KR101603225B1 - 초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법 - Google Patents

초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법 Download PDF

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곽미정
조일남
고재두
반재원
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만도헬라일렉트로닉스(주)
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Abstract

초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치는 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출장치에 있어서, 버스트 신호에 의해 진동되어 초음파를 송신하고 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파에 의해 진동되어 전기신호를 출력하는 초음파 소자부와, 버스트 신호를 발생시켜 초음파 소자부에 출력하는 신호발생부와, 신호발생부를 통해 출력된 버스트 신호와 초음파 소자부로부터 출력된 전기신호를 수신하여 출력하는 수신부와, 수신부로부터 입력된 신호를 분석하여 버스트 신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간 변화를 근거로 하여 초음파 센서의 오장착을 판단하는 전자제어유닛을 포함한다.

Description

초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법{METHOD FOR DETECTING WRONG ASSEMBLY OF ULTRASONIC SENSOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 송수신하여 차량 주변의 물체와의 거리를 측정하는 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 주변에 위치한 물체의 유무 및 그 물체와의 거리를 검출할 수 있도록 초음파 센서가 마련되어 있다.
초음파 센서는 압전 소자를 가진 트랜스듀서(Tranducer)를 이용하여 초음파를 송신하고, 측정 대상이 되는 물체에 반사되어 돌아오는 반사파인 에코(Echo)신호를 수신하며, 초음파 송신으로부터 에코신호를 수신할 때까지의 시간에 따라 물체까지의 거리를 검출한다. 이때, 트랜스듀서는 압전 소자에 의해 전기 신호를 음향 신호로 변환하거나, 음향 신호를 전기 신호로 변환한다.
초음파 센서의 조립과 장착은 성능과 직접적인 관련이 있다. 주 소자인 트랜스듀서는 진동을 감쇄하는 역할을 하는 디커플링 부재와 조립되고, 차량 장착을 위해 홀더에 장착된다.
초음파 센서의 조립이나 장착과정에서 트랜스듀서가 디커플링 부재에 고정되지 않거나 초음파 센서가 센서 홀더에 고정되지 않으면, 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않기 때문에 초음파 센서의 성능에 문제가 생겨 정확성이 떨어지거나 물체가 없음에도 물체가 있는 것으로 오감지할 수 있다.
기존에는 차량에 초음파 센서를 장착할 때 초음파 센서가 오장착되었는지를 사용자가 일일이 각각의 초음파 센서를 하나씩 동작시키면서 신호를 확인하는 방식으로 초음파 센서의 오장착을 검출한다.
따라서, 기존에는 사용자가 초음파 센서를 센서 홀더에 장착하는 과정에서 초음파 센서의 오장착을 일일이 수동으로 확인해야 하는 번거로움이 있다.
대한민국 공개실용신안공보 제1995-0020332호
본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 센서의 오조립이나 오장착으로 인한 센서 오장착을 자동으로 검출하는 초음파 센서 오장착 검출장치 및 그 오장착 검출방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출장치에 있어서, 버스트 신호에 의해 진동되어 초음파를 송신하고 상기 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파에 의해 진동되어 전기신호를 출력하는 초음파 소자부; 상기 버스트 신호를 발생시켜 상기 초음파 소자부에 출력하는 신호발생부; 상기 신호발생부를 통해 출력된 버스트 신호와 상기 초음파 소자부로부터 출력된 전기신호를 수신하여 출력하는 수신부; 및 상기 수신부로부터 입력된 신호를 분석하여 상기 버스트 신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간(Ringing time) 변화를 근거로 하여 상기 초음파 센서의 오장착을 판단하는 전자제어유닛;을 포함하고, 상기 초음파 센서의 오장착은 상기 초음파 소자부와 디커플링부재간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 수신된 버스트 신호와 상기 전기신호를 동일한 신호라인을 통해 상기 전자제어유닛에 입력하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전자제어유닛은, 상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 초음파 센서의 오장착으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전자제어유닛은 상기 수신부로부터 입력되는 신호의 디지털화한 값들의 이전값과 현재값을 비교하여 상기 현재값이 상기 이전값보다 높으면 상기 버스트 신호에 왜곡이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
본 발명의 다른 측면에 따르면, 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출장치에 있어서, 초음파를 송신하고 상기 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파에 의해 진동되어 전기신호를 출력하는 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서로부터 수신된 전기신호를 분석하여 상기 전기신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간 변화를 근거로 하여 상기 초음파 센서의 오장착을 판단하는 전자제어유닛;을 포함하고, 상기 초음파 센서의 오장착은 상기 트랜스듀서와 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 초음파 센서 오장착 검출장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 전자제어유닛은 상기 전기신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 신호 왜곡이 발생하고, 상기 전기신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 트랜스듀서와 상기 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 상기 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출방법에 있어서, 트랜스듀서가 초음파를 송신하도록 상기 트랜스듀서에 버스트 신호를 출력하고, 상기 출력된 버스트 신호와 상기 트랜스듀서로부터 출력된 전기신호를 수신하고, 상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 트랜스듀서와 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것으로 판단하는 초음파 센서 오장착 검출방법이 제공될 수 있다.
삭제
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출방법에 있어서, 트랜스듀서가 초음파를 송신하도록 상기 트랜스듀서에 버스트 신호를 출력하고, 상기 출력된 버스트 신호와 상기 트랜스듀서로부터 출력된 전기신호를 수신하고, 상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 초음파 센서의 오장착으로 판단하고, 상기 수신된 신호의 디지털화한 값들의 이전값과 현재값을 비교하여 상기 현재값이 상기 이전값보다 높으면 상기 버스트 신호에 왜곡이 발생한 것으로 판단하는 초음파 센서 오장착 검출방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 센서의 오조립이나 오장착으로 인한 센서 오장착을 자동으로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 초음파 센서가 장착되어 있는 상태에서 초음파 센서들의 오조립이나 오장착으로 인한 센서 오장착을 한번에 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 센서를 최초 장착시에는 정상이었지만 나중에 차량 충격 등으로 인해 발생한 초음파 센서의 오장착에 대해서도 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서가 차량 주변의 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서의 일부 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서를 차량에 장착하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서가 물체 검출을 위해 초음파 신호를 송수신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 개략적인 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 신호발생부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 신호발생부의 버스트 발생부의 버스트 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 소자부를 통해 송신된 초음파를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 수신부를 통해 수신된 신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 수신부를 통해 수신된 신호의 실제링잉시간이 최대링잉시간 이상일 경우를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서가 차량 주변의 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서의 일부 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 초음파 센서(10)는 차량의 전방, 후방, 측방 중 적어도 어느 한 곳에 마련된다. 예를 들면, 초음파 센서(10)는 차량의 후방에 위치한 물체를 검출 가능하도록 차량의 후방 범퍼에 배치될 수 있다.
초음파 센서(10)는 점선의 검출영역(DZ)을 형성한다. 초음파 센서(10)는 초음파 신호를 송신하고, 물체에 의해 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하여 그 검출영역에서의 물체의 존재 여부를 판단함과 함께 그 물체와의 거리를 측정한다.
초음파 센서(10)는 하우징(20)과, 하우징(20) 내부에 마련되는 기판부(30)와, 기판부(30)와 전기적으로 연결되도록 마련되는 초음파 소자부(40)와, 초음파 소자부(40)를 하우징(20)에 고정하기 위한 인너 커버(50)를 포함할 수 있다.
하우징(20)의 일측에는 외부커넥터와 연결될 수 있도록 커넥터연결부(21)가 마련되고, 타측에는 기판부(30)와 초음파 소자부(40) 등을 수용하기 위한 부품수용부(25)가 마련될 수 있다. 커넥터연결부(21)는 외부 커넥터가 삽입될 수 있도록 바 형상의 단자인입구를 포함할 수 있다. 단자인입구의 내부에는 다수의 커넥터연결핀(22)이 마련될 수 있다.
부품수용부(23)는 기판부(30)와 초음파 소자부(40)가 내부에 설치될 수 있도록 장방형의 내부 공간을 포함한다. 부품수용부(23)의 내부 공간은 단차지게 마련되어 바닥면에는 초음파 소자부(40)가 설치되는 소자 결합공(24)이 관통 마련되고, 바닥면으로부터 커넥터연결부 측에 돌출된 단턱(25)에는 기판부(30)가 설치된다. 부품수용부(23)의 단턱(25)에는 커넥터연결부(21)의 커넥터연결핀(22)과 전기적으로 연결될 수 있도록 다수의 연결단자핀(26)이 마련된다.
기판부(30)는 연결단자핀(26)과, 초음파 소자부(40)의 소자단자핀(42)을 전기적으로 연결한다. 기판부(30)는 초음파 센서(10)의 전반적인 제어를 수행할 수 있도록 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit;MCU)를 포함할 수 있다.
초음파 소자부(40)는 압전 소자로 마련되는 트랜스듀서를 내부에 포함하는 소자 본체(41)와, 소자 본체(41)로부터 연장 마련되는 소자단자핀(42)을 포함할 수 있다. 또한, 초음파 소자부(40)는 소자 본체(41)의 상부에 마련되는 캡(43)과, 캡(43)의 일측에 돌출 마련되는 써포터(44)를 포함한다. 캡(43)은 트랜스듀서를 감싸고 있는 소자 본체(41)의 상측에 고정 마련된다. 써포터(44)는 캡(43)의 일측에 본체 외부로 돌출 마련되어 캡(43)으로부터 연장 마련되는 소자단자핀(45)을 지지한다. 또한, 초음파 소자부(40)는 소자 본체(41)가 하우징(20)의 소자 결합공(24)에 조립될 때 씰링될 수 있도록 하는 링가이드(46)를 포함할 수 있다. 이 링가이드(46)는 디커플링 부재로서 통상 고무로 이루어져 초음파 소자부(40)의 진동을 감쇄하는 역할을 수행한다.
인너 커버(50)는 초음파 소자부(40)의 상부에 마련되어 하우징(20)에 설치된 초음파 소자부(40)의 위치 흔들림 및 이탈을 방지한다.
상기한 구성을 갖는 초음파 센서(10)를 작동시키는 초음파 센서 오장착 검출장치는 초음파 센서(10)를 통해 일정 대역의 주파수를 가진 초음파 신호를 송신시키고, 그 초음파가 물체에 의해 반사되어 돌아오는 초음파를 수신한다. 초음파 센서 오장착 검출장치는 초음파가 송신되고 나서 물체에 의해 반사되어 반사파로서 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 그 물체와의 거리를 검출한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서를 차량에 장착하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 초음파 센서(10)는 차량 범퍼 등에 마련된 센서 홀더(11)에 장착된다. 전원 및 통신 연결을 위한 커넥터(12)가 초음파 센서(10)의 커넥터연결부(21)를 연결시킴으로써 초음파 센서(10)가 차량에 장착된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 초음파 센서가 물체 검출을 위해 초음파 신호를 송수신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 초음파 센서(10)는 하우징(20)에 마련된 초음파 소자부(40)를 통해 일정 대역의 주파수를 초음파 신호(Wa)를 송출하고, 물체에 의한 반사파(Wb)를 수신함으로써 물체를 검출한다. 송신파(Wa)와 수신파(Wb)의 시간차를 T〔sec〕라고 하고, 차량과 물체와의 거리 L〔m〕라 하며, 음속을 C〔m/sec〕라고 가정하면, 물체와의 거리(L)는 다음 식 [1]과 같이 나타낼 수 있다.
L=(T/2)×C 식 [1]
이와 같이, 초음파 센서(10)에서 초음파 신호가 송신되고 나서 물체에 도달한 후 반사되어 다시 초음파 센서(10)로 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 초음파 센서(10)와 물체와의 거리를 검출할 수 있다. 예를 들어, 물체가 가까이 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 짧아지고, 물체가 멀리 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 길어지는 것을 이용하여 물체가 초음파 센서(10)로부터 떨어진 거리를 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 초음파 센서(10)의 조립과 장착은 성능과 직접적인 관련이 있는데, 센서 조립 과정에서 트랜스듀서를 포함하는 초음파 소자부(40)가 트랜스듀서의 진동을 감쇄하도록 조립되는 디커플링 부재인 링 가이드(46)에 고정되지 않거나, 초음파 센서(10)가 차량에 부착된 센서 홀더(11)에 고정되지 않을 경우, 트랜스듀서의 진동을 감쇄하는 링 가이드(46)가 눌려 모양이 변형됨으로 인해 트랜스듀서의 진동을 감쇄하는 역할을 제대로 수행하지 못한다. 이로 인해, 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않기 때문에 초음파 센서(10)의 센서 성능이 떨어지거나, 마치 물체가 있는 것으로 오감지할 수 있다. 이를 위해 기존에는 차량에 초음파 센서를 장착할 때 초음파 센서가 오장착되었는지를 사용자가 일일이 각각의 초음파 센서를 하나씩 동작시키면서 신호를 확인하는 방식으로 초음파 센서의 오장착을 검출한다. 하지만, 이러한 기존 방식은 사용자가 초음파 센서를 센서 홀더에 장착하는 과정에서 초음파 센서의 오장착을 일일이 수동으로 확인해야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 초음파 소자부(40)와 링 가이드(46)간의 오조립 또는/및 센서 홀더(11)에의 초음파 센서(10)의 하우징(20)의 오장착으로 인한 센서 오장착(이하 초음파 센서의 오장착)을 자동으로 검출한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 개략적인 제어블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 신호발생부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 초음파 센서 오장착 검출장치는 초음파 소자부(40), 전자제어유닛(60), 신호발생부(70), 수신부(80) 및 디스플레이부(90)를 포함할 수 있다.
전자제어유닛(60)은 초음파 센서(10)의 전반적인 제어를 수행한다. 전자제어유닛(60)은 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit ; MCU)을 포함할 수 있다. 전자제어유닛(60)은 예를 들면, 신호 처리에 필요한 데이터나 프로그램이 저장된 메모리와, 시간 경과의 기준이 되는 내부 타이머가 포함할 수 있다.
신호 발생부(70)는 버스트 발생부(71)와 트랜스 포머부(72)를 포함할 수 있다.
버스트 발생부(71)는 전자제어유닛(60)의 제어신호에 따라 소정의 펄스 개수를 가진 버스트 신호를 출력한다.
트랜스 포머부(72)는 버스트 발생부(71)로부터 출력된 버스트 신호를 승압하여 소정의 전압과 진폭을 갖는 신호를 출력한다.
초음파 소자부(40)는 트랜스 포머부(72)로부터 제공받은 신호에 의해 구동되어 초음파를 송신한다. 초음파 소자부(40)는 압전 소자인 트랜스듀서를 포함한다. 이 트랜스듀서는 형상이나 치수에 대응하는 고유 진동을 가진다. 따라서, 인가된 전압의 주파수를 이 고유 진동과 일치시키면 공진을 만들게 된다. 공진 주파수에서 압전 소자를 진동시키면 큰 진동폭이 얻을 수 있다. 초음파 소자부(40)는 트랜스듀서가 트랜스 포머부(72)로부터 제공받은 신호에 의해 고유의 공진 주파수로 발진함으로써 초음파를 송신한다.
또한, 초음파 소자부(40)는 송신된 초음파가 물체에 반사되어 돌아오는 음파에 진동하고, 이 진동을 전기적인 신호(에코 신호)로 변환하여 출력한다.
수신부(80)는 초음파 소자부(40)로부터 출력된 에코 신호를 수신하여 증폭한다. 수신부(80)는 연산증폭기 등의 증폭회로를 포함할 수 있다. 수신부(80)는 에코 신호를 증폭한 후 전자제어유닛(60)에 출력한다. 이때, 수신부(80)는 신호발생부(70)의 버스트 발생부(71)로부터 출력되는 버스트 신호도 함께 수신하여 에코 신호와 함께 전자제어유닛(60)에 전달할 수 있다.
디스플레이부(90)는 전자제어유닛(60)의 제어신호에 따라 화면 상에 초음파 센서 오조립이나 오장착으로 인한 센서 오장착을 경고하기 위한 화면을 표시시킨다. 디스플레이부(90)는 차량의 HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있다.
전자제어유닛(60)은 수신부(80)에 수신된 신호를 디지털화한 신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간(Ringing time) 변화를 근거로 하여 초음파 센서(10)의 오장착을 검출한다.
전자제어유닛(60)은 초음파 센서(10)의 오장착으로 판단할 경우 디스플레이부(90)에 초음파 센서의 오장착임을 경고하기 화면을 표시되도록 디스플레이부(90)를 제어한다.
이하에서는 상기한 구성을 갖는 초음파 센서 오장착 검출장치의 작동을 설명한다.
전자제어유닛(60)은 신호 발생부(70)의 버스트 발생부(71)에 제어신호를 출력한다. 버스트 발생부(71)는 이 제어신호에 따라 소정 펄스 개수의 버스트 신호를 출력한다(도 8 참조). 버스트 신호는 트랜스 포머부(72)를 거쳐 초음파 소자부(40)에 전달된다. 이 버스트 신호에 의해 초음파 소자부(40)는 트랜스듀서의 전기적 및 기계적인 설계에 의해 정해진 주파수 성분을 갖는 초음파를 송신한다(도 9 참조). 초음파 소자부(40)로부터 송신된 초음파는 감지영역에 존재하는 물체에 도달한다. 물체에 도달한 초음파는 물체의 표면에서 반사되어 초음파 소자부(40)로 돌아와 초음파 소자부(40)를 진동시킨다. 초음파 소자부(40)의 진동은 전기신호로 변환되어 에코 신호로서 수신부(80)에 입력된다. 수신부(80)는 입력된 에코 신호를 증폭한 후 전자제어유닛(60)에 전달한다. 전자제어유닛(60)은 수신부(80)에서 증폭된 에코 신호를 제공받아 물체와의 거리를 검출할 수 있다. 물체와의 거리는 초음파를 송신한 시점부터 에코 신호가 수신된 시점을 이용하여 산출할 수 있다.
한편, 초음파 소자부(40)가 링 가이드(46)에 고정되지 않거나 초음파 센서(10)의 하우징(20)이 센서 홀더(11)에 고정되지 않는 초음파 센서(10)의 오장착 상황이 발생할 경우, 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않기 때문에 초음파 센서(10)의 센서 성능이 떨어지거나, 마치 물체가 있는 것으로 오감지할 수 있다.
초음파 센서(10)의 오장착시 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않으면 정상 장착인 경우에 대비하여 수신부(80)로부터 수신된 신호를 디지털화한 신호의 패턴이 변하고 그 신호의 링잉 시간이 달라진다. 따라서, 디지털화한 신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간 변화를 모니터링하는 것에 의해 초음파 센서(10)의 오장착 여부를 판단할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 수신부를 통해 수신된 신호를 설명하기 위한 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치에서 수신부를 통해 수신된 신호의 실제링잉시간이 최대링잉시간 이상일 경우를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 수신부(80)로부터 전자제어유닛(60)에 입력된 버스트 신호와 에코 신호를 시간흐름에 따라 디지털화한 신호를 나타낸다.
디지털화한 신호는 버스트 신호가 출력되면 출력된 버스트 신호에 대응하는 디지털화한 신호가 먼저 나타나고, 에코 신호가 수신됨에 따라 에코 신호에 대응하는 디지털화한 신호가 뒤이어 나타난다.
링잉 시간(Ringing time)은 버스트 신호에 대응하는 디지털화한 신호의 디지털값(ADC 카운트값)이 최대값에서 미리 설정된 값만큼 낮아진 기준값에 도달할 까지의 시간이다. 예를 들면, 기준값은 최대값의 10%에 해당하는 값일 수 있다.
전자제어유닛(60)은 디지털화한 신호를 근거로 실제 링잉 시간을 판단하고, 판단된 실제 링잉 시간과 미리 설정된 값인 최대 링잉 시간(Max Ringing time)을 비교하며, 판단된 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간보다 짧으면 그 이후의 에코신호에 대응하는 디지털화한 신호를 근거로 하여 물체와의 거리를 검출할 수 있다. 이때, 최대 링잉 시간은 버스트 신호의 펄스 개수나 전압 혹은 주기에 대응되는 값일 수 있다.
한편, 전자제어유닛(60)은 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간보다 길면 센서 오장착으로 판단할 수 있다(도 11 참조). 하지만, 센서 오장착이 센서 오장착으로 인한 이유인지 아니면 물체가 근거리에 위치한 경우와 같이 버스트 신호에 에코 신호가 중첩됨으로 인해 마치 링잉 시간이 길어진 것으로 인한 것인지 확실하지 않을 수 있다.
따라서, 센서 오장착인지 아닌지를 확인하기 위해서는 실제 링잉 시간 변화 뿐만 아니라, 디지털화한 신호의 패턴 변화가 일어나야 하는지를 체크해야 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 센서 오장착시 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않는 것에 의해 버스트 신호가 영향을 받기 때문에 버스트 신호를 디지털화한 신호가 일정하거나 완만하게 감소하지 않는다. 오히려 현재 값이 이전 값보다 커지는 현상이 반복적으로 발생하여 디지털화한 신호가 증가하는 경향이 나타난다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 오장착 검출장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 12를 참조하면, 전자제어유닛(60)은 신호발생부(70)의 버스트 발생부(71)를 통해 소정 펄스 개수의 버스트 신호를 출력한다(100). 이 버스트 신호에 의해 초음파 소자부(40)는 그에 대응하는 초음파를 송신한다.
그런 후 전자제어유닛(60)은 버스트 발생부(71)를 통해 출력된 버스트 신호를 수신부(80)을 통해 수신한다(110).
버스트 신호를 수신한 후 전자제어유닛(60)은 수신된 버스트 신호를 디지털화한 신호로 변환한 후 신호 패턴을 분석한다.
버스트 신호의 패턴을 분석한 후 전자제어유닛(60)은 버스트 신호의 신호 패턴을 분석한 결과에 따라 버스트 신호에 왜곡이 발생하였는지를 판단한다(130). 즉, 센서 오장착시 트랜스듀서의 진동의 감쇄가 요구되는 시간 내에 일어나지 않기 때문에 버스트 신호의 패턴이 정상인 경우에 대비하여 달라지는 버스트 신호 왜곡이 생긴다. 이때, 전자제어유닛(60)은 버스트 신호의 디지털화한 신호의 이전 값과 현재 값을 비교하여 이전 값이 현재 값보다 같거나 크면 버스트 신호에 왜곡이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에는 버스트 신호에 왜곡이 발생한 것으로 판단한다.
작동모드 130의 판단결과 버스트 신호의 왜곡이 발생하였으면, 전자제어유닛(60)은 버스트 신호의 실제 링잉 시간을 판단한다(140). 이때, 상술한 바와 같이, 실제 링잉 시간은 버스트 신호를 디지털화한 신호값(ADC 카운트값)이 최대값에서 미리 설정된 값만큼 낮아진 기준값에 도달할 까지의 시간이다.
이와 함께 전자제어유닛(60)은 판단된 실제 링잉 시간과 최대 링잉 시간을 비교하여 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간 이상인지를 판단한다(150).
작동모드 150의 판단결과 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간 이상이면, 센서 오장착으로 판단한다(160). 즉, 초음파 소자부(40)와 링 가이드(46)간의 오조립되었거나 초음파 센서(10)의 하우징(20)이 차량에 부착된 센서 홀더(11)에 잘못 장착된 것으로 판단할 수 있다.
센서 오장착으로 판단될 경우, 전자제어유닛(60)은 디스플레이부(90)에 해당 초음파 센서가 오장착되었음을 알리는 화면을 표시시킨다(170).
한편, 작동모드 130의 판단결과 버스트 신호의 왜곡이 발생하지 않았거나 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간 미만이면 전자제어유닛(60)은 센서가 정상 장착된 것으로 판단한다(180). 이러한 센서 정상 장착도 디스플레이부(70)에 표시시켜 사용자가 해당 센서가 정상 장착되었음을 알릴 수 있다.
상기한 도 12에서는 버스트 신호의 왜곡이 발생한 경우 실제 링잉 시간이 최대 링잉 시간 이상인지를 판단하는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 순서를 서로 변경하여도 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 버스트 신호 왜곡 발생 판단과 링잉 시간 비교를 동시에 또는 함께 수행하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
10 : 초음파 센서 40 : 초음파 소자부
60 : 전자제어유닛 70 : 신호발생부
71 : 버스트 발생부 72 : 트랜스포머부
80 : 수신부 90 : 디스플레이부

Claims (10)

  1. 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출장치에 있어서,
    버스트 신호에 의해 진동되어 초음파를 송신하고 상기 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파에 의해 진동되어 전기신호를 출력하는 초음파 소자부;
    상기 버스트 신호를 발생시켜 상기 초음파 소자부에 출력하는 신호발생부;
    상기 신호발생부를 통해 출력된 버스트 신호와 상기 초음파 소자부로부터 출력된 전기신호를 수신하여 출력하는 수신부; 및
    상기 수신부로부터 입력된 신호를 분석하여 상기 버스트 신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간(Ringing time) 변화를 근거로 하여 상기 초음파 센서의 오장착을 판단하는 전자제어유닛;을 포함하고,
    상기 초음파 센서의 오장착은 상기 초음파 소자부와 디커플링부재간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 수신된 버스트 신호와 상기 전기신호를 동일한 신호라인을 통해 상기 전자제어유닛에 입력하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은, 상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 초음파 센서의 오장착으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은 상기 수신부로부터 입력되는 신호의 디지털화한 값들의 이전값과 현재값을 비교하여 상기 현재값이 상기 이전값보다 높으면 상기 버스트 신호에 왜곡이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치.
  5. 삭제
  6. 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출장치에 있어서,
    초음파를 송신하고 상기 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파에 의해 진동되어 전기신호를 출력하는 트랜스듀서; 및
    상기 트랜스듀서로부터 수신된 전기신호를 분석하여 상기 전기신호의 패턴 변화 및 실제 링잉 시간 변화를 근거로 하여 상기 초음파 센서의 오장착을 판단하는 전자제어유닛;을 포함하고,
    상기 초음파 센서의 오장착은 상기 트랜스듀서와 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 초음파 센서 오장착 검출장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은 상기 전기신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 신호 왜곡이 발생하고, 상기 전기신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 트랜스듀서와 상기 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 상기 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 오장착 검출장치.
  8. 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출방법에 있어서,
    트랜스듀서가 초음파를 송신하도록 상기 트랜스듀서에 버스트 신호를 출력하고,
    상기 출력된 버스트 신호와 상기 트랜스듀서로부터 출력된 전기신호를 수신하고,
    상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 트랜스듀서와 디커플링부재 간의 오조립 또는 상기 초음파 센서와 차량에 마련된 센서 홀더간의 오장착 중 적어도 어느 하나인 것으로 판단하는 초음파 센서 오장착 검출방법.
  9. 삭제
  10. 초음파 센서의 오장착을 검출하는 초음파 센서의 오장착 검출방법에 있어서,
    트랜스듀서가 초음파를 송신하도록 상기 트랜스듀서에 버스트 신호를 출력하고,
    상기 출력된 버스트 신호와 상기 트랜스듀서로부터 출력된 전기신호를 수신하고,
    상기 버스트 신호가 기준 신호 패턴과 다른 신호 패턴을 가지는 버스트 신호 왜곡이 발생하고, 상기 버스트 신호의 실제 링잉 시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 초음파 센서의 오장착으로 판단하고,
    상기 수신된 신호의 디지털화한 값들의 이전값과 현재값을 비교하여 상기 현재값이 상기 이전값보다 높으면 상기 버스트 신호에 왜곡이 발생한 것으로 판단하는 초음파 센서 오장착 검출방법.
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