KR20060058280A

KR20060058280A - 차량의 하부 방사율 측정장치

Info

Publication number: KR20060058280A
Application number: KR1020040097250A
Authority: KR
Inventors: 이원종
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-05-30

Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 이용하여 배기열로 인한 차량 하부의 방사율(Emissivity)을 촬영하는 과정에서 등온조건의 일정한 촬영환경이 제공되도록 하므로서 보다 정확한 열화상 데이터가 얻어질 수 있도록 하는 차량의 하부 방사율 측정장치에 관한 것으로,

열화상 카메라를 이용하여 차량 하부에 마련되는 배기계의 방사율을 측정하기 위한 차량의 하부 방사율 측정장치에 있어서,

검사대상 차량이 수용될 수 있도록 다수의 지지대에 의해 지지된 일측에 차량 출입구가 형성된 챔버가 마련되며, 상기 챔버의 하측에서 차량의 하부를 관찰할 수 있도록 개폐가능한 관측구가 형성된 바디와; 상기한 챔버에 위치된 차량에 실험에 필요한 온도를 제공하기 위해 형성되는 온도조절수단과; 상기한 지지대의 길이방향으로 형성되는 이송 레일을 따라서 이송이 가능하도록 장착되는 카메라 이송대와; 상기한 카메라 이송대의 이송동작을 위해 상기 이송 레일의 일측에 길이방향으로 길게 장착되며, 그 도중은 상기한 카메라 이송대에 고정되는 이송체인과; 상기한 카메라 이송대의 위치이동을 위해 상기 이송체인을 구동시키기 위한 구동수단과; 상기한 카메라 이송대에 안치되어 상기 레일을 따라서 이동되며 차량의 하부를 촬영하기 위한 열화상 카메라; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

방사율 측정장치, 열화상 카메라, 차량

Description

차량의 하부 방사율 측정장치{Apparatus to measure the emissivity of the vehicle}

도 1은 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 정면 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 일측면 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 평면 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 이송수단을 설명하기 위한 도면.

도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 열화상 카메라 20 : 방사율 측정장치

21 : 바디 22 : 챔버

23 : 지지대 24 : 서브 프레임

25 : 차량 출입구 26 : 작업자 출입구

27 : 차륜정렬대 28 : 관측구

30 : 핫 에어 유입구 32 : 핫 에어 유출구

34 : 열전대 40 : 이송 레일

42 : 이송 체인 43,44 : 스프로켓

45 : 카메라 이송대 47 : 카메라 브라켓

50 : 제어부 52 : 출력장치

본 발명은 차량의 하부 방사율 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열화상 카메라를 이용하여 배기열로 인한 차량 하부의 열해정도를 촬영하는 과정에 앞서 배기계 각 부품들의 정확한 방사율을 구하기 위하여 등온조건의 활영 조건이 제공하므로서 보다 정확한 열화상 데이타가 얻어질 수 있도록 하는 차량의 하부 방사율 측정장치에 관한 것이다.

통상의 열화상 카메라는 차량 하부 배기계 주변의 부품 온도 측정에 사용된다.

실제 차량의 운행시 가열된 배기관으로부터 복사열을 받아 주변 부품들은 온도가 상승하게 되고, 재질 허용온도를 초과하는 경우 부품의 열변형, 용융, 화재 등의 열해가 야기된다.

종래의 열화상 카메라는 물체가 방사하는 열에너지를 가시화하여 2차원 화상을 구현하는 장치로서, 물체에 온도측정을 위한 별도의 센서없이 비접촉식으로 온도의 측정 및 온도분포를 파악하는 것이 가능하기 때문에 물체 주위의 유동장 산란없이 온도를 측정하거나 접근이 어려운 물체에 대한 온도측정 및 온도분포의 파악이 요구될 때 유용하게 사용된다.

그리고 열화상 카메라를 이용한 온도 측정 오차는 물체의 방사율 (Emissivity) 선정에 직접적인 영향을 받게 되는데 이는 방사율 측정장치 자체적으로 각 물체의 방사율을 인식할 수 있는 기능이 없고 촬영자가 입력을 한 방사율을 토대로 온도계산을 하여 가시화시키기 때문이다.

따라서 열화상 카메라의 측정 정도는 입력한 방사율의 적정여부에 따라서 결정된다. 아울러, 열화상 카메라는 다양한 물체를 한 화면에 잡을 경우 입력된 단 하나의 방사율을 모든 화면 픽셀에 적용하기 때문에 일일히 각기 다른 물체별로 방사율을 적용해 온도를 계측하는 것은 불가능하고 그 결과, 열화상을 이용한 온도 계측은 정량분석(Quantitative analysis) 목적에 이용되기보다는 정성분석(Qualitative analysis)에 이용되고 있는 실정이다.

방사율은 물체의 온도, 표면상태, 촬영각 등에 따라서 각기 다른 값을 갖게 되는데 주로 표면상태(오염, 산화, 표면처리 등)에 따라서 방사율이 현저한 차이를 보인다. 도 5는 동일한 표면온도를 갖는 배기관 표면이 열화상 카메라에 의해 촬영된 후 분석이 이루어진 상태의 화면이다.

도면을 대용한 사진에서 보이는 바와 같이 동일한 표면온도를 갖는 물체라 하더라도 그 표면상태에 따라서 표시되는 온도는 달라짐을 알 수 있다. 이는 표면상태에 따른 방사율을 정확히 각각의 표면에 적용시키지 못한 결과이며 실제 물체의 표면상태에 따른 방사율은 통상적으로 열화상 카메라 사용자들이 참조하는 물체 방사율표에서는 찾을 수 없고 촬영대상 물체에 대한 실제 방사율 측정에 의해서만 얻어진다.

열화상 카메라를 이용한 온도측정에 있어서 이같은 열화상 카메라의 한계를 극복하기 위하여 현재 방사율 교정기법(Emissivity correction)을 적용한 열화상 데이터 분석기법이 주로 사용되고 있다. 방사율 교정기법은 실제 측정한 물체의 열화상 사진에서 픽셀별 방사율을 구해낸 다음 이 방사율 값을 초기 열화상 사진의 픽셀별로 입력하여 픽셀의 정확한 온도를 구해내는 방법이다.

그런데 상술한 바와 같은 방사율 교정기법을 적용하기 위해서 차량의 검사부를 열화상 카메라를 이용하여 촬영하는데 있어서, 촬영조건을 일정하게 제어해주기 위한 별도의 장치없이 상온에서 열화상 촬영이 이루어질 뿐만 아니라, 촬영자가 열화상 카메라를 들고 촬영위치를 이동함에 따른 피사체의 상 왜곡 발생등에 의하여 촬영후 다수 장의 열화상을 한장의 사진으로 합성할 경우에 보다 정확한 열화상 데이터를 모으는 것에 한계가 있게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열화상 카메라를 이용하여 배기열로 인한 차량 하부의 열해정도를 촬영하는 과정에 앞서 배기계 각 부품들의 정확한 방사율을 구하기 위하여 등온조건의 활영 조건이 제공하므로서 보다 정확한 열화상 데이타가 얻어질 수 있도록 하는 차량의 하부 방사율 측정장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

열화상 카메라를 이용하여 차량 하부에 마련되는 배기계의 열화도를 측정하기 위한 차량의 하부 방사율 측정장치에 있어서,

검사대상 차량이 수용될 수 있도록 다수의 지지대에 의해 지지된 일측에 차 량 출입구가 형성된 챔버가 마련되며, 상기 챔버의 하측에서 차량의 하부를 관찰할 수 있도록 개폐가능한 관측구가 형성된 바디와;

상기한 챔버에 위치된 차량에 실험에 필요한 온도를 제공하기 위해 형성되는 온도조절수단과;

상기한 지지대의 길이방향으로 형성되는 이송 레일을 따라서 이송이 가능하도록 장착되는 카메라 이송대와;

상기한 카메라 이송대의 이송동작을 위해 상기 이송 레일의 일측에 길이방향으로 길게 장착되며, 그 도중은 상기한 카메라 이송대에 고정되는 이송체인과;

상기한 카메라 이송대의 위치이동을 위해 상기 이송체인을 구동시키기 위한 구동수단과;

상기한 카메라 이송대에 안치되어 상기 레일을 따라서 이동되며 차량의 하부를 촬영하기 위한 열화상 카메라; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차량 하부의 방사율 측정장치의 구성 및 사용상태에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 정면 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 일측면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 평면 구성도이며, 도 4는 본 발명에 의한 방사율 측정장치의 이송수단을 설명하기 위한 도면이다.

도면 중에 표시된 도면부호 20은 본 발명에 의한 방사율 측정장치를 지시하 는 것이고, 도면부호 10은 본 발명이 적용되는 열화상 카메라를 지시하는 것이다.

상기한 방사율 측정장치(20)의 바디(21)는 지면으로부터 소정높이 떨어진 위치에 마련된 챔버(22) 내로 차량(100)이 입고되었을 경우에 차량의 하중에 충분히 버틸 수 있도록 다수의 지지대(23)에 의해서 지지된다.

상기한 챔버(22)는 검사대상이 되는 차량의 크기를 고려하여 그 크기가 설정되며, 그 일측에는 차량의 출입을 위한 차량 출입구(25)가 형성되고, 다른 일측에는 작업자의 출입을 위한 작업자 출입구(26)가 형성된다. 한편, 지면으로부터 소정 높이 떨어진 챔버(22)로의 차량의 출입을 위하여 상기한 차량 출입구(25)에 일단이 지지되고, 다른 일단은 지면에 지지되는 차량 진입대(29)가 도면에서와 같이 경사지게 마련된다. 그리고 상기한 챔버(22)의 내부 도중에는 챔버 내로 검사용 차량이 진입되었을 때에 차량의 바퀴를 기준으로 차량의 위치를 바로 하기 위한 차륜정렬대(27)가 마련된다.

한편, 상기한 바디(21)의 하부측에는 챔버(22) 내에 입고된 차량의 하부의 관찰이 허용될 수 있도록 하기 위한 관측구(28)가 개폐가 가능하도록 형성된다.

그리고 검사대상으로 챔버(22)에 입고된 차량의 온도를 실험에 필요한 수준으로 높이기 위하여 온도조절수단이 마련되는데, 이 온도조절수단은 별도의 공조장치에 의해서 가열된 공기가 상기 챔버(22) 내로 유입될 수 있도록 하기 위한 핫 에어 유입구(30)와, 상기 챔버(22)로 유입된 더운 공기의 배출을 유도하기 위한 핫 에어 유출구(32)와, 상기한 챔버(22) 내부의 온도를 모니터링하기 위한 열전대(34)를 포함하여 구성된다. 상기한 핫 에어 유입구(30)와 핫 에어 유출구(32)는 챔버 (22)의 전후방에 각각 형성되며, 상기한 열전대(36)는 챔버(22)의 하측에 위치되는 것이 공기의 유출입 및 내부온도의 측정 측면에서 바람직하다. 특히, 상기한 핫 에어 유입구(30)와 핫 에어 유출구(32)에는 제어부(50)의 제어에 의해서 공기의 유출입이 제어될 수 있도록 개폐 밸브(31,33)가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 관측구(28)를 통하여 열화상 카메라(10)의 위치가 이동되면서 차량의 하부면이 촬영될 수 있도록 하기 위하여 바디(21)의 길이방향에 위치된 지지대(24) 사이의 서브 프레임(24) 간에는 이송 레일(40)의 양단이 각각 고정형성된다. 이 이송 레일(40)은 카메라 이송대(10)의 안정적인 장착 및 이동을 위하여 양측으로 2개가 나란하게 배열된다. 카메라의 이송은 한 화면에 담지 못하는 차량 하부를 수회 분할 촬영하여 촬영 후 한장의 사진으로 합성하기 위한 목적으로 이루어진다.

카메라 이송대(10)는 이송 레일(40)의 하측에 마련된 이송 체인(42)에 위해서 길이방향으로 이동이 가능하도록 장착되는데, 상기 이송 체인(42)은 전후방의 서브 프레임(24)에 고정장착되는 양측의 스프로켓(43,44)에 양측이 걸리도록 1개의 트랙형상으로 형성된다. 상기 트랙형상의 이송 체인(42)의 도중에는 이송 체인(42)의 움직임과 함께 열화상 카메라(10)의 위치가 이동될 수 있도록 하기 위하여 카메라 이송대(45)의 하측으로 돌출형성된 고정구(46)가 고정장착된다.

상기 일측의 스프로켓(43)에는 제어부(50)의 제어에 의해서 구동력의 전달될 수 있도록 하는 구동수단으로 서보 모터(49)가 형성된다.

그리고 상기한 카메라 이송대(45)에 설치되는 열화상 카메라(10)는 종래기술 에서 설명된 상태의 것이든, 시중에서 제공되고 있는 것이든 관계는 없는 것이다. 한편, 상기한 열화상 카메라(10)의 장착상태에서 그 각도조절이 가능하도록 하기 위하여 카메라 이송대(45)의 상측으로는 카메라 브라켓(47)이 돌출형성되며, 상기 카메라 브라켓(47)에 열화상 카메라(10)가 회동이 허용될 수 있도록 체결 볼트(48)로써 체결된다.

한편, 본원발명의 청구범위에서는 제외되고 있지만, 상기한 방사율 측정장치(20)에서 촬영된 영상과, 제어부(50)를 통해 상기 영상을 분석한 결과 등이 출력될 수 있도록 하기 위한 모니터 등의 출력장치(52)가 상기한 바디(21)의 일측에 마련된다.

이상과 같이 구성된 차량 하부의 방사율 측정장치의 사용상태를 이하에 설명한다.

상기한 챔버(22)의 내부에 차량을 입고시킬 때에는 차량 출입구(25)를 개방한 후에 차량 진입대(29)를 통해서 차량이 챔버(22) 내로 진입되도록 하고, 차륜정렬대(27)를 기준으로 차량의 입고위치가 결정되면, 차량을 입고시키기 위해 탑승한 작업자는 작업자 출입구(26)를 통하여 챔버(22) 외부로 나오게 된다.

본 발명에 의한 차량 하부의 방사율 측정장치(20)는 무엇보다도 촬영대상이 되는 차량의 각부 온도를 고르게 설정시킨 조건의 상태에서 보다 정확한 열화상을 얻기 위한 것으로, 상기한 챔버(22) 내부에 검사대상차량이 입고된 상태에서 공조장치에서 가열된 뜨거운 공기가 상기한 핫 에어 유입구(30)를 통해서 입력된다.

이때, 보다 신속한 챔버(22)의 온도상승을 위하여 차량 출입구(25), 작업자 출입구(26), 관측구(28) 및 핫 에어 유출구(32)는 닫혀진 상태가 유지되도록 하고, 챔버(22) 내부공기의 압력때문에 공기의 배출이 필요할 경우에는 상기한 핫 에어 유출구(32)를 개방시킨다.

챔버(22) 내부에 입고된 실험대상의 차량(100)의 온도가 설정온도(약 50℃로 설정됨)까지 상승되었을 때에는, 상기한 관측구(28)를 개방하고, 카메라 이송대(45)에 안치된 열화상 카메라(10)의 위치를 이동시키면서 관측구(28)를 통해 보이는 차량 하부를 촬영하게 된다.

열화상 카메라(10)에서 촬영된 영상은 작업자가 볼 수 있도록 제어부(50)를 거쳐서 출력장치(52)인 모니터 등을 통해 표시된다. 이 때 열화상은 다양한 방식으로 방사율(emissivity)이 디스플레이될 수 있으며, 촬영된 영상으로부터 분석되는 온도값과 기설정된 기준온도값이 비교되어 표시될 수도 있는 것이다.

열화상 카메라(10)는 제어부(50)의 제어에 의해서 설정된 촬영 위치대로 이송되며 촬영이 이루어질 수도 있으며, 작업자의 제어에 의해서 선택적으로 위치가 이동되며 촬영이 이루어질 수도 있는 것이다. 그리고 경우에 따라서는 열화상 카메라(10)의 장착각도가 변경되면서 차량하부의 촬영이 이루어질 수도 있게 된다.

한편, 상기한 관측구(28)의 개방으로 인하여 챔버(22) 내부의 온도가 변화는 상기한 열전대(34)에서 모티터링되며, 챔버(22) 내부의 등온조건(isothermal condition)의 만족을 위하여 핫 에어 유입구(30)에서는 지속적인 뜨거운 공기의 유입이 가능하도록 제어부의 제어가 이루어진다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 차량 하부에 구비된 배기계의 방사율을 실측하기 위하여 챔버에 입고된 검사대상차량의 실험조건이 등온조건이 이루어질 수 있도록 구성될 뿐만 아니라, 열화상 카메라의 위치이동이 자유스럽게 이루어지면서 차량 하부의 열화상 촬영이 이루어지므로서, 보다 정확한 차량 하부의 부품별 방사율 데이터를 얻을 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다. 등온조건에 의한 방사율 측정의 결과, 각 부품들의 정확한 고유 방사율이 얻어지고 이 방사율 값들은 이후 차량 배기계 열해정도 실측시 픽셀별 방사율 교정기법을 구현할 수 있도록 하는 주용한 데이터가 된다. 또한, 정밀한 카메라의 위치이동에 의하여 흔들림에 따른 상 왜곡이 없이 사진의 합성이 가능한 장점이 있는 것이다.

Claims

열화상 카메라를 이용하여 차량 하부에 마련되는 배기계의 열화도를 측정하기 위한 차량의 하부 방사율 측정장치에 있어서,

검사대상 차량이 수용될 수 있도록 다수의 지지대(23)에 의해 지지된 일측에 차량 출입구(25)가 형성된 챔버(22)가 마련되며, 상기 챔버(22)의 하측에서 차량의 하부를 관찰할 수 있도록 개폐가능한 관측구(28)가 형성된 바디(21)와;

상기한 챔버(22)에 위치된 차량에 실험에 필요한 온도를 제공하기 위해 형성되는 온도조절수단과;

상기한 바디(21)의 길이방향으로 지지대(23)를 보조하는 전후방의 서브 프레임(24)에 양단이 고정되는 이송 레일(40)을 따라서 이송이 가능하도록 장착되는 카메라 이송대(45)와;

상기한 카메라 이송대(45)의 이송동작을 위해 상기 이송 레일(40)의 일측에 길이방향으로 길게 장착되며, 그 도중은 상기한 카메라 이송대(45)에 고정되는 이송 체인(42)과;

상기한 카메라 이송대(45)의 위치이동을 위해 상기 이송 체인(42)을 구동시키기 위한 구동수단과;

상기한 카메라 이송대(45)에 안치되어 상기 이송 레일(42)을 따라서 이동되며 차량의 하부를 촬영하기 위한 열화상 카메라(10); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 바디(21)의 일측으로는 상기 챔버(22) 내로 차량이 진입을 안내하기 위한 차량 진입대(29)의 일단이 지면에 지지되고, 그 다른 일단은 상기 차량 출입구(25)에 지지되도록 세워진 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 온도조절수단은,

챔버(22)의 전후방측에 각각 형성되는 핫 에어 유입구(30) 및 핫 에어 유출구(32)와, 상기 챔버(22) 내의 온도를 모니터링하기 위해 챔버(22)의 상부측 도중에 형성된 열전대(34)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 이송 레일(40)은 카메라 이송대(45)의 양측에 2개 형성되고, 상기 이송 체인(42)은 카메라 이송대(45)의 하측에 1개의 트랙형상의 체인이 전후방의 서브 프레임(24)에 장착된 스프로켓(43,44)에 감기도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 바디(21)에 마련된 챔버(22)의 일측면으로는 사람의 출입을 위한 작업자 출입구(26)가 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 카메라 이송대(45)에는 열화상 카메라(10)의 고정을 위한 카메라 브라켓(47)이 상측을 향하는 돌출형성되고, 상기 카메라 브라켓(47)에는 열화상 카메라(10)가 각도조절이 가능하도록 체결 볼트(48)에 의해서 장착된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 바디(21)의 챔버(22) 내측 하부면에는 입고된 차량 바퀴의 정렬을 위한 차륜정렬대(27)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기한 구동수단은 제어부(50)의 제어에 의해 동작되는 서보 모터(49)인 것을 특징으로 하는 차량의 하부 방사율 측정장치.