KR101999645B1

KR101999645B1 - 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법

Info

Publication number: KR101999645B1
Application number: KR1020170154428A
Authority: KR
Inventors: 김철홍
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-07-12
Also published as: KR20190057481A

Abstract

본 발명은 주행중인 자동차에 열화상 카메라를 장착하여, 타이어의 트레드부와 사이드부의 온도 분포를 측정함으로써 시험대상 샘플의 타이어에 대한 온도 분포를 통해 해당 샘플의 불규칙 마모나 파손 등을 예측할 수 있도록 한, 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 관한 것으로서,
자동차에 시험대상 샘플의 타이어를 장착하고 타이어의 트레드부와 사이드부를 촬영할 수 있도록 열화상 카메라를 장착하는 시험준비 단계와; 자동차를 직진으로 정속주행하면서 열화상 카메라로 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 영상획득 단계와; 열화상 카메라에 의해 촬영된 영상을 컴퓨터에 저장함과 아울러 영상을 분석하여 열 분포를 확인하고 이를 컴퓨터에 저장하는 분석단계와; 영상 분석 결과에 따라 타이어의 이상 유무를 판단하고 등급을 결정하는 기초판정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법{Irregular wear and durability prediction method of real vehicle tire using thermal imaging camera}

본 발명은 주행중인 자동차에 열화상 카메라를 장착하여, 타이어의 트레드부와 사이드부의 온도 분포를 측정함으로써 시험대상 샘플의 타이어에 대한 온도 분포를 통해 해당 샘플의 불규칙 마모나 파손 등을 예측할 수 있도록 한, 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 장착된 타이어는 사용 조건이나 환경 등 여러 요인에 따라 불규칙 마모나 파손이 발생할 수 있으며, 실제로 동일 차종에서 동일한 부위에 불규칙 마모가 발생한 사례도 있다.

이러한 불규칙 마모의 원인으로는 얼라이먼트 불량이나 공기압 불량, 주행 습관 및 과적 등 다양하다.

이에 따라 타이어에서 발생하는 불규칙 마모나 내구도를 예측할 수 있는 시험법이 요구되고 있으나, 현재까지는 정확한 시험방법이 존재하지 않고 있다.

다만, 타이어에 페인트를 도포한 후 실차 주행을 수행하고 페인트의 마모 정도를 촬영하여 분석함으로써 타이어의 불규칙 마모나 내구도를 예측하는 페인트 웨어 테스트 방법이 이용되고 있으나, 이 방법은 페인트의 도포량이나 촬영시의 조도에 따라 데이터 오차가 발생하여 신뢰도가 낮고 평가 시간이 긴 문제점이 있다.

KR

10-1113955

B1

KR

10-1504008

B1

JP

4357074

B2

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자동차에 열화상 카메라를 장착하여 주행 중인 자동차의 트레드부와 사이드부를 촬영하고 이를 통해 열 분포를 확인함으로써 실차에 장착된 타이어의 마모 및 파손을 예측하고 개발 제품의 문제 발생 여부를 예측할 수 있도록 한, 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차에 시험대상 샘플의 타이어를 장착하고 타이어의 트레드부와 사이드부를 촬영할 수 있도록 열화상 카메라를 장착하는 시험준비 단계와; 자동차를 직진으로 정속주행하면서 열화상 카메라로 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 영상획득 단계와; 열화상 카메라에 의해 촬영된 영상을 컴퓨터에 저장함과 아울러 영상을 분석하여 열 분포를 확인하고 이를 컴퓨터에 저장하는 분석단계와; 영상 분석 결과에 따라 타이어의 이상 유무를 판단하고 등급을 결정하는 기초판정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 따르면, 상기 영상획득 단계는 자동차를 100㎞/h로 정속주행하면서 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분석단계는 타이어 폭방향의 온도 데이터를 취득하는 단계와, 1초 구간의 온도 데이터를 필터링하는 단계와, 기준온도를 설정하는 단계와, 설정된 기준온도와의 온도 차이를 분석하고 열분포를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 따르면, 타이어에 편마모가 발생한 것으로 판단되면 얼라인먼트를 수정하고 동일 샘플의 타이어를 이용한 재현평가를 수행하는 재현평가 단계와; 재현평가에 따른 평가 결과를 이전 평가 결과를 대비하여 얼라인먼트의 이상 여부를 판단하는 평가수정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 따르면, 시험대상 샘플의 타이어를 교체하면서 반복 시험하고, 각 시험의 분석단계에서 컴퓨터에 저장된 영상과 분석 결과 및 기초 판정을 각각 데이터베이스화하고, 정해진 회수의 시험이 완료되면 데이터베이스를 기초로 하여 해당 샘플의 불규칙 마모와 내구를 예측하는 최종 판정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법은, 실차에 열화상 카메라를 장착하여 타이어 트레드부와 사이드부를 촬영하게 되므로, 트레드부와 사이드부 전체의 온도 분포를 분석하고 이를 통해 타이어의 마모 및 파손을 사전에 예측할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 타이어의 내구문제나 불규칙 마모가 발생한 차종에서의 확인 평가를 통해 열 집중구간을 확인할 수 있으며, 원인 해결 후의 개선 여부도 쉽게 확인할 수 있게 된다.

또한, 반복 시험을 통해 신규 개발된 시험대상 샘플의 문제점을 확인하고 개개선 방향을 도출할 수 있게 되어 신제품 개발 시간이 단축되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 열화상 카메라를 활용하는 전반적인 시스템 개념도.
도 2는 본 발명의 활용되는 열화상 카메라 분석 화면
도 3은 열화상 카메라로 촬영한 타이어 Side부 온도 분포
도 4는 불규칙 마모 발생된 타이어 온도 분포
도 5는 불규칙 마모 된 실제 타이어
도 6은 정상상태의 온도 분포

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 자동차(20)에 시험대상 샘플의 타이어(10)를 장착하고 타이어(10)의 트레드부와 사이드부를 촬영할 수 있도록 열화상 카메라(100)를 장착하는 시험준비 단계와; 자동차(20)를 직진으로 정속주행하면서 열화상 카메라(100)로 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 영상획득 단계와; 열화상 카메라(100)에 의해 촬영된 영상을 컴퓨터(30)에 저장함과 아울러 영상을 분석하여 열 분포를 확인하고 이를 컴퓨터(30)에 저장하는 분석단계와; 영상 분석 결과에 따라 타이어(10)의 이상 유무를 판단하고 등급을 결정하는 판정단계와; 타이어(10)에 편마모가 발생한 것으로 판단되면 얼라인먼트를 수정하고 동일 샘플의 타이어(10)를 이용한 재현평가를 수행하는 재현평가 단계와; 재현평가에 따른 평가 결과를 이전 평가 결과를 대비하여 얼라인먼트의 이상 여부를 판단하는 평가수정 단계와; 시험대상 샘플의 타이어(10)를 교체하면서 반복 시험하고, 각 시험의 분석단계에서 컴퓨터(30)에 저장된 영상과 분석 결과를 데이터베이스화하고, 이 데이터베이스를 기초로 하여 해당 샘플의 불규칙 마모와 내구를 예측하는 최종 판정단계;로 이루어진다.

상기 영상획득 단계에서는 자동차(20)를 100㎞/h로 정속주행하면서 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영한다. 그리고, 상기 분석단계는 도 2와 같이, 타이어 폭방향의 온도 데이터를 취득하는 단계와, 1초 구간의 온도 데이터를 필터링하는 단계와, 기준온도를 설정하는 단계와, 설정된 기준온도와의 온도 차이를 분석하고 열분포를 확인하는 단계를 포함한다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차(20)에 촬영대상이 시험대상 샘플의 타이어(10)를 장착하고, 타이어(10)의 트레드부와 사이드부를 촬영할 수 있도록 자동차(20)에 열화상 카메라(100)를 설치한다. 그리고, 열화상 카메라(100)에 의해 획득된 영상을 분석하고 데이터를 저장할 수 있는 컴퓨터(30)를 준비한다.

이상의 과정을 통해 시험 준비가 완료되면, 자동차를 직진 주행으로 가속하고, 차속이 100㎞/h에 도달하면 정차시까지 정속주행하면서 열화상 카메라(100)로 타이어(10)의 트레드부와 사이드부를 촬영한다. 자동차(20)가 대략 500m 정도 정속주행한 후에는 자동차를 정지시키고, 상기 열화상 카메라(100)에 의해 촬영된 영상을 컴퓨터(30)에 저장하여 분석한다.

영상 분석은 타이어 폭방향의 온도 데이터를 취득한 후, 1초 구간의 온도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거하고, 기준온도를 설정하여 설정된 기준온도와의 온도 차이를 분석하고 열분포를 확인하는 방식으로 이루어진다. 즉, 도 4에 나타난 영상에서 타이어 A-B 구간의 온도 데이터를 취득한 후, 도 5와 같이 1초 구간의 온도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거함으로써 타이어의 각부 온도를 측정하고, 기준온도와 비교하여 폭방향의 열 분포를 확인한다.

참고로, 도 6과 같이 인사이드부가 마모된 타이어를 장착한 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 온도 분포가 이루어진 것으로 나타났으며, 이를 통해 타이어 인사이드부의 마모된 그루브에 열이 집중된 것을 확인할 수 있다.

하지만, 타이어의 얼라인먼트에 이상이 있는 경우에도 편마모가 나타날 수 있으므로, 얼라인먼트를 개선하여 재현평가를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 8과 같이 타이어 인사이드부 및 그루브에 열이 집중된 것으로 나타나더라도, 얼라인먼트를 수정하고 재현평가를 한 결과 도 9과 같이 열분포가 개선되는 것이 확인되었다. 따라서, 기초 평가 결과 편마모가 발생한 경우에는 얼라인먼트를 개선한 후 재현평가를 수행하고, 재현평가의 결과와 기초 평가의 결과를 대비하여 양 결과에 차이가 없거나 미약하면 얼라인먼트에는 이상이 없는 것으로 판단하여 기초 판정을 유지하고, 양 결과에 차이가 있으면 얼라인먼트 이상으로 판단하여 재현평가의 결과로 판정을 변경한다.

그리고, 시험대상 샘플의 타이어 하나만 시험하는 경우 시험 결과의 신뢰도가 높지 않으므로, 동일한 시험을 수차례 반복 수행하면서 각 시험의 분석단계에서 컴퓨터(30)에 저장된 영상과 분석 결과를 데이터베이스화하고, 정해진 회수(n)의 시험이 완료되면 데이터베이스를 기초로 하여 해당 샘플의 불규칙 마모와 내구를 예측한다.

한편, 기준온도와의 온도차이에 따른 기초 판정의 등급 산정방식은 다음의 표 1과 같다.

등급(Index)	온도 차이(℃)	판정
1	0~0.3	정상
2	0.3~0.6	정상
3	0.6~1.0	재확인
4	1~1.5	NG
5	1.5 이상	NG

즉, 기준온도와의 온도 차이가 0~0.6℃인 경우에는 1등급 또는 2등급으로서 정상으로 판정하고, 온도 차이가 0.6~1.0℃인 경우에는 3등급으로서 재확인을 요청하고, 온도 차이가 1℃를 초과하면 4등급 또는 5등급으로서 불량으로 판정하는 것이다.

그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 동일한 타이어 샘플에 대하여 하중과 공기압을 달리하면서 인사이드 트레드 온도와 아웃사이드 트레드 온도를 확인하여 온도차를 구한 결과 다음의 표 2와 같이 나타났다.

구분	공기압(psi)	아웃사이드 트레드 온도(℃)	인사이드 트레드 온도(℃)	온도차(℃)
2UP	30	54.01	56.03	2.02
	35	52.23	54.53	2.20
	40	51.91	54.00	2.09
GVW	30	54.71	57.45	2.74
	35	52.68	55.48	2.80
	40	51.89	54.16	2.27

상기한 표 2에서 2UP는 승차인원이 2명인 경우의 하중을 의미하고, GVW는 차량 총중량(Gross Vehicle Weight)으로 최대 적재 상태의 하중을 의미한다. 그리고, 도 10과 상기 표 2에 따르면, 편마모가 예상되는 타이어에서는 차량의 하중을 변화시키거나 공기압을 변화시키더라도 타이어의 아웃사이드 트레드와 인사이드 트레드 사이에 여전히 온도차가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...타이어
20...자동차
30...컴퓨터
100...열화상 카메라

Claims

자동차에 시험대상 샘플의 타이어를 장착하고 타이어의 트레드부와 사이드부를 촬영할 수 있도록 열화상 카메라를 장착하는 시험준비 단계와;
자동차를 직진으로 정속주행하면서 열화상 카메라로 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 영상획득 단계와;
열화상 카메라에 의해 촬영된 영상을 컴퓨터에 저장함과 아울러 영상을 분석하여 열 분포를 확인하고 이를 컴퓨터에 저장하는 분석단계로서, 타이어 폭방향의 온도 데이터를 취득하는 단계와, 1초 구간의 온도 데이터를 필터링하는 단계와, 기준온도를 설정하는 단계와, 설정된 기준온도와의 온도 차이를 분석하고 열 분포를 확인하는 단계를 포함하여 구성되는 상기 분석단계와;
영상 분석 결과에 따라 타이어의 이상 유무를 판단하고 등급을 결정하는 기초판정 단계;
를 포함하여 이루어지며,
상기 기초판정 단계의 이후 단계로서, 기초판정 단계에서 타이어에 편마모가 발생한 것으로 판단되면,
얼라인먼트를 수정하고 동일 샘플의 타이어를 이용한 재현평가를 수행하는 재현평가 단계; 및
재현평가 단계에서의 평가 결과를 기초판정 단계에서의 평가 결과와 대비하여, 얼라인먼트에 이상이 없는 것으로 판단된 경우에는 기초판정 단계에서의 평가 결과를 유지하고, 얼라인먼트에 이상이 있는 것으로 판단된 경우에는 재현평가 단계에서의 평가 결과로 변경하는 평가수정 단계;
가 수행되는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법.
제1항에 있어서,
상기 영상획득 단계는 자동차를 100㎞/h로 정속주행하면서 트레드부 및 사이드부의 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법.
제1항에 있어서,
시험대상 샘플의 타이어를 교체하면서 반복 시험하고, 각 시험의 분석단계에서 컴퓨터에 저장된 영상과 분석 결과 및 기초 판정을 각각 데이터베이스화하고, 정해진 회수의 시험이 완료되면 데이터베이스를 기초로 하여 해당 샘플의 불규칙 마모와 내구를 예측하는 최종 판정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법.
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