, 교체 또는 수리 등의 작업시간을 단축시켜 주어 작업능률의 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

그러나 상기 종래의 기술은 복수 개의 위치감지수단과 구동수단이 복합적으로 이루어져 있어 매우 복잡하고, 도색장치가 이동하면서 기존 차선의 중심으로부터 벗어나는 경우 노즐의 위치를 신속 정확하게 보정할 수 있는 수단 또는 기능이 없어 정확한 차선 도색이 어려운 문제점이 있다.

즉, 차선의 도색작업에 있어 중요하게 고려하여야 할 점은, 기존의 차선 또는 신규로 설정되는 기준선 위에 정확히 일치되도록 해야만 정확한 차선의 도색이 가능하고, 차선 또한 깔끔하게 보이기 때문에, 기존차선 또는 새로운 기준선을 따라 새로 도색하는 경우 분사노즐을 정확히 일치시키는 것이 매우 중요하다. 그러나, 상기 종래의 기술은 기존차선 또는 신규차선의 기준선을 작업중 실시간으로 인식하여 노즐의 위치를 정확하게 설정하여 작업을 수행하는데 한계가 있으며, 정확한 차선 도색, 특히 기존차선에 대한 덧씌우기 작업이 용이하지 않은 문제가 있다.

KR 10-0706100 B1 2007. 04. 04.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 차선의 도색시 차량이나 기타 이동수단에 설치된 상태로 이동하면서 기존차선과 도료분사노즐의 위치가 정확하게 일치되지 않을 경우 차선인식부재를 통해 차선 편향 또는 편향 정도를 감지 및 분석하여 노즐의 위치를 조정하도록 함으로써, 정확한 차선도색작업이 이루어지도록 하는 차선 도색 자동화장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 복수 개의 센서가 비교적 조밀하게 배열된 센서보드를 전ㆍ후ㆍ좌ㆍ우에 배치하고, 상기 센서보드에 구비된 센서들을 통해 기존차선이나 신규차선을 도색하기 위한 기준선의 경계를 정확하게 인식하도록 하는 차선인식부재와, 상기 차선인식부재를 통해 인식된 차선을 따라 정확하게 도색작업을 수행하도록 하되, 정밀 위치 조정이 가능한 도료분사노즐을 포함하는 기계장치부재를 통해 기존차선에 일치되는 신규차선을 도색할 수 있도록 하는 차선 도색장치를 이용한 차선 도색방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 차선 도색 자동화장치는, 복수 개의 발광센서 및 수광센서들을 구비하며 기존차선 또는 신규차선의 도색을 위해 진행하면서 차선 인식을 위해 상기 발광센서에서 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 상기 수광센서에 수광되도록 하는 센서부와, 상기 센서부를 통해 감지된 신호로부터 흑색대비 흰색 또는 황색을 구분하여 차선을 인식하며 기계장치부재의 구동을 제어하는 마이크로프로세서부를 포함하는 차선인식부재; 상기 차선인식부재의 제어에 따라 도료분사노즐의 위치를 조정하거나, 도료분사노즐을 개폐하여 차선을 도색하는 기계장치부재; 및 상기 도료분사노즐을 통해 도료를 분사하는 상태에서 이동시, 바퀴에 연동하여 회전하는 엔코더모터의 회전수를 카운트하여 이동거리를 측정하는 작업구간 거리측정부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 마이크로프로세서부는 발광부에서 발광된 일정 범위의 주파수만 선별적으로 통과되도록 하되, 상기 주파수 범위를 벗어나는 신호는 차단하여 필터링하는 하이패스필터; 상기 하이패스필터를 통해 필터링된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 비교부; 상기 비교부를 통해 변환된 데이터를 수신하여 저장하는 로직소자부; 및 상기 로직소자부에 저장된 데이터를 읽어들여 판독한 후, 판독된 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부통과 또는 차선과 차선 사이의 통과 여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향통과 여부, 또는 차선 좌측 또는 우측으로의 편향정도를 판단하는 MCU보드를 포함하여 구성되며, 센서부는 전방 중앙부위에 위치한 상태에서 좌우의 길이가 차선의 폭에 대응되는 길이로 형성되고, 저면에 복수 개의 발광센서와 수광센서가 균일하게 분포 배열된 전방센서보드; 및 상기 전방센서보드로부터 일정거리 후방에 위치한 상태에서 좌우 양측에 일정간격으로 상호 이격되어 복수로 형성되며, 저면에 복수 개의 발광센서와 수광센서가 균일하게 분포 배열된 한 쌍의 후방센서보드로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 기계장치부재는, 상기 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 고정설치되는 프레임; 상기 프레임의 내부에 고정설치되는 가이드축; 상기 가이드축에 슬라이딩 가능하게 결합된 상태에서 직선운동을 안내하는 가이더를 구비하며, 중앙에는 볼스크류너트가 일체로 고정설치되는 노즐받침대; 상기 노즐받침대와 일체로 연결되며, 센서부가 고정설치되는 센서부판넬; 상기 프레임의 양측에 형성되는 축받이에 의해 회동가능하게 지지되고, 상기 노즐받침대의 볼스크류너트와 맞물린 상태로 결합되며, 회전방향에 따라 상기 노즐받침대를 직선이동시켜 위치를 조정하는 볼스크류; 상기 프레임의 일측에 고정설치되고, 회전축이 상기 볼스크류에 회전동력을 전달하도록 연결되며, 상기 차선인식부재의 제어에 따라 회전방향 및 회전수가 결정된 상태로 구동되는 위치조정모터; 상기 노즐받침대에 고정설치된 상태에서 좌 또는 우로 위치조정이 가능하며, 상기 차선인식부재의 제어에 따라 개폐되는 솔레노이드밸브를 통해 도료를 분사 또는 중지하는 도료분사노즐; 및 상기 도색차량의 상부에 구비된 상태에서 연결호스를 통해 상기 도료분사노즐에 연결되며, 상기 도료분사노즐에 도료를 공급하는 차선용도료탱크로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 도색차량의 측부 또는 하부에 설치된 상태에서 도로의 차선을 도색하는 차선도색 자동화장치를 이용한 차선도색 자동화방법의 경우, 마이크로프로세서부의 제어신호에 따라 센서부의 발광센서를 통해 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 수광센서에 수광되는 발광 및 수광단계(S10); 상기 수광센서를 통해 수광된 빛 중 하이패스필터를 통해 일정 범위를 갖는 주파수만 선별하여 통과시키는 필터링단계(S20); 상기 하이패스필터를 통해 필터링 된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 데이터변환단계(S30); 변환된 데이터를 로직소자부를 통해 저장하는 데이터저장단계(S40); MCU보드를 통해 상기 로직소자부에 저장된 데이터를 읽어들여 판독한 후, 판독된 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부 또는 차선과 차선 사이의 통과여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향여부, 또는 차선 좌측 또는 우측으로 편향된 정도를 판단하는 데이터판단단계(S50); 판단된 데이터를 바탕으로 도료분사노즐의 위치를 조정하는 노즐위치조정단계(S60); 및 도료분사노즐의 위치가 조정된 상태에서 솔레노이드밸브를 통해 도료가 분사되는 도색단계(S70)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 S10 단계의 경우, 발광센서와 수광센서가 균일하게 분포 배열된 전방센서보드와 후방센서보드를 통해 제공되는 신호를 통해 차선의 파선 여부가 판단되며, 상기 전방센서보드의 후방에 위치한 후방센서보드를 통해 제공되는 신호를 통해 차선의 좌측 또는 우측으로의 편향여부, 차선 좌측 또는 우측으로 편향정도가 판단되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 차선의 파선 여부를 판별하는 전방센서보드를 통해 파선의 시작점과 끝점을 정확히 인식하도록 하고, 기존차선에 정확하게 일치될 수 있는 차선 도색작업을 수행하도록 함으로써, 차선 도색작업의 신뢰성이 향상될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 차선의 폭 방향 편향 여부를 판별하도록 좌우 양측에 형성된 한 쌍의 후방센서보드를 통해 차선의 좌측 또는 우측으로의 편향 여부를 정확히 인식함과 함께, 기존차선의 경계부위 파악이 정밀하게 이루어짐으로써, 기존차선과 상기 기존차선의 상부에 재도색되는 신규차선의 불일치가 최소화되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 차선 도색작업구간의 경과거리를 거리측정부재를 통해 실시간으로 측정가능하기 때문에, 차선 도색 작업량 파악이 용이하게 이루어지는 장점이 있다.

아울러 본 발명에 의하면, 차선 경계를 인식하는 복수의 센서로부터의 데이터 추출시 하이패스필터를 통해 발광센서에서 발광된 빛만 통과되도록 함으로써 신뢰성을 높이도록 하며, 디 타입 플립플롭 로직소자를 통해 변환된 일정 데이터를 저장한 후 MCU보드에서 그 값을 읽어 차선 도색 여부 및 도료분사노즐의 위치 조정 여부가 판단되도록 하되, 상기 도료분사노즐의 위치 조정은 PID제어를 통해 완만한 형태로 이루어지도록 함으로써, 차선이 급격하게 굴곡진 상태로 도색되는 현상이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 도로 표식 도색차량의 평면도.
도 2는 종래기술에 따른 도로 표식 도색차량의 요부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치가 설치된 도색차량의 구성을 보인 측면구성도 및 요부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치의 요부 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치의 요부인 센서부의 구성과 차선을 보인 평면도로서 정상 작업상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치의 요부인 센서부의 작동상태를 도시한 평면도로서,
a)는 차선으로부터 우측으로 편향된 상태를 도시한 것이고,
b)는 차선으로부터 좌측으로 편향된 상태를 도시한 것임.
도 7은 본 발명에 따른 차선인식부재를 나타내는 블록도면.
도 8은 본 발명에 따른 작업과정을 도시한 흐름도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치가 설치된 도색차량의 구성을 보인 측면구성도 및 요부 확대도이고, 도 4는 상기 차선 도색 자동화장치의 요부 사시도이며, 도 5는 상기 차선 도색 자동화장치의 요부인 센서부의 구성과 차선을 보인 평면도로서 정상 작업상태를 나타내고, 도 6은 상기 차선 도색 자동화장치의 요부인 센서부의 작동상태를 도시한 평면도로서, a)는 차선으로부터 우측으로 편향된 상태를 도시한 것이고, b)는 차선으로부터 좌측으로 편향된 상태를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명에 따른 차선인식부재를 나타내는 블록도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 작업과정을 도시한 흐름도면을 나타낸다.

본 발명은 도색차량(200) 또는 손수레 등의 이동수단에 설치되고, 도로의 차선을 따라 이동하면서 연속적으로 도로 차선을 도색하기 위한 차선 도색장치에 관한 것으로서, 차선인식부재, 상기 차선인식부재의 신호명령에 따라 도료분사노즐의 위치 설정 및 도료 분사여부를 실행하는 기계장치부재, 도료를 분사하는 상태에서 이동시 바퀴에 연동하여 회전하는 엔코더모터의 회전수를 카운트하여 이동거리를 측정하는 작업구간 거리측정부재를 포함하여 이루어진다.

상기 차선인식부재는 차선을 감지한 신호로부터 도로면을 나타내는 흑색 또는 회색 대비 흰색 또는 황색을 구분하여 기존차선과 도로면과의 경계부위를 인식하게 되는데, 차선인식을 위해 도 7에 도시된 바와 같이 센서부(110)와 마이크로프로세서부(120)로 이루어지며, 상기 마이크로프로세서부(120)는 하이패스필터(130), 비교부(135), 로직소자부(140) 및 MCU보드(150)를 포함하여 이루어진다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 마이크로프로세서부(120)는 별도의 제어판넬 등에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 제어판넬은 도색차량의 어느 일측에 고정설치된 상태에서 작업자에 의해 부품교체, 신호입력 등이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 센서부(110)는 도 4, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)로 각각 구분되어 구성되며, 상기 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)의 저면에는 각각 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)들이 구비되어 있으며, 예를 들면 일정 주파수를 갖는 적외선을 발광 및/또는 수광함으로써 차선인식이 가능하도록 한다.

즉, 상기 전방센서보드(160)와 상기 후방센서보드(170)에는 각각 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)들이 2열 이상 균일하게 배열되되, 좌·우 또는 상·하로 쌍으로 형성되어 발광 또는 수광이 이루어지도록 하고 있으며, 상기 전방센서보드(160)와 상기 후방센서보드(170)는 기계장치부재의 노즐받침대(230)와 일체로 연결된 센서부판넬(235)에 고정설치되게 된다.

따라서, 기존차선 또는 신규개설되는 차선의 기준선을 따라 진행하면서 상기 발광센서(111)로부터 발광된 빛이 도로면(노면)에 반사된 후, 상기 수광센서(112)를 통해 상기 도로면으로부터 반사된 빛을 수광하도록 하여 차선을 인식하게 된다.

본 발명의 경우 상기 발광센서(111)에서 발광되는 빛은, 예를 들면 1 ~ 10 kHz 주파수를 갖도록 할 수 있으며, 이를 통해 저주파 대역인 일반 가시광선 또는 기타 주파수 대역의 파장과 구분될 수 있도록 함으로써, 수광센서를 통해 수광되는 빛으로부터 차선 인식이 안정되게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 전방센서보드(160)는 전방 중앙부위에 100 ~ 200 mm의 폭을 유지하도록 함으로써 기존의 차선과 동일 또는 유사한 폭을 갖도록 하며, 저면에는 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 균일하게 규칙적으로 분포 배열되도록 한다.

노면표시의 설치기준에 따르면, 상기 차선의 폭은 실선이나, 또는 일정 간격 이격되면서 형성되는 파선의 경우 150 ~ 200 mm 이며, 복선의 경우에는 100 ~ 150 mm 로 이루어지게 되므로, 본 발명은 상기 노면표시의 설치기준을 고려하여 상기 전방센서보드(160)의 좌우 길이가 상기 노면표시의 설치기준에 따른 차선의 폭에 대응되는 길이를 갖도록 한다.

또한, 후방센서보드(170)는 상기 전방센서보드(160)로부터 일정거리, 예를 들면 100 ~ 400 mm 후방에 위치한 상태에서 좌우 양측으로 일정간격, 예를 들면 100 ~ 200 mm 상호 이격되어 복수로 형성되도록 하며, 저면에는 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 균일하게 규칙적으로 분포 배열되도록 한다.

상기 전방센서보드로부터 후방센서보드의 이격거리, 및/또는 상기 후방센서보드간 이격간격 등은 상기 노면표시의 설치기준 등의 변동 등 상황에 따라 변화될 수 있도록 한다.

상기 전방센서보드(160)의 저면에 구비된 센서들은 차선 중 예를 들면, 어느 파선의 마감부와 상기 파선에 연속된 다른 파선의 시작부 등 파선 사이를 주로 판단하는 기능을 하며, 상기 후방센서보드(170)는 차선 양측이 도로면과 이루는 경계선을 인지하여 도료분사노즐(260)의 좌우 위치를 조정하는 기능을 한다.

또한 상기 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)와의 사이 구간신호에 따라, 파선의 사이 정상이격된 구간인지, 또는 차선(파선) 내에서 도료가 훼손되어 일부 갈라져 틈이 벌어져 있는 상태인지 여부도 판단하도록 한다. 즉, 전방센서보드로부터의 센서신호와 후방센서보드로부터의 센서신호의 시간차, 차량의 운행속도 등을 통해, 파선으로 이루어지는 차선간 정상 이격구간인지 또는 차선이 훼손된 상태인지 여부를, 후술하는 MCU보드(150)로부터 판단할 수 있다. 이를 통해, 파선으로 이루어지는 차선간 정상 이격구간을 통과하는 것으로 판단되는 경우 도료분사노즐로부터 도료가 분사되지 않도록 하며, 도료가 훼손된 차선의 상부를 통과하는 것으로 판단되는 경우 도료의 분사가 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 상기 수광센서(112)는 발광센서로부터 발광되는 빛과 함께, 주변으로부터의 모든 주파수의 빛을 수광하게 되는데, 이 경우 수광되는 모든 주파수의 빛들로 인해 차선 인식이 방해되는 문제가 발생될 수 있으며, 이를 해결하기 위해, 수광센서를 통해 수신되는 주파수 중 발광센서로부터 발산되는 주파수만 선별되어 인식되도록 할 필요가 있다.

본 발명에서는 발광부에서 발광되는 빛이 일정 주파수를 갖도록 하고, 상기 발광부로부터 발광되는 일정 주파수 범위의 빛만 선별적으로 통과되도록 하되, 상기 주파수의 범위를 벗어나는 신호는 필터링되어 차단되도록 한다. 이를 위해 본 발명은 발광부에서 발광되는 빛의 주파수 대역을 가시광선과 구별되도록, 예를 들면 1 ~ 10 kHz의 범위로 한 후, 상기 대역의 주파수만 통과되도록 함으로써, 결과적으로 발광부에서 발광되는 빛만 통과된 상태에서 차선의 인식이 가능하도록 한다. 이를 위해 본 발명은 상기 대역의 주파수에 대해서는 통과되도록 하되, 상기 대역을 벗어나는 주파수에 대해서는 차단되도록 하는 하이패스필터(130)가 구비되도록 한다.

본 발명의 마이크로프로세서부(120)에는 비교부(135)가 더 구비되며, 상기 비교부는 일차적으로 상기 하이패스필터에 의해 필터링된 주파수데이터에 대응되는 전압값과 미리 설정된 출력 기준전압값을 비교하여 수광센서로부터 수신되는 신호의 감도가 적절히 조절되도록 하고, 이후 차선 도색을 위해 발광센서에 의해 발광되는 빛을 수광센서를 통해 수광하면서, 수광된 빛에 대응되는 변환데이터를 통해 차선도색, 도료분사노즐의 위치조정 등이 이루어지도록 한다.

먼저, 수광센서로 수신되는 신호의 감도조절은 센서부의 높이를 조절하기 위한 것으로서, 상기 필터링된 주파수데이터에 대응되는 전압값이 출력 기준전압값보다 높게 되는 경우는, 예를 들면, 도로면으로부터 센서부의 높이가 낮아 수신감도가 높아지는 것을 통해 나타날 수 있고, 상기 필터링된 주파수데이터에 대응되는 전압값이 출력 기준전압값보다 낮게 되는 경우는, 반대로 도로면으로부터 센서부의 높이가 높아 이로 인해 수신감도가 낮아지는 것을 통해 나타날 수 있다. 따라서, 상기 비교부를 통한 전압값 비교를 통해, 센서부로부터의 수신 신호의 감도를 조절할 수 있으며, 필터링된 주파수데이터에 대응되는 전압값이 출력 기준전압값에 대해 오차범위 내에서 동일하게 유지되도록 센서부의 높이를 1차 조절하도록 한다. 상기 센서부의 높이 조절은 비교부를 통한 비교 신호에 따라 마이크로프로세서부를 통해 이루어질 수 있는데, 상기 마이크로프로세서부의 제어에 따라 상기 센서부가 고정설치되는 프레임(210) 전체를 상하 구동시킬 수 있는 구성(미도시) 등을 통해 높이 조절이 이루어질 수 있다.

상기 비교부는 센서신호의 수신 감도 조절이 완료된 이후, 실제 차선 도색을 위해 구동되는 상태에서, 하이패스필터(130)를 통해 필터링된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 기능을 수행한다. 예를 들면, 미리 설정된 기준데이터에 대응되는 전압값을 5V로 유지한 상태에서, 상기 5V이상의 전압(예를 들면, 6V, 7V 등)값을 갖는 주파수데이터가 필터링되어 수신되는 경우, 이를 "하이(1)" 값으로 데이터 변환하여 로직소자부로 전송하고, 5V 미만의 전압을 갖는 주파수데이터가 필터링되어 수신되는 경우, 이를 "로우(0)" 값으로 데이터 변환하여 로직소자부로 전송한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 로직소자부(140)는 상기 비교부를 통해 변환되는 일정 데이터를 수신받아 저장하는 것으로서, 예를 들면 디 플립플롭(D flip-flop) 로직소자로 구성될 수 있으며, 비교부를 통해 변환된 데이터를 저장한 상태에서, MCU보드로부터 데이터 전송명령이 수신되는 경우 저장된 변환 데이터를 전송하게 되며, 상기 MCU보드로부터의 데이터 전송명령은 예를 들면, 1 ~ 10 ms마다 주기적으로 이루어질 수 있다.

MCU보드(150)는 상기 로직소자부(140)로부터 전송되어 오는 변환 데이터를 읽어 들인 후 상기 변환 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부 또는 차선과 차선 사이의 통과여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향통과여부 및/또는 편향정도를 판단하게 된다.

예를 들면, 전방센서보드(160)에 구비된 복수의 수광센서들로부터 수신되는 데이터를 통해, 상기 전방센서보드가 차선의 상부를 통과하는지 또는 차선과 차선 사이의 이격구간(파선의 경우)을 통과하는지 여부를 결정하게 된다. 즉, 상기 데이터가 흰색 또는 황색으로 도색된 차선 구간으로 판단되는 경우 차선 상부를 통과하는 것으로 결정하며, 상기 데이터가 차선간 이격구간인 것으로 판단되는 경우 이격구간으로 결정하여 도료의 분사가 중지될 수 있도록 한다.

또한, 후방센서보드(170)는 구비된 복수의 수광센서들로부터 수신되 데이터를 통해, 상기 후방센서보드가 차선의 좌측 또는 우측으로 편향되어 있거나, 또는 정상적으로 차선의 중심부위를 통과 중인지 여부를 결정하게 된다. 상기 후방센서보드를 통한 상세한 사항은 첨부된 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.

본 발명의 기계장치부재는 차선인식부재를 통해 인식된 차선인식신호에 따라 도료분사노즐(260)의 위치를 정밀 조정하거나, 상기 마이크로프로세서부(120)의 신호에 따라 도료분사노즐(260)을 개폐하여 차선을 도색하거나 중단하도록 하기 위한 수단으로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 프레임(210), 가이드축(220), 노즐받침대(230), 볼스크류(240), 위치조정모터(250), 도료분사노즐(260) 및 차선용도료탱크(270)로 구성된다.

상기 프레임(210)은 상기 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 고정설치되게 되며, 본 발명에 의한 기계장치부재의 각 구성요소가 상기 프레임(210)에 고정된 상태에서 도색차량(200)에 고정설치되게 된다.

상기 프레임(210)에 고정설치되는 가이드축(220)은, 도 4에 도시된 바와 같이 후술하는 노즐받침대(230)가 원활하게 좌우 직선운동을 하도록 안내하기 위한 것으로서, 후술하는 볼스크류(240)와 수평으로 나란한 상태를 유지하도록 설치되며, 상기 노즐받침대의 정밀 안내를 위해 상기 볼스크류의 상부 및 하부에 2개가 나란히 설치되는 것이 바람직하다.

상기 노즐받침대(230)는 하부에 구비된 가이더(231)를 통해 가이드축(220)에 좌우 슬라이딩 가능하도록 결합되게 되고, 상기 노즐받침대의 하부에는 볼스크류너트(232)가 더 구비되게 되며, 상기 볼스크류너트가 후술하는 볼스크류와 맞물린 상태에서 상기 볼스크류의 회전에 따라 상기 노즐받침대가 좌우 슬라이딩되도록 한다. 도 4를 참조하면, 상기 볼스크류너트는 상부 및 하부에 구비된 가이더의 사이에 형성되어 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 노즐받침대(230)의 일측에는 센서부(110)가 고정설치된 센서부판넬(235)이 일체로 연결되게 되며, 이를 통해 상기 도료분사노즐(260)과 센서부(110)가 일체화되어 함께 좌우로 구동되게 된다.

볼스크류(240)는 상기 볼스크류너트(232)와 결합된 상태에서, 위치조정모터의 회전에 따라 상기 노즐받침대 및 센서부를 좌우 방향으로 직선구동되도록 하기 위한 것으로서, 프레임(210)의 양측에 구비된 축받이(241)를 통해 회동가능한 상태로 지지되고, 상기 노즐받침대(230)의 볼스크류너트(232)와 맞물려 결합된 상태에서, 상기 볼스크류(240)의 회전방향에 따라 상기 노즐받침대(230) 및 센서부를 좌측 또는 우측으로 직선이동시키며 위치를 조정하게 된다.

상기 볼스크류(240)에 회전동력을 제공하는 위치조정모터(250)는, 상기 프레임(210)의 일측에 고정설치되며, 회전축이 상기 볼스크류(240)와 연결되고, 상기 차선인식부재에 의해 결정된 회전방향 및 회전수에 따라 회전하게 되며, 회전방향 및 회전수에 따라 결과적으로 상기 노즐받침대(230) 및 센서부(110)를 좌측 또는 우측으로 직선이동시켜 위치를 조정하게 된다.

즉, 상기 위치조정모터(250)는 차선인식부재의 마이크로프로세서부(120)의 명령에 따라 회전방향 및 회전수가 정밀하게 제어되게 되는데, 이를 통해 상기 도료분사노즐(260)이 정확하게 기존차선의 중앙에 위치된 상태에서 도료를 분사하도록 조정하게 되며, 이를 위해 상기 위치조정모터는 회전방향 및 회전각도의 조절이 용이한 디시기어드모터, 스텝핑모터 또는 비엘디시(BLDC)모터로 구성될 수 있다.

상기 도료분사노즐(260)은 상기 노즐받침대(230)에 고정설치된 상태에서, 상기 노즐받침대의 좌측 또는 우측으로의 이동에 따라 함께 좌우 위치조정이 가능하며, 상기 차선인식부재로부터의 제어신호에 따라 개폐되는 솔레노이드밸브(261)를 통해 도료를 분사 또는 차단하게 된다.

또한 상기 도료분사노즐(260)에 도료를 공급하는 차선용도료탱크(270)는 상기 도색차량(200)의 상부에 구비되며, 상기 도료분사노즐(260)과 연결호스(271)를 통해 연결되어 연속적으로 도료를 공급하게 된다. 따라서, 상기 도료분사노즐은 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 고정 설치되는 프레임에 고정된 상태에서, 위치조정모터의 회전에 따라 좌측 또는 우측으로 이동하면서, 기존차선의 상부에 오차범위 내에서 차선 도색이 이루어질 수 있도록 하게 된다. 이때, 도로면으로부터 상기 도료분사노즐(260)의 높이는 차선 도색 전 미리 결정될 필요가 있는데, 이는 상기 도료분사노즐에 형성된 노즐분출구의 분사각, 차선의 폭 및 전술한 비교부에 의해 조절되는 수신감도를 고려하여 적절하게 결정될 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 센서부(110)의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 센서부가 이동방향(화살표방향)으로 차선을 따라 이동하는 상태를 도시한 것이다.

상기 센서부에 구비되는 전방센서보드(160)는 진행방향에 대해 전방에 위치하며, 주기능은 파선으로 이루어지는 차선의 경계를 찾아내는 것이다.

즉, 상기 전방센서보드에 구비되는 발광센서(111)로부터 발광된 빛은 도로면에 부딪힌 후 반사되게 되며, 차선의 경우 흰색 또는 황색으로 이루어져 반사량이 많은 특징이 있고, 차선과 차선 사이는 아스팔트의 흑색 또는 시멘트의 회색 등으로 이루어져 있어 빛의 반사량이 적은 특징이 있으며, 반사된 빛을 수광센서로부터 수광한 후 수광된 빛의 양을 판단하여 차선과 차선이 아닌 곳을 판단하게 되며, 이를 통해 경계면 또한 감지가 가능하게 된다.

따라서, 도색이 진행되는 과정에서, 상기 전방센서보드의 신호를 토대로 파선의 경계가 인식되는 경우, 마이크로프로세서부(120)의 제어신호에 따라 도료분사노즐(260)로부터 분사되던 도료의 분사가 중지되거나, 또는 분사가 중지된 상태에 있던 도료의 분사가 시작되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 차량용 차선 도색 자동화장치의 요부인 센서부의 작동상태를 도시한 평면도로서, a)는 센서부가 차선으로부터 우측으로 치우친 상태를 도시한 것이고, b)는 차선으로부터 좌측으로 치우친 상태를 도시한 것이다. 상기 도 6은 센서부가 우측 또는 좌측으로 치우치는 경우 이를 보정하는 과정을 설명하기 위한 것으로서, 상기 과정은 센서부의 후방 양측에 구비된 후방센서보드를 통해 이루어진다.

도 6 a)에서 보는 바와 같이, 차선의 우측으로 센서부판넬(235)이 치우친 상태에서 차선도색이 진행되는 경우, 오른쪽에 위치한 후방센서보드는 모든 센서가 아스팔트의 영역에 위치하게 되고, 이로 인해 반사되는 빛이 거의 없는 상태가 되나, 왼쪽에 위치한 후방센서보드(170)의 센서 중 일부는 차선에 겹쳐지게 되므로 차선에 겹쳐진 부분의 수광센서를 통해 예정보다 많은 빛이 수광되게 된다.

따라서 마이크로프로세서부는 후방센서보드의 양측으로부터 감지된 빛을 비교 분석하여 본 발명의 장치가 차선으로부터 이탈된 정도를 인지하게 되며, 이탈정도를 토대로 위치조정모터(250)의 회전방향 및 회전수가 결정되도록 하되, 상기 마이크로프로세서부의 제어에 따라 상기 위치조정모터가 회전되면서 노즐받침대(230)의 위치가 좌측으로 조정되게 된다.

즉, 상기 전방센서보드(160)와 상기 후방센서보드(170)에는 각각 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 2열 이상 균일하게 배열되되, 좌·우 또는 상·하로 쌍으로 형성되어 발광 또는 수광이 이루어지도록 하고 있으며, 상기 전방센서보드(160)와 상기 후방센서보드(170)는 기계장치부재의 노즐받침대(230)와 일체로 연결된 센서부판넬(235)에 고정설치되게 된다.

본 발명에서는 예를 들면, 2열로 배열된 전방센서보드 또는 후방센서보드의 발광센서(111) 및 수광센서(112)가 상호 쌍을 이루어 좌·우 또는 상·하로 각각 형성되도록 하고, 쌍으로 형성된 상기 발광센서 및 수광센서들로부터의 발광 및 수광을 통해 차선의 파선여부, 좌·우 편향여부 및/또는 좌·우 편향정도를 판단할 수 있다. 또한 상기 발광센서(111) 및 수광센서(112)들은 각각의 위치가 정해진 상태에서 개별 고유번호가 마이크로프로세서부(120)에 저장되게 되며, 이를 통해 상기 마이크로프로세서부는 해당 수광센서로부터 수광되는 빛의 정도를, 예를 들면, 0 또는 1의 신호로 구분하여 판단함으로써, 상기 센서부가 차선의 상부를 통과하는지 또는 차선과 차선 사이를 통과하는지 여부, 상기 센서부가 좌측 또는 우측으로 편향된 상태로 통과하는지 여부, 또는 좌측 또는 우측으로 얼마나 편향되어 통과되는지 여부에 대한 판단이 가능하게 된다.

도 6 b)는 차선의 좌측으로 센서부판넬(235)이 치우친 상태에서 차선도색이 진행되는 경우를 나타내며, 상기 도 6 b)의 경우 도 6 a)와 반대의 과정을 통해 센서부가 우측으로 이동된 상태로 도색이 이루어질 수 있다.

본 발명의 작업구간 거리측정부재는 도색작업을 실시한 실제 거리를 측정함으로써 작업량을 쉽게 파악할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 도료분사노즐(260)이 개방된 상태에서 도료를 분사한 상태에서만 분사된 거리를 측정하게 된다. 즉, 도료분사노즐(260)이 개방된 상태에서 도료를 분사하며 이동시, 바퀴에 연동하여 회전하는 엔코더모터(280)를 통해 회전수를 카운트하여 이동거리를 측정하도록 하기 위한 것으로서, 상기 작업구간 거리측정부재는 바퀴와 연동되도록 설치된 엔코더모터(280)의 회전수를 카운트하고, 카운트된 회전수를 마이크로프로세서부(120)에서 데이터로 인지하도록 함으로써, 작업구간 거리를 수치화하여 작업량을 산출할 수 있도록 한다.

이를 위해, 마이크로프로세서부(120)는 도료분사노즐(260)의 개방신호를 수신한 이후에 엔코더모터의 회전수를 카운트하도록 하고, 상기 도료분사노즐의 폐쇄신호를 수신하는 경우 상기 엔코더모터의 회전수 카운트를 중지함으로써 작업량이 산출되도록 할 수 있다. 이때, 상기 엔코더모터는 모터축의 회전수, 회전방향, 회전각도 및 모터축의 초기원점을 알 수 있으므로, 이를 통해 바퀴의 회전수와 원주를 대비함으로써, 작업구간의 거리가 측정가능하게 된다.

본 발명에 따른 차선 도색 자동화장치에 의한 도색방법은 도색차량(200)의 하부에 설치된 상태에서, 도로의 차선을 따라 주행하면서 차선 도색이 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 도색차량의 운전자가 기존 차선을 따라 주행하는 상태에서 본 발명의 차선 도색 자동화장치가 정밀하게 차선을 따라 도색이 이루어지게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 작업과정을 도시한 흐름도면으로서, 마이크로프로세서부(120)의 제어신호에 따라 센서부(110)의 발광센서(111)를 통해 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 수광센서(112)에 수광되는 발광 및 수광단계(S10), 상기 수광센서(112)를 통해 수광된 빛 중 하이패스필터(130)를 통해 일정 범위를 갖는 주파수만 선별하여 통과시키는 필터링단계(S20), 상기 하이패스필터(130)를 통해 필터링 된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 데이터변환단계(S30), 변환된 데이터를 로직소자부(140)를 통해 저장하는 데이터저장단계(S40), MCU보드(150)를 통해 상기 로직소자부(140)에 저장된 데이터를 읽어들여 판독한 후, 판독된 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부 또는 차선과 차선 사이의 통과여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향여부, 또는 차선 좌측 또는 우측으로 편향된 정도를 판단하는 데이터판단단계(S50), 판단된 데이터를 바탕으로 도료분사노즐(260)의 위치를 조정하는 노즐위치조정단계(S60) 및 도료분사노즐(260)의 위치가 조정된 상태에서 솔레노이드밸브(261)를 통해 도료가 분사되는 도색단계(S70)를 포함하여 이루어진다.

도 8을 참조하면 본 발명에 따른 차선 도색과정은, 먼저 마이크로프로세서부(120)의 제어에 따라 센서부의 발광센서(111)로부터 일정 범위의 주파수, 예를 들면 1 ~ 10 kHz의 주파수대역을 갖는 빛을 도로면을 향하여 발광하도록 하고, 도로면으로부터 반사되는 빛을 수광센서(112)를 통해 수광하게 된다(S10). 상기 센서부는 전술한 바와 같이 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)로 이루어지며, 상기 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)에는 각각 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 규칙적으로 배열되어 있고, 수광되는 빛을 분석하여 차선의 존재 여부, 파선여부 및/또는 차선의 폭 방향 양측 경계선 부위를 감지하도록 하며, 이때 수광센서(112)에서 수광된 빛에 대하여 하이패스필터(130)를 통하여 필터링하도록 함으로써(S20), 발광센서를 통해 발광된 일정 범위의 주파수를 갖는 빛만 선별된 상태에서 더욱 정확한 차선감지가 이루어질 수 있도록 한다.

상기 하이패스필터를 통해 필터링이 이루어진 후에는 비교부(135)를 통해 데이터변환이 이루어지도록 한다(S30). 전술한 바와 같이, 상기 비교부는 센서신호의 수신 감도 조절이 완료된 상태에서, 하이패스필터(130)를 통해 필터링된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석한 후 일정 데이터로 변환하게 된다. 이를 통해 기준데이터에 대응되는 전압값보다 필터링된 주파수데이터에 대응되는 전압값이 높은 것으로 판단되는 경우 "하이(1)" 값으로 데이터 변환하여 로직소자부로 전송하고, 낮은 것으로 판단되는 경우 "로우(0)" 값으로 데이터 변환하여 로직소자부(140)로 전송하게 된다.

상기 비교부를 통해 전송된 변환 데이터는 로직소자부에서 일시 저장되게 되며, 예를 들면 디 플립플롭 (D flip-flop) 로직소자를 이용하여 비교부로부터 전송되어온 변환 데이터를 저장한 상태에서, MCU보드(150)로부터 데이터 전송명령이 수신되는 경우, 저장된 데이터를 상기 MCU보드로 전송하게 된다(S40).

이후 MCU보드로 전송된 변환 데이터는, 상기 MCU보드를 통해 센서부가 차선의 상부 또는 차선과 차선 사이의 통과여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향통과여부 및/또는 편향정도를 판단하게 되며, 필요에 따라 노즐위치를 조정하며 도색을 하게 된다(S50 ~ S70).

수광되는 빛의 분석을 통한 판단은 전술한 바와 같이, 예를 들어 각각 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)들이 2열 이상 균일하게 배열되되, 좌·우 또는 상·하로 쌍으로 형성되어 발광 또는 수광이 이루어지도록 하고, 각각의 발광센서에서 발광된 빛이 대응되는 수광센서를 통해 입력되는 상황을 판단하여 상기 센서부가 차선의 상부를 통과하는지 또는 차선과 차선 사이를 통과하는지 여부, 상기 센서부가 좌측 또는 우측으로 편향된 상태로 통과하는지 여부, 또는 좌측 또는 우측으로 어느 정도 편향된 상태로 통과되는지 여부에 대한 분석이 가능하게 된다.

즉, 전방센서보드와 상기 전방센서보드로부터 후방으로 일정 거리 이격된 상태로 구비되는 후방센서보드에 각각 구비되는 센서들의 신호를 토대로, 상기 전방센서보드에 구비되는 수광센서와 후방센서보드에 구비되는 수광센서의 신호값(예를 들면, 0 또는 1)과 신호값 사이의 시간간격을 토대로 센서부가 차선의 상부를 통과하는지, 또는 차선과 차선의 사이를 통과하는지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들면, 전방센서보드의 신호값이 '0' 인 상태에서 후방센서보드의 신호값이 '1'로 유지되고, 일정 시간 간격 내에 다시 상기 전방센서보드의 신호값이 '1' 로 변화되는 경우, 상기 MCU보드(150)는 차선의 도료 일부가 파쇄된 상태로 판단하여 도료의 분사가 계속 이루어지도록 하고, 전방센서보드의 신호값이 '0' 인 상태에서 후방센서보드의 신호값이 '1'로 유지되고, 상기 전방센서보드의 신호값이 '0' 을 유지한 상태에서 일정 시간 간격을 벗어나 후방센서보드의 신호값이 '0' 으로 변화되는 경우, 상기 MCU보드(150)는 차선과 차선의 사이 도로면을 통과하는 것으로 판단하여 도료의 분사가 중지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 후방센서보드에 구비된 센서들로부터 수신되는 데이터를 통해 센서부가 좌측 또는 우측으로 편향된 상태로 통과되는지, 편향된 상태인 경우 어느 정도로 좌측 또는 우측으로 편향된 상태에서 통과되는지, 또는 중심부위를 정상적으로 통과되는지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 판단을 토대로 기계장치부재를 제어하여 도료가 기존차선의 상부로 정확하게 분사될 수 있도록 한다.

이때, 도료의 분사가 필요할 경우, 마이크로프로세서부(120)의 MCU보드(150)는 솔레노이드밸브(261)를 개방하고, 이를 통해 도료분사노즐(260)을 통해 도료가 분사되도록 하며, 도료의 분사를 중지해야 할 경우 솔레노이드밸브(261)의 개방을 차단함으로써, 도료의 분사가 중지되도록 한다.

본 발명에 따르면, 상기 MCU보드(150)는 후방센서보드(170)에 의해 획득된 데이터를 토대로, 본 발명의 차선인식부재(110)가 차선의 좌측 또는 우측으로 편향되는지 여부를 정밀하게 감지하게 되며, 또한 기계장치부재에 구비된 도료분사노즐(260)의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 좌·우 쌍을 이루어 설치된 후방센서보드(170)의 좌측센서들의 데이터값과 우측센서들의 데이터값을 비교하여 도료분사노즐(260)의 위치를 좌측 또는 우측으로 조정하게 되는데, 예를 들어 좌측센서 데이터값이 우측센서 데이터값보다 클 경우, 상기 좌측센서 데이터값과 우측센서 데이터값을 비교한 데이터 차이값을 PID제어를 통해 제어한 후 이를 토대로 위치조정모터(250)를 왼쪽으로 구동시킴으로써, 차선인식부재의 우측편향에도 불구하고 도료분사노즐(260)이 차선을 따라 정확하게 위치된 상태에서 도료를 분사할 수 있도록 한다.

반면, 우측센서 데이터값이 좌측센서 데이터값보다 클 경우, 상기 우측센서 데이터값과 좌측센서 데이터값을 비교한 데이터 차이값에 대한 PID제어를 통해, 차선인식부재의 좌측편향에도 불구하고 상기 도료분사노즐(260)이 차선을 따라 정확하게 위치된 상태에서 도료를 분사할 수 있도록 한다.

이때, MCU보드(150)는 상기 도료분사노즐(260)의 위치가 정확하게 설정된 상태에서 솔레노이드밸브(261)를 개방시킨 후 도료가 분사되도록 하여 차선의 도색작업이 이루어지도록 한다.

본 발명에서는 로직소자부(140)에 저장된 변환 데이터가 MCU보드(150)로 전송되는 경우, 예를 들면, 상기 변환 데이터가 "하이(1)" 에서 "로우(0)" 로, 또는 "로우(0)" 에서 "하이(1)" 로 급격한 변동이 이루어지는 경우, 상기 변환 데이터의 급격한 변동에 대해서도 PID제어를 통해 도료분사노즐(260)의 위치변동이 완만하게 이루어지도록 함으로써, 변환 데이터의 급격한 변동에 대해서도 상기 도료분사노즐의 좌·우 위치변동이 완만하게 이루어져, 차선도색이 급격한 변화없이 완만하게 변화되며 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 MCU보드는 전방센서보드(160)에 구비된 발광센서 및 수광센서를 통해 차선의 유무를 확인하고, 차선이 없는 구간인 것으로 감지되는 경우 후방센서에 의한 차선감지 유무에 무관하게 곧바로 위치조정모터(250)의 좌우 이동을 정지시킴과 함께, 도료분사노즐에 의한 도료의 분사도 정지되도록 한다.

차선도색과정에서 전방센서보드(160)에 구비되는 발광센서 및 수광센서를 통해 차선이 지속적으로 감지되는 상태에서, 상기 MCU보드는 좌측 및 우측에 구비되는 후방센서보드(170)로부터의 데이터를 판독하여 위치조정모터의 좌·우 위치를 조정하게 되는데, 이때 비교부를 통한 변환 데이터에 따라 위치조정모터의 위치를 좌 또는 우로 곧바로 조정하는 경우, 차량이 이동하는 상태에서 좌우로 차선의 급격한 변화가 나타나게 되어 바람직하지 못하며, 또한 급격한 좌우이동에 따라 상기 위치조정모터의 파손이 일어날 수 있어 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명에서는, 차선의 좌우 급격한 변동을 방지함과 함께 위치조정모터의 파손을 방지하기 위해, PID제어기(미도시)를 마이크로프로세서부에 구비한 후 비교부를 통해 변환된 데이터가 로직소자부를 거쳐 MCU보드로 전송될 때, 전송된 데이터가 PID제어기를 거쳐 완만한 형태로 변화되도록 함으로써 위치조정모터의 좌우 변동이 부드럽게 이루어지도록 하며, 이를 통해 차선의 좌우 급격한 변동이 방지됨과 함께, 상기 위치조정모터의 파손도 방지될 수 있도록 한다.

본 발명에서는 상기 실시 예와 달리, 전방센서보드 및 후방센서보드를 포함하는 센서부에 별도의 제어유닛(예, 센서부용 MCU보드)을 구비한 상태에서, 상기 제어유닛이 마이크로프로세서부의 MCU보드와의 통신을 통해 데이터를 송수신할 수도 있다. 이 경우, 마이크로프로세서부의 비교부 및 로직소자부는 생략될 수 있으며, 센서부의 제어유닛을 통해 획득되고 저장된 데이터값이 마이크로프로세서부의 전송명령에 따라 또는 주기적으로 상기 마이크로프로세서부로 전송됨으로써 신호처리가 이루어질 수 있다. 이때 센서부와 마이크로프로세서부의 통신형태는 다양하게 이루어질 수 있으며, 기본적으로는 유선통신을 이용하도록 하되, 필요에 따라서는 무선통신 또한 이용될 수 있도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

110: 센서부
111: 발광센서 112: 수광센서
120: 마이크로프로세서부 130: 하이패스필터
140: 로직소자부 150: 엠씨유(MCU)보드
160: 전방센서보드 170: 후방센서보드
200: 도색차량
210: 프레임 220: 가이드축
230: 노즐받침대 231: 가이더
232: 볼스크류너트 235: 센서부판넬
240: 볼스크류 241: 축받이
250: 위치조정모터
260: 도료분사노즐 261: 솔레노이드밸브
270: 차선용도료탱크 271: 연결호스
280: 엔코더모터

Claims (6)

1. 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 설치된 상태에서 도로의 차선을 도색하는 차선도색 자동화장치에 있어서,
   복수 개의 발광센서(111) 및 수광센서(112)를 구비하며 기존차선 또는 신규차선의 도색을 위해 진행하면서 차선 인식을 위해 상기 발광센서(111)에서 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 상기 수광센서(112)에 수광되도록 하는 센서부(110)와, 상기 센서부(110)를 통해 감지된 신호로부터 흑색대비 흰색 또는 황색을 구분하여 차선을 인식하며 기계장치부재의 구동을 제어하는 마이크로프로세서부(120)를 포함하는 차선인식부재;
   상기 차선인식부재의 제어에 따라 도료분사노즐(260)의 위치를 조정하거나, 도료분사노즐(260)을 개폐하여 차선을 도색하는 기계장치부재; 및
   상기 도료분사노즐(260)을 통해 도료를 분사하는 상태에서 이동시, 바퀴에 연동하여 회전하는 엔코더모터(280)의 회전수를 카운트하여 이동거리를 측정하는 작업구간 거리측정부재;
   로 구성되며,
   상기 마이크로프로세서부(120)는,
   발광부에서 발광된 일정 범위의 주파수만 선별적으로 통과되도록 하되, 상기 주파수 범위를 벗어나는 신호는 차단하여 필터링하는 하이패스필터(130);
   상기 하이패스필터(130)를 통해 필터링된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 비교부(135);
   상기 비교부를 통해 변환된 데이터를 수신하여 저장하는 로직소자부(140); 및
   상기 로직소자부(140)에 저장된 데이터를 읽어들여 판독한 후, 판독된 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부통과 또는 차선과 차선 사이의 통과 여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향통과 여부, 또는 차선 좌측 또는 우측으로의 편향정도를 판단하는 MCU보드(150);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차선 도색 자동화장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부(110)는,
   전방 중앙부위에 위치한 상태에서 좌우의 길이가 차선의 폭에 대응되는 길이로 형성되고, 저면에 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 균일하게 분포 배열된 전방센서보드(160); 및
   상기 전방센서보드(160)로부터 일정거리 후방에 위치한 상태에서 좌우 양측에 일정간격으로 상호 이격되어 복수로 형성되며, 저면에 복수 개의 발광센서(111)와 수광센서(112)가 균일하게 분포 배열된 한 쌍의 후방센서보드(170);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 차선 도색 자동화장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기계장치부재는,
   상기 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 고정설치되는 프레임(210);
   상기 프레임(210)의 내부에 고정설치되는 가이드축(220);
   상기 가이드축(220)에 슬라이딩 가능하게 결합된 상태에서 직선운동을 안내하는 가이더(231)를 구비하며, 중앙에는 볼스크류너트(232)가 일체로 고정설치되는 노즐받침대(230);
   상기 노즐받침대(230)와 일체로 연결되며, 센서부(110)가 고정설치되는 센서부판넬(235);
   상기 프레임(210)의 양측에 형성되는 축받이(241)에 의해 회동가능하게 지지되고, 상기 노즐받침대(230)의 볼스크류너트(232)와 맞물린 상태로 결합되며, 회전방향에 따라 상기 노즐받침대(230)를 직선이동시켜 위치를 조정하는 볼스크류(240);
   상기 프레임(210)의 일측에 고정설치되고, 회전축이 상기 볼스크류(240)에 회전동력을 전달하도록 연결되며, 상기 차선인식부재의 제어에 따라 회전방향 및 회전수가 결정된 상태로 구동되는 위치조정모터(250);
   상기 노즐받침대(230)에 고정설치된 상태에서 좌 또는 우로 위치조정이 가능하며, 상기 차선인식부재의 제어에 따라 개폐되는 솔레노이드밸브(261)를 통해 도료를 분사 또는 중지하는 도료분사노즐(260); 및
   상기 도색차량(200)의 상부에 구비된 상태에서 연결호스(271)를 통해 상기 도료분사노즐(260)에 연결되며, 상기 도료분사노즐(260)에 도료를 공급하는 차선용도료탱크(270);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 차선 도색 자동화장치.
   
5. 도색차량(200)의 측부 또는 하부에 설치된 상태에서 도로의 차선을 도색하는 차선도색 자동화장치를 이용한 차선도색 자동화방법에 있어서,
   마이크로프로세서부(120)의 제어신호에 따라 센서부(110)의 발광센서(111)를 통해 발광된 빛이 도로면에 반사된 후 수광센서(112)에 수광되는 발광 및 수광단계(S10);
   상기 수광센서(112)를 통해 수광된 빛 중 하이패스필터(130)를 통해 일정 범위를 갖는 주파수만 선별하여 통과시키는 필터링단계(S20);
   상기 하이패스필터(130)를 통해 필터링 된 주파수데이터와 미리 설정된 기준데이터를 비교분석 후 일정 데이터로 변환하는 데이터변환단계(S30);
   변환된 데이터를 로직소자부(140)를 통해 저장하는 데이터저장단계(S40);
   MCU보드(150)를 통해 상기 로직소자부(140)에 저장된 데이터를 읽어들여 판독한 후, 판독된 데이터를 통해 상기 센서부가 차선의 상부 또는 차선과 차선 사이의 통과여부, 차선 좌측 또는 우측으로의 편향여부, 또는 차선 좌측 또는 우측으로 편향된 정도를 판단하는 데이터판단단계(S50);
   판단된 데이터를 바탕으로 도료분사노즐(260)의 위치를 조정하는 노즐위치조정단계(S60); 및
   도료분사노즐(260)의 위치가 조정된 상태에서 솔레노이드밸브(261)를 통해 도료가 분사되는 도색단계(S70);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차선 도색 자동화장치를 이용한 차선 도색 자동화방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 S10 단계의 경우,
   발광센서(111)와 수광센서(112)가 균일하게 분포 배열된 전방센서보드(160)와 후방센서보드(170)를 통해 제공되는 신호를 통해 차선의 파선 여부가 판단되며,
   상기 전방센서보드(160)의 후방에 위치한 후방센서보드(170)를 통해 제공되는 신호를 통해 차선의 좌측 또는 우측으로의 편향여부, 차선 좌측 또는 우측으로 편향정도가 판단되는 것을 특징으로 하는 차선 도색 자동화장치를 이용한 차선 도색 자동화방법.

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