[0001]【技术领域】
[0002][0001]본 발명은 대상물, 예를 들어 농산물에 대하여 조사된 광을 통하여 농산물의 광학적 특성을 측정하는 장치에 대한 것으로서, 보다 자세하게는, 트레이에 놓여진 농산물에 대하여 소정의 서로 다른 각도로 광을 상측에서 조사하는 상측 광원과 소정의 광원을 서로 다른 각도로 광을 측면에서 조사하는 측면 광원에서 조사된 광이 농산물을 투과한 후 수광되어 광특성을 분석하는 광특성 측정장치에 관한 것이다.
[0003]【背景技术】
[0004][0002]농산물의 품질은 가격에 결정적인 영향을 미치는 중요한 인자이다. 그러나, 농산물을 식용하여 보기 전에 농산물의 품질, 예를 들어, 당도, 산도, 또는 경도 등을 미리 계측하는 것은 농산물을 품질별로 분류함에 있어서 중요하다.
[0005][0003]그러나, 농산물을 그 상태로 또는 조리하여 먹어보기 전 또는 농산물에 손상을 가하는 작업을 하기 전에 농산물의 품질을 분류할 수 없다면, 농산물의 소비자에게 적절한 구매 기준을 제시할 수 없는 문제가 있다.
[0006][0004]또한, 농산물의 생산자 또는 유통업자의 경우에도 품질별로 분류된 농산물에 대하여 상이한 유통 경로 또는 가격 기준을 부여하고자 하는 요구가 있으므로, 최종 소비자에게 전달되기 전에 손상되지 않은 상태로 농산물의 품질을 분류할 수 있도록 하는 것은 중요한 의미를 가진다.
[0007][0005]따라서, 농산물을 비파괴 방식으로 품질 분류하고자 하는 많은 시도가 있었다. 그 중 하나로서, 농산물에 측면에서 유입되는 특정 광을 조사하여, 농산물을 투과한 광을 광학적으로 분석하여 농산물의 당도, 산도, 경도 등 특성을 측정하고자 하는 시도가 있었다.
[0008][0006]그러나, 단순히 농산물에 광을 조사하여 농산물을 투과한 광을 광분석할 경우, 농산물의 다양한 형상(특히, 길다란 형상의 장형 농산물)에 따라 고정되어 놓여져 있는 농산물과 단일 광원과의 조사 거리가 일정하지 않은 문제점이 있었고, 조사되는 광의 적정량에 대한 기준 없이 단순히 광을 농산물을 광에 조사할 경우, 측정된 광학적 특징으로서 어떻게 농산물의 품질을 결정할 것인지에 대한 기준이 일정하지 않은 문제점이 있었다.
[0009][0007]상술한 기술적 배경하에서, 본 발명은 검사 대상이 되는 대상물, 즉 농산물에 대하여 광을 조사하는 광원을 농산물을 기준으로 다양한 방향으로 다원화하여 광원의 위치에 따른 측정 편차를 해소하고, 농산물이 놓이는 트레이를 회전시켜 농산물이 특정 광원과의 거리에 따른 편차에 따라 광학적 특성의 오차가 발생되지 않도록 하는 광특성 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[0010][0008]상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르는 광특성 측정장치는, 대상물을 수용하게 되되 중앙에 광이 관통하는 관통공을 구비한 트레이; 상기 트레이의 하측에 배치되어, 상기 트레이를 회전시키는 액튜에이터; 상기 트레이의 하측으로 이격되어 배치되되, 상기 관통공을 통과한 광을 분석하는 광수신 계측부; 상기 트레이의 상측 방향으로 이격되어 배치되되, 상기 트레이 상에 놓이게 되는 대상물에 대하여 수평면으로부터 소정의 각도로 배치되는 적어도 하나의 광원을 포함하는 수직 광원 조립체; 및 상기 광원의 광세기를 제어하는 제어부;를 포함한다. 여기서, 상기 제어부는 상기 수직 광원 조립체의 적어도 하나의 광원에서 조사되는 조사광의 세기를 변화시켜 상기 광수신 계측부에서 수신되는 수신광의 광량이 소정의 광량이 되도록 제어한다.
[0011][0009]상기 수직 광원 조립체의 광원은 상기 트레이 상측의 일 지점에 대하여 동일한 거리로 이격되어 있다.
[0012][0010]바람직한 실시예에서, 상기 수직 광원 조립체는 상기 일 지점을 기준으로 수평면에 대하여 45도의 각도로 배치되는 3개의 광원을 포함한다.
[0013][0011]상기 트레이의 측 방향으로 이격되어 배치되되, 상기 트레이 상에 놓이게 되는 대상물에 대하여 수평면 상에서 소정의 각도로 배치되는 적어도 하나의 광원을 포함하는 적어도 하나의 수평 광원 조립체를 추가로 포함한다.
[0014][0012]상기 제어부는 상기 수평 광원 조립체의 적어도 하나의 광원에서 조사되는 조사광의 세기를 변화시켜 상기 광수신 계측부에서 수신되는 수신광의 광량이 소정의 광량이 되도록 제어한다.
[0015][0013]상기 수평 광원 조립체는 상기 트레이를 기준으로 서로 마주하도록 대향하여 배치된다.
[0016][0014]한편, 상기 수평 광원 조립체를 지지하는 수평 광원 조립체 지지부를 추가로 포함하되, 상기 수평 광원 조립체 지지부의 높이는 상기 트레이의 높이보다 더 크다.
[0017][0015]상기 수평 광원 조립체의 광원은 상기 트레이 상측의 일 지점에 대하여 동일한 거리로 이격되어 있다.
[0018][0016]상기 수평 광원 조립체는 상기 광특성 측정장치로부터 탈착 가능하다.
[0019][0017]상기 수직 광원 조립체 및 상기 수평 광원 조립체는 광원을 수용하되 광이 조사되는 각도에 수직한 광원면을 구비하는 케이스 및 상기 케이스의 일측 단부에 배치되어 광원으로부터 발생되는 열을 배출하는 팬홀(fan hole)을 각각 구비한다.
[0020][0018]상기 광수신 계측부는 수신된 수신광의 광량을 측정하는 분광계를 포함한다.
[0021][0019]본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 광특성 측정장치를 이용하여 대상물 광특성을 측정하는 광특성 측정방법이 제공되되, 상기 광특성 측정방법은, 상기 트레이에 기준을 측정하기 위한 기준 대상물을 배치하는 단계, 상기 트레이를 회전시키면서 조사광을 조사하는 단계, 상기 광수신 계측부에서 수신된 수신광의 광량을 측정하는 단계, 수신된 수신광의 광량이 소정의 기준을 만족할 때의 조사광의 세기를 저장하는 단계, 상기 트레이에서 기준을 측정하기 위한 기준 대상물을 제거하고, 상기 트레이에 실제 측정대상인 대상물을 배치하는 단계, 수신된 수신광의 광량이 소정의 기준을 만족할 때의 조사광의 세기로 광을 조사하는 단계, 및 상기 트레이를 회전시키면서 대상물에 광을 조사하고, 광수신 계측부에서 수신된 수신광의 광량을 측정하는 단계;를 포함한다.
[0022][0020]상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 도출된다.
[0023][0021]첫째, 본 발명은 검사 대상이 되는 대상물, 예를 들어 농산물에 대하여 광을 조사하는 광원을 농산물을 기준으로 다양한 방향으로 다원화하여 광원의 위치에 따른 측정 편차를 해소할 수 있다.
[0024][0022]둘째, 농산물이 놓이는 트레이를 회전시켜 농산물이 특정 광원과의 거리에 따른 편차에 따라 광학적 특성의 오차가 발생되지 않도록 할 수 있다.
[0025][0023]셋째, 측정 기준값이 되는 조사광의 적절한 광세기를 찾기 위하여, 기준 농산물을 배치한 후, 수신광의 적정한 광량을 나타내는 조사광의 광세기를 찾아내고 이후, 찾아낸 적절한 조사광의 광세기에서 농산물을 광조사함으로써 농산물의 정확한 광특성을 측정할 수 있게 된다.
[0026][0024]넷째, 트레이를 기준으로 수직 방향뿐만 아니라 수평방향으로도 광원을 소정의 위치에 배치함으로써, 농산물을 투과하는 광이 직접 투과형식이면서 반투과 형식이므로, 직접 투과 방식으로만 측정할 때의 측정 오차를 해소할 수 있다.
[0027][0025]다섯째, 트레이에 대한 수평방향 광을 조사하는 광원의 조립체를 블록 방식으로 제공함으로써, 수평 방향 광 조사를 용이하게 조절할 수 있다.
[0028]【附图说明】
[0029][0026]도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치의 사시도이다.도 2는 도 1의 광특성 측정장치의 일부 분해 사시도이다.도 3은 도 1의 광특성 측정장치의 일부 분해 평면도이다.도 4는 도 1의 광특성 측정장치의 일부 분해 측면도이다.도 5는 도 1의 광특성 측정장치의 측면도이다.도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치의 광경로를 설명하기 위하여 분해된 광특성 측정장치의 정면도이다.도 7은 본 발명에 따른 광특성 측정장치를 통하여 측정된 광량에 대한 그래프이다.
[0030][0027]이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다. 하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
[0031][0028]또한, 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
[0032][0029]도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치의 사시도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치(100)는, 대상물, 예를 들어 농산물을 상측면에 수용하게 되되 중앙에 광이 관통하는 관통공을 구비한 트레이(200), 상기 트레이(120)의 하측에 배치되어 상기 트레이(120)를 회전시키는 액튜에이터(미도시), 상기 트레이의 하측으로 이격되어 배치되되, 상기 관통공을 통과한 광을 분석하는 광수신 계측부(미도시)를 내부에 포함하는 본체부(110)를 구비한다.
[0033][0030]또한, 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치(100)는, 상기 트레이(120)의 상측 방향으로 이격되어 배치되되, 상기 트레이 상에 놓이게 되는 농산물에 대하여 수평면으로부터 소정의 각도로 배치되는 적어도 하나의 광원을 포함하는 수직 광원 조립체(150) 및 상기 광원의 광세기를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
[0034][0031]상기 수직 광원 조립체(150)는 상기 본체부(110)에 연결된 지지대(160)에 의해 지지된다.
[0035][0032]도 2는 도 1의 광특성 측정장치의 일부 분해 사시도이다.
[0036][0033]도 2를 참조하면, 상기 제어부 및 상기 광수신 계측부는 상기 본체부(110) 내부에 장착되되, 상기 본체부(110)는 광특성 측정장치(100)의 작동 상태를 디스플레이하고, 작동을 제어할 수 있는 입력부가 터치 스크린으로 구현된 인터페이스부(112)를 구비한 전면 패널(116)과, 상기 전면 패널(116)의 양측에 구비되는 측면 패널(114) 및 상기 본체부(110)의 상측에 배치되는 상측 패널(118)을 포함한다.
[0037][0034]여기서 상기 인터페이스부(112)를 디스플레이 역할만 수행하고, 측정장치(100)의 작동을 제어하는 오퍼레이터의 입력을 위한 작동 입력 조작부가 별도로 구비될 수도 있다. 상기 작동 입력 조작부는 예를 들어 키보드, 컴퓨터 마우스, 트랙 패드 등의 형태로 구비될 수 있다.
[0038][0035]여기서, 상기 본체부(110) 내에 장착되는 상기 제어부는 상기 수직 광원 조립체(150)에 장착되는 적어도 하나의 광원에서 조사되는 조사광의 세기를 변화시켜 상기 광수신 계측부에서 수신되는 수신광의 광량이 소정의 광량이 되도록 제어하게 된다.
[0039][0036]상기 광수신 계측부는 수신광을 분광분석하는 분광계이다. 그러나, 상기 광수신 계측부는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 광을 분석하는 다양한 광학 기기일 수 있다.
[0040][0037]다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치(100)는 상기 본체부(110) 상에 상기 트레이(120)의 측 방향으로 이격되어 배치되는 제 1 수평 광원 조립체(130) 및/또는 제 2 수평 광원 조립체(140)를 포함한다. 상기 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)는 상기 트레이(120) 상에 놓이게 되는 농산물에 대하여 수평면 상에서 소정의 각도로 배치되는 적어도 하나의 광원을 포함한다.
[0041][0038]상기 제 1 수평 광원 조립체(130)는 트레이(120)의 우측에 배치되고, 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)는 트레이(120)의 좌측에 배치된다.
[0042][0039]상기 본체부(110)의 상측 패널(118) 상에 배치되는 트레이(120)는 트레이를 회전시키는 액튜에이터(미도시)에 동력 연결되어, 액튜에이터에 의해 회전할 수 있다.
[0043][0040]상기 트레이(120)는 상측면에 농산물이 놓일 수 있는 공간을 구비한다. 구체적으로, 상기 트레이(120)는 평면도로 보아, 원형 형상으로 형성된다. 상기 트레이(120)는 원형의 외형을 가진 테두리부(122)의 방사상 내측에 트레이(120)의 하측면을 향하여 경사지게 형성된 하향 경사부(124)를 구비한다.
[0044][0041]상기 하향 경사부(124)에 대하여 방사상 내측에는 경사 방향이 역전되어 트레이(120)의 상측방향으로 경사진 상향 경사 플랩부(128)가 형성된다. 상기 상향 경사 플랩부(128)이 중앙에는 광이 통과할 수 있는 관통공(126)이 형성된다. 상기 관통공(126)은 상기 트레이(120)를 수직방향으로 관통한다.
[0045][0042]상기 트레이(120)의 관통공(126)은 광을 수신하여 광분석하는 광수신 계측부(미도시)와 광학적으로 정렬된다. 상기 트레이(120)의 관통공(126)의 하측에 정렬되어 광수신 계측부가 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 트레이(120)의 관통공(126)을 나온 광이 광수신 계측부로 광을 전달하도록 별도의 광전달 도파관(미도시)이 구비될 수도 있다. 예를 들어, 상기 광전달 도파관은 광섬유일 수 있다.
[0046][0043]도 2를 참조하면, 상기 본체부(110)의 상측 패널(118)에는 상기 트레이(120)의 주변부에 수평 광원 조립체 지지부(162)가 구비된다. 상기 수평 광원 조립체 지지부(162)는 상기 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)를 각각 지지하도록 구비된다. 상기 수평 광원 조립체 지지부(162)는 상기 트레이(120)가 회전시에 수평 광원 조립체(130, 140)이 간섭되지 않도록 트레이(120)로부터 이격되어 배치되되, 상기 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)를 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 상측 패널(118) 상에 배치된다.
[0047][0044]도 2에서, 상기 수평 광원 조립체 지지부(162)는 상기 상측 패널(118) 상에서 상측 패널(118)의 길이방향의 일부에만 연장되는 것으로 도시되고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 수평 광원 조립체 지지부(162)는 상기 상측 패널(118) 상에서 상측 패널의 일측 단부에서 타측 단부까지 연장될 수도 있다.
[0048][0045]상기 본체부(110) 내에 장착되는 상기 제어부(미도시)는 상기 수평 광원 조립체(130, 140)의 적어도 하나의 광원에서 조사되는 조사광의 세기를 변화시켜 상기 광수신 계측부(미도시)에서 수신되는 수신광의 광량이 소정의 광량이 되도록 제어하게 된다.
[0049][0046]도 1 및 도 2에서, 상기 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 제 2 수평 광원 조립체(140)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 상기 광특성 측정장치(100)는 광원 조립체로서 상기 수직 광원 조립체(150)만을 구비할 수도 있다. 선택적으로, 상기 광특성 측정장치(100)는 상기 수직 광원 조립체(150)및 제 1 수평 광원 조립체(130)를 구비할 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광특성 측정장치(100)는 상기 수직 광원 조립체(150) 및 제 2 수평 광원 조립체(140)를 구비할 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광특성 측정장치(100)는 상기 수직 광원 조립체(150) 및 그 양측에 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 제 2 수평 광원 조립체(140)를 구비할 수 있다.
[0050][0047]도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광특성 측정장치(100)가 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 제 2 수평 광원 조립체(140)를 동시에 구비하는 경우, 상기 제 1 수평 광원 조립체(130) 및 제 2 수평 광원 조립체(140)는 상기 트레이(120)를 기준으로 서로 마주하도록 대향하여 배치되는 것이 바람직하다.
[0051][0048]도 3은 도 1의 광특성 측정장치의 일부 분해 평면도이다. 도 3에서 도시의 명확성을 위하여, 수직 광원 조립체는 생략되어 도시되고 있다.
[0052][0049]도 3을 참고하면, 본체부(110) 상에 트레이(120)가 배치되고, 상기 트레이가 회전하는 것과 간섭되지 않도록 높이의 차이를 두어 트레이(120)의 주위에 제 1 수평 광원 조립체(130)가 제 2 수평 광원 조립체(140)가 대향하여 배치된다.
[0053][0050]상기 트레이의 테두리부(122) 내부의 하향 경사부(124)와 상향 경사 플랩부 및 관통공(126)에 걸쳐서 농산물이 놓이게 된다.
[0054][0051]한편, 상기 제 1 수평 광원 조립체에는 다수의 광원이 트레이 상의 일 지점을 중심으로 동일한 거리에 배치된다. 따라서, 도 3에는 제 1 수평 광원 조립체(130)에 3개의 광원이 배치되는 것으로 도시된다.
[0055][0052]제 1 수평 광원 조립체(130)는 광원이 설치되는 공간을 형성하는 케이스(131)를 구비하고, 상기 케이스 (131) 내부에 광원이 설치된다. 상기 케이스(131)는 트레이(120) 상에 놓이는 농산물을 둘러싸서 광을 조사할 수 있는 형상으로 형성된다.
[0056][0053]도 3을 참조하면, 상기 제 1 수평 광원 조립체(130)의 상기 케이스(131)는 제 1 광원(135a)이 광을 조사하도록 하는 제 1 광원홀(132a)를 구비하며, 제 2 광원(135b)이 광을 조사하도록 하는 제 2 광원홀(132b)를 구비하며, 제 3 광원(135c)이 광을 조사하도록 하는 제 3 광원홀(132c)을 구비한다.
[0057][0054]각 광원홀이 형성되는 케이스의 면은 각 광원이 트레이(120) 상의 일 지점, 즉 트레이(120)의 관통홀(126)의 축방향 연장선 상의 임의의 지점에 대하여 동일한 거리에 배치되도록 되므로, 상기 일 지점으로부터 제 1 수평 광원 조립체(130)의 각 광원 까지의 거리는 동일하다.
[0058][0055]각 광원홀이 형성되는 케이스(131)의 면은 상기 일 지점에 대하여 각을 이루어 배치된다. 상기 일 지점에서 제 1 광원홀이 형성되는 케이스의 면의 수직선과 상기 일 지점에서 제 2 광원홀이 형성되는 케이스의 면의 수직선이 이루는 각은 각(θ1)으로 표시된다. 상기 일 지점에서 제 2 광원홀이 형성되는 케이스의 면의 수직선과 상기 일 지점에서 제 3 광원홀이 형성되는 케이스의 면의 수직선이 이루는 각은 각(θ2)로 표시된다. 도 3에 도시된 실시예에서, θ1, θ2는 각각 45도로 형성된다.
[0059][0056]상기 제 1 수평 광원 조립체(130)의 케이스(131)에서 본체부(110)의 전면 패널을 향하는 방향으로 팬홀(134)가 설치된다. 상기 팬홀(134)은 제 1 수평 광원 조립체(130)의 케이스(131) 내에 설치된 광원에서 발생되는 열을 배출하는 팬에 의해 유동하는 공기의 유동 통로가 된다.
[0060][0057]제 2 수평 광원 조립체(140)는 상기 제 1 수평 광원 조립체(130)에 대하여 대칭 형성되고 배치된다.
[0061][0058]즉, 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)에는 제 1 수평 광원 조립체(130)와 마찬가지로 다수의 광원이 트레이 상의 일 지점을 중심으로 동일한 거리에 배치된다. 도 3에는 제 2 수평 광원 조립체(140)에 3개의 광원이 배치되는 것으로 도시된다.
[0062][0059]제 2 수평 광원 조립체(140)는 광원이 설치되는 공간을 형성하는 케이스(141)를 구비하고, 상기 케이스 (141) 내부에 광원이 설치된다. 상기 케이스(141)는 트레이(120) 상에 놓이는 농산물을 둘러싸서 광을 조사할 수 있는 형상으로 형성된다.
[0063][0060]도 3을 참조하면, 상기 제 2 수평 광원 조립체(140)의 상기 케이스(141)는 제 1 광원(145a)이 광을 조사하도록 하는 제 1 광원홀(142a)를 구비하며, 제 2 광원(145b)이 광을 조사하도록 하는 제 2 광원홀(142b)를 구비하며, 제 3 광원(145c)이 광을 조사하도록 하는 제 3 광원홀(142c)을 구비한다.
[0064][0061]각 광원홀이 형성되는 케이스의 면은 트레이(120) 상의 일 지점, 즉 트레이(120)의 관통홀(126)의 축방향 연장선 상의 임의의 지점에 대하여 동일한 거리에 배치되도록 되므로, 상기 일 지점으로부터 제 2 수평 광원 조립체(140)의 각 광원까지의 거리는 동일하다.
[0065][0062]각 광원홀이 형성되는 케이스(141)의 면은 상기 일 지점에 대하여 각을 이루어 배치된다. 상기 일 지점에서 제 1 광원홀이 형성되는 케이스의 면의 수직선과 상기 일 지점에서 제 2 광원홀
