KR102356078B1 - 타이어 상태 감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 상태를 감지하는 시스템에 관한 것으로서, 타이어를 향해 빛을 조사하고, 타이어에서 반사된 빛을 감지하여 분석함으로써 공기압이나 마모도 등 안전 운행과 관련된 타이어의 상태를 판단한다. 가시광 영역의 이미지, 구조 광 패턴, ToF 방식 등 다양한 방식을 이용하여 타이어의 상태를 파악할 수 있으며, 빛을 이용하기 때문에 차량의 정지 시뿐 아니라 운행 중에도 타이어의 공기압이나 마모도를 측정할 수 있고, 공기압이나 마모도에 따라 운전자에게 경고 신호를 전달하여 안전사고를 미리 방지할 수 있도록 한다.

Description

타이어 상태 감지 시스템{ System for Detecting Tire Condition }
본 발명은 차량의 타이어 상태를 감지하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 타이어의 공기압이나 마모도 등 안전 운행과 관련된 타이어 상태를 파악하여 운전자에게 알려주는 시스템에 관한 것이다.
차량의 타이어는 차량이 주행함에 따라 도로 표면과 접촉하여 마모되며, 타이어의 공기압도 계속 낮아지게 된다.
타이어의 상태는 운전자의 안전과 직결되는 매우 중요한 요소이기 때문에 TPMS(Tire Pressure Management System) 등 타이어 상태를 정확하고 편리하게 측정하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
그러나, 종래의 TPMS는 단순히 타이어의 공기압을 조사하여 운전자에게 알려주는 역할에 그치고 있으며, 타이어의 마모 상태는 차량이 정지해 있을 때만 시각적으로 판별할 수 있기 때문에 실제 운전자에게 위험이 노출되는 차량 주행 중에는 타이어의 마모 상태를 파악하기 어렵다.
그러므로, 차량의 정지 상태뿐 아니라 운행 중에도 타이어의 공기압과 마모도를 정확히 파악하여 운전자에게 알려줄 필요가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 정지 시뿐 아니라 운행 중에도 타이어의 공기압이나 마모도를 정확히 측정하여 운전자에게 알려 줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 타이어 상태 감지 시스템은 타이어를 향해 빛을 조사하는 광원부; 상기 타이어에서 반사된 빛을 감지하는 센서부; 상기 센서부에서 감지된 정보를 분석하여 상기 타이어의 상태를 판단하는 정보처리부; 및 상기 정보처리부에서 판단된 타이어 상태를 운전자에게 알려 주는 정보전달부를 포함하여 이루어진다.
상기 광원부는 가시광 영역의 빛의 조사하고, 상기 센서부는 가시광 영역에서 타이어 이미지를 촬영하며, 상기 정보처리부는 촬영된 타이어 이미지를 분석하여 타이어 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 광원부는 구조 광 형태의 적외선을 조사하고, 상기 센서부는 적외선 영역에서 이미지를 촬영하며, 상기 정보처리부는 촬영된 이미지에 나타난 구조 광 패턴을 분석하여 타이어 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 광원부는 적외선을 조사하고, 상기 센서부는 상기 타이어에서 반사된 적외선을 감지하며, 상기 정보처리부는 ToF(Time of Flight) 방식에 따라 타이어 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
이때 상기 광원부는 타이어 표면의 횡 방향을 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 위치에 적외선을 조사하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 타이어의 공기압이나 마모도를 정확히 측정할 수 있으며, 빛을 사용하기 때문에 차량의 정지 시뿐 아니라 운행 중에도 타이어의 공기압이나 마모도를 측정할 수 있다.
또한, 타이어의 마모는 타이어의 정렬, 공기압, 운전 습관, 도로 상태 등 여러 가지 요인에 의해 다양한 형태로 나타나게 되는데, 타이어의 마모 형태에 관계없이 정확하게 마모 상태를 측정할 수 있다.
적정 마모도 이상으로 타이어가 마모되거나 적정 공기압 이하로 공기압이 떨어지면 운전자에게 타이어를 점검하거나 교체하라는 메시지를 전달하여, 차량 운행과 관련된 안전 사고를 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 상태 감지 시스템의 일 실시예,
도 2는 타이어 상태를 감지하는 다양한 방식을 설명하는 예,
도 3은 타이어 표면의 횡 방향 여러 위치에서 ToF 방식에 따라 타이어 상태를 측정하는 것을 설명하는 예,
도 4는 타이어 상태에 따라 경보신호를 전달하는 것을 설명하는 예,
도 5는 본 발명에 따라 타이어 상태 측정과 경보가 이루어지는 전체 과정을 설명하는 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하자면, 본 발명에 따른 타이어 상태 감지 시스템(100)은 광원부(110), 센서부(120), 정보처리부(130), 및 정보전달부(140)를 포함하여 이루어지며, 타이어(20)의 공기압이나 마모 상태를 감지한다.
광원부(110)는 타이어(20)의 표면을 향해 빛을 조사하는 역할을 수행하는데, 타이어(20)의 공기압이나 마모 상태를 파악하는 방법에 따라 다양한 형태와 특성을 갖는 빛을 이용할 수 있다. 예를 들자면 가시광, 적외선, 구조광(Structured Light) 등이 이용될 수 있다.
센서부(120)는 광원부(110)에서 조사된 후 타이어(20)의 표면에서 반사되어 돌아오는 빛을 감지하는 역할을 수행하며, 빛을 이용하는 방법에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
광원부(110)와 센서부(120)는 타이어(20)의 표면에 빛을 조사하고 반사된 빛을 수신하는 역할을 수행해야 하므로, 타이어(20)의 표면에 대해 해당 역할을 적절하게 수행할 수 있는 임의 위치에 설치될 수 있다. 예를 들자면, 차량의 타이어(20)를 감싸고 있는 휠 하우징(Wheel Housing, 30)에 설치될 수 있다.
정보처리부(130)는 센서부(120)를 통해 감지된 정보를 분석하여 공기압이나 마모도 등 타이어(20)의 상태를 파악하는 역할을 수행한다. 정보처리부(130)가 센서부(120)를 통해 감지된 정보를 분석하여 타이어(20)의 상태를 파악하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다.
정보전달부(140)는 정보처리부(130)에서 파악된 타이어 상태를 운전자에게 알려 주는 역할을 수행한다.
정보전달부(140)는 소리, 발광소자(LED)의 점등, 이미지, 동영상 등 다양한 형태로 타이어 상태를 운전자에게 알려줄 수 있으며, 특히 공기압이 적정 수준 이하인 것으로 판단되거나, 타이어의 마모 상태가 적정 수준보다 더 심한 경우 타이어의 점검이나 교체가 필요함을 알려준다.
이를 위하여 정보전달부(140)는 차량 내부에 구비되어 운전자와 시각 또는 청각적으로 인터페이스하는 기기(예: 차량 상태 표시판, 네비게이션 장치)와 유선 또는 무선 방식으로 서로 통신할 수 있으며, 해당 기기 자체가 정보전달부(140)의 역할을 수행하도록 구성될 수도 있다.
타이어 상태 감지 시스템(100)은 기본적으로 빛을 이용하여 타이어(20)의 공기압이나 마모 상태를 파악하며, 도 2를 참조하여 빛을 이용하는 다양한 방법에 관한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 2a를 참조하자면, 타이어 상태 감지 시스템(100)은 가시광 영역의 빛을 이용하여 공기압이나 마모 상태를 판단할 수 있다.
이때 광원부(110)는 가시광 영역의 빛의 조사하고, 센서부(120)는 가시광 영역에서 타이어 표면(21)의 이미지를 촬영한다. 즉, 광원부(110)는 타이어 표면을 잘 촬영할 수 있도록 조명하는 역할을 수행하게 되며, 센서부(120)는 카메라의 역할을 수행하여 타이어 표면(21)을 촬영한다.
그리고, 정보처리부(130)는 촬영된 타이어 표면(21)의 이미지에서 관심영역(ROI: Region of Interest)의 이미지를 확보하고, 해당 이미지를 분석하여 타이어의 상태를 판단하는데, 가시광 영역에서 촬영된 이미지를 기초로 공기압이나 마모도를 파악할 수 있는 다양한 방법을 사용할 수 있다.
도 2b를 참조하자면, 타이어 상태 감지 시스템(100)은 구조 광(Structured Light) 형태의 적외선을 이용하여 공기압이나 마모 상태를 판단할 수 있다.
이때 광원부(110)는 다수의 점으로 이루어지는 스폿(Spot) 패턴, 여러 슬릿으로 이루어지는 슬릿 패턴 등 타이어 표면(21)의 상태를 측정하기에 적합한 모양의 구조 광 패턴을 타이어 표면(21)에 조사한다.
센서부(120)는 적외선 영역에서 타이어 표면(21)의 이미지를 촬영함으로써 광원부(110)에서 조사된 구조 광이 타이어 표면(21)에서 반사된 이미지를 얻는데, 타이어 표면(21)의 굴곡에 따라 구조 광 패턴의 모습이 달라진다.
그리고, 정보처리부(130)는 센서부(120)에 의해 획득된 이미지에 나타난 구조 광 패턴을 분석하여 타이어의 공기압이나 마모 상태를 파악한다. 구체적인 예를 들자면, 센서부(120)를 통해 감지된 이미지의 구조 광 패턴은 타이어 표면(21)의 굴곡에 따라 달라지므로, 정보처리부(130)는 센서부(120)를 통해 감지된 이미지의 패턴 형태를 기준 이미지의 패턴 형태와 비교함으로써 공기압이나 마모 상태를 파악할 수 있다.
도 2c를 참조하자면, 타이어 상태 감지 시스템(100)은 ToF(Time of Flight) 방식을 이용하여 타이어(20)의 공기압이나 마모 상태를 판단할 수 있다.
이때 광원부(110)는 타이어 표면(21)에 적외선을 조사하고, 센서부(120)는 타이어 표면(21)에서 반사되어 돌아온 적외선을 감지하며, 정보처리부(130)는 ToF 방식에 따라 타이어의 공기압이나 마모 상태를 파악한다.
빛을 측정 대상 물체로 조사하고, 해당 빛이 측정 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하면 측정 대상 물체까지의 거리를 알 수 있다.
그러므로, 정보처리부(130)는 빛의 속도, 광원부(110)에서 조사된 빛이 타이어 표면(21)에서 반사되어 돌아오는 시간 정보를 이용하여 타이어 표면(21)까지의 거리를 계산함으로써 타이어(20)의 공기압이나 마모 상태를 판단한다.
한편, 타이어의 마모는 타이어의 정렬 상태, 공기압, 운전 습관, 도로 상태 등 여러 가지 요인에 의해 다양한 형태로 나타날 수 있으며, 편마모 현상과 같이 타이어 표면(21)의 특정 부위만 집중적으로 마모될 수 있다.
이러한 경우에도 타이어의 마모 상태를 정확하게 판단하기 위하여, ToF 방식을 이용하는 실시예에서 광원부(110)는 타이어 표면(21)의 횡 방향을 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 위치에 적외선을 조사하도록 구성될 수 있다.
타이어 표면의 횡 방향(가로 방향)에 대해 여러 지점에서 마모도를 측정하면 편중된 마모 현상도 정확하게 감지할 수 있다.
도 3은 타이어 표면(21)의 횡 방향에 대해 서로 다른 두 위치(22,23)에 대해 빛을 조사하는 예를 보인 것으로서, 타이어 표면(21)의 우측 편중 마모 상태와 좌측 편중 마모 상태를 모두 정확하게 감지할 수 있다.
이때 빛이 조사되는 각 위치(22,23)에 대응하여 광원부(110)를 개별적으로 구비하도록 구성될 수도 있고, 하나의 광원부(110)로 각 위치(22,23)에 대응하는 거리 정보를 모두 취득하도록 구성될 수도 있다.
정보전달부(140)는 위에서 설명한 각 실시예를 통해 정보처리부(130)에서 파악된 공기압이나 마모 상태를 운전자에게 알려준다.
도 4를 참조하자면, 타이어 표면 높이(센서와 타이어 표면 사이의 거리)는 새 타이어일 때 가장 작고(초기값), 타이어에서 공기가 빠지거나 마모가 진행될수록 타이어 표면 높이는 계속 증가한다.
그러므로, 타이어 표면 높이가 기 설정된 기준값보다 큰 경우에는 타이어 점검이나 주의가 필요하다는 것을 운전자에게 알리고, 타이어 표면 높이가 계속 증가하여 경보값에 다다르면 위험 또는 타이어 교체가 필요함을 운전자에게 알려 안전사고를 방지하도록 한다.
공기압이나 마모 상태에 따라 여러 단계로 경보 수준을 달리하면서 알려줄 수도 있음은 물론이다.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따라 타이어 상태 측정과 경보가 이루어지는 전체 과정을 설명하기로 한다.
타이어 상태 감지 과정이 시작되면, 광원부(110)를 이용하여 타이어 표면을 향해 빛을 조사하고(S511), 타이어 표면으로부터 반사된 빛을 센서부(120)를 통해 감지한다(S512).
그리고, 정보처리부(130)는 센서부(120)를 통해 감지된 정보를 분석하여 타이어의 공기압이나 마모도를 판단한다(S513).
이때 가시광 영역의 이미지, 적외선 영역의 이미지, 구조 광 패턴, ToF 방식 등 다양한 방식을 이용하여 타이어의 공기압이나 마모도를 판단할 수 있다.
정보전달부(140)는 정보처리부(130)에서 타이어의 상태를 판단한 결과, 타이어의 공기압이 기준값보다 작거나, 마모도가 기준값보다 큰 경우에는 타이어를 점검하거나 교체할 시기라는 것을 운전자에게 알려주어 안전 사고를 미리 방지할 수 있도록 한다(S514,S515)
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
20: 타이어 21: 타이어 표면
30: 휠 하우징
100: 타이어 상태 감지 시스템
110: 광원부 120: 센서부
130: 정보처리부 140: 정보전달부

Claims (5)

  1. 타이어를 향해 빛을 조사하는 광원부;
    상기 타이어에서 반사된 빛을 감지하는 센서부;
    상기 센서부에서 감지된 정보를 분석하여 상기 타이어의 상태를 판단하는 정보처리부; 및
    상기 정보처리부에서 판단된 타이어 상태를 운전자에게 알려 주는 정보전달부를 포함하고,
    상기 광원부는 구조 광 패턴의 적외선을 조사하고, 상기 센서부는 적외선 영역에서 이미지를 촬영하며, 상기 정보처리부는 촬영된 이미지에 나타난 구조 광 패턴을 분석하여 타이어 상태를 판단하는 타이어 상태 감지 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조 광 패턴은 스폿(Spot) 패턴 및 슬릿(Slit) 패턴 중 적어도 하나인 타이어 상태 감지 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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