KR20040048134A - 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치에 관한 것으로, 특히 무인 자동제어로 운행되는 PRT(Personal Rapid Transit) 시스템에서 적외선 센서와 슬릿을 이용하여 궤도 위를 주행하는 차량의 절대위치를 인식하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 절대위치 인식장치는 무인자동제어방식으로 가이드웨이를 따라 운행하는 궤도 차량의 절대위치 인식장치에 있어서, 다수개의 적외선 발광소자로 이루어진 적외선 발광부와 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 다수개의 적외선 신호를 각각 감지하기 위한 다수개의 포토 다이오드로 이루어진 적외선 수광부로 구성되어 상기 차량의 메인 프레임 일측면부에 일체로 형성되는 바디부와, 상기 바디부의 적외선 발광부로부터 투사되는 적외선 신호가 투과되는 투과 홀과 투과되지 못하는 비투과 홀의 조합으로 형성되어 상기 투과 홀과 상기 비투과 홀로부터 발생되는 이진 정보의 조합에 의해 진행중인 차량의 절대위치정보를 나타내는 데이터 신호를 생성하는 데이터 홀과, 상기 데이터 홀로부터 생성되는 상기 데이터 신호를 인식하기 위하여 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 래칭 신호를 투과시키는 래칭 홀을 갖으며 상기 가이드웨이의 내부면에 일정간격으로 형성되는 슬릿 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치{ABSOLUTE POSITION AWARENESS DEVICE OF ORBITAL VEHICLE USING INFRARED RAYS}

본 발명은 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치에 관한 것으로, 특히 무인 자동제어로 운행되는 PRT(Personal Rapid Transit) 시스템에서 적외선 센서와 슬릿을 이용하여 궤도 위를 주행하는 차량의 절대위치를 인식하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래에는 차량의 절대위치를 인식하기 위하여 궤도의 구역과 소정간격의 위치를 나타내는 숫자와 문자를 포함한 바코드와 대향 위치된 바코드로부터 차량의 위치 및 속도를 인식하는 바코드 스캐너를 이용하였다.

이러한 종래기술은 바코드가 가진 고유 위치를 인식하는 바코드 스캐너를 차량의 샤시에 부착하여 운행하므로 인하여 차량의 진동에 의해 정확한 위치를 인식하지 못할 위험이 있을 뿐만 아니라, 바코드가 새겨진 바코드 부재가 비나 눈에 많은 영향을 받는 단점이 있었다. 또한, 스캐너의 렌즈에 먼지나 다른 이물질이 끼지 않도록 빈번히 점검해야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 무인 자동제어로 운행되는 PRT 시스템에서 적외선 센서와 슬릿을 이용하여 궤도 위를 주행하는 차량의 절대위치를 인식함으로써, 차량의 진동이나 외부 환경에 영향을 받지 않고 안정된 상태에서 실시간으로 차량의 절대위치를 인식할 수 있는 궤도차량의 절대위치 인식장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 위치인식장치를 구비한 PRT 시스템을 나타내는 도면.

도 2는 도 1의 바디부를 상세하게 나타낸 도면.

도 3은 도 2의 적외선 송,수광부에 차단막을 형성한 도면.

도 4는 도 2의 적외선 발광부에 대한 회로도.

도 5는 도 2의 적외선 수광부에 대한 회로도.

도 6은 도 1의 슬릿에 대한 일예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 위치인식장치를 나타내는 도면.

도 8은 도 7의 위치인식장치의 동작에 의한 직렬신호의 일예를 나타내는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

30 : 바디부 31 : 적외선 발광부

32 : 적외선 수광부 40 : 슬릿 플레이트

L1,L2 : 래칭용 홀 D0,D1,D2.....D7 : 데이터 홀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치는 무인자동제어방식으로 가이드웨이를 따라 운행하는 궤도 차량의 절대위치 인식장치에 있어서, 다수개의 적외선 발광소자로 이루어진 적외선 발광부와 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 다수개의 적외선 신호를 각각 감지하기 위한 다수개의 포토 다이오드로 이루어진 적외선 수광부로 구성되어 상기 차량의 메인 프레임 일측면부에 일체로 형성되는 바디부와, 상기 바디부의 적외선 발광부로부터 투사되는 적외선 신호가 투과되는 투과 홀과 투과되지 못하는 비투과 홀의 조합으로 형성되어 상기 투과 홀과 상기 비투과 홀로부터 발생되는 이진 정보의 조합에 의해 진행중인 차량의 절대위치정보를 나타내는 데이터 신호를 생성하는 데이터 홀과, 상기 데이터 홀로부터 생성되는 상기 데이터 신호를 인식하기 위하여 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 래칭 신호를 투과시키는 래칭 홀을 갖으며 상기 가이드웨이의 내부면에 일정간격으로 형성되는 슬릿 플레이트로 구성된다.

그리고, 상기 슬릿 플레이트의 데이터 홀의 수를 조절하여 상기 차량의 절대위치정보의 수를 조절한다.

그리고, 상기 래칭 홀은 상기 데이터 홀의 양단부에 형성되거나, 상기 데이터 홀의 양단부 중 어느 하나의 일단부에 형성된다.

그리고, 상기 바디부가 상기 슬릿 플레이트를 통과하면서 나타나는 펄스폭의 시간을 측정하여 이동하는 차량의 속도를 인식한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 위치인식장치를 구비한 PRT 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 바디부를 상세하게 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 적외선 송,수광부에 차단막을 형성한 도면이고, 도 4는 도 2의 적외선 발광부에 대한 회로도이며, 도 5는 도 2의 적외선 수광부에 대한 회로도이고, 도 6은 도 1의 슬릿에 대한 일예를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구성은 크게 차량(10)과, 상기 차량(10)을 안내하는 가이드웨이(guideway)(20)로 구성된다.

그리고, 상기 차량(10)은 객실(cabin)(11)과, 상기 객실(11)의 하부면 중앙부에 일체로 형성되는 메인 프레임(12)과, 상기 메인 프레임(12)을 지지함과 아울러 상기 차량(10)의 주행을 가능하게 하는 메인 휠(13)이 상기 메인 프레임(12)의 양쪽에 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 메인 프레임(12)의 일측면부에는 주행중인 차량(10)의 절대위치를 검출하기 위하여 적외선 센서가 구비된 바디(body)부(30)를 장착함으로써 상기 차량(10)이 진행함에 따라 나타나는 펄스신호를 이용하여 상기 차량(10)의 절대위치를 인식하고, 이 펄스신호를 이용하여 상기 차량(10)의 속도 및 위치를 제어한다.

한편, 상기 바디부(30)가 설치된 상기 메인 프레임(12)의 일측면부와 마주보는 상기 가이드웨이(20)의 내부면에는 절대위치 정보를 가진 슬릿 플레이트(40)가 부착되어 상기 바디부(30)의 내부에 형성된다.

상기 바디부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 적외선 LED(31a,31b,31c.....31j)로 구성되는 적외선 발광부(31)와, 상기 적외선 발광부(31)를 구성하는 다수개의 적외선 LED(31a,31b,31c.....31j)와 일대일로 대응되는 다수개의 포토 다이오드(32a,32b,32c.....32j)로 구성되는 적외선 수광부(32)가 상기 적외선 발광부(31)의 맞은편에 형성됨으로써, 상기 적외선 발광부(31)로부터 투사되는 적외선은 상기 적외선 수광부(32)에서 수광된다.

여기서, 상기 적외선 수광부(32)를 구성하는 상기 포토 다이오드는 응답속도가 빠르고 주위온도 변화에 따른 출력의 변동이 적으며, 입사광량과 출격전류의 직진성이 양호하지만, 빛이 확산되어 주위의 적외선 송,수광부에 영향을 미치게 된다. 본 발명은 이러한 점을 보완하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 적외선 발광부(31)를 구성하는 적외선 LED와 상기 적외선 수광부(32)를 구성하는 포토 다이오드 각각에 튜브와 같은 차단막(33)을 형성하였다.

이어서, 상기 적외선 발광부(31)의 회로 구성을 살펴보면 도 4에 도시된 바와 같이, 전원 단자부와, 다수개의 적외선 LED와 이에 각각 직렬로 연결되는 저항으로 구성되어, 상기 전원 단자부로부터 일정전압이 투입됨과 동시에 상기 다수개의 적외선 LED는 일정량의 적외선을 투사하게 된다.

그리고, 상기 적외선 수광부(32)의 회로 구성을 살펴보면 도 5에 도시된 바와 같이, 전원 단자부와, 상기 전원 단자부에 역방향으로 접속되는 포토 다이오드(32a)와, 상기 포토 다이오드(32a)의 캐소드 부분에 접속되는 반전 게이트(34)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 적외선 수광부(32)의 회로 구성에 의한 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 적외선 발광부(31)로부터 투사되는 적외선 신호가 상기 적외선 수광부(32)의 포토 다이오드(32a)에 도달하면 상기 포토 다이오드(32a)에 역방향 전류가 증가하여 상기 반전 게이트(34)의 입력단의 논리는 "low" 상태가 되며, 상기 적외선 신호가 차단되면 상기 반전 게이트(34)의 입력단의 논리는 "high" 상태가 된다. 따라서, 상기 반전 게이트(34)를 통과한 출력신호의 상태는 상기 반전 게이트(34)의 입력단의 논리와 반전된 상태의 논리가 된다.

한편, 절대위치정보를 가지고 있는 슬릿 플레이트(40)는 절대위치를 표시한 홀(hole)과 상기 슬릿 플레이트(40)를 통과한 펄스신호를 래칭(latching)하기 위한 래칭용 홀로 구성된다.

여기서, 상기 슬릿 플레이트(40)는 구멍이 나 있는 부분과 나 있지 않은 부분의 조합으로 자신의 절대위치정보를 가지게 되며, 차량(10)의 메인 프레임(12)의 일측면부에 부착된 바디부(30)가 가이드웨이(20)의 내부면에 설치된 상기 슬릿 플레이트(40)를 통과함으로써 차량의 위치를 인식할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 가이드웨이(20)의 내부면에 부착된 슬릿 플레이트(40)의 일예를 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 슬릿 플레이트(40)에는 적외선 발광부(31)를 구성하는 다수개의 적외선 LED(31a,31b,31c.....31j)와 일대일로 대응되는 수 만큼의 홀이 형성되는데, 상기 홀은 상기 슬릿 플레이트(40)의 양단부에 형성되는 래칭용홀(L1,L2)과, 상기 래칭용 홀(L1,L2)의 안쪽에 형성되는 절대위치를 표시한 데이터 홀(D0,D1,D2.....D7)로 구분된다.

상기 절대위치를 표시한 데이터 홀(D0,D1,D2.....D7)은 구멍이 나 있는 홀(D0,D2,D4,D6)과 구멍이 나 있지 않은 홀(D1,D3,D5,D7)로 구분된다. 즉, 상기 구멍이 나 있는 홀(D0,D2,D4,D6)은 상기 적외선 발광부(31)로부터 투사되는 적외선이 투과하게 되고, 상기 구멍이 나 있지 않은 홀(D1,D3,D5,D7)은 적외선이 투과하지 못하게 된다.

그리고, 상기 래칭용 홀(L1,L2)은 구멍이 나 있는 홀로써, 상기 적외선 발광부(31)로부터 투사되는 래칭용 적외선이 상기 래칭용 홀(L1,L2)로 동시에 투과하는 시점에서 상기 슬릿 플레이트(40)의 데이터 홀을 통과하는 펄스신호를 래칭하는데 사용된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 위치인식장치의 작용을 도 7과 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 위치인식장치를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 위치인식장치의 동작에 의한 직렬신호의 일예를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 차량(10)의 메인 프레임(12)에 설치된 바디부(30)가 가이드웨이(20)의 내부 벽면에 설치된 슬릿 플레이트(40)를 통과하게 되면 도 8과 같은 파형이 만들어진다. 그러나, 적외선 수광부(32)의 반전 게이트(34)에 의해 실제 파형은 상기 도 8에 나타난 파형과 반대가 된다.

여기서, 상기 슬릿 플레이트(40)의 래칭용 홀(L1,L2)을 통과하는 적외선 신호인 T1, T2 신호는 NAND 회로에 의해 2개의 입력신호가 동시에 "high" 상태일 때만 출력이 "low" 상태가 되고, 2개의 입력신호 중 어느 하나라도 "low" 상태이면 출력은 "high" 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 슬릿 플레이트(40)의 래칭용 홀(L1,L2)을 투과하는 T1, T2 신호가 동시에 "high" 상태일 때 즉, 상기 적외선 발광부(31)로부터 투사되는 적외선신호인 T1, T2 신호가 상기 래칭용 홀(L1,L2)을 동시에 투과하는 시점에서 상기 슬릿 플레이트(40)의 데이터 홀을 통과하는 데이터신호가 래칭된다.

상기와 같은 방식으로 래칭된 데이터의 일예로는 도 8에 나타난 바와 같이, 디지털 데이터 "01010101"(Bin)이 되며, 16진수값으로는 OxAA(Hex)이고, 십진수로는 170(Dec)이 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 상기 슬릿 플레이트(40)의 래칭용 홀(L1,L2)을 제외한 데이터 홀의 조합으로 차량의 절대위치를 알아낼 수 있으므로, 상기 데이터 홀 수를 증가시켜 필요한 절대위치 정보의 수를 확장하는데 용이하다. 예를 들어, 본 발명에서는 8개의 데이터 홀을 사용하여 8bit의 절대위치 정보를 알아낼 수 있고(2⁸=256개의 절대위치정보), 이를 확장하여 16개의 데이터 hole을 사용하여 16bit로 만들면 2¹⁶=65,536개의 절대위치정보를 알아낼 수 있다.

또한, 차량(10)의 메인 프레임(12)에 설치된 바디부(30)가 가이드웨이(20)의 내부 벽면에 일정간격으로 설치된 슬릿 플레이트(40)를 통과하면서 나타나는 펄스폭의 시간을 카운터를 이용하여 측정하면 이동하는 차량의 속도도 쉽게 알아낼 수있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 무인 자동제어로 운행되는 PRT 시스템에서 적외선 센서와 슬릿을 이용하여 궤도 위를 주행하는 차량의 절대위치를 인식함으로써, 차량의 진동이나 외부 환경에 영향을 받지 않고 안정된 상태에서 실시간으로 차량의 절대위치를 인식할 수 있는 효과가 있다.

또한, 슬릿 플레이트에 형성되는 데이터 홀의 수를 확장시킴으로써, 더욱 상세한 차량의 절대위치정보를 알 수 있다.

Claims (5)

1. 무인자동제어방식으로 가이드웨이를 따라 운행하는 궤도 차량의 절대위치 인식장치에 있어서,

   다수개의 적외선 발광소자로 이루어진 적외선 발광부와 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 다수개의 적외선 신호를 각각 감지하기 위한 다수개의 포토 다이오드로 이루어진 적외선 수광부로 구성되어 상기 차량의 메인 프레임 일측면부에 일체로 형성되는 바디부와,

   상기 바디부의 적외선 발광부로부터 투사되는 적외선 신호가 투과되는 투과 홀과 투과되지 못하는 비투과 홀의 조합으로 형성되어 상기 투과 홀과 상기 비투과 홀로부터 발생되는 이진 정보의 조합에 의해 진행중인 차량의 절대위치정보를 나타내는 데이터 신호를 생성하는 데이터 홀과, 상기 데이터 홀로부터 생성되는 상기 데이터 신호를 인식(catch)하기 위하여 상기 적외선 발광부로부터 투사되는 래칭 신호를 투과시키는 래칭 홀을 갖으며 상기 가이드웨이의 내부면에 일정간격으로 형성되는 슬릿 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿 플레이트의 데이터 홀의 수를 조절하여 상기 차량의 절대위치정보의 수를 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치인식장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 래칭 홀은

   상기 데이터 홀의 양단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 래칭 홀은

   상기 데이터 홀의 양단부 중 어느 하나의 일단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 바디부가 상기 슬릿 플레이트를 통과하면서 나타나는 펄스폭의 시간을 측정하여 이동하는 차량의 속도를 인식하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 궤도차량의 절대위치 인식장치.