KR20180085574A - 3d 모델링 기반의 타이어 점검시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 깊이센서를 통한 타이어의 스캔 및 3D 모델링을 통해 타이어의 마모도를 실측과 동일한 수준으로 정밀하게 측정하여 판단할 수 있는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템에 관한 것이다.

Description

3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템 {3D MODELING BASED TIRE INSPECTION SYSTEM}

본 발명은 타이어 점검시스템에 관한 것으로, 자세하게는 깊이센서를 통한 타이어의 스캔 및 3D 모델링을 통해 타이어의 마모도를 실측과 동일한 수준으로 정밀하게 측정하여 판단할 수 있는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템에 관한 것이다.

근래 자동차의 보급이 폭발적으로 늘어난 가운데, 차량 운행의 안전과 관련된 다양한 소모품의 주기적인 교체·관리가 요구되고 있으며, 이를 간과함에 따른 사고도 적지않게 발생하고 있다.

차량의 주요 관리 대상 중 하나로 도로를 주행하는 차량이 도로면과 접촉되는 타이어를 들 수 있으며, 고속으로 주행하는 차량에서 마모된 타이어의 손상은 대형 교통사고로 이어질 가능성이 크므로 타이어의 상태확인 및 관리의 중요성은 매우 크다.

하지만, 타이어는 비교적 교체주기가 길어 운전자가 이를 상시 인지할 수 없을 뿐 아니라, 타이어에 대한 기본 지식이 없는 상태에서 관심 있게 살펴보지 않으면 이상 여부를 쉽게 판별할 수 없다.

통상적으로 타이어에는 제동력 및 구동력 향상 등을 위한 홈인 트레드가 형성되어 있으며 주행 중 도로 표면과의 마찰력이 상시 발생하므로 주행 거리가 증가함에 따른 표면 마모로 홈의 깊이가 줄어들게 된다. 이에 홈의 깊이를 통해 타이어 교체 여부를 판단하게 되며 이를 더욱 쉽게 인지시키기 위해 종래의 타이어 측면에 마모 판단의 기준이 되는 표식을 형성하기도 한다.

그러나 타이어에 대한 지식이 부족한 운전자가 타이어의 마모상태 및 교체시기를 직접 판단하기에는 여전히 어려움이 있으며, 안전운행을 위한 타이어의 중요성을 인식하지 못하는 운전자도 다수인 실정이다.

특히, 타이어의 마모는 안전뿐 아니라 차량의 연비 저하 등 경제적 손실을 초래할 수 있으며, 운전자의 전문지식 부족은 정비사를 통한 다소 자의적인 판단으로 인한 과잉정비 문제를 비롯한 시간, 경제적 손실로 이어지는 경우가 많았다.

대한민국 등록특허공보 제10-1469714호(2014.12.01)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 깊이센서를 이용한 실측에 따른 정확한 3D 모델링을 통해 타이어의 마모도 점검을 수행하여 타이어의 상태 및 교체를 위한 합리적인 판단이 이루어질 수 있도록 지원하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 타이어 점검시스템에 있어서, 비접촉 방식의 깊이측정수단을 통해 타이어를 스캔하여, 스캔 정보를 취득하는 스캔부; 상기 스캔 정보를 처리하여 3D모델링 영상을 생성하는 영상처리부; 사용자로부터 제어명령을 입력받고, 생성되는 3D모델링 영상을 출력하는 인터페이스부; 상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어 트레드의 깊이를 설정된 한계치와 대비, 분석하여 결과를 상기 인터페이스부를 통해 출력하는 판별부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 스캔부를 통해 스캔되는 타이어를 촬영하여 촬영 영상을 취득하는 촬영부; 를 더 포함하되, 상기 영상처리부는 상기 촬영 영상으로부터 분석된 타이어의 형상 및 색채를 반영하여 3D모델링 영상을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 촬영부에서 취득되는 촬영 영상을 상기 인터페이스부를 통해 출력하되 분석대상이 되는 기준범위를 사용자로부터 입력받아 3D 모델링 영상 생성을 위한 처리 대상으로 설정하는 기준설정부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어의 설치위치를 판별하는 위치확인부; 를 더 포함하되, 상기 판별부는 설치위치에 따른 각 타이어로부터 생성된 3D모델링 영상을 비교 분석하여 편마모정보를 생성하여 상기 인터페이스부를 통해 출력하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 인터페이스부를 통해 입력된 차량정보 및 대응하는 판별부의 분석결과를 시간경과에 따라 누적저장하는 저장부; 상기 저장부에 누적저장된 데이터를 분석하되 시간 흐름에 따른 마모변화를 시뮬레이션함으로 운행특성 및 교정 및 교환정보를 생성하는 분석부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 단순한 영상의 분석이 아닌 깊이값을 통해 타이어 트레드의 실제 깊이를 반영하여 재구성된 3D모델링 영상을 통해 분석이 이루어짐에 따라 수치적으로 정확한 마모도의 측정이 이루어질 수 있으며, 비전문가라도 리프트 작업 없이 쉽고 빠른 측정 작업이 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 타이어 스캔 모습을 나타낸 제1화면,
도 4는 본 발명에 따른 타이어 스캔 모습을 나타낸 제2화면,
도 5는 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제1모드 화면,
도 6은 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제2모드 화면,
도 7은 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제3모드 화면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 비접촉방식으로 타이어의 상태를 확인할 수 있는 점검시스템으로 타이어에 관한 전문지식이 없는 사용자도 별도의 측정공구 없이 간편한 조작으로 정확한 마모도의 산출이 이루어질 수 있으며, 특히 차체의 리프팅 없이도 점검이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 기본적으로 스캔부(110)와, 영상처리부(120)와, 인터페이스부(140)와, 판별부(170)를 비롯하여 촬영부(130)와, 기준설정부(150)의 구성을 구비하게 되며, 이러한 구성들이 탑재된 휴대형의 단말기 형태로 구현될 수 있다.

먼저, 상기 스캔부(110)는 비접촉 방식의 깊이측정수단(111)을 통해 타이어를 스캔하여, 스캔 정보를 취득하는 구성이다. 이때 상기 깊이측정수단(111)은 깊이측정을 위한 매체를 측정대상인 타이어 측으로 출력하는 발신부(112)와, 상기 발신부(112)를 통해 출력되어 타이어로부터 반사되는 매체를 수신하는 수신부(113)를 구비한 깊이센서로 구성된다. 또한, 상기 매체는 적외선을 비롯하여 초음파, 레이저, 특정 주파수대의 전파신호가 될 수 있으며, 바람직하게는 적외선의 반사 시간 차이를 활용한 방식의 깊이센서로 이루어질 수 있다.

종래 유사기술에서는 카메라를 통해 취득된 영상을 분석하여 마모도를 측정하는 방식이 존재하였으나 이는 실질적으로 마모된 깊이의 실측보다는 인접 화소의 비교를 통해 마모 정도를 유추하는 기술로 이마저도 2 이상의 카메라가 필요하거나 각도를 변화시키면서 연속적으로 촬영된 동영상이 있어야 하는 기술이었다. 본 발명에서는 앞서 언급한 깊이측정수단(111)을 통해 타이어의 표면과 트레드의 깊이를 빠르고 정확한 실체 수치로 산출할 수 있을뿐더러 실제 타이어를 그대로 재현한 3D모델링이 가능하다.

상기 촬영부(130)는 상기 스캔부(110)를 통해 스캔되는 타이어를 촬영하여 촬영 영상을 취득하는 구성으로, 상기 깊이측정수단(111)과 인접하여 동일방향의 촬영이 이루어질 수 있도록 설치된다. 본 발명에서 상기 촬영부(130)를 통해 획득되는 촬영 영상은 마모도의 확인이 아닌 타이어의 정확한 3D모델링 영상생성을 위해 타이어의 외형을 비롯하여 실질적인 측정 및 관리대상이 되는 타이어의 트레드 범위를 사용자가 지정할 수 있도록 하는 용도로 활용된다.

상기 영상처리부(120)는 상기 스캔 정보를 처리하여 3D모델링 영상을 생성하는 구성으로, 이러한 모델링 영상 분석을 통해 타이어에 형성된 트레드에 대한 깊이값 분석과 더불어 재현된 모델링 영상을 통해 구체적인 마모위치 및 상태의 확인이 이루어질 수 있다. 이때 본 발명이 적용되는 단말기에 X, Y, Z로 표현되는 3축의 움직임을 감지할 수 있는 가속도센서를 내장함으로 수집된 스캔 정보에 대하여 타이어 외측면과 이루는 각도에 따른 보정이 이루어질 수 있다.

또한, 통상적으로 차량에 타이어가 설치된 상태에서 스캔이 이루어짐에 따라 차체에 의해 가려지지 않고 노출된 부분을 중심으로 스캔이 이루어지며, 경우에 따라서는 타이어의 일부에 대한 3D모델링 영상이 생성될 수도 있다. 하지만, 환형의 타이어의 구조상 마모가 전체적으로 균일하게 발생함에 따라 전반적인 마모상태의 확인할 수 있을 뿐 아니라 필요시 리프팅을 비롯하여 핸들을 돌려 타이어의 각도를 틀어주거나 전후 방향으로 짧은 구간 이동을 통한 스캔도 가능하다.

또한, 상기 촬영부(130)가 구비됨에 따라 상기 영상처리부(120)는 상기 촬영 영상으로부터 분석된 타이어의 형상 및 색채를 반영하여 3D모델링 영상을 생성함으로 보다 현실감 있고 정확한 모델링이 이루어질 수 있다.

상기 인터페이스부(140)는 단말기에 구비되는 터치스크린과 같은 입·출력부에 해당하는 구성으로, 기본적으로 사용자로부터 제어명령을 입력받고, 생성되는 3D모델링 영상을 비롯하여 상기 촬영 영상 및 다양한 그래픽 처리신호를 출력하게 된다.

이때 상기 스캔부(110)를 통해 타이어를 스캔시 타이어뿐 아니라 차체를 비롯한 다양한 깊이값이 함께 산출될 수 있어, 측정이 타이어에 국한하여 이루어질 수 있도록 범위를 설정하는 것이 바람직하다.

이를 위해 상기 기준설정부(150)는 상기 촬영부(130)에서 취득되는 촬영 영상을 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하되, 사용자로부터 분석대상이 되는 기준범위를 입력받아 3D 모델링 영상 생성을 위한 처리 대상으로 설정하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 타이어 스캔 모습을 나타낸 제1화면, 도 4는 본 발명에 따른 타이어 스캔 모습을 나타낸 제2화면으로, 타이어와 함께 차체 일부도 함께 스캔 범위에 있는 가운데 사용자로부터 측정대상이 되는 트레드 부분을 기준범위로 입력받게 되며 스캔 후 해당부분에 대한 집중적인 깊이값 측정 및 분석이 이루어지게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제1모드 화면, 도 6은 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제2모드 화면, 도 7은 본 발명에 따른 3D 모델링 영상을 나타낸 제3모드 화면으로서, 각각 엑스레이모드, 쉐이드모드, 컬러모드로 정의되는 모드에서의 3D 모델링 영상이 인터페이스부(140)를 통해 출력되는 모습을 도시하고 있다. 앞서 언급한 스캔부(110) 및 촬영부(130)의 구성을 통해 스캔 및 촬영된 타이어를 모델링하되 외형선 중심의 모델링, 표면을 입힌 상태의 모델링, 실제 컬러를 반영한 모델링 등 다양한 방식의 출력이 이루어질 수 있다.

상기 판별부(170)는 상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어 트레드의 깊이를 설정된 한계치와 대비, 분석하여 결과를 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하는 구성이다. 이때 첨부된 도면과 같이 트레드의 최대깊이 및 최소깊이와 그 차이를 비롯하여 트레드가 다수 형성됨에 따라 좌우측 트레드의 깊이 및 차이를 수치화하여 출력하게 된다.

또한, 3D모델링 영상이 함께 출력됨에 따라 사용자가 상기 인터페이스부를 조작하여 모델링 영상을 자유롭게 회전시키며 외형을 확인할 수 있도록 하되, 이를 반영한 위치별 깊이값을 확인할 수 있도록 출력하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 앞서 설명한 일 실시예에 대하여 타이어의 효율적인 마모관리를 지원하기를 위한 구성으로 위치확인부(160)와, 저장부(180)와, 분석부(190)와, 데이터베이스(D)의 구성이 부가되고 있다. 이하의 설명에서 앞서 설명된 일 실시예에서와 동일 구성에 대한 동일한 설명은 생략한다.

상기 위치확인부(160)는 상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어의 설치위치를 판별하는 구성이다. 통상적으로 차량에는 전후좌우 측으로 총 4개의 타이어가 설치되며 화물차량의 경우 중간축을 통한 추가 타이어가 설치되기도 한다.

타이어의 마모도를 관리함에 있어 타이어의 스캔전 사용자가 스캔 대상인 타이어의 설치위치를 입력하여 관리가 이루어질 수 있으나, 본 발명에서는 이러한 절차를 자동화하여 모델링 영상을 분석하여 타이어의 휠의 형상 및 배후 자체의 형상 판단을 통해 설치위치를 자동 판별하여 스캔된 타이어가 어느 위치의 타이어인지 쉽게 관리할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 이와 같은 구성을 통해 차량의 각 위치의 타이어의 스캔과 영상처리가 완료됨에 따라 상기 판별부(170)는 설치위치에 따른 각 타이어로부터 생성된 3D모델링 영상을 비교 분석하여 편마모 정보를 생성하여 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하도록 구성된다.

통상 동일한 차량이라 하더라도 타이어의 공기압 불균형을 비롯하여 운전습관에 따라 편마모가 발생할 수 있으므로 좌우측 전후측 타이어의 마모 정도를 비교하여 어느 방향에 위치한 타이어의 마모가 심한지를 보다 쉽게 판별할 수 있다.

상기 저장부(180)는 단말기에 구비되는 메모리로서, 상기 인터페이스부(140)를 통해 입력된 차량정보 및 대응하는 판별부(170)의 분석결과를 시간경과에 따라 누적저장하는 구성이다. 이때 상기 차량정보는 차량의 모델을 비롯하여 설치된 타이어의 메이커 및 사양, 교체날짜 및 주행거리, 점검일자 등이 포함되며, 이를 판별부(170)의 분석결과와 함께 누적저장함으로 타이어의 예상교체 날짜, 및 마모특성의 분석이 이루어질 수 있다.

또한, 타이어를 관리하는 업체 입장에서 수집·저장되는 데이터가 많을 경우 이를 체계적으로 보관 관리하기 위한 별도의 데이터베이스(D)를 구축할 수 있으며, 이를 위한 서버 및 서버와의 통신을 위한 통신부를 함께 구비할 수 있다.

상기 분석부(190)는 상기 저장부(180)에 누적저장된 데이터를 분석하되 시간 흐름에 따른 마모변화를 시뮬레이션함으로 운행특성 및 교정 및 교환정보를 생성하는 구성이다. 즉 시간 경과에 따른 타이어의 마모변화에 따른 운행특성을 확인을 통해 일정기간 주행 후 설치된 타이어의 위치교환시 가장 마모가 많은 부분과 마모가 적은 부분을 상호 위치 교환하여 최적화된 수명관리가 이루어질 수 있을 뿐 아니라 현재까지의 타이어 마모 특성을 반영하여 이후 마모 예측을 통한 예상 교환주기 산출이 이루어질 수 있다.

더불어 상기 데이터베이스(D) 구축시 시판되는 타이어의 메이커 및 종류에 따른 이미지화된 정보를 비롯한 가격정보 등을 함께 저장하되, 상기 판별부(170)를 통해 3D모델링 된 영상을 상기 데이터베이스에 저장된 이미지화된 정보와 비교, 유사도 판단에 따라 현재 장착된 타이어의 메이커를 자동으로 인식할 수 있도록 구성하거나 타이어 교체에 따른 비용을 자동계산하는 것도 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양하게 변형할 수 있다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

110: 스캔부 111: 깊이측정수단
112: 발신부 113: 수신부
120: 영상처리부 130: 촬영부
140: 인터페이스부 150: 기준설정부
160: 위치확인부 170: 판별부
180: 저장부 190: 분석부
D: 데이터베이스

Claims (5)

1. 타이어 점검시스템에 있어서,
   비접촉 방식의 깊이측정수단을 통해 타이어를 스캔하여, 스캔 정보를 취득하는 스캔부(110);
   상기 스캔 정보를 처리하여 3D모델링 영상을 생성하는 영상처리부(120);
   사용자로부터 제어명령을 입력받고, 생성되는 3D모델링 영상을 출력하는 인터페이스부(140);
   상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어 트레드의 깊이를 설정된 한계치와 대비, 분석하여 결과를 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하는 판별부(170); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스캔부(110)를 통해 스캔되는 타이어를 촬영하여 촬영 영상을 취득하는 촬영부(130); 를 더 포함하되,
   상기 영상처리부(120)는 상기 촬영 영상으로부터 분석된 타이어의 형상 및 색채를 반영하여 3D모델링 영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 촬영부(130)에서 취득되는 촬영 영상을 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하되 분석대상이 되는 기준범위를 사용자로부터 입력받아 3D 모델링 영상 생성을 위한 처리 대상으로 설정하는 기준설정부(150); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 3D모델링 영상을 분석하여 타이어의 설치위치를 판별하는 위치확인부(160); 를 더 포함하되,
   상기 판별부(170)는 설치위치에 따른 각 타이어로부터 생성된 3D모델링 영상을 비교 분석하여 편마모 정보를 생성하여 상기 인터페이스부(140)를 통해 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 인터페이스부(140)를 통해 입력된 차량정보 및 대응하는 판별부(170)의 분석결과를 시간경과에 따라 누적저장하는 저장부(180);
   상기 저장부(180)에 누적저장된 데이터를 분석하되 시간 흐름에 따른 마모변화를 시뮬레이션함으로 운행특성 및 교정 및 교환정보를 생성하는 분석부(190); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 모델링 기반의 타이어 점검시스템.

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