KR200404482Y1 - Portable Data Aquisition Apparatus for Internal Qualtity of Fruits - Google Patents

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KR200404482Y1 KR20-2005-0027708U KR20050027708U KR200404482Y1 KR 200404482 Y1 KR200404482 Y1 KR 200404482Y1 KR 20050027708 U KR20050027708 U KR 20050027708U KR 200404482 Y1 KR200404482 Y1 KR 200404482Y1
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Abstract

본 고안은 수확 이전, 즉 재배 단계에서나 또는, 수확 이후 유통 단계인 시장에서 과일의 당도와 숙도 등의 품질을 간편하게 휴대하면서 판정할 수 있도록 한 휴대형 과일 품질정보 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable fruit quality information measuring device that can be easily carried while determining the quality, such as sugar and ripeness of fruit in the market before the harvest, that is, during the cultivation stage, or the distribution stage after harvest.

본 고안은 과일의 당도와 숙도 등의 품질 측정과 동시에 측정 위치 정보를 기억하고 전체 측정 자료를 이용하여 과일의 생육 정보 및 지도를 작성할 수 있도록 하며, 또한 근적외선 분광기술로 다양한 종류의 과일로부터 당도시료를 추출하여 당도에 따른 과일을 선별하기 위한 과일의 당도선별을 위한 것이다.The present invention saves the measurement position information at the same time as measuring the quality of sugar and maturity of fruit, and makes it possible to prepare fruit growth information and maps using the entire measurement data. To extract the fruit sugar for sorting fruit according to the sugar content.

본 고안은 충전용 건전지로부터 소형PC, 할로겐 등, LCD에 전원이 공급되고, 소형PC의 시스템 프로그램이 구동되면, 할로겐 등이 점등되어 빛이 발산되고, 발산된 빛은 광섬유프로브 연결아답터를 통해 광섬유프로브를 통해 측정하고자 하는 과일에 비춰진 후, 반사되며, 반사된 빛은 분광기의 검출광 전달용 프로브를 통해 광검출용 센서에서 신호값을 측정하게 되고, 광검출용 센서에 측정된 신호값은 소형PC에 전송되며, 소형PC에 기입력된 기준 신호값과 전송된 신호값을 비교 측정하도록 이루어진 것이다.The present invention is supplied to the small PC, halogen, LCD, etc. from the rechargeable battery, and when the system program of the small PC is driven, the halogen light is turned on to emit light, the emitted light is optical fiber through the optical fiber probe connection adapter After reflecting on the fruit to be measured through the probe, the reflected light is reflected and the reflected light is measured by the photodetecting sensor through the probe for transmitting the detected light of the spectrometer, and the signal value measured by the photodetecting sensor is small Transmitted to the PC, it is made to compare and measure the reference signal value and the transmitted signal value previously input to the small PC.

Description

휴대형 과일 품질정보 측정장치{Portable Data Aquisition Apparatus for Internal Qualtity of Fruits}Portable Data Aquisition Apparatus for Internal Qualtity of Fruits}

본 고안은 휴대형 과일 품질정보 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수확 이전, 즉 재배 단계에서나 또는, 수확 이후 유통 단계인 시장에서 과일의 당도와 숙도 등의 품질을 간편하게 휴대하면서 판정할 수 있도록 한 휴대형 과일 품질정보 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable fruit quality information measuring device, and more particularly, it is possible to easily carry the quality of the sweetness and maturity of the fruit in the market before harvesting, that is, during the cultivation stage or in the distribution stage after harvesting. The present invention relates to a portable fruit quality information measuring apparatus.

본 고안은 과일의 당도와 숙도 등의 품질 측정과 동시에 측정 위치 정보를 기억하고 전체 측정 자료를 이용하여 과일의 생육 정보 및 지도를 작성할 수 있도록 하며, 또한 근적외선 분광기술로 다양한 종류의 과일을 품질별로 선별하기 위한 것이다.The present invention saves the measurement position information at the same time as measuring the sugar and ripeness of the fruit, and makes it possible to prepare the fruit growth information and map using the whole measurement data. To screen.

일반적으로, 근적외선 분광기술은 물체가 빛(근적외선)의 흡수하는 정도를 이용하여 물체의 성분을 예측하는 방법이다.In general, near-infrared spectroscopy is a method of predicting the components of an object by using the degree of absorption of light (near infrared).

이러한 방법을 이용한 성분 예측의 일반적인 순서는 다음과 같다.The general sequence of component prediction using this method is as follows.

먼저 시료에 여러 파장의 빛(근적외선)을 조사한 후, 이에 대하여 파장별로 시료가 빛을 흡수하는 정도를 측정한다.First, the light of various wavelengths (near infrared) is irradiated to the sample, and then the degree of absorption of the sample by wavelength is measured.

그리고, 다중회귀분석(Multiple Linear Regression Method, MLR)이나 부분 최소 제곱 회귀분석법(Partial Least Square Regresstion Method, PLSR) 등의 기법으로 당도 등 내부 품질과 가장 유의한 관계를 나타내는 파장을 선발하고, 이러한 파장의 흡광도가 인자로 이루어진 품질예측모델(품질측정용 교정식)을 개발한다. 다음에 미지의 시료에 대하여 흡광도를 측정하여 이 품질측정용 교정식에 대입하면 미지 시료의 내부 품질(예: 당도, 숙도 등)을 측정할 수 있게 된다.In addition, techniques such as Multiple Linear Regression Method (MLR) or Partial Least Square Regresstion Method (PLSR) are used to select wavelengths that have the most significant relationship with internal quality such as sugar content. We develop a quality prediction model (calibration formula for quality measurement) consisting of the absorbance of Next, by measuring the absorbance of the unknown sample and substituting the calibration equation for quality measurement, it is possible to measure the internal quality of the unknown sample (eg, sugar content, maturity, etc.).

근적외선(near infrared ray, 近赤外線)이란, 파장의 크기가 700nm에서 2500nm 사이의 빛을 말하며, 물체가 빛을 흡수하는 정도(흡광도)는 직접적으로 측정하기 어렵기 때문에, 일반적으로 반사율이나 투과율을 이용해서 간접적으로 흡광도를 측정한다. 왜냐하면, 반사율과 투과율이란 원래 광원이 가진 에너지(시료에 조사된 광 에너지)에 대해 시료가 흡수하고 남은 에너지가 반사나 투과의 형태로 나타나기 때문이다. 반사율은, 다음의 식으로 나타낼 수 있다.Near infrared ray refers to light having a wavelength of 700 nm to 2500 nm, and it is difficult to measure the absorbance (absorption) of an object directly. Therefore, reflectance or transmittance is generally used. Indirectly absorbance is measured. This is because reflectance and transmittance are because the energy absorbed by the sample with respect to the energy of the original light source (light energy irradiated to the sample) appears in the form of reflection or transmission. The reflectance can be expressed by the following equation.

흡광도는 R(λ)의 자연대수치인 흡광도 X(λ)는 The absorbance is the natural logarithm of R (λ) and the absorbance X (λ) is

로서 나타낼 수 있다.It can be represented as

이렇게 구해진 흡광도에 대하여 각 파장과 내부품질과의 상관관계를 구명하여 품질을 예측하기 위한 예측식의 개발 방법으로는 다중회귀분석법, 부분최소제곱회귀법 등이 이용되며, 다중회귀분석법의 경우 내부 품질 예측식은 흡광도를 아래의 식 (3)에 대입함으로서 구해진다.As a method of developing a predictive equation for estimating the quality of the absorbance obtained by estimating the correlation between each wavelength and the internal quality, multiple regression analysis and partial least square regression method are used. The equation is obtained by substituting absorbance into the following equation (3).

본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치의 목적은 광원장치 및 광검출장치, 광전달용 광섬유프로브, 안정전원 공급을 위한 충전용 건전지 및 전원공급회로를 이용하여 수 시간동안 외부의 전원을 공급 받지 않고도 과일의 분광특성을 측정하고 내부 품질을 계측하고자 하는 목적과, 과수원과 같이 서로 다른 위치에서 생육되고 있는 과일의 품질 정보를 위치 정보도 동시에 측정하여 생육지도를 작성할 수 있는 자료를 공급하고자 하는 것이다.The purpose of the portable fruit quality information measuring device according to the present invention is to receive external power for several hours by using a light source device, a light detection device, an optical fiber probe for light transmission, a rechargeable battery for stable power supply, and a power supply circuit. The purpose is to measure the spectral characteristics of the fruit and to measure the internal quality of the fruit, and to provide the data to prepare the growth map by simultaneously measuring the location information of the quality of the fruit being grown in different locations such as orchards. .

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 충전용 건전지로부터 소형PC, 할로겐 등, LCD에 전원이 공급되고, 소형PC의 시스템 프로그램이 구동되면, 할로겐 등이 점등되어 빛이 발산되고, 발산된 빛은 광섬유프로브 연결아답터를 통해 광섬유프로브를 통해 측정하고자 하는 과일에 비춰진 후, 반사되며, 반사된 빛은 분광기의 검출광 전달용 프로브를 통해 광검출용 센서에서 신호값을 측정하게 되고, 광검출용 센서에 측정된 신호값은 소형PC에 전송되며, 소형PC에 기입력된 기준 신호값과 전송된 신호값을 비교 측정하도록 이루어진 특징을 갖는다.In order to achieve the above object, the present invention is supplied to the small PC, halogen, LCD, etc. from the rechargeable battery, and when the system program of the small PC is driven, the halogen lamp is turned on, the light is emitted, the emitted light Is reflected on the fruit to be measured through the optical fiber probe through the optical fiber probe connection adapter, and the reflected light is measured by the photodetecting sensor through the probe for transmitting the detected light. The signal value measured by the sensor is transmitted to the small PC, and has a feature configured to compare and measure the reference signal value previously input to the small PC.

이와 같은 본 고안에서, 광섬유프로브는 광조사용 광섬유, 과일 투과광 검출용 광섬유 및 과일 접착용 패드로 구성된 특징을 갖는다.In this invention, the optical fiber probe has a feature consisting of the optical fiber for light irradiation, the optical fiber for fruit transmission light detection and the pad for fruit bonding.

이와 같은 본 고안에서, 소형PC에는 GPS 수신기가 연결되어 과일의 측정된 신호값과 함께 현재의 위치 정보를 파일로 저장하도록 된 특징을 갖는다.In this invention, the small PC has a feature that is connected to the GPS receiver to store the current location information in a file with the measured signal value of the fruit.

이하, 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치의 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a portable fruit quality information measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안의 휴대형 과일 품질정보 측정장치는 시스템 전원스위치가 켜지면 충전용 건전지(1)에서 전원 공급 및 시스템 제어회로(2)를 통하여 소형 PC(4)와 할로겐 등(5), LCD(9), GPS 수신기(14) 등으로 안정적으로 전원이 공급(도 5참조)된다.1 to 6, the portable fruit quality information measuring device of the present invention is a small PC (4) through the power supply and system control circuit (2) from the rechargeable battery (1) when the system power switch is turned on And halogen lamp 5, LCD 9, GPS receiver 14, etc., are stably supplied with power (see FIG. 5).

전원이 켜지고 소형 PC(4)에서 시스템 프로그램이 구동되면 먼저 할로겐 등(5)을 켠다.When the power is turned on and the system program is run on the small PC (4), the halogen lamp (5) is turned on first.

이때, 할로겐 등(5)의 On-Off는 시스템의 스위치를 이용하거나 LCD(9) 터치패드로서 제어할 수 있다.At this time, the on-off of the halogen lamp 5 can be controlled using a switch of the system or as an LCD 9 touch pad.

빛의 반사되는 정도나 흡수되는 정도를 이용하여 내부의 품질을 측정하기 위해서는 반사율을 측정해야 하므로, 먼저 조사되는 빛의 강도를 측정해야 한다.In order to measure the internal quality by using the degree of reflection or absorption of light, the reflectance must be measured. Therefore, the intensity of the irradiated light must be measured first.

본 고안에서는 할로겐 등(5)의 강도를 측정하기 위하여 백색 테플론 판을 광섬유프로브(7)의 앞단에 놓고 반사되는 빛을 광검출용 센서(12)측으로 보내어 상위 기준 신호를 측정하게 된다.In the present invention, in order to measure the intensity of the halogen lamp 5, a white Teflon plate is placed at the front end of the optical fiber probe 7, and the reflected light is sent to the photodetecting sensor 12 to measure the upper reference signal.

반사율을 측정할 때는 반사 기준판 대신에 시료인 과일(8)에서 반사되는 빛의 정도를 측정하여 기준 신호에 대한 비율을 측정하면 된다.When measuring the reflectance, the ratio of the reference signal may be measured by measuring the degree of light reflected from the fruit 8 as a sample instead of the reflective reference plate.

여기에서, 신호를 보정해주기 위한 하위기준신호는 과일 투과광 검출용 광섬유(16)를 불투명한 물체로 막은 후 광검출용 센서(12)의 신호를 측정하면 된다.Here, the lower reference signal for correcting the signal is to block the optical fiber 16 for detecting the transmitted light of the fruit with an opaque object, and then measure the signal of the light detecting sensor 12.

이와 같이하여, 측정한 과일의 반사율 데이터는 미리 입력된 품질 예측식에 입력하여 당도나 숙도 등을 판정하고, GPS 수신기(14)에서 받은 현재의 위치 정보와 함께 파일로 저장하여 생육지도를 작성하는데 이용하게 되는 것이다.In this way, the reflectance data of the measured fruit is input to a quality input equation that is input in advance to determine sugar content or maturity, and stored in a file together with the current location information received from the GPS receiver 14 to create a growth map. Will be used.

본 고안의 휴대형 과일 품질정보 측정장치의 품질 예측 정밀도를 높이기 위하여, 시료의 반사율을 측정하는 시간을 늘일 수도 있고, 측정횟수를 늘여 평균할 수도 있다.In order to increase the quality prediction accuracy of the portable fruit quality information measuring apparatus of the present invention, the time for measuring the reflectance of the sample may be increased, or the number of times of measurement may be increased and averaged.

광검출용 센서(12)로 전달되는 시료의 반사광은 광원에서 광섬유프로브(7)의 광조사용 광섬유(15)를 통하여 과일 시료에 전달되며, 전달된 광은 과일 내부를 침투한 후 확산 반사되어 나오는 광을 광섬유프로브(7)의 과일 투과광 검출용 광섬유(16)을 통하여 광검출용 센서(12)로 전달하게 된다.The reflected light of the sample transmitted to the photodetection sensor 12 is transmitted from the light source to the fruit sample through the light irradiation optical fiber 15 of the optical fiber probe 7, and the transmitted light penetrates the inside of the fruit and then diffuses and reflects. The light is transmitted to the light detecting sensor 12 through the optical fiber 16 for detecting the fruit transmitted light of the optical fiber probe 7.

이때, 광 검출용 광섬유(16)은 분광기(10)에 연결되는데, 분광기(10) 내에서는 분광용 회절격자(13)을 통하여 빛을 파장 대역별로 분광시킨 후, 광검출센서(12)로 보내는 역할을 하게 되며, 광검출센서(12)에서는 아주 짧은 시간 내에 전달된 광을 파장 대역별로 측정하게 된다.At this time, the optical fiber 16 for detecting the light is connected to the spectroscope 10. In the spectrometer 10, the light is spectroscopically wavelength-divided through the spectroscopic diffraction grating 13, and then sent to the photodetector sensor 12. In the photodetection sensor 12, the light transmitted within a very short time is measured for each wavelength band.

또한, 외부의 빛이 광검출용 센서(12)로 직접 전달되는 것을 방지하기 위하여 광섬유프로브(7)의 끝단에는 과일 접착용 패드(17)을 설치하는 것이 바람직하다.In addition, in order to prevent external light from being directly transmitted to the photodetecting sensor 12, it is preferable to install a fruit adhesive pad 17 at the end of the optical fiber probe 7.

이와 같이, 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치를 이용하여 과수원의 나무에 매달려 생육중인 과일의 숙도나 당도를 측정함으로서, 수확 적기를 판정함으로써 고품질의 과일을 적기에 수확할 수 있으며, 또한, 제품에 대해 소비자에게 신뢰를 줄 수 있으며, 농업 지도 현장에서는 측정된 자료를 이용하여 농가 지도용으로 활용할 수 있으므로, 과일의 정밀 선별 및 품질규격화를 달성하여 소비자의 과일에 대한 신뢰성 향상은 물론 농가의 소득향상에 기여할 수 있는 효율적이고 경제적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.Thus, by measuring the maturity or sugar content of the fruit hanging on the tree of the orchard by using the portable fruit quality information measuring device according to the present invention, it is possible to harvest high-quality fruit in a timely manner by determining the harvest time It can give consumers confidence in the products and can be used for farming guidance by using the measured data in the agricultural guidance site, thus achieving precise sorting and quality standardization of fruit to improve consumer's trust in fruit and Efficient and economical effects that can contribute to income improvement can be achieved.

도 1은 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치를 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing a portable fruit quality information measuring apparatus according to the present invention,

도 2 내지 도 4는 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치를 나타내는 요부 구성도,2 to 4 are main components showing a portable fruit quality information measuring apparatus according to the present invention,

도 5는 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치의 제어회로도,5 is a control circuit diagram of a portable fruit quality information measuring apparatus according to the present invention;

도 6은 본 고안에 따른 휴대형 과일 품질정보 측정장치의 작동화면을 나타내는 그림이다.6 is a view showing the operation screen of the portable fruit quality information measuring apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1:충전용 건건지 2:제어회로1: Battery for charging 2: Control circuit

3:충전용 외부전원 4:소형 PC3: External power supply for charging 4: Small PC

5:할로겐 등 6:광섬유프로브 연결아답터5: halogen etc. 6: optical fiber probe adapter

7:광섬유프로브 8:과일7: optical fiber probe 8: fruit

9:LCD 10:분광기9: LCD 10: Spectrometer

11:검출광 전달용 프로브 12:광검출용 센서11: detection light transmission probe 12: light detection sensor

13:분광용 회절격자 14:GPS 수신기13: Spectral diffraction grating 14: GPS receiver

15:광조사용 광섬유 16:과일 투과광 검출용 광섬유15: Optical fiber for light irradiation 16: Optical fiber for detecting transmitted light

17:과일 접착용 패드17: Fruit adhesive pad

Claims (3)

충전용 건전지(1)로부터 소형PC(4), 할로겐 등(5), LCD(9)에 전원이 공급되고, 소형PC(4)의 시스템 프로그램이 구동되면, 할로겐 등(5)이 점등되어 빛이 발산되고, 발산된 빛은 광섬유프로브 연결아답터(6)를 거쳐 광섬유프로브(7)를 통해 측정하고자 하는 과일에 비춰진 후, 반사되며, 반사된 빛은 분광기(10)의 검출광 전달용 프로브(11)를 통해 광검출용 센서(12)에서 신호값을 측정하게 되고, 광검출용 센서(12)에 측정된 신호값은 소형PC(4)에 전송되며, 소형PC(4)에 기입력된 기준 신호값과 전송된 신호값을 비교 측정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대형 과일 품질정보 측정장치.When power is supplied from the rechargeable battery 1 to the small PC 4, the halogen lamp 5, and the LCD 9, and the system program of the small PC 4 is driven, the halogen lamp 5 is turned on to light The emitted and emitted light is reflected on the fruit to be measured through the optical fiber probe 7 through the optical fiber probe connection adapter 6 and then reflected, and the reflected light is transmitted to the detection light probe of the spectrometer 10 ( 11) the signal value is measured by the photodetector sensor 12, and the signal value measured by the photodetector sensor 12 is transmitted to the small PC 4, and is pre-inputted into the small PC 4. A portable fruit quality information measuring device, characterized in that configured to compare and measure the reference signal value and the transmitted signal value. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 광섬유프로브(7)는 광조사용 광섬유(15), 과일 투과광 검출용 광섬유(16) 및 과일 접착용 패드(17)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대형 과일 품질정보 측정장치.The optical fiber probe (7) is a portable fruit quality information measuring device, characterized in that consisting of the optical fiber for light irradiation (15), the optical fiber for detecting the transmitted light 16 and the fruit pad (17). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 소형PC(4)에는 GPS 수신기(14)가 연결되어 과일의 측정된 신호값과 함께 현재의 위치 정보를 파일로 저장하도록 된 것을 특징으로 하는 휴대형 과일 품질정보 측정장치.Portable fruit quality information measuring device, characterized in that the GPS receiver (14) is connected to the small PC (4) to store the current location information as a file with the measured signal value of the fruit.
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