KR102003288B1 - 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계 및 그 운용 방법 - Google Patents

광섬유센서를 이용한 이동식 축중계 및 그 운용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차축(車軸) 하중을 측정하는 축중계에 관한 것으로, 광섬유센서가 적용된 감압모듈(感壓 module)(11)이 배치된 본체(10)에 한쌍의 측거센서(12)를 대칭으로 설치하여, 차축의 위치를 파악하고 이를 토대로 측정을 수행할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여 축중계 본체(10)를 소형화 및 경량화함으로써 휴대성을 극대화할 수 있으며, 이로써 축중계의 설치 편의성 및 활용도를 제고할 수 있다.

Description

광섬유센서를 이용한 이동식 축중계 및 그 운용 방법{PORTABLE AXLE WEIGHING SCALE USING OPTICAL FIBER SENSOR AND ITS OPERATING METHOD}
본 발명은 차축(車軸) 하중을 측정하는 축중계에 관한 것으로, 광섬유센서가 적용된 감압모듈(感壓 module)(11)이 배치된 본체(10)에 한쌍의 측거센서(12)를 대칭으로 설치하여, 차축의 위치를 파악하고 이를 토대로 측정을 수행할 수 있도록 한 것이다.
축중계는 동일 차축을 공유하는 전체 윤하중(輪荷重)의 총합인 축중(軸重)을 측정하는 장치로서, 관련 종래기술로는 특허 제1186124호 등을 들 수 있다.
특허 제1186124호를 비롯한 종래의 축중계는 주로 유압식 로드셀이 적용되는 것으로, 축중계 상면 중 상당 부분을 차지하는 측정판 하부에 다수의 유압식 로드셀이 배치되는 구조를 가진다.
유압식 로드셀은 변형 또는 신축 가능한 밀폐 용기에 유체가 충전되는 구조를 가지는 바, 정상적인 작동을 위해서는 고도의 기계적 정밀도를 요구할 뿐 아니라, 상대적으로 응답 속도가 느리고, 신호 검출을 위한 복잡한 전기 장치가 소요된다.
따라서, 측정 과정에서 전기적 잡음이 빈번하게 발생될 뿐 아니라, 복잡한 구조로 인하여 과도한 제조 비용이 소모되고, 소형화 및 경량화가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 평면상 직사각형 형태의 판체인 본체(10) 내부에는 광섬유센서가 내장된 감압모듈(11)이 차륜의 진행 방향과 직교하는 방향으로 배치되고, 본체(10) 상면의 차륜 진행 경로상 한쌍의 측거센서(12)가 설치되되, 감압모듈(11)의 중심선을 축으로 대칭을 이루며, 상기 감압모듈(11) 및 측거센서(12)는 콘트롤러(70)에 내장된 MCU(71)와 연결되고, MCU(71)에는 기억장치(72)가 연결됨을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계이다.
또한, 상기 본체(10)의 일단에는 램프(30)가 연결되되, 본체(10)의 단부와 램프(30)의 단부에는 상면과 저면을 연결하는 수직홈(52)과, 수직홈(52)과 측단을 연결하는 수평홈(51)이 형성되고, 상기 수평홈(51) 및 수직홈(52)의 접합부에는 결합공(50)이 형성되며, U자형 봉체로서 한쌍의 삽입부(42)와 이들 삽입부(42)를 연결하는 연결부(41)로 구성되는 결속봉(40)이 상기 결합공(50)에 결합되되, 본체(10)와 램프(30)가 단일 직선을 이루며 배치되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수평홈(51)에 결합되고, 본체(10)와 램프(30)가 적층되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수직홈(52)에 결합됨을 특징으로 하는 이동식 축중계이다.
또한, 상기 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계의 운용 방법에 있어서, 콘트롤러(70)의 MCU(71)가 감압모듈(11) 및 측거센서(12)의 측정치를 독취하는 단계와, 중량치가 감지되면, MCU(71)가 양측 측거센서(12) 측정치의 차인 거리차를 산출하는 단계와, 거리차가 기준치 이하이면, MCU(71)가 중량치를 기억장치(72)에 수록하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계의 운용 방법이다.
본 발명을 통하여 축중계 본체(10)를 소형화 및 경량화함으로써 휴대성을 극대화할 수 있으며, 이로써 축중계의 설치 편의성 및 활용도를 제고할 수 있다.
또한, 축중계의 정밀도를 향상시킴과 동시에 윤용상 편의성을 확보하고, 측정 소요 시간 단축을 통하여, 측정 효율을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사시도
도 2는 본 발명의 요부 발췌 사시도
도 3은 본 발명의 사용상태 대표 단면도
도 4는 본 발명의 작동 방식 설명도
도 5는 본 발명의 구성 모식도
도 6은 본 발명의 축중계 운용 방법 흐름도
도 7은 본 발명의 조립 방식 설명도
도 8은 본 발명의 분해 및 축소 방식 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 작동 원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1은 본 발명의 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 축중 측정 대상 차량의 양측 차륜의 윤하중을 각각 측정하는 본체(10)가 별도로 구성되고, 이들 본체(10) 및 콘트롤러(70)가 전기적으로 연결되는 구성을 가진다.
도시된 실시예에서는 본체(10)와 콘트롤러(70)가 유선으로 연결되었으나, 무선 방식의 연결도 가능하며, 특허 무선랜을 비롯하여 LTE 등 이동통신망 접속이 가능한 무선망 접속 커넥터를 콘트롤러(70)에 내장하여, 다수 축중계 콘트롤러(70)를 통합 관리할 수도 있다.
본 발명의 축중계는 감압모듈(11)이 구성된 한쌍의 본체(10)가 1조를 이루어 단일 차축에 구성된 양측 차륜의 윤중(輪重)을 동시에 측정한 후 이를 합산함으로써 축중이 산출되는 것으로, 각각의 본체(10)에서 측정된 윤중이 콘트롤러(70)로 동시에 입력되고, 콘트롤러(70)에 내장된 MCU(Micro-Controller Unit)(71)가 이를 합산하여 출력 및 저장하게 되는 것이다.
도 2는 일측 윤중을 측정하는 본체(10) 및 램프(30)를 발췌하여 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본체(10)의 양단에는 경사 판체인 램프(ramp)(30)가 결속되어 차량의 원활한 진입 및 이탈을 유도하게 되며, 이들 본체(10) 및 램프(30)간 접합부에는 결속봉(40)이 결합되어 측정 중 본체(10) 및 램프(30)간 분리를 억제함과 동시에, 필요시 결속봉(40)을 탈거하여 본체(10)와 램프(30)를 신속하게 해체할 수 있도록 함으로써, 축중계의 간편한 설치, 휴대 및 이동이 가능하다.
본 발명에 있어서 본체(10)는 도 3에서와 같이, 상면에 차량의 차륜이 거치되어 윤중이 직접 재하되는 구성으로서, 도 2 및 도 3에서와 같이, 평면상 직사각형 형태의 판체인 본체(10) 내부에, 광섬유센서가 내장된 감압모듈(11)이 차륜의 진행 방향과 직교하는 방향으로 배치된다.
본 발명의 감압모듈(11)은 내부에 광섬유센서가 내장된 봉체(棒體)로서, 상단이 본체(10) 상면 중앙부에 부분 노출되도록 설치되며, 감압모듈(11) 상면 중심부를 지나는 수직선상에 차축이 위치된 상태에서 축중 산출에 적용되는 윤중이 측정된다.
광섬유센서는 종래 축중계에 일반적으로 적용되는 로드셀에 비하여 월등한 민감도 및 정확성을 가질 뿐 아니라, 응답 속도 또한 신속하며, 특히 전기적인 잡음(noise)이 현저하게 저감될 수 있다.
특히, 도 2 및 도 3에서와 같이, 차량 진행 경로에 직교되는 방향으로 본체(10) 내부를 횡단하는 선상(線狀) 내지 미세한 봉상(棒狀)의 센서만으로 감압모듈(11)을 구성할 수 있는 바, 본체(10)의 소형화 및 경량화에 유리하다.
이러한 본 발명의 본체(10) 및 감압모듈(11)을 통한 축중의 측정은 도 3의 발췌 확대부에서와 같이, 감압모듈(11) 직상부에 차축이 위치한 정위치(正位置) 상태 즉, 감압모듈(11)을 지나는 수직선상에 차축의 중심선이 위치한 상태에서 이루어지게 되는데, 본 발명에서는 차축의 정위치 여부를 판별하기 위하여 한쌍의 측거센서(12)가 설치된다.
측거센서(12)는 그 사전적 의미에서와 같이 거리를 측정하는 센서로서, 초음파 센서가 적용될 수 있으며, 전방의 장애물과 센서 사이의 거리를 측정하게 된다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 본체(10) 상면의 차륜 진행 경로상 한쌍의 측거센서(12)가 설치되되, 감압모듈(11)의 중심선을 축으로 대칭을 이루게 되는데, 도시된 실시예에서는 수발신 겸용 초음파 센서가 적용되었으며, 본체(10) 상면에 요입부가 형성되고 요입부 내부에 측거센서(12)의 감지면이 노출되는 구조를 가진다.
도 4는 본 발명에 있어서 측거센서(12)를 이용하여 차륜의 정위치 여부를 파악하는 방식을 설명한 것으로, 도면상 가상선으로 표시된 차륜이 본체(10) 상면에 진입하여 감압모듈(11)의 측정치가 출력되면, 도면상 파선으로 표시된 경로로 측거센서(12)에서 초음파가 발신 및 수신되고, 이로써 감지된 각 측거센서(12)와 차륜간 거리를 차감함으로써 차륜의 위치를 파악할 수 있게 된다.
즉, 도 4의 하부 도면에서와 같이, 차축의 중심선이 감압모듈(11)을 지나는 수직선상에 위치하게 되면, 양측 측거센서(12)에서 측정된 차륜 까지의 거리가 동일하게 되므로, 이 원리를 활용하여 차륜의 정위치 여부를 판단하는 것이다.
이러한, 본 발명의 감압모듈(11) 및 측거센서(12)는 도 5에서와 같이, 콘트롤러(70)에 내장된 MCU(71)와 연결되어 제어되며, 동 도면에서와 같이, MCU(71)에는 기억장치(72)가 연결되어 감압모듈(11)의 측정치가 저장된다.
또한, 도 5에서와 같이, MCU(71)에는 신호기(73)가 연결될 수도 있는데, 여기서 신호기(73)는 측정치를 외부로 출력하는 디스플레이와 별도로 구성되는 음성 출력장치로서, 양측 측거센서(12)의 측정치간 차이에 따라 변화되는 경보음을 출력함으로써, 축중계 사용자 또는 운전자가 차륜의 정위치 여부를 파악할 수 있도록 한다.
예컨데, 도 4의 상부 도면에서와 같이 본체(10) 상면에 차륜이 진입하여 감압모듈(11) 및 측거센서(12)에서 측정치 출력이 개시되면 MCU(71)의 제어에 따라 신호기(73)에서는 간헐적인 신호음이 출력되고, 이후 차량이 본체(10) 상면에서 전진하면서 각 측거센서(12)의 측정치간 차(差)가 점차 감소되면 신호음이 점차 빈번하게 출력되며, 동 도면의 하부에서와 같이, 차륜의 정위치에 도달하여 양측 측거센서(12)의 측정치가 일치하면 연속 신호음을 지속하여 출력하는 방식으로, 차륜의 정위치 여부를 표시할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 차륜이 정위치에 도달하면 이를 자동으로 판별하고, 해당 시점에서의 감압모듈(11) 측정치를 선택하여 기억장치(72)에 수록함으로써, 측정 작업의 자동화를 달성할 수 있으며, 이로써 축중 측정의 신속성 및 정확성을 획기적으로 향상시킬 수 있는데 그 구체적인 수행 과정이 도 6에 도시되어 있다.
이러한 본 발명 축중계의 자동 운용은 도 6에서와 같이, 콘트롤러(70)의 MCU(71)가 감압모듈(11) 및 측거센서(12)의 측정치를 독취하는 단계로 개시된다.
이후, 감압모듈(11)의 측정치인 중량치가 감지되면 도 4에서와 같이, MCU(71)가 양측 측거센서(12) 측정치의 차인 거리차를 산출하는 단계가 수행되며, 산출된 거리차가 소정의 기준치 이하로 감소될 때까지 상기 측정치 독취 및 거리차 산출을 반복하게 된다.
여기서, 기준치란 양측 측거센서(12)에서 각각 측정된 본체(10) 상면에서 차륜 사이의 거리가 동일하다고 간주할 수 있는 거리차의 허용 한계로서, 측거센서(12)의 감도, 차륜의 직경 및 현장 여건 등을 고려하여 설정될 수 있으나, 측정 정밀도를 확보할 수 있도록 수 mm 이내로 설정되는 것이 바람직하다.
이렇듯, 측정치 독취 및 거리차 산출을 반복하다가, 거리차가 기준치 이하로 감소되면, MCU(71)가 중량치를 기억장치(72)에 수록하는 단계가 수행됨으로써, 본 발명 축중계의 자동 운용이 진행되며, 이로써, 축중계 사용자 또는 운전자가 차륜의 정위치 여부를 일일이 확인하고 정위치 상태에서 장시간 대기하는 불편 없이, 차량이 본체(10) 상면을 자연스럽게 통과하는 과정에서 축중의 자동 측정이 수행될 수 있는 바, 축중계 운용상 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 나아가 축중계의 조작 인력이 배제되는 무인 운용도 가능하게 된다.
한편, 본 발명은 이동식 축중계로서, 축중계를 구성하는 본체(10) 및 램프(30) 등을 필요에 따라 조립 및 분해할 필요가 있는데, 본 발명에서는 도 7 및 도 8에서와 같이, 본체(10)와 램프(30)에 수평홈(51), 수직홈(52) 및 결합공(50)을 형성하고, U자형 결속봉(40)을 결합함으로써, 축중계의 용이한 조립 및 해체가 가능할 뿐 아니라, 해제된 축중계의 운송 및 보관상 소요되는 공간을 최소화할 수 있다.
도 7은 본체(10)의 일단에 램프(30)가 연결되는 상황을 상정한 것으로, 본체(10)의 단부와 램프(30)의 단부에는 상면과 저면을 연결하는 수직홈(52)과, 수직홈(52)과 측단을 연결하는 수평홈(51)이 형성되고, 상기 수평홈(51) 및 수직홈(52)의 접합부에는 결합공(50)이 형성된다.
즉, 도 7의 발췌 확대부에서와 같이, 본체(10)의 단부와 램프(30)의 단부에 전체적으로 전도된 T자형을 이루는 수평홈(51) 및 수직홈(52)을 형성하고, 이들 수평홈(51) 및 수직홈(52) 내부의 접점부에 결합공(50)을 천공하는 것으로, 이렇듯 형성된 수평홈(51), 수직홈(52) 및 결합공(50)에는 U자형 봉체로서 한쌍의 삽입부(42)와 이들 삽입부(42)를 연결하는 연결부(41)로 구성되는 결속봉(40)이 결합된다.
결속봉(40)과 결합공(50)의 결합은 U자형 결속봉(40)의 일측 삽입부(42)는 본체(10)의 결합공(50)에 결합되고, 타측 삽입부(42)는 램프(30)의 결합공(50)에 결합되는 방식으로 결합되어, 본체(10)와 램프(30)를 상호 결속하게 되는데, 도 8의 상부에 도시된 바와 같이 본체(10)와 램프(30)가 단일 직선을 이루며 배치되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수평홈(51)에 결합되고, 동 도면의 하부에 도시된 바와 같이 본체(10)와 램프(30)가 적층되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수직홈(52)에 결합된다.
즉, 도 8의 상부에 도시된 본체(10)와 램프(30)가 단일 직선을 이루며 배치되는 경우는 축중계를 현장에서 사용하는 상태로서, 결속봉(40)의 연결부(41)가 본체(10) 및 램프(30)의 수평홈(51)에 결합되면서 본체(10)와 램프(30)의 직선 연결상태를 견고하게 유지하게 되며, 도 8의 하부에 도시된 본체(10)와 램프(30)가 적층되는 경우는 축중계의 운송 및 보관시 적용되는 연결 상태로서, 결속봉(40)의 연결부(41)가 본체(10) 및 램프(30)의 수직홈(52)에 결합되면서 본체(10) 및 램프(30) 적층체의 밀착 적층 상태를 유지하고 소요 공간을 최소화하게 되는 것이다.
10 : 본체
11 : 감압모듈
12 : 측거센서
30 : 램프
40 : 결속봉
41 : 연결부
42 : 삽입부
50 : 결합공
51 : 수평홈
52 : 수직홈
70 : 콘트롤러
71 : MCU
72 : 기억장치
73 : 신호기

Claims (3)

  1. 평면상 직사각형 형태의 판체인 본체(10) 내부에는 광섬유센서가 내장된 감압모듈(11)이 차륜의 진행 방향과 직교하는 방향으로 배치되고, 본체(10) 상면의 차륜 진행 경로상 한쌍의 측거센서(12)가 설치되되, 감압모듈(11)의 중심선을 축으로 대칭을 이루며, 상기 감압모듈(11) 및 측거센서(12)는 콘트롤러(70)에 내장된 MCU(71)와 연결되고, MCU(71)에는 기억장치(72)가 연결되는 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계에 있어서,
    본체(10)의 일단에는 램프(30)가 연결되되,
    본체(10)의 단부와 램프(30)의 단부에는 상면과 저면을 연결하는 수직홈(52)과, 수직홈(52)과 측단을 연결하는 수평홈(51)이 형성되고;
    상기 수평홈(51) 및 수직홈(52)의 접합부에는 결합공(50)이 형성되며;
    U자형 봉체로서 한쌍의 삽입부(42)와 이들 삽입부(42)를 연결하는 연결부(41)로 구성되는 결속봉(40)이 상기 결합공(50)에 결합되되;
    본체(10)와 램프(30)가 단일 직선을 이루며 배치되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수평홈(51)에 결합되고, 본체(10)와 램프(30)가 적층되는 경우 결속봉(40)의 연결부(41)가 수직홈(52)에 결합됨을 특징으로 하는 이동식 축중계.
  2. 평면상 직사각형 형태의 판체인 본체(10) 내부에는 광섬유센서가 내장된 감압모듈(11)이 차륜의 진행 방향과 직교하는 방향으로 배치되고, 본체(10) 상면의 차륜 진행 경로상 한쌍의 측거센서(12)가 설치되되, 감압모듈(11)의 중심선을 축으로 대칭을 이루며, 상기 감압모듈(11) 및 측거센서(12)는 콘트롤러(70)에 내장된 MCU(71)와 연결되고, MCU(71)에는 기억장치(72)가 연결되는 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계의 운용 방법에 있어서,
    콘트롤러(70)의 MCU(71)가 감압모듈(11) 및 측거센서(12)의 측정치를 독취하는 단계와;
    중량치가 감지되면, MCU(71)가 양측 측거센서(12) 측정치의 차인 거리차를 산출하는 단계와;
    거리차가 기준치 이하이면, MCU(71)가 중량치를 기억장치(72)에 수록하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 이동식 축중계의 운용 방법.
  3. 삭제
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