KR20130016641A - 우적 감응형 와이퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에서 수직면으로 설치되는 윈드 쉴드 글래스의 우적량을 정확하게 측정할 수 있고, 수직면으로 설치되는 윈드 쉴드 글래스가 설치된 차량에서 우적량에 따라 자동으로 와이퍼 동작을 조절할 수 있는 우적 감응형 와이퍼 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치는, 윈드 쉴드 글래스, 및 와이퍼가 설치되는 우적 감응형 와이퍼 장치에 있어서, 상기 윈드 쉴드 글래스의 외측에서 차량의 프레임에 고정 설치되고, 일측에 기준 도형이 배치되는 기준 타겟부; 상기 윈드 쉴드 글래스의 내측에 설치되는 영상인식부; 및 영상인식부로부터 출력되는 와이퍼 속도 조절용 제어신호에 따라 상기 와이퍼의 속도를 조절하는 와이퍼 속도 제어부를 포함하고, 상기 기준 타겟부는 상기 윈드 쉴드 글래스와 소정 간격 이격되고, 상기 기준 도형은 상기 윈드 쉴드 글래스와 마주하며, 상기 영상인식부는 상기 와이퍼가 지나는 상기 윈드 쉴드 글래스의 표면을 통해 상기 기준 도형을 촬영할 수 있다.

Description

우적 감응형 와이퍼 장치{WIPER DEVICE WITH RAIN SENSOR}

본 발명은, 우적(雨滴) 감응형 와이퍼 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강수량을 측정하여 와이퍼를 작동하기 위한 우적 감응형 와이퍼 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차의 전면에는 주행 중에 전방에서 불어오는 바람이나 빗물의 유입을 막기 위한 윈드 쉴드 글래스가 설치된다. 이러한 윈드 쉴드 글래스의 표면에 먼지나 흙 등이 쌓이게 되면 전방의 시야를 확보하는데 많은 어려움이 있으며, 특히, 강설 또는 강우 시에자동차을 운행할 경우에는 윈드 쉴드 글래스의 표면의 물기를 신속하게 제거하여 운전자의 전방 시야를 확보함으로써 안전 운행을 할 수 있다. 이를 위해서 자동차에는 와이퍼 장치가 구비되고, 와이퍼가 윈드 쉴드 글래스 상에서 왕복 운동함으로써 표면의 먼지나 빗물 등을 제거할 수 있다.

과거에는 운전자의 스위치 조작에 따라 와이퍼가 동작하였으나, 우천 주행 시에 와이퍼가 자동으로 동작되는 우적 감응형 와이퍼 시스템이 개발되었으며, 한발 더 나아가 강수량에 따라서 와이퍼의 동작 속도를 제어하는 시스템이 사용되고 있다. 이러한 우적 감응형 와이퍼 시스템은 한동안 일부 고급차 등에만 사용되었으나, 최근에는 소형 자동차에도 널리 보급되는 추세이다.

도 1a는 종래 기술에 따른 우적 감응형 와이퍼 시스템을 나타내는 도면으로서, 센서가 차량의 윈드 쉴드 글래스에 떨어지는 강수량을 측정하고, 강수량에 따라 와이퍼이 동작 속도를 제어할 수 있다.

종래 기술에 따른 우적 감응형 와이퍼 시스템은 윈드 쉴드 글래스가 소정 각도의 경사를 가지고 설치되는 일반 차량에 적용된다. 도 1을 참조하면, 윈드 쉴드 글래스가 경사를 가지는 경우에, 빗물은 윈드 쉴드 글래스에 충분히 낙하하고, 센서는 강수량을 정확하게 측정할 수 있으므로, 와이퍼의 동작 및 속도 제어가 가능하다.

예컨대, 도 1b는 종래 기술의 우적이 없는 경우이고, 도 1c는 종래 기술의 우적이 있는 경우의 예시도이다. 즉, 도 1b와 같이, 유리와 공기, 물의 굴절률 차이를 이용하여 발광부(31)에서 발광되는 빛이 입사가이드(32)를 통해 유리에 입사한 후 전반사에 의해 유리 내부에서만 반사되다가 출사가이드(33)를 통해 수광부(34)까지 도달하는 경우, 우적이 없는 것으로 간주한다.

한편, 도 1c와 같이, 유리 외부에 물이 있는 경우에는 발광부(31)에서 발광되는 빛이 입사가이드(32)를 통해 유리에 입사한 후 빛이 유리(20)표면을 벗어나고 수광부(34)에 도달하지 못함으로써 유리표면에 우적의 존재를 감지한다.

하지만, 도 2와 같이, 공사용 작업 차량, 또는 중장비 등의 경우, 윈드 쉴드 글래스가 수직으로 설치되면, 빗물이 낙하하는 방향과 윈드 쉴드 글래스가 거의 평행을 이루므로 윈드 쉴드 글래스에 낙하하는 빗물이 일정하지 않아 정확한 우적량 측정이 어려워 실제 와이퍼 동작이 필요한 경우에도 이를 인식하지 못할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 차량에서 수직면으로 설치되는 윈드 쉴드 글래스의 우적량을 정확하게 측정할 수 있는 우적 감응형 와이퍼 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수직면으로 설치되는 윈드 쉴드 글래스가 설치된 차량에서 우적량에 따라 자동으로 와이퍼 동작을 조절할 수 있는 우적 감응형 와이퍼 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치는, 윈드 쉴드 글래스, 및 와이퍼가 설치되는 우적 감응형 와이퍼 장치에 있어서, 상기 윈드 쉴드 글래스의 외측에서 차량의 프레임에 고정 설치되고, 일측에 기준 도형이 배치되는 기준 타겟부; 상기 윈드 쉴드 글래스의 내측에 설치되는 영상인식부; 및 영상인식부로부터 출력되는 와이퍼 속도 조절용 제어신호에 따라 상기 와이퍼의 속도를 조절하는 와이퍼 속도 제어부를 포함하고, 상기 기준 타겟부는 상기 윈드 쉴드 글래스와 소정 간격 이격되고, 상기 기준 도형은 상기 윈드 쉴드 글래스와 마주하며, 상기 영상인식부는 상기 와이퍼가 지나는 상기 윈드 쉴드 글래스의 표면을 통해 상기 기준 도형을 촬영할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정 타겟부는, 고정암에 의해 고정 설치된다.

바람직하게는, 상기 영상인식부는, 상기 기준 도형의 기준 형상 대비 촬영 형상의 변형 정도에 따라 상기 와이퍼 속도 조절용 제어신호를 출력한다.

바람직하게는, 상기 영상인식부의 카메라는 렌즈의 상부는 우적감지용 타겟을 촬영하고, 상기 렌즈의 하부는 차선, 차량, 대향차 전조등, 선행차 후미등, 가로등, 표지판, 및 보행자 중 적어도 어느 하나를 촬영한다.

바람직하게는, 상기 영상인식부는 촬영된 화면의 밝기, 노출시간, 및 신호증폭비 중 적어도 어느 하나를 이용하여 주변조도를 감지할 수 있다.

본 발명에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치는, 수직면에 설치되는 윈드 쉴드 글래스의 우적량을 정확하게 측정할 수 있으므로, 윈드 쉴드 글래스가 거의 수직으로 설치되는 대형 차량 또는 중장비 차량에서 와이퍼의 속도를 자동으로 조절하는 장치에 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 우적 감응형 와이퍼 시스템을 나타내는 도면,
도 1b는 종래 기술의 우적이 없는 경우의 예시도,
도 1c는 종래 기술의 우적이 있는 경우의 예시도,
도 2는 윈드 쉴드 글래스가 수직인 경우를 나타내는 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치의 기준 타겟부를 나타내는 도면, 및
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치의 실시간 영상을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치를 나타내는 도면, 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치의 기준 타겟부를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치는 영상인식부(100), 기준 타겟부(200) 및 와이퍼 속도 제어부(미도시)를 포함한다.

기준 타겟부(200)는 판형상을 가지고 일면에 기준 도형(210)이 인쇄되며, 윈드 쉴드 글래스(20)의 외측에 윈드 쉴드 글래스(20)와 소정 간격 이격되도록 설치된다. 이때, 기준 타겟부(200)는 기준 도형(210)이 윈드 쉴드 글래스(20)를 향하며, 고정암(Arm)(220)에 의해 고정 설치된다.

영상인식부(100)는 카메라(110)를 포함하고, 카메라(110)는 윈드 쉴드 글래스(20)의 내측에 설치되어 와이퍼가 지나는 윈드 쉴드 글래스 면을 통하여 기준 타겟부(200)의 기준 도형(210)의 기준 형상 및 촬영 형상을 촬영한다. 여기서, 기준 형상이란 비가 오지 않은 상태에서 기준 도형(210)을 촬영한 영상이고, 촬영 형상은 현재 실시간으로 기준 도형(210)을 촬영한 영상이다.

또한, 영상인식부(100)는 도시되지는 않았으나, 영상 및 데이터를 임시 저장하는 휘발성 메모리, 영상을 처리하고 인식하는 알고리즘을 저장하는 비휘발성 메모리, 영상처리를 수행하는 중앙처리장치, 개별 구성요소에 전원을 공급하는 전원공급회로, 영상을 처리하여 인식한 결과를 외부의 장치로 전달하는 인터페이스회로를 포함한다.

영상인식부(100)는 타겟 형상에 대한 기준 형상을 내장하고 있으며, 영상인식부(100)내 중앙처리장치는 주기적으로 촬영되는 촬영 형상과 기준 형상을 영상 처리하여 우적량을 계산한다.

본 발명에 따른 우적량을 계산하는 방법은 다음과 같다.

첫째, 촬영 형상과 기준 형상을 직접 비교하여 영상을 촬영하는 시간 동안의 우적량을 계산한다.

둘째, 촬영 형상에서 추출되는 파라미터(예: 기준 형상의 원형의 직경, 띠의 두께 등)와 기준 형상의 파라미터를 비교하여 영상을 촬영하는 시간 동안의 우적량을 계산한다.

셋째, 촬영 형상과 기준 형상의 이격도를 이용하여 영상을 촬영하는 시간 동안의 우적량을 계산한다.

본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치의 동작은 다음과 같다.

카메라(110)는 비가 오지 않을 때, 기준 타겟부(200)의 기준 도형(210)을 촬영하고, 영상인식부(100)는 기준 도형(210)의 기준 형상을 촬영하여 비휘발성 메모리에 저장한다. 운전자가 장치를 작동시키면, 카메라(110)는 기준 도형(210)을 실시간으로 촬영하며, 중앙제어장치는 기준 형상과 촬영 형상을 비교하고, 비교결과 기준 형상 대비 촬영 형상의 변형 정도에 따라 강우 또는 강수 수준을 판단하고, 와이퍼 속도 제어부로 와이퍼 속도 조절용 제어신호를 출력한다. 와이퍼 속도 제어부는 와이퍼 속도 조절용 제어신호에 따라 와이퍼 속도를 조절한다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치의 실시간 영상을 나타내는 도면이다.

도 6a를 참조하면, 이는 비가 오지 않는 때의 실시간 영상으로서, 기준 영상과 일치한다. 따라서, 비가 오지 않는 것으로 판단하고, 와이퍼를 동작시키지 않는다.

도 6b를 참조하면, 이는 비가 약하게 오고 있는 경우의 실시간 영상으로서, 기준 영상과 10% 정도 변형된 것이다. 따라서, 비가 약하게 오는 것으로 판단하고, 와이퍼를 "약"으로 동작시켜 윈드 쉴드 글래스 표면의 우적을 제거한다.

도 6c를 참조하면, 이는 비가 강하게 오고 있는 경우의 실시간 영상으로서, 기준 영상과 30% 정도 변형된 것이다. 따라서, 비가 강하게 오는 것으로 판단하고, 와이퍼를 "강"으로 동작시켜 윈드 쉴드 글래스 표면의 우적을 제거한다.

한편, 상기 예에서는 실시간 영상과 기준 영상을 비교함에 있어서, 비가 약하게, 그리고 강하게 내리는 두 가지 경우만을 예시하였으나, 이를 더욱 세분화함으로써 소정 시간당 강수량에 따른 와이퍼의 동작 속도를 세밀하게 조정할 수 있다. 예컨대, 기준 영상 대비 실시간 영상의 일그러짐의 정도를 1~10%, 11~25%, 26~45%, 46~70%, 및 71~100%로 구분하고, 와이퍼의 자동 속도 조절을 5단계로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 도형(210)은 도넛 형상이지만, 이에 한정된 것을 아니며, 카메라에 의해 촬영되어 우적량을 측정할 수 있는 어떠한 형상도 가능하다. 예컨대, 기준 도형을 격자 무늬 형상으로 하고, 개별 격자 간에 번갈아 흑백으로 처리할 수 있다.

그리고, 본 발명의 영상인식부(100)는 카메라의 촬영 범위를 분할하여 화면의 일부 영역은 우적감지용 타겟이 나타나고, 다른 영역은 차선, 차량, 대향차 전조등, 선행차 후미등, 가로등, 표지판, 보행자 등을 감지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 영상인식부(100)는 촬영한 화면의 밝기, 노출시간, 신호증폭비를 이용하여 주변조도를 감지할 수 있다.

종래의 우적 감응형 와이퍼 장치는, 윈드 쉴드 글래스가 거의 수직으로 설치되는 경우에, 빗물이 낙하하는 방향과 윈드 쉴드 글래스가 거의 수평을 이루므로 윈드 쉴드 글래스에 낙하하는 빗물이 일정하지 않아 정확한 강수량 측정이 어렵고, 실제 와이퍼 동작이 필요한 경우에도 이를 인식하지 못할 수 있는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명에 따른 우적 감응형 와이퍼 장치는, 윈드 쉴드 글래스의 설치 각도와 무관하게 강수량을 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 촬영부 110: 카메라
200: 기준 타겟부 210: 기준 도형
220: 고정암

Claims (5)

1. 윈드 쉴드 글래스, 및 와이퍼가 설치되는 우적 감응형 와이퍼 장치에 있어서,
   상기 윈드 쉴드 글래스의 외측에서 차량의 프레임에 고정 설치되고, 일측에 기준 도형이 배치되는 기준 타겟부;
   상기 윈드 쉴드 글래스의 내측에 설치되는 영상인식부; 및
   영상인식부로부터 출력되는 와이퍼 속도 조절용 제어신호에 따라 상기 와이퍼의 속도를 조절하는 와이퍼 속도 제어부
   를 포함하고,
   상기 기준 타겟부는 상기 윈드 쉴드 글래스와 소정 간격 이격되고, 상기 기준 도형은 상기 윈드 쉴드 글래스와 마주하며, 상기 영상인식부는 상기 와이퍼가 지나는 상기 윈드 쉴드 글래스의 표면을 통해 상기 기준 도형을 촬영할 수 있는 것을 특징으로 하는 우적 감응형 와이퍼 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 타겟부는,
   고정암에 의해 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 우적 감응형 와이퍼 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 영상인식부는, 상기 기준 도형의 기준 형상 대비 촬영 형상의 변형 정도에 따라 상기 와이퍼 속도 조절용 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 우적 감응형 와이퍼 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 영상인식부의 카메라는 렌즈의 상부는 우적감지용 타겟을 촬영하고, 상기 렌즈의 하부는 차선, 차량, 대향차 전조등, 선행차 후미등, 가로등, 표지판, 및 보행자 중 적어도 어느 하나를 촬영하는 것을 특징으로 하는 우적 감응형 와이퍼 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 영상인식부는 촬영된 화면의 밝기, 노출시간, 및 신호증폭비 중 적어도 어느 하나를 이용하여 주변조도를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 우적 감응형 와이퍼 장치.

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