KR20190062057A - 차량의 타이어 마모 감지 장치 - Google Patents

차량의 타이어 마모 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 타이어 부근에 센서를 설치하고 설치된 센서로부터 획득한 정보를 이용하여 타이어의 마모 정도를 감지할 수 있는 차량의 타이어 마모 감지 장치 에 관한 것으로서, 차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향으로 적외선를 투사키시는 적외선센서; 상기 차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향의 영상을 획득하는 카메라; 상기 타이어를 최초에 설치한 뒤에 버튼을 누르면 적외선센서로부터 최초에 획득한 거리정보를 1로 설정하도록 하는 리셋버튼; 상기 적외선센서가 측정한 거리가 임계치를 초과하는 경우 교체시기로 판단하고 상기 카메라의 좌측과 우측 영상을 비교하여 편마모 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부의 판단에 따라 상기 타이어의 교체시기를 알려주는 알람부;를 포함하여 구성되어 타이어의 마모 정도를 감지하여 보다 안전한 주행을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량의 타이어 마모 감지 장치{APPARATUS FOR DETECTING TIRE WEAR OF A VEHICLE}
본 발명은 타이어 마모 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 타이어 부근에 센서를 설치하고 설치된 센서로부터 획득한 정보를 이용하여 타이어의 마모 정도를 감지할 수 있는 차량의 타이어 마모 감지 장치에 관한 것이다.
종래의 타이어 마모 감지 장치 및 방법은 대한민국 등록특허 제10-0811993호(이하, 인용발명이라 칭함)에 개시되어 있는 바와 같이, 차량의 주행에 따라 노면에 마찰력에 의해 타이어에 변동 요인이 발생한다. 이 변동요인은 타이어 내부의 온도 및 압력이며, 마찰력이 증가하면 내부 압력과 내부 온도가 상승한다. 내부 온도를 감지하여 온도 기준값과 비교하여 내부 온도가 온도 기준값 이상인 경우 교체시기로 판단한다. 즉, 인용발명은 내부 압력을 감지하여 압력 기준값과 비교하여 내부 압력이 압력 기준값 이상이면 교체시기로 판단할 수 있다.
그러나, 인용발명에 개시된 타이어는 계절 및 주위 환경에 따라 내부 압력 및 내부 온도가 변화될 수 있으므로 부정확한 정보를 사용자에게 알려줄 수 있는 문제점이 있다. 또한, 인용발명에서는 타이어가 편마모되는 경우 이를 알 수 없다는 문제점이 있다.
타이어의 편마모는 차량의 이상을 알려주는 이상신호일 수 있다. 또한, 편마모로 인하여 타이어의 수명이 급격하게 감소하게 되고 안전에도 이상을 발생시킬 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0811993호(발명의 명칭 : 타이어 수명 예측 장치 및 방법)
따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 타이어 부근에 적외선 센서 및 카메라를 설치하고 설치된 적외선센서 및 카메라로부터 획득한 정보를 이용하여 타이어의 마모 정도를 감지하여 보다 안전한 주행을 제공할 수 있는 차량의 타이어 마모 감지 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 차량의 타이어 마모 감지 장치는
차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향으로 적외선를 투사키시는 적외선센서;
상기 차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향의 영상을 획득하는 카메라;
상기 타이어를 최초에 설치한 뒤에 버튼을 누르면 적외선센서로부터 최초에 획득한 거리정보를 1로 설정하는 리셋버튼;
상기 적외선센서가 측정한 거리가 임계치를 초과하는 경우 교체시기로 판단하고 상기 카메라의 좌측과 우측 영상을 비교하여 편마모 여부를 판단하는 제어부; 및
상기 제어부의 판단에 따라 상기 타이어의 교체시기를 알려주는 알람부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 임계치를 1.01 내지 1.1 중 설정된 값으로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 카메라에 의해 측정된 영상을 좌측과 우측 영상으로 구분하고 상기 좌측 영상과 우측 영상의 선명도를 판단하여 1차적으로 편마모 여부를 판단하고, 상기 적외선센서를 통해 측정한 중심으로부터 동일한 거리의 좌측 및 우측의 거리를 측정하여 그 거리차이가 0.01 내지 0.5 이상 되는 경우 편마모로 결정할 수 있다.
따라서 본 발명의 차량의 타이어 마모 감지 장치는 차량의 타이어 부근에 적외선 센서 및 카메라를 설치하고 설치된 적외선 센서 및 카메라로부터 획득한 정보를 이용하여 타이어의 마모 정도를 감지하여 보다 안전한 주행을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 차량의 타이어 마모 감지 장치는 차량의 편마모를 감지하여 편마모로 인하여 발생할 수 있는 사고를 예방할 수 있으며, 편마모의 발생을 인지하여 차량의 구조적 결함을 사전에 인지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 타이어 마모 감지 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 적외선센서와 타이어와의 관계를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 카메라와 타이어와의 관계를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 타이어 마모 감지 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 적외선센서와 타이어와의 관계를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 적외선센서(100), 카메라(110), 리셋버튼(120), 제어부(130) 및 알람부(140)를 포함하여 구성된다.
먼저, 적외선센서(100)는 적외선을 투사시키는 적외선 투사부와 투사되어 반사되는 적외선을 수신하는 적외선 수신부를 포함하여 구성될 수 있다. 적외선센서(100)는 차량(10)의 일측, 특히, 휠아치의 내측에 설치되어 휠아치의 내측으로부터 타이어(12)의 표면까지의 거리를 측정할 수 있다.
적외선센서(100)는 타이어(12)의 표면에 대하여 폭 방향으로 선 형태의 적외선를 투사시키고 반사된 적외선을 수신한다. 적외선센서(120)는 선 방식으로 적외선을 타이어의 폭 방향으로 방사하여 반사되어 돌아오는 거리를 측정함으로써, 적외선센서(100)로부터 타이어(12)의 표면까지의 거리를 측정할 수 있다. 타이어(12)는 차량(10)을 운전하면서 타이어(12)에 마모가 진행되면, 점차적으로 적외선센서(100)로부터 타이어(12)까지의 거리가 점차적으로 증가하게 된다. 만약, 적외선센서(100)로부터 타이어(12)의 표면까지의 거리가 일정시간이 경과한 이후에도 감소하는 경우에는 차량의 차체에 문제가 발생하여 차축이 뒤틀려 오류가 발생하는 것으로 간주될 수 있다. 또는 이물질이 타이어어 끼거나 박혀서 적외선센서(100)로부터 타이어(12)의 표면까지의 거리가 감소하여 나타날 수 있다. 두 경우 모두 차체(10)의 문제가 발생한 것이므로 알람부(140)에 의해 알람이 발생한다.
적외선센서(100)는 타이어(12)의 폭을 중심으로 동일한 거리의 좌우로부터 수신되는 적외선을 수신하여 그 수신되는 시간을 계산하여 적외선센서(100)로부터 타이어(12)의 표면까지의 거리를 산정할 수 있다. 즉, 적외선센서(100)는 타이어(12)의 폭에 중심축을 향하여 방사한 적외선을 수신하고 중심축에 대하여 좌우로 동일한 각도로 방사한 적외선을 수신한다.
카메라(110)는 차량(10)의 일측에 설치되어 타이어(12)의 폭 방향의 영상을 획득한다. 카메라(110)는 특히 타이어(12)의 패턴 영상을 획득한다. 타이어(12)의 트래드(tread)에 형성된 그루브(groove)의 깊이에 따른 그루브의 선명도를 측정하여 교체시기를 측정할 수 있으며, 또한, 타이어(12)의 편마모 여부도 판단할 수 있다.
또한, 카메라(110)는 촬상한 사진의 영상으로부터 좌우의 패턴의 선명도를 측정하여 편마모의 여부를 측정할 수 있다. 예컨대, 카메라(110)가 측정한 패턴 영상으로부터 그루브의 그 깊이가 깊을수록 패턴이 진하게 나타나고 그루브의 깊이가 낮을수록 패턴이 연하게 나타나게 되므로 이 선명도를 비교하여 편마모 여부를 확인할 수 있다.
리셋버튼(120)은 차량(10)의 휠아치 내측에 설치하여 구성한다. 리셋버튼(120)이 설치자에 의해 눌려지면 적외선센서(100)와 타이어(12)의 중심축으로 방사하여 수신된 거리를 1로 설정한다.
제어부(130)는 적외선센서(100)로부터 타이어(12)까지의 최초에 획득한 거리정보를 디폴트값(default value)인 1로 설정한다. 제어부(130)는 디폴트값인 1로부터 적외선센서(100)와 타이어(12) 간의 상대적인 거리를 연속적으로 측정한다. 제어부(130)는 임계치를 초과하는 경우 교체시기로 판단할 수 있다. 예컨대, 차량의 구조에 따라 휠아치의 내측과 타이어 간의 거리가 차이가 있기 때문에 임계치는 1.001 내지 1.100의 값 중 선택된 값일 수 있다. 그리고 타이어의 종류에 따라 마모율에 따라 교체시가가 다르므로 임계치를 제어부(130)에 설정한다. 일반적으로는 1.01 내외의 값으로 디폴트로 설정한다.
제어부(130)는 카메라(110)의 좌측과 우측 영상을 비교하여 타이어(12)의 편마모 여부를 판단한다. 제어부(130)는 적외선센서(100)와 카메라(110)의 정보로부터 편마모 여부를 판단할 수 있다. 그러나 카메라(110)로부터 획득한 영상은 좌우의 빛의 조도에 의한 명암의 차이로 인하여 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 카메라(110)로부터 획득한 정보를 이용하여 편마모를 판단하고 적외선센서(100)로부터 획득한 정보를 이용하여 오차를 보정한다. 명암 등에 의해 발생할 수 있는 오차를 보정한다.
제어부(130)는 임계치를 1.01 내지 1.1을 초과하는 경우 타이어(12)의 교체시기로 판단할 수 있다.
제어부(130)는 카메라(110)에 의해 측정된 영상을 중심축을 중심으로 좌측과 우측 영상으로 구분하고 상기 좌측 영상과 우측 영상의 선명도를 판단한여 편마모 여부를 판단할 수 있다. 한편, 제어부(140)가 영상의 선명도를 판단함에 있어서, 좌측과 우측에서의 빛의 조도차이에 따라 선명도의 차이가 발생할 수 있으므로, 제어부(140)는 적외선센서(100)로부터 정보를 이용하여 조도의 차이에 의해 발생할 수 있는 오류를 보정한다. 예컨대, 제어부(130)는 좌측과 우측의 타이어의 선명도를 판단하여 좌측이 편마모로 판단한다. 다시 제어부(130)는 적외선센서(100)로부터의 거리정보를 이용하여 편마모로 결정하는 것이 맞는지의 여부를 재차 결정한다. 만약, 좌측의 타이어(12)의 거리와 우측의 타이어(12)의 거리가 동일하게 나왔다면, 이는 카메라(110)로부터 획득한 이미지에 빛의 조도에 의한 오류가 발생한 것일 수 있으므로 편마모가 아닌 것으로 판단하고 마찬가지로 그 차이가 오차범위 이내인 경우에도 편마모가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
한편 전술한 적외선센서(100), 카메라(110), 리셋버튼(120)은 승용차의 경우 4개의 타이어 각각에 설치되고, 제어부(130) 및 알람부(140)는 4곳의 타이어(12)에 설치된 각각의 적외선센서(100), 카메라(110) 및 리셋버튼(120)으로부터 정보를 수신하여 제어하도록 구성된다. 또한, 트럭이나, 덤프트럭, 트레일러와 같이 다수의 타이어를 포함하는 차량의 경우에는 차량의 타이어가 설치된 수치에 대응하는 적외선센서(100), 카메라(110) 및 리셋버튼(120)이 설치될 수 있다.
그러나, 제어부(130)와 알람부(140)는 전술한 타이어(12)에 각각 설치된 각각의 적외선센서(100), 카메라(110) 및 리셋버튼(120)를 제어한다. 따라서, 제어부(130)는 각각의 타이어에 대응하는 각각의 적외선센서(100), 카메라(110) 및 리셋버튼(120)의 위치를 고유의 주소정보를 수신하여 인지하고 해당 타이어(12)의 마모 정도를 판단하여 알려줄 수 있다.
적외선센서(100)는 타이어(12)를 폭을 중심으로 좌측과 우측으로 구분하고 상기 중심으로부터 동일한 각도로 벌려 발사된 적외선을 수신하고 수신된 좌측 및 우측의 거리를 측정한다. 제어부(130)는 적외선센서(100)에서 측정된 거리의 차이가 0.005 내지 0.01를 초과하는 범주에 있는 경우 편마모로 판단할 수 있다.
제어부(130)는 타이어 설치 뒤 리셋버튼(120)을 누른 이후에, 측정된 거리값이 임계치를 초과하는 경우 교체시기로 판단할 수 있다. 제어부(130)는 리셋서튼을 누른 후에 일정기간 경과 후에 측정된 거리값이 1 미만인 경우 차체의 이상으로 판단할 수 있다. 예컨대, 타이어(12)를 교체하고 리셋버튼(120)을 누른 후에 6개월이 경과하고 측정된 거리값이 1 미만의 값을 가지는 경우에는 차체, 특히 동력전달축에 변형이 발생할 것일 수 있으므로 알람부(140)가 경고 메시지를 송출한다.
제어부(130)는 카메라(110)로 촬상한 영상을 분석하여 편마모를 판단하고 적외선센서(100)에서 측정된 좌측과 우측의 편마모가 0.005 내지 0.01를 초과하는 범주에 있는 경우에 심각한 편마모로 판단하여 차체의 이상으로 판단할 수 있다. 예컨대, 못과 같은 이물질이 타이어(12)에 박힌 경우에도 차체의 이상이 의심으로 판단할 수 있으며, 프레임의 변형에 의해 발생하는 차체의 흔들림에 의한 현상도 차체의 이상으로 판단할 수 있다. 특히, 편마모는 차체의 이상에 의해 발생할 수 있다.
알람부(140)는 제어부(130)의 판단에 따라 타이어(12)의 교체시기를 알려주도록 구성된다. 알람부(140)는 제어부(130)의 판단에 따라 타이어(12)의 교체시기를 알릴 수 있으며, 알람부(140)는 제어부(130)의 판단에 따라 타이어(12)의 편마모 여부를 알릴 수도 있다.
또한, 알람부(140)는 전술한 바와 같이 최초 디폴트 거리로 설정한 1의 값보다 일정 기간이 경과한 이후에 측정한 값이 1 미만의 값을 나타내는 경우 차체의 이상에 대응하는 알람을 발생시킬 수 있으며, 적외선센서(100)에서 측정된 좌측과 우측의 편마모가 0.005 내지 0.01을 초과하는 범주에 있는 경우에도 차체의 이상에 대응하는 알람을 발생시킬 수 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도식된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 차량 12 : 타이어
100 : 적외선센서 110 : 카메라
120 : 리셋버튼 130 : 제어부
140 : 알람부

Claims (3)

  1. 차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향으로 적외선를 투사키시는 적외선센서;
    상기 차량의 일측에 설치되어 상기 타이어의 폭 방향의 영상을 획득하는 카메라;
    상기 타이어를 최초에 설치한 뒤에 버튼을 누르면 적외선센서로부터 상기 타이어까지의 획득한 거리정보를 1로 설정하도록 하는 리셋버튼;
    상기 적외선센서가 측정한 거리가 임계치를 초과하는 경우 교체시기로 판단하고 상기 카메라의 좌측과 우측 영상을 비교하여 편마모 여부를 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부의 판단에 따라 상기 타이어의 교체시기를 알려주는 알람부;를 포함하는 차량의 타이어 마모 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 임계치를 1.01 내지 1.1 중 설정된 값으로 설정하도록 구성되는 것인 차량의 타이어 마모 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 카메라에 의해 측정된 영상을 좌측과 우측 영상으로 구분하고 상기 좌측 영상과 우측 영상의 선명도를 판단하며 상기 적외선 센서로부터 상기 타이어의 폭을 중심으로 좌측과 우측으로 구분하고 상기 중심으로부터 동일한 거리의 좌측 및 우측의 거리를 측정하여 그 거리차이가 0.01 내지 0.5 이상 되는 경우 편마모로 판단하는 차량의 타이어 마모 감지 장치.
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