KR100496024B1 - Grader of green pepper using machine vision - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상처리를 이용한 풋고추 선별기에 관한 것으로서, 영상처리를 통해 선별작업의 객관화와 정밀선별을 이룸으로서 인건비와 인력에 의한 기존의 선별작업노력 및 시간을 절감시켜 작업효율을 극대화시키는 효과를 나타내게 된다. The present invention relates to a green pepper sorting machine using image processing, and through the image processing through objectification and precise selection of the screening work by reducing labor costs and manpower existing screening work effort and time to show the effect of maximizing the work efficiency do.
이를 실현하기 위한 본 발명의 선별기는, 공급대(10)를 통해 개별적으로 공급되어진 풋고추가 이송트레이(30)에 의해 이송되어지는 가운데 등급별 선별이 이루어짐에 있어서: 상기 이송트레이(30)에 의한 이송이 이루어지는 풋고추에 대한 영상을 획득하는 영상처리부(20); 상기 획득되어진 영상신호가 인터페이스케이블(27a)을 통해 전송되어짐으로서 풋고추의 길이 및 굴곡형태를 파악하여 등급을 선별하기 위한 선별알고리즘 및 프로그램이 내장되어진 컴퓨터(27)와, 선별된 결과신호를 전송하는 제어부(29)를 구비하고 있는 영상선별부; 상기 제어부(29)로 부터 전송된 신호에 의해 각 해당위치에서 압축공기를 분사함으로서 풋고추를 선별적으로 배출시키도록 설치되어진 다수의 에어젯 노즐(46); 상기 에어젯 노즐(46)로 부터 가해진 압축공기에 의해 배출되어지는 풋고추를 해당 배출수집상자(61)로 안내하기 위한 배출대(60);를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 한다.The sorting machine of the present invention for realizing this, in the sorting is carried out in the grade while being fed by the feed gourd feed tray 30, which is supplied separately through the supply table 10: transfer by the feed tray 30 An image processor 20 for acquiring an image of the green chili pepper; The obtained video signal is transmitted through the interface cable 27a to identify the length and the bend shape of the green pepper and a computer 27 having a built-in sorting algorithm and a program for classifying the grade, and transmitting the selected result signal. An image selecting unit having a control unit 29; A plurality of air jet nozzles 46 installed to selectively discharge the green pepper by injecting compressed air at respective corresponding positions by signals transmitted from the control unit 29; And a discharge table 60 for guiding the green pepper discharged by the compressed air applied from the air jet nozzle 46 to the corresponding discharge collection box 61.
Description
본 발명은 풋고추 선별기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수확한 풋고추를 기계시각을 이용하여 크기별, 형상별로 선별토록 하는 영상처리를 이용한 풋고추 선별기에 관한 것이다.The present invention relates to a green pepper sorting machine, and more particularly, to a green pepper sorting machine using image processing to sort the harvested green peppers by size and shape using a machine time.
일반적으로, 산지에서 수확되어지는 풋고추는 굽은것 등 품질이 좋은것과 나쁜것으로 분류되며, 크기 또한 각각 다르기 때문에 수확후 선별하여 출하 또는 저장하게 된다. In general, green peppers harvested in the mountains are classified as good or bad, such as grilled, and because their sizes are also different, they are sorted after harvesting and shipped or stored.
그러나, 종래에는 이러한 풋고추 선별방법이 산지에서 전적으로 인력에 의존하고 있는데, 이로인해 노동력이 많이 들며, 선별 정밀도가 낮은 실정이다. However, in the past, such a method of screening green pepper is completely dependent on manpower in the mountains, which results in a lot of labor and low screening accuracy.
따라서, 농촌의 노동력 감소와 소비자의 욕구충족, 물류비용의 증가 등으로 기계선별의 필요성이 증대되고 있다.Therefore, the necessity of machine selection is increasing due to the reduction of labor force in rural areas, satisfying the needs of consumers, and the increase of logistics costs.
본 발명은 상기한 종래 선별방법에서의 문제를 개선하기 위해 제안된 것으로서, 수확물의 영상처리를 통해 선별도가 우수한 선별장치를 제공함으로서 균일하면서 정밀한 풋고추의 선별이 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to improve the problems of the conventional sorting method, and has an object to provide a uniform and precise selection of green pepper by providing a sorting device having excellent screening degree through the image processing of the harvest.
상기 목적을 이루기 위한 선별기는, 공급대를 통해 개별적으로 공급되어진 풋고추가 이송트레이에 의해 이송되어지는 가운데 등급별 선별이 이루어짐에 있어서: 상기 이송트레이에 의한 이송이 이루어지는 풋고추에 대한 영상을 획득하는 영상처리부; 상기 획득되어진 영상으로 부터 풋고추의 길이 및 굴곡형태를 파악하여 등급을 선별하기 위한 선별알고리즘 및 프로그램이 내장되어진 컴퓨터와, 선별된 결과신호를 전송하는 제어부를 구비하고 있는 영상선별부; 상기 제어부로 부터 전송된 신호에 의해 풋고추의 이송경로중 각 해당위치에서 압축공기를 분사함으로서 풋고추를 선별적으로 배출시키도록 설치되어진 다수의 에어젯 노즐; 상기 에어젯 노즐로 부터 가해진 압축공기에 의해 배출되어지는 풋고추를 해당 배출수집상자로 안내하기 위한 배출대;를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the sorting of the green gourds, which are individually supplied through the feeder is transported by the transport tray, the sorting is made by: an image processing unit for obtaining an image of the green peppers transported by the transport tray ; An image selection unit including a computer having a selection algorithm and a program for grading the length and a bend shape of the green pepper from the obtained image, and a computer having a built-in sorting algorithm and a program for transmitting the selected result signal; A plurality of airjet nozzles installed to selectively discharge the green pepper by injecting compressed air at respective corresponding positions in the transport path of the green pepper by a signal transmitted from the controller; And a discharge stand for guiding the green pepper discharged by the compressed air applied from the air jet nozzle to a corresponding discharge collection box.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명 선별기의 전체적인 구성을 도 1 내지 도 3의 사시도를 통해 살펴보면, 수확된 풋고추가 공급되어지는 공급대(10), 상기 공급대(10)를 통해 공급되어진 풋고추를 개별적으로 이송시키는 이송트레이(30), 상기 이송트레이(30)에 의한 이송이 이루어지는 풋고추에 대한 영상획득을 위한 CCD카메라(21)가 구비되어진 영상처리부(20), 상기 영상처리부(20)에서 획득되어진 영상을 인터페이스케이블(27a)을 통해 전달받아 디지털영상으로 만들기 위한 프레임그래버와 450MHz CPU를 장착한 컴퓨터(27), 전송된 신호를 저장하고 신호를 전송하는 제어부(29), 선별된 결과를 영상으로 표시하는 모니터(28)로 이루어진다.First, looking at the overall configuration of the sorter of the present invention through the perspective view of Figs. 1 to 3, the harvesting green peppers are fed to the supply base 10, the green peppers fed through the supply base 10 to transport separately The image processing unit 20, which is provided with a CCD camera 21 for acquiring the image of the green pepper which is transported by the tray 30, the transfer tray 30, the image obtained from the image processing unit 20 interface cable A computer 27 equipped with a frame grabber and a 450 MHz CPU for receiving a digital image, the control unit 29 storing and transmitting a transmitted signal, and a monitor displaying the selected result as an image; 28).
그리고, 상기 이송트레이(30)에 의해 이송되는 풋고추에 대해 등급별로 공기를 분사하기 위한 에어젯노즐(46)이 다수개소에 설치되어져 있으며, 상기 공기압력에 의해 배출되는 풋고추를 배출수집상자(61)로 안내하기 위한 배출대(60)가 해당위치에 구성되어져 있다.In addition, air jet nozzles 46 for injecting air by grade for the green peppers conveyed by the transfer tray 30 are installed at a plurality of places, and the green pepper discharged by the air pressure is collected in the discharge box 61 Discharge stand 60 for guiding to) is configured in the corresponding position.
특히, 상기 영상처리부(20)는 도 4에 도시된 바와같이 CCD카메라(21)가 음영 없이 풋고추의 영상을 정확하게 획득할 수 있도록 카메라의 상부와 좌우측에 각각 36W의 삼파장 형광등 4개가 부착되어진 광원부(22), 조명을 골고루 하기 위하여 광원부(22)의 전면에 부착된 백색아크릴판(23)으로 구성되었는데, 상기 CCD카메라(21)는 영상 획득시 외부의 빛에 의한 노이즈를 막기 위해 영상처리부(20) 내부에 설치하였다. 미설명 부호 24는 스위치이고, 25는 커넥터이며, 26은 광원안정기를 나타낸다.In particular, as shown in FIG. 4, the image processing unit 20 includes a light source unit having four 36W three-wavelength fluorescent lamps attached to the top and left and right sides of the camera so that the CCD camera 21 can accurately obtain an image of a green pepper without shadowing. 22, the white acrylic plate 23 attached to the front of the light source unit 22 in order to distribute the illumination evenly, the CCD camera 21 is an image processing unit 20 to prevent noise caused by external light during image acquisition ) Installed inside. Reference numeral 24 denotes a switch, 25 denotes a connector, and 26 denotes a light source ballast.
이송트레이(30)의 공급측에는 도 3에 나타내어진 바와같이 균등 분할되어져 있는 타임휠(62) 및 근접센서(63)가 부착되어져 있음으로 인해, 영상획득 동기신호를 부여할 수 있도록 하였다.Since the time wheel 62 and the proximity sensor 63 which are equally divided as shown in FIG. 3 are attached to the supply side of the transfer tray 30, the image acquisition synchronization signal can be provided.
상기 이송트레이(30)의 구동을 위한 구성으로는 도 5에 도시된 바와같이 이송트레이(30)의 일측에 구성되어진 상태에서 모터(50)의 원동축 스프라켓(51)과 체인연결되어진 종동전달 구동스프라켓(51a), 이송트레이(30)의 타측에 구성되어진 종동 스프라켓(56) 및 종동 스프라켓축(55)으로 이루어짐을 알 수 있다.As a configuration for driving the transfer tray 30, as shown in FIG. 5, the driven transfer drive chained with the drive shaft sprocket 51 of the motor 50 in a state configured on one side of the transfer tray 30 It can be seen that the sprocket 51a, the driven sprocket 56 and the driven sprocket shaft 55 constituted on the other side of the feed tray 30.
그리고, 에어젯 노즐(46)로 부터 압축공기를 분사하는 장치 시스템으로는 도 6에 도시된 바와같이 압축기(40)와 에어호스(41)로 연결되어져 공기를 1차 정화한 후 에어탱크(42)로 전달하는 공기필터(43), 상기 에어탱크(42)로 부터 에어호스(41a)를 통해 에어젯 노즐(46)로 전달되어지는 공기를 제어하는 솔레노이드밸브(47)로 이루어지며, 미설명 부호 44 및 44a는 공기의 압력저하 방지 및 공기량을 일정하게 도모하기 위한 레귤레이터이고, 48은 콘트롤 전기배선을 나타낸다.In addition, the apparatus system for injecting compressed air from the air jet nozzle 46 is connected to the compressor 40 and the air hose 41 as shown in FIG. 6 to purify the air first, and then to the air tank 42. It consists of a solenoid valve 47 for controlling the air that is delivered to the air filter 43, the air tank 42 to the air jet nozzle 46 through the air hose (41a) to transfer to), not described Reference numerals 44 and 44a denote regulators for preventing the pressure drop of the air and for achieving a constant air volume, and 48 denotes control electrical wiring.
이와같은 구성을 이루고 있는 풋고추선별기의 동작 및 이에따른 작용효과를 살펴보기로 한다.Let's look at the operation of the green pepper selector that constitutes such a configuration and the resulting effects.
즉, 작업자가 풋고추를 공급대(10)로 하나씩 연속적으로 공급하면 이송트레이(30)에 의해 이송이 이루어지는 과정에서 영상처리부(20)의 CCD카메라(21)가 풋고추의 영상을 획득하게 된다.That is, when the worker continuously feeds the green pepper to the feed table 10 one by one, the CCD camera 21 of the image processing unit 20 acquires the image of the green pepper in the process of being transferred by the feed tray 30.
이후, 획득된 영상은 인터페이스케이블(27a)을 통해 전송되어진 후 컴퓨터(27)에 저장되어지고, 컴퓨터(27)에서는 내장되어진 영상처리알고리즘과 프로그램에 의해 전송된 데이타를 디지털 영상으로 만들어서 풋고추의 길이 및 휨길이를 측정하여 등급을 판정하게 되면, 선별된 결과는 모니터(28)를 통해 나타내어짐과 함께 제어부(29)에서 배출부측으로 신호를 전송하게 된다.After that, the acquired image is transmitted through the interface cable 27a and then stored in the computer 27, and the computer 27 makes a digital image of the data transmitted by the built-in image processing algorithm and the program into a digital image. And determining the grade by measuring the bending length, the selected result is displayed on the monitor 28 and the signal from the control unit 29 to the discharge side.
상기 선별과정에서의 알고리즘은 풋고추의 꼭지를 제외한 몸체길이를 판별함과 동시에 갈변 등 외관에 특별한 하자가 없는 경우 고추의 끝단이 휘어진 경우 휘어진 높이를 기준으로 등급판정이 이루어지게 되는데, 고추의 꼭지를 제외한 길이를 판별함에 있어서는 고추 두께의 변화량을 이용하게 된다.The algorithm in the screening process determines the body length except for the tap of the green pepper and at the same time, if there is no special defect in appearance such as browning, the grade is judged based on the bent height when the tip of the pepper is bent. In determining the excluded length, the amount of change in pepper thickness is used.
즉, 고추의 몸통부위는 두께의 변화량이 비교적 작으나, 꼭지가 시작되는 지점에서는 상대적으로 큰 두께 변화량을 보이므로, 이 부위를 꼭지 영역으로 간주하게 되는 것이다.That is, the body portion of the pepper is relatively small change in thickness, but since the relatively large change in thickness at the point where the tap starts, this area is regarded as the tap area.
또한, 하나의 트레이구역에 2개 이상의 풋고추가 들어가 있는 경우에는, 해당 트레이 구역을 별도 등급으로 설정하여 이후 배출과정에서 재공급이 이루어질 수 있도록 별도의 배출수집상자(61)에 보관되어지며, 풋고추가 아닌 빨간색 고추의 경우는 색상판정단계에서 불량으로 분류되어지게 된다.In addition, when two or more green peppers are contained in one tray area, the tray area is set to a separate grade and stored in a separate discharge collection box 61 so that resupply can be performed in a subsequent discharge process. Red peppers, which are not, are classified as defective during the color determination stage.
한편, 영상휙득이 이루어진 풋고추는 이송트레이(30)에 의해 계속적으로 이송이 이루어지는 과정에서 에어젯노즐(46)이 배치되어져 있는 배출부측에 도달하게 되면, 에어젯노즐(46)은 상기 제어부(29)로 부터 신호를 전송받아 솔레노이드밸브(47)에 의해 동작되어짐으로서 선별이 이루어진 각 등급별로 압축공기를 분사하여 1등급부터 각 등급별로 배치된 배출대(60)를 통하여 배출되어지게 된다.On the other hand, when the green pepper, which has acquired the image, reaches the discharge part side in which the air jet nozzle 46 is disposed in the process of being continuously transported by the transfer tray 30, the air jet nozzle 46 controls the control unit 29. By receiving a signal from the) is operated by the solenoid valve 47 is to discharge the compressed air for each grade made the sorting is discharged through the discharge stand 60 arranged for each grade from the first grade.
이와같이 등급별로 선별되어 배출되어진 풋고추들은 해당 배출수집상자(61)에 담겨지게 되는데, 이때 배출대(60)는 배출부 끝부분이 "ㄱ"자 형상을 이루고 있음으로서 배출수집상자(61)에 잘 담겨질 수 있게된다.The green peppers that are sorted and discharged by grade are contained in the corresponding discharge collection box 61. At this time, the discharge zone 60 is well formed in the discharge collection box 61 by forming an end portion of the discharge portion “a”. Can be contained.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 풋고추 선별기 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.And while specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the green pepper sorter structure of the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.
그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.However, such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments shall fall within the appended claims of the present invention.
이상에서 살펴본 바와같은 본 발명의 풋고추 선별기는, 풋고추의 길이 및 굴곡형태에 따른 영상처리를 통해 선별작업의 객관화와 정밀선별을 이룸으로서 인건비와 인력에 의한 기존의 선별작업노력 및 시간을 절감시켜 작업효율을 극대화시키는 효과를 나타내게 된다. The green pepper sorting machine of the present invention as described above, through the image processing according to the length and the bend shape of the green pepper through the objectification and precise selection of the sorting work to reduce the existing screening work effort and time by labor costs and manpower The effect is to maximize the efficiency.
이로인해 비용이 절감되어짐과 함께 정밀선별이 이루어져 소비자에게 신뢰도를 높이고, 부가가치를 증대시켜 농가소득을 더욱 증가시키는 이점이 발생되어진다.As a result, costs are reduced and precision screening is carried out to increase the reliability of consumers and increase the added value, thereby increasing farm income.
도 1 내지 도 3은 본 발명 선별기를 다양한 방향에서 도시한 사시도.1 to 3 are perspective views showing the sorting machine of the present invention in various directions.
도 4는 본 발명 선별기의 영상처리부 구성도.4 is a block diagram of an image processor of the present invention sorter.
도 5는 본 발명 선별기의 이송트레이 구동부 구성도.Figure 5 is a configuration of the transfer tray drive unit of the present sorter.
도 6은 본 발명 선별기의 압축공기 분사시스템 구성도.6 is a configuration diagram of a compressed air injection system of the present sorter.
도 7은 본 발명 선별기의 배출부 구성도.Figure 7 is a block diagram of the discharge portion of the present sorter.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 공급대 20 : 영상처리부10: supply table 20: image processing unit
21 : CCD카메라 22 : 광원부21: CCD camera 22: light source
23 : 백색아크릴판 30 : 이송트레이23: white acrylic plate 30: transfer tray
40 : 압축기 41 : 에어호스40: compressor 41: air hose
42 : 에어탱크 43 : 공기필터42: air tank 43: air filter
44 : 레귤레이터 46 : 에어젯 노즐44 regulator 46 air jet nozzle
47 : 솔레노이드밸브 50 : 모터47: solenoid valve 50: motor
60 : 배출대60: discharge table
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