KR101516264B1 - 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법 Download PDF

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장종욱
백성현
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 부두 출ㅇ입구에서 컨테이너 트레일러나 화물차량 운전자의 편리성과 안전성, 운전자의 신변보호 및 재산 등의 피해와 편마모의 정확한 진단 및 교환 시기 등과 같은 타이어의 상태 정보를 실시간으로 LCD 창 및 스마트폰을 통해 사용자가 알 수 있도록 제공하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 차량 타이어의 상태를 측정하고, 측정된 차량의 주행정보, 도로정보, 위치정보, 운전 습관정보 중 적어도 하나를 수집하여, 상기 측정된 타이어의 측정 데이터와 함께 수집된 데이터를 전송하는 타이어 상태 측정부와, 상기 타이어 상태 측정부에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보 중 적어도 하나를 이용하여 타이어의 상태를 분석하여 저장하고, 분석된 타이어의 상태 정보를 사용자에게 제공하는 통합 관리 서버와, 스마트폰 어플리케이션(앱)이 설치되어 상기 통합 관리 서버로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 어플리케이션으로 제공하는 이동 단말기를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for observing the tires condition using laser sensor}
본 발명은 타이어 마모 및 편마모를 감지하는 타이어 상태 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 부두 출입구에서 컨테이너 트레일러나 화물차량 운전자의 편리성과 안전성, 운전자의 신변보호 및 재산 등의 피해와 편마모의 정확한 진단 및 교환 시기 등과 같은 타이어의 상태 정보를 실시간으로 LCD 창 및 스마트폰을 통해 사용자가 알 수 있도록 제공하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
생활필수품으로 자리 잡은 차량의 보급이 지속적으로 확대되고 있으며, 이에 따라 차량의 안전성 문제가 대두되고 있다. 그 중에서도, 차량이 도로 위를 주행하고 있는 한 노면과 직접 접촉되는 타이어의 안전성 문제가 중요한 관심사로 떠오르고 있다.
특히, 손해보험협회 자료에 따르면 마모된 타이어로 인한 차량 사고는 대부분 대형 교통사고로 이어지는 만큼 타이어의 상태는 차량 안전도에 중요한 요소이다.
그러나 이러한 중요성에도 불구하고, 2008년 한국소비자원이 대한타이어공업협회와 공동으로 조사한 자료에 따르면 5대 대도시(서울, 대전, 광주, 대구, 부산)에서 운행 중인 차량 1,051대에 대해서 타이어 마모도와 외관 상태를 확인한 결과, 345대(32.8%)가 불량인 것으로 나타났다. 이는 차량 타이어의 교환주기가 길어 운전자가 타이어 교환주기를 쉽게 알 수 없을 뿐 아니라, 주의 깊게 살펴보지 않으면, 타이어의 이상 여부를 쉽게 알 수 없기 때문에 기인한 것으로 보인다.
한국의 경우, 타이어 마모한계 규제치를 1.6mm로 설정해 놓고 있으며(차량안전기준에 관한 규칙 제12조 참조), 미국과 유럽도 타이어 트레이드 마모 한계선을 1.6mm로 정하고 있으나, 최근 3.2mm로 올려야 한다는 주장이 일고 있다.
이러한 타이어 마모도 측정과 관련한 장치가 알려져 있는데(예컨대, 등록번호 제10-224506호), 이는 레이저를 조사하고 그 레이저를 수광하여 타이어 트레드의 깊이를 측정하고 있다. 그러나 별도로 타이어 검사를 위해 상기 장치를 이용하여야 하며, 검사자의 수동 작업에 의해 측정이 이루어지고, 타이어의 편마모 상태 등 타이어의 전체 상태를 측정하지 못하고 또 타이어 검사와 관련한 객관성을 담보할 수 없는 문제점이 있다.
특히, 타이어의 마모가 발생하는 경우 타이어의 성능이 정상적인 경우보다 크게 떨어지고 차량의 연료 소비가 증가하여 경제적 손실을 초래하게 된다. 이에 주기적인 타이어 마모 상태의 점검이 필요하나, 현실적으로 운전자가 마모 상태를 정확히 확인하기 어렵고, 전문 정비업체를 통해 점검해야 하므로, 시간적, 경제적 손실이 발생한다.
공개특허공보 제10-2013-0071607호 : 타이어 트레드 측정 장치와 이를 포함하는 자동차 검사 시스템
공개특허공보 제10-2013-0043954호 : 센서를 이용한 차량용 타이어 상태 감지 경보 장치 및 방법
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 부두 출입구에서 컨테이너 트레일러나 화물차량 운전자의 편리성과 안전성, 운전자의 신변보호 및 재산 등의 피해와 편마모의 정확한 진단 및 교환 시기 등과 같은 타이어의 상태 정보를 실시간으로 LCD 창 및 스마트폰을 통해 사용자가 알 수 있도록 제공하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치의 특징은 차량 타이어의 상태를 측정하고, 측정된 차량의 주행정보, 도로정보, 위치정보, 운전 습관정보 중 적어도 하나를 수집하여, 상기 측정된 타이어의 측정 데이터와 함께 수집된 데이터를 전송하는 타이어 상태 측정부와, 상기 타이어 상태 측정부에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보 중 적어도 하나를 이용하여 타이어의 상태를 분석하여 저장하고, 분석된 타이어의 상태 정보를 사용자에게 제공하는 통합 관리 서버와, 스마트폰 어플리케이션(앱)이 설치되어 상기 통합 관리 서버로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 어플리케이션으로 제공하는 이동 단말기를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 타이어의 상태 정보는 편마모 판정, 타이어 마모도, 타이어의 교체 남은 거리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 타이어 상태 측정부는 타이어 면에 수직으로 레이저 광을 발생시켜, 방사된 레이저 광에 대해 타이어 면으로부터 반사되는 레이저 광을 수신하여 타이어 상태를 스캔하는 레이저 센서부와, 상기 레이저 센서부에서 검출한 각 타이어의 측정 데이터를 수신하여 통합하고, 통합된 전체 타이어의 측정 데이터를 통합 관리 서버로 전송하는 데이터 처리 전송부와, 차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 수집하는 정보 수집부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 레이저 센서부는 4개의 타이어에 각각 레이저 센서가 위치되도록 장착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 제 4 항에 있어서, 상기 레이저 센서부는 타이어마다 적어도 2개 이상의 레이저 센서를 이용하여 타이어 상태를 스캔하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 데이터 처리 전송부는 레이저 센서에서 검출된 각 타이어마다 측정데이터를 수신하여 미리 저장되어 있는 타이어별 패턴(홈) 및 해당 타이어의 기존 측정데이터와 서로 비교하여 그 차이값을 산출하는 제 1 처리부와, 상기 제 1 처리부에서 각 타이어별로 산출된 차이값 들을 기반으로 통합하여 차이값이 크게 발생되는 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향을 산출하는 제 2 처리부와, 상기 제 2 처리부에서 산출된 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향의 측정 데이터를 유무선 통신망을 이용하여 통합 관리 서버로 전송하는 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1, 2 처리부는 220V의 전류를 입력 받아 5V, 3.3V로 다운시켜 제 1, 2 처리부 및 레이저 센서에서 운용 될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전송부는 제 2 처리부에서 취합한 측정 데이터를 자체 프로토콜을 변환 후 WCDMA, LTE 이동통신망 또는 무선 네트워크(Wifi)를 이용해 무선통신으로 통합 관리 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 정보 수집부는 GPS를 이용하여 현재의 차량 위치를 수집하고, 자이로 센서를 이용하여 운전자의 급감속, 급가속 등의 운전습관을 수집하고, 현재 차량의 주행 상태(속도, RPM)를 수집하여 차량 주행 정보를 수집하고, 현재 차량의 주행 중인 도로 정보를 센서를 통해 입력받아 수집하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 통합 관리 서버는 타이어 상태 측정부에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 편마모 이상과 타이어 마모도를 체크하여 타이어 상태를 판정하는 타이어 상태 판정부와, 상기 타이어 상태 판정부에서 판정한 타이어 상태 정보를 인터넷을 통해 이동 단말기를 통해 사용자에게 제공하는 웹 서비스 처리부와, 타이어 상태 측정부에서 수신받은 차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로 정보를 저장하여 상기 타이어 상태 판정부에서 타이어 상태를 판정할 때 이용되는 상기 정보 저장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 이동 단말기는 운전자가 주유소나 부두 등에 진입 하였을 때 타이어의 정보를 바로 실시간으로 알 수 있게 LCD 등에 표시하는 표시부와, 설치된 어플리케이션(앱)의 실행을 통해 상기 통합 관리 서버로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 간단하고 쉽게 상기 표시부(310)에 제공하는 스마트폰 어플리케이션부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법의 특징은 (A) 복수개의 레이저 센서 위로 차량이 통과하면, 복수개의 레이저 센서를 통해 타이어의 노면 상태를 측정하여 측정 데이터를 수집하는 단계와, (B) 차량 내에 부착된 수집 장치를 이용하여 운전자의 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 수집하는 단계와, (C) 측정된 차량의 측정 데이터와 함께 수집된 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 함께 취합하는 단계와, (D) 상기 취합한 데이터를 통신 전송 프로토콜에 맞는 정보로 측정 데이터를 생성하여 외부통신을 이용하여 통합 관리 서버로 전송하는 단계와, (E) 상기 통합 관리 서버로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어의 수집된 측정 데이터를 임시적으로 외장 메모리에 저장한 후, 추후 외장 메모리에 저장된 측정 데이터가 통합 관리 서버로 전송이 되면, 외장 메모리에 저장된 내용을 삭제하는 단계와, (F) 상기 측정 데이터의 전송이 완료되면, 상기 레이저 센서의 값을 초기화하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (A) 단계는 4개의 타이어에 각각 위치하는 적어도 2개 이상의 레이저 센서를 이용하여 타이어의 노면을 스캔하여 측정하는 단계와, 4개의 타이어에서 수신된 각 타이어의 측정 데이터를 모두 취합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (B) 단계는 차량 내에 부착되어 있는 자이로 센서로부터 급감속, 급가속을 포함하는 운전습관 감지신호를 수신하고, 미리 저장되어 있는 운전습관 판단 조건과 매칭시켜 매칭되는 운전습관 정보를 검출하는 단계와, 차량 내에 부착되어 있는 속도 및 RPM 검출기로부터 차량의 주행 상태(속도, RPM)를 수집하여 주행 정보를 수집하는 단계와, 차량 내에 부착되어 있는 센싱장치로부터 차량의 주행 중인 도로를 센싱하여 차량의 주행이 이루어지고 있는 도로노면 정보를 수집하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (D) 단계는 측정 데이터는 자체 프로토콜을 변환 후 WCDMA, LTE 이동통신망 또는 무선 네트워크(Wifi)를 이용해 무선통신으로 통합 관리 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 (a) 상기 (F) 단계를 통해 측정 데이터가 통합 관리 서버로 입력되면, 미리 저장하고 있는 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보를 입력된 측정 데이터와 비교하여 타이어의 편마모 여부 및 타이어의 마모도를 판정하는 단계와, (b) 입력된 측정 데이터를 기반으로 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 미리 저장하고 있는 기준치와 비교하여 적어도 2개 이상의 레벨로 분류하는 단계와, (c) 판정된 타이어 상태 정보 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 측정된 편마모 이상과 타이어 마모도 정도, 그리고 그 원인 및 타이어 교체의 남은 거리를 포함하는 타이어 상태 정보를 도출하는 단계와, (d) 상기 도출한 타이어 상태 정보를 어플리케이션(앱)에서 사용 가능한 형태를 갖는 타이어 상태표로 생성하여 어플리케이션(앱)이 설치되어 있는 운전자의 이동 단말기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (a) 단계에서 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보는 미리 저장되어 있는 모든 제조사의 타이어 정보와 측정 데이터의 타이어 정보를 서로 비교하여 매칭된 타이어의 종류에 해당되는 타이어 상태 정보와, 이전에 본 시스템을 통해 타이어 상태를 측정한 경험이 있는 운전자 차량의 경우, 이전에 측정한 운전자 차량의 타이어 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (b) 단계는 급감속, 급가속이 많고, 고속의 주행이 많으며, 도로의 노면상태가 좋지 않을수록 낮은 레벨로 분류되고, 그 반대일 경우 높은 레벨로 분류되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (d) 단계에서 타이어 상태표가 이동 단말기로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어 상태표를 임시적으로 외장 메모리에 저장한 후, 추후 외장 메모리에 저장된 타이어 상태표를 다시 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 타이어 상태표는 타이어 점검 기록날짜 및 결과, 결과 확인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 타이어 상태표는 운전자별, 차량별로 저장부에 저장하여 동일한 운전자 또는 차량이 본 시스템을 통해 타이어 상태를 다시 측정하는 경우, 현재 차량의 타이어 상태를 점검하는 기준으로 이용하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 부두 출입구에 설치되어 있는 측정 장치를 통해 출입하는 차량의 타이어 트레드의 마모도 및 편마모를 자동으로 측정함에 따라, 타이어 트레드 마모도 및 편마모를 측정하기 위한 별도의 작업이나 시간을 투여할 필요가 없다.
둘째, 측정 장치에서 측정된 타이어 상태에 따른 측정 결과가 관리 서버로 유무선 전송되어 실시간으로 운전자에게 제공됨으로써, 운전자에게 타이어 상태 정보에 편리성과 안전성을 제공할 수 있다.
셋째, 측정 장치를 통한 타이어 상태의 정확한 진단 및 교환 시기 등을 측정함으로써, 검사자의 주관적 의견에 의존하는 일 없이 타이어 상태에 대한 객관적인 데이터를 제시할 수 있어, 타이어와 관련한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1의 레이저 센서부의 레이저 센서가 차량에 위치하는 구성을 설명하기 위한 구성도
도 3 은 제조사마다 홈이 서로 다른 타이어를 설명하기 위한 도면
도 4 는 도 1의 데이터 처리 전송부의 구성을 상세히 설명하기 위한 구성도
도 5 는 도 1의 타이어 상태 판정부에서 편마모 이상과 타이어 마모도를 체크하는 형태를 설명하기 위한 구성도
도 6 은 도 1의 표시부에 표시되는 타이어 상태 정보를 나타낸 구성도
도 7a, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8 은 도 1의 이동통신 단말기에 표시되는 어플리케이션의 실시예를 나타낸 도면
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 대형 트레일러나 추레라 타이어의 마모 및 편마모 상태를 측정하고, 측정된 차량의 주행정보, 도로정보, 위치정보, 운전 습관정보를 수집하여 측정된 타이어의 측정 데이터와 함께 수집된 데이터를 전송하는 타이어 상태 측정부(100)와, 상기 타이어 상태 측정부(100)에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 이용하여 타이어의 상태를 분석하여 저장하고, 분석된 타이어의 상태 정보를 사용자에게 제공하는 통합 관리 서버(200)와, 스마트폰 어플리케이션(앱)이 설치되어 상기 통합 관리 서버(200)로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 간단하고 쉽게 어플리케이션으로 제공하는 이동 단말기(300)를 포함한다.
이때, 상기 타이어의 상태 정보는 편마모 판정, 타이어 마모도, 타이어의 교체 남은 거리를 포함한다.
한편, 상기 타이어 상태 측정부(100)는 타이어 면에 수직으로 레이저 광을 발생시켜, 방사된 레이저 광에 대해 타이어 면으로부터 반사되는 레이저 광을 수신하여 타이어 상태를 스캔하는 레이저 센서부(110)와, 상기 레이저 센서부(110)에서 검출한 각 타이어의 측정 데이터를 수신하여 통합하고, 통합된 전체 타이어의 측정 데이터를 통합 관리 서버(200)로 전송하는 데이터 처리 전송부(120)와, 차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 수집하는 정보 수집부(130)로 구성된다.
이때, 상기 레이저 센서부(110)는 차량의 타이어가 기본적으로 4개의 타이어로 구성되어 있기 때문에, 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 4개의 타이어에 각각 레이저 센서(111)가 위치되도록 장착한다. 그리고 각 타이어는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 제조사마다 홈이 서로 다르기 때문에 레이저 센서를 타이어마다 4~8개를 이용하여 타이어 상태를 스캔함으로써, 각 제조사마다 다른 타이어의 홈들에 맞게 타이어의 노면 상태를 점검한다.
그리고 상기 데이터 처리 전송부(120)는 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 레이저 센서(111)에서 검출된 각 타이어마다 측정데이터를 수신하여 미리 저장되어 있는 타이어별 패턴(홈) 및 해당 타이어의 기존 측정데이터와 서로 비교하여 그 차이값을 산출하는 제 1 처리부(121)와, 상기 제 1 처리부(121)에서 각 타이어별로 산출된 차이값들을 기반으로 통합하여 차이값이 크게 발생되는 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향을 산출하는 제 2 처리부(122)와, 상기 제 2 처리부(122)에서 산출된 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향의 측정 데이터를 유무선 통신망을 이용하여 통합 관리 서버(200)로 전송하는 전송부(미도시)로 구성된다.
즉, 상기 제 1 처리부(121)는 각 타이어마다 처리하는 부분으로 각 타이어 마다 4~8개의 레이저 센서(111)가 있기 때문에 4~8개의 레이저 센서(111)에서 데이터를 각각 수신받아 1개의 타이어마다 별도로 타이어 상태를 수집한다. 그리고 상기 제 2 처리부(122)는 4개의 타이어를 통합하여 처리하는 부분으로 각 타이어에서 타이어의 상태를 측정한 데이터를 모두 취합하여 수집한다. 이때, 상기 제 1, 2 처리부(121)(122)는 220V의 전류를 입력 받아 5V, 3.3V로 다운시켜 제 1, 2 처리부(121)(122) 및 레이저 센서(111)에서 운용 될 수 있도록 하는 기능도 포함된다.
또한 상기 전송부는 제 2 처리부(122)에서 취합한 측정 데이터를 자체 프로토콜을 변환 후 WCDMA, LTE 이동통신망 또는 무선 네트워크(Wifi)를 이용해 무선통신으로 통합 관리 서버(200)로 전송한다.
이어 상기 정보 수집부(130)는 GPS를 이용하여 현재의 차량 위치를 수집하고, 자이로 센서를 이용하여 운전자의 급감속, 급가속 등의 운전습관을 수집한다. 그리고 현재 차량의 주행 상태(속도, RPM 등)를 수집하여 차량 주행 정보를 수집하고, 현재 차량의 주행 중인 도로 정보를 센서를 통해 입력받아 수집한다. 이때, 상기 정보 수집부(130)는 상기 데이터 처리 전송부(120)의 제 2 처리부(122) 내부의 비휘발성 기억 공간(ROM)에 차량 타이어의 상태를 수집하기 위한 펌웨어가 개발되어 내장된다. 상기 펌웨어는 상기 레이저 센서부(110)를 이용하여 차량 타이어 상태를 수집한다.
다음으로 상기 통합 관리 서버(200)는 타이어 상태 측정부(100)에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 편마모 이상과 타이어 마모도를 체크하여 타이어 상태를 판정하는 타이어 상태 판정부(210)와, 상기 타이어 상태 판정부(210)에서 판정한 타이어 상태 정보를 인터넷을 통해 이동 단말기(300)를 통해 사용자에게 제공하는 웹 서비스 처리부(220)와, 타이어 상태 측정부(100)에서 수신받은 차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로 정보를 저장하여 상기 타이어 상태 판정부(210)에서 타이어 상태를 판정할 때, 이용되는 상기 정보 저장부(230)로 구성된다.
이때, 상기 타이어 상태 판정부(210)는 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하여 편마모 이상과 타이어 마모도를 체크하는데, 이는 도 5(a)(b)(c)에서 도시하고 있는 것과 같이, 가장자리 마모, 중앙 마모, 한쪽 마모를 체크한다. 즉, 도 5(a)와 같이 타이어의 가장자리가 마모되는 경우는 공기압이 너무 낮은 것이 원인이 되며, 도 5(b)와 같이 타이어 중앙이 마모되는 경우는 공기압이 너무 높은 것이 원인이 되며, 도 5(c)와 같이 타이어의 어느 한쪽만이 마모되는 경우는 휠 얼라이먼트 불량(특히 잘못된 캠버)이거나 과하중인 경우가 원인이 된다.
그리고 상기 웹 서비스 처리부(220)에서 제공되는 타이어 상태 정보는 인터넷 웹사이트를 통해 이동 단말기(300)에 표시된다. 참고로 상기 이동 단말기(300)는 스마트 폰인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며, 인터넷 웹사이트의 접속이 가능한 단말기는 PC를 포함하여 모두 포함 가능하다. 그리고 상기 정보 저장부(230)는 수신되는 현재 차량이 있는 지역의 날씨를 검색하여 함께 저장한다.
다음으로 상기 이동 단말기(300)는 운전자가 주유소나 부두 등에 진입 하였을 때 타이어의 정보를 바로 실시간으로 알 수 있게 LCD 등에 표시하는 표시부(310)와, 설치된 어플리케이션(앱)의 실행을 통해 상기 통합 관리 서버(200)로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 간단하고 쉽게 상기 표시부(310)에 제공하는 스마트폰 어플리케이션부(320)로 구성된다.
이때, 상기 표시부(310)는 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이, 정상, 경고, 위험 등을 표시하여 운전자가 쉽게 자신의 차량 타이어의 상태를 알 수 있도록 한다. 그리고 추가로 경고창에는 약 몇 Km 주행 후 교체하라는 메시지를 출력하여 운전자가 타이어 교체시기를 보다 쉽게 인식하도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 내지 도 5와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7a에서 도시하고 있는 것과 같이, 타이어 상태 측정부(100)는 지면에 복수개의 레이저 센서(111)를 부착하고 있는 레이저 센서(111) 위로 차량이 통과하면(S101), 타이어 상태 측정부(100)는 복수개의 레이저 센서(111)를 통해 타이어의 노면 상태를 측정하여 측정 데이터를 수집한다(S102).
이때, 상기 타이어 상태 측정부(100)는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 4개의 타이어에 각각 레이저 센서(111)가 위치되도록 장착한다. 이때, 타이어는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 제조사마다 홈이 다르기 때문에 레이저 센서(111)를 타이어 마다 4~8개를 이용하여 타이어의 노면을 스캔함으로써, 각 제조사마다 서로 다른 타이어의 홈들에 맞게 타이어의 노면 상태를 점검한다.
따라서 상기 타이어 상태 측정부(100)는 각 타이어마다 4~8개의 레이저 센서(111)가 있기 때문에 4~8개의 레이저 센서(111)에서 데이터를 각각 수신받아 1개의 타이어마다 타이어 노면 상태를 측정한다. 그리고 4개의 타이어에서 수신된 타이어의 측정 데이터를 모두 취합한다.
이어 측정된 차량 내에 부착된 수집 장치를 이용하여 운전자의 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 수집한다(S102). 이때, 상기 운전습관 정보는 차량 내에 부착되어 있는 자이로 센서로부터 급감속, 급가속 등의 운전습관 감지신호를 수신하고, 미리 저장되어 있는 운전습관 판단 조건과 매칭시켜 매칭되는 운전습관 정보를 검출한다. 그리고 주행 정보는 차량 내에 부착되어 있는 속도 및 RPM 검출기로부터 차량의 주행 상태(속도, RPM 등)를 수집하여 주행 정보를 수집한다. 또한 도로노면 정보는 차량 내에 부착되어 있는 센싱장치(적외선장치, 영상장치 등)로부터 차량의 주행 중인 도로를 센싱하여 차량의 주행이 이루어지고 있는 도로노면 정보를 수집한다.
그리고 데이터 처리 전송부(120)는 레이저 센서부(110)에서 측정된 차량의 측정 데이터와 함께 수집된 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 함께 취합한다(S104).
이어 상기 취합한 데이터를 통신 전송 프로토콜에 맞는 정보로 측정 데이터를 생성하고(S105), 이 측정 데이터를 외부통신을 이용하여 통합 관리 서버(200)로 전송한다(S106). 이때, 측정 데이터는 자체 프로토콜을 변환 후 WCDMA, LTE 이동통신망 또는 무선 네트워크(Wifi)를 이용해 무선통신으로 통합 관리 서버(200)로 전송되는 것이 바람직하다.
만약 통합 관리 서버(200)로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어의 수집된 측정 데이터를 임시적으로 SD 메모리 카드(이하 '외장 메모리')에 저장한 후(S107), 추후 외장 메모리에 저장된 측정 데이터가 안정하게 통합 관리 서버(200)로 전송이 되면, 외장 메모리에 저장된 내용을 삭제한다(S108).
그리고 측정 데이터의 전송이 완료되면, 다음 차량의 타이어 상태를 측정하기 위해, 레이저 센서의 값을 초기화한다(S109).
다음으로 도 7b에서 도시하고 있는 것과 같이, 통합 관리 서버(S200)는 이렇게 타이어 상태 측정부(100)로부터 측정 데이터가 통합 관리 서버(200)로 입력되면(S201), 먼저 미리 저장하고 있는 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보를 입력된 측정 데이터와 비교하여 타이어의 편마모 여부 및 타이어의 마모도를 판정한다(S202). 이때, 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 타이어의 제조사마다 홈이 다르기 때문에 미리 저장되어 있는 모든 제조사의 타이어 정보와 측정 데이터의 타이어 정보를 서로 비교하여 매칭된 타이어의 종류에 해당되는 타이어 상태 정보와, 이전에 본 시스템을 통해 타이어 상태를 측정한 경험이 있는 운전자 차량의 경우, 이전에 측정한 운전자 차량의 타이어 상태 정보를 포함한다.
이어 입력된 측정 데이터를 기반으로 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 미리 저장하고 있는 기준치와 비교하여 적어도 2개 이상의 레벨로 분류한다(S203). 이때, 분류되는 레벨은 급감속, 급가속이 많고, 고속의 주행이 많으며, 도로의 노면상태가 좋지 않을수록 낮은 레벨로 분류되고, 그 반대일 경우 높은 레벨로 분류된다.
이렇게 판정된 타이어 상태 정보 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 측정된 편마모 이상과 타이어 마모도 정도, 그리고 그 원인 및 타이어 교체의 남은 거리 등과 같은 타이어 상태 정보를 도출한다(S204). 즉, 도 5(a)와 같이 타이어의 가장자리가 마모되는 경우는 공기압이 너무 낮은 것이 원인이 되며, 도 5(b)와 같이 타이어 중앙이 마모되는 경우는 공기압이 너무 높은 것이 원인이 되며, 도 5(c)와 같이 타이어의 어느 한쪽만이 마모되는 경우는 휠 얼라이먼트 불량(특히 잘못된 캠버)이거나 과하중인 경우가 원인이 된다. 또한 타이어 교체의 남은 거리는 상기 분류된 레벨이 낮을 수로 남은 거리가 줄어들고, 레벨이 높을수록 남은 거리가 늘어난다.
상기 도출한 타이어 상태 정보는 어플리케이션(앱)에서 사용 가능한 형태를 갖는 타이어 상태표로 생성되어(S205), 어플리케이션(앱)이 설치되어 있는 운전자의 이동 단말기(300)로 전송된다(S206). 이때, 상기 타이어 상태표는 타이어 점검 기록날짜 및 결과, 결과 확인 등을 포함한다.
그리고 타이어 상태표가 이동 단말기(300)로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어의 타이어 상태표를 임시적으로 SD 메모리 카드(이하 '외장 메모리')에 저장한 후(S207), 추후 외장 메모리에 저장된 타이어 상태표를 다시 전송한다(S206).
그리고 상기 이동 단말기(300)로 전송된 타이어 상태표는 운전자별, 차량별로 저장부에 저장하여 동일한 운전자 또는 차량이 본 시스템을 통해 타이어 상태를 다시 측정하는 경우, 현재 차량의 타이어 상태를 점검하는 기준으로 이용한다(S208).
참고로, 이동 단말기(300)는 설치된 어플리케이션(앱)의 구동을 통해 통합 관리 서버(200)로부터 전송된 타이어 상태표를 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 표시부에 표시하여, 운전자가 쉽게 자신의 차량 타이어의 상태를 알 수 있도록 한다. 이때, 표시부에 표시되는 타이어 상태표는 타이어 편마모 여부, 타이어 마모도 상태(정상, 경고, 위험) 및 몇 Km 주행 후 교체하라는 메시지 등이 포함된다. 그러나 상기 타이어 상태표에 표시되는 타이어 상태 정보 및 형태는 하나의 일 실시예일 뿐, 다양한 타이어 상태 정보 및 형태로 나타낼 수 있다. 아울러, 스마트폰 어플리케이션(앱)을 통해 입력되는 정보를 스마트폰 표시부에 표시하는 기술은 이미 공지되어 있는 자명한 기술로서, 이에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 차량 타이어의 상태를 측정하고, 측정된 차량의 주행정보, 도로정보, 위치정보, 운전 습관정보 중 적어도 하나를 수집하여, 상기 측정된 타이어의 측정 데이터와 함께 수집된 데이터를 전송하는 타이어 상태 측정부와,
    상기 타이어 상태 측정부에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보 중 적어도 하나를 이용하여 타이어의 상태를 분석하여 저장하고, 분석된 타이어의 상태 정보를 사용자에게 제공하는 통합 관리 서버와,
    스마트폰 어플리케이션(앱)이 설치되어 상기 통합 관리 서버로부터 수신되는 타이어의 상태 정보를 기반으로 운전자에게 편마모 판정, 타이어 마모도 및 타이어의 교체 남은 거리를 어플리케이션으로 제공하는 이동 단말기를 포함하여 구성되고,
    이때, 상기 타이어 상태 측정부는
    타이어 면에 수직으로 레이저 광을 발생시켜, 방사된 레이저 광에 대해 타이어 면으로부터 반사되는 레이저 광을 수신하여 타이어 상태를 스캔하는 레이저 센서부와,
    상기 레이저 센서부에서 검출한 각 타이어의 측정 데이터를 수신하여 통합하고, 통합된 전체 타이어의 측정 데이터를 통합 관리 서버로 전송하는 데이터 처리 전송부와,
    차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 수집하는 정보 수집부를 포함하여 구성되며,
    이때, 상기 정보 수집부는
    차량 내에 부착되어 급감속, 급가속을 포함하는 운전습관 감지신호를 수신하고, 미리 저장되어 있는 운전습관 판단 조건과 매칭시켜 매칭되는 운전습관 정보를 검출하는 자이로 센서와,
    차량 내에 부착되어 차량의 주행 상태(속도, RPM)를 수집하여 주행 정보를 수집하는 속도 및 RPM 검출기와,
    차량 내에 부착되어 차량의 주행 중인 도로를 센싱하여 차량의 주행이 이루어지고 있는 도로노면 정보를 수집하는 센싱장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어의 상태 정보는 편마모 판정, 타이어 마모도, 타이어의 교체 남은 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 처리 전송부는
    레이저 센서에서 검출된 각 타이어마다 측정데이터를 수신하여 미리 저장되어 있는 타이어별 패턴(홈) 및 해당 타이어의 기존 측정데이터와 서로 비교하여 그 차이값을 산출하는 제 1 처리부와,
    상기 제 1 처리부에서 각 타이어별로 산출된 차이값들을 기반으로 통합하여 차이값이 크게 발생되는 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향을 산출하는 제 2 처리부와,
    상기 제 2 처리부에서 산출된 특정 타이어 또는 전체 타이어의 위치 및 방향의 측정 데이터를 유무선 통신망을 이용하여 통합 관리 서버로 전송하는 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전송부는 제 2 처리부에서 취합한 측정 데이터를 자체 프로토콜을 변환 후 WCDMA, LTE 이동통신망 또는 무선 네트워크(Wifi)를 이용해 무선통신으로 통합 관리 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 통합 관리 서버는
    타이어 상태 측정부에서 수신받은 타이어 상태의 측정 데이터 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 편마모 이상과 타이어 마모도를 체크하여 타이어 상태를 판정하는 타이어 상태 판정부와,
    상기 타이어 상태 판정부에서 판정한 타이어 상태 정보를 인터넷을 통해 이동 단말기를 통해 사용자에게 제공하는 웹 서비스 처리부와,
    타이어 상태 측정부에서 수신받은 차량의 현재 위치 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로 정보를 저장하여 상기 타이어 상태 판정부에서 타이어 상태를 판정할 때 이용되는 상기 정보 저장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치.
  7. (A) 복수개의 레이저 센서 위로 차량이 통과하면, 복수개의 레이저 센서를 통해 타이어의 노면 상태를 측정하여 측정 데이터를 수집하는 단계와,
    (B) 차량 내에 부착된 수집 장치를 이용하여 운전자의 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 수집하는 단계와,
    (C) 측정된 차량의 측정 데이터와 함께 수집된 운전습관 정보, 주행 정보, 도로노면 정보를 함께 취합하는 단계와,
    (D) 상기 취합한 데이터를 통신 전송 프로토콜에 맞는 정보로 측정 데이터를 생성하여 외부통신을 이용하여 통합 관리 서버로 전송하는 단계와,
    (E) 상기 통합 관리 서버로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어의 수집된 측정 데이터를 임시적으로 외장 메모리에 저장한 후, 추후 외장 메모리에 저장된 측정 데이터가 통합 관리 서버로 전송이 되면, 외장 메모리에 저장된 내용을 삭제하는 단계와,
    (F) 상기 측정 데이터의 전송이 완료되면, 상기 레이저 센서의 값을 초기화하는 단계를 포함하여 이루어지는고,
    이때, 상기 (B) 단계는
    차량 내에 부착되어 있는 자이로 센서로부터 급감속, 급가속을 포함하는 운전습관 감지신호를 수신하고, 미리 저장되어 있는 운전습관 판단 조건과 매칭시켜 매칭되는 운전습관 정보를 검출하는 단계와,
    차량 내에 부착되어 있는 속도 및 RPM 검출기로부터 차량의 주행 상태(속도, RPM)를 수집하여 주행 정보를 수집하는 단계와,
    차량 내에 부착되어 있는 센싱장치로부터 차량의 주행 중인 도로를 센싱하여 차량의 주행이 이루어지고 있는 도로노면 정보를 수집하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (A) 단계는 4개의 타이어에 각각 위치하는 적어도 2개 이상의 레이저 센서를 이용하여 타이어의 노면을 스캔하여 측정하는 단계와,
    4개의 타이어에서 수신된 각 타이어의 측정 데이터를 모두 취합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    (a) 상기 (F) 단계를 통해 측정 데이터가 통합 관리 서버로 입력되면, 미리 저장하고 있는 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보를 입력된 측정 데이터와 비교하여 타이어의 편마모 여부 및 타이어의 마모도를 판정하는 단계와,
    (b) 입력된 측정 데이터를 기반으로 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 미리 저장하고 있는 기준치와 비교하여 적어도 2개 이상의 레벨로 분류하는 단계와,
    (c) 판정된 타이어 상태 정보 및 운전자의 운전습관, 차량 주행 정보, 도로노면 정보를 통합하여 각 운전자의 타이어 상태 및 편마모 상태를 측정하고, 측정된 편마모 이상과 타이어 마모도 정도, 그리고 그 원인 및 타이어 교체의 남은 거리를 포함하는 타이어 상태 정보를 도출하는 단계와,
    (d) 상기 도출한 타이어 상태 정보를 어플리케이션(앱)에서 사용 가능한 형태를 갖는 타이어 상태표로 생성하여 어플리케이션(앱)이 설치되어 있는 운전자의 이동 단말기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 차량별, 타이어별 타이어 상태 정보는
    미리 저장되어 있는 모든 제조사의 타이어 정보와 측정 데이터의 타이어 정보를 서로 비교하여 매칭된 타이어의 종류에 해당되는 타이어 상태 정보와, 이전에 본 시스템을 통해 타이어 상태를 측정한 경험이 있는 운전자 차량의 경우, 이전에 측정한 운전자 차량의 타이어 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    급감속, 급가속이 많고, 고속의 주행이 많으며, 도로의 노면상태가 좋지 않을수록 낮은 레벨로 분류되고, 그 반대일 경우 높은 레벨로 분류되는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서
    타이어 상태표가 이동 단말기로의 전송이 이루어지지 못한 경우, 차량 타이어 상태표를 임시적으로 외장 메모리에 저장한 후, 추후 외장 메모리에 저장된 타이어 상태표를 다시 전송하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 방법.
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