KR100590595B1

KR100590595B1 - 입상형 작물의 영상획득장치, 작물분배장치 및 입상형작물을 선별하기 위한 작물선별장치

Info

Publication number: KR100590595B1
Application number: KR1020040092383A
Authority: KR
Inventors: 양길모; 조남홍; 박종률; 최동수; 김재규
Original assignee: 대한민국(관리부서:농촌진흥청); 주식회사 한성엔지니어링
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-06-19
Also published as: KR20060046880A

Abstract

입상형 작물을 반전시키면서 촬영할 수 있는 영상획득장치, 입상형 작물을 낙하시켜 수집상자로 분배할 수 있는 작물분배장치, 그리고 상기 영상획득장치와 작물분배장치를 이용하여 자동으로 입상형 작물을 등급별로 선별할 수 있는 작물선별장치가 개시된다. 영상획득장치는 촬영용 컨베이어 및 촬영용 컨베이어 상에서 회전하는 회전롤러를 포함하여 입상형 작물을 반전시키면서 진행시킬 수 있으며, 카메라는 반전되면서 진행하는 입상형 작물의 형상, 크기, 표면상태, 색깔, 휨 정도 등을 영상을 통해 실시간으로 획득할 수 있다. 또한, 작물분배장치는 분배용 컨베이어 및 분배용 컨베이어에 회전 가능하게 장착되어 특정 낙하 지점에서 입상형 작물을 투하할 수 있는 이송트레이를 포함하며, 이송트레이에 의해서 투하된 입상형 작물은 경사유도판을 통해 안전하게 수집상자에 수집될 수 있다. 작물선별장치는 입상형 작물을 낱개로 공급하면서 상기 영상획득장치를 이용하여 입상형 작물의 외형 특성을 실시간으로 획득할 수 있으며, 상기 작물분배장치를 이용하여 입상형 작물을 등급별로 분류할 수가 있다.

입상형 작물, 과실, 선별

Description

입상형 작물의 영상획득장치, 작물분배장치 및 입상형 작물을 선별하기 위한 작물선별장치{APPARATUS OF TAKING AN IMAGE OF BULK CROPS, APPARATUS OF DIVIDING BULK CROPS AND APPARATUS OF SORTING BULK CROPS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물선별장치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 도 1의 작물선별장치를 설명하기 위한 정면도이다.

도 3은 도 1의 전처리파트를 설명하기 위한 부분 확대 측면도이다.

도 4는 도 1의 전처리파트를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치를 설명하기 위한 정면도이다.

도 6은 도 5의 영상획득장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물분배장치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 8은 도 7의 작물분배장치의 이송트레이를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.

도 9는 도 7의 작물분배장치에서 과실의 분배 과정을 설명하기 위한 부분 확대 정면도이다.

도 10은 도 1 의 작물선별장치에서 제어파트를 설명하기 위한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10：작물선별장치 100：전처리파트

110：공급용 컨베이어 120：상승용 컨베이어

200：영상획득파트/영상획득장치 210：촬영용 컨베이어

220：회전 롤러 230：카메라부

300：작물분배파트/작물분배장치 310：분배용 컨베이어

320：이송트레이 340：이송가이드

350：스위칭부 360：경사유도판

400：제어파트 410：영상처리부

420：분류제어부 430：분배제어부

본 발명은 입상형 작물의 선별장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 파프리카, 고구마, 가지, 오이, 당근 및 감자와 같이 입상형으로 형성된 과일, 채소 또는 기타 식용작물을 선별하기 위한 선별장치에 관한 것이다.

파프리카, 고구마, 가지, 오이, 당근 및 감자 등은 입상형의 과실 형태로 재배 또는 획득되며, 이렇게 재배 또는 획득된 과실들은 과실의 형태, 크기 및 무게 는 물론, 표면 손상, 휨 정도 등에 의해서 등급별로 분류되고 있다. 등급별로 분류된 과실은 소비자에게 전달되는 과정에서 상호 분리되어 유통되며, 등급별로 분류된 과실은 각각 다른 가치를 갖는다.

종래에는 과실을 등급별로 분류하기 위해서 주로 인력에 의존하고 있다. 하지만, 종래의 선별방법에 따르면 재배면적과 소비량이 증가함에 따라 과도한 노동력을 투입해야 하며, 이는 능률 저하 및 생산원가 증가의 원인이 되어 고부가가치를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 선별 과정에서는 선별 인력의 주관적 판단에 따라 선별의 오차가 발생할 수 있으며, 불균일한 선별로 과실의 실제 가치가 낮게 평가되는 경우가 빈번히 발생할 수 있다는 문제점도 있다.

이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 제016098호(1998. 8. 14. 공고)가 개시되어 있다. 상기 공고된 특허는 "자동선과장치"에 관한 것이며, 과실의 상품성을 구분하는 중요 기준인 색깔과 크기를 CCD(Charge Coupled Device) 카메라로 스캔하고, 스캔된 이미지를 이용하여 컴퓨터 영상처리로 과실의 등급을 구분한 후, 해당 등급별로 과실을 선별할 수 있는 장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 자동선과장치는 수평하게 이동하는 컨베이어 상에 다수개의 요입공을 천공하여 형성하고, 요입공 상에 과실을 일시적으로 고정시킨 상태에서 컨베이어를 이동시키면서 과실의 이미지를 스캔한다. 또한, 이미지를 스캔하는 챔버의 출구 측으로 과실 배출용 공압실린더를 설치하여, 해당 등급의 과실이 통과할 때, 공압실린더가 작동하여 해당 과실을 분리 선별한다.

상기 자동선과장치에서는 작업자가 요입공에 하나씩 과실을 올려 놓아야 하기 때문에 전 과정을 자동화할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 각 요입공 상에 일시적으로 고정된 과실은 변화 없이 일정한 자세로 CCD 카메라를 통과하기 때문에, CCD 카메라는 일정 방향에서의 이미지만 획득할 수 있으면 반대편의 이미지를 획득할 수 없다는 단점도 있다. 또한, 선별된 과실을 공압실린더가 수평하게 밀어 내기 때문에 과실을 정확하게 밀어 내지 못할 경우가 자주 생길 수 있으며, 오작동의 경우 선별 라인 전체가 정지되어야 하기 때문에 전체 선별 라인의 능률이 저하될 수가 있다는 단점이 있다.

상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 과실의 이미지를 여러 각도에서 획득할 수 있는 영상획득장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 분류된 과일을 자동으로 분배할 수 있으며, 오작동에 대한 부담 없이 안정하게 작동할 수 있는 분배장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 영상획득장치 및 상기 분배장치를 이용하여 과실의 선별을 자동으로 처리할 수 있는 선별장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 영상획득장치는 입상형 작물(bulk plants or bulk fruit)을 이송하기 위한 촬영용 컨베이어, 촬영용 컨베이어에 회전 가능하게 장착되어 입상형 작물을 촬영용 컨베이어 상에서 회전 시키기 위한 회전 롤러, 및 촬영용 컨베이어에 인접하게 장착되어 입상형 작물을 촬영하기 위한 카메라부를 포함한다.

파프리카, 고구마, 가지, 감자 등의 입상형 작물을 선별하기 위해서, 이들 과실의 형상, 크기, 표면손상상태, 색깔, 휨 정도 등과 같은 외형 특성(appearance feature)을 감안할 수 있다. 과실의 외형 특성은 일 측면에 대한 영상으로는 온전히 파악할 수 없기 때문에, 본 발명에 따라 영상획득장치는 촬영용 컨베이어 상에서 과실을 지속적으로 반전시킬 수 있는 회전 롤러를 포함하며, 카메라부는 회전 롤러에 의해서 반전되는 과실을 촬영함으로써 과실의 전체적인 외형 특성을 실시간으로 파악할 수가 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 작물분배장치는 과실을 이송하기 위한 분배용 컨베이어, 분배용 컨베이어에 회전 가능하게 장착되며 과실을 지지하고 분배용 컨베이어의 이송경로와 평행한 정상경로를 따라 이동하는 이송트레이, 특정 수집상자에 대응하는 낙하 지점에서 이송트레이에 대한 지지력을 제거하여 과실을 낙하시키는 이송가이드, 정상경로 또는 이송가이드에 의한 경로로 이송트레이의 이동경로를 선택하는 스위칭부, 및 이송가이드의 낙하 지점에 위치하여 낙하하는 과실을 유도하는 경사유도판을 포함한다.

이송트레이는 과실을 낱개로 이송할 수 있으며, 과실의 등급에 따라 제공되는 특정 수집상자를 통과하면서 분배용 컨베이어 상에서 회전을 하고, 그 결과 등급별로 정의된 과실은 해당 수집상자에 수집될 수 있다. 이송트레이는 분배용 컨베이어를 따라 이동하고, 특정 낙하 지점에 대응하여 회전하면서 과실을 낙하하기 때문에 분배장치의 구조를 간단하게 유지할 수가 있다. 또한, 구조가 간단하여 작물 분배장치의 오작동 발생 비율이 낮으며, 오작동이 발생하여도 분배용 컨베이어를 정지할 필요가 없기 때문에 생산 능률을 크게 향상시킬 수가 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 작물선별장치는 전처리파트, 영상획득파트, 작물분배파트 및 제어파트를 포함한다. 전처리파트는 공급용 컨베이어 및 공급용 컨베이어의 단부에 위치하는 상승용 컨베이어를 포함하며, 상승용 컨베이어는 경사진 방향으로 상승하고 표면에 정지돌기가 형성된 상승용 컨베이어 벨트를 갖는다. 영상획득파트는 상승용 컨베이어의 단부에 위치하여 상승용 컨베이어의 진행방향과 교차하는 방향으로 과실을 이송하기 위한 촬영용 컨베이어 및 촬영용 컨베이어에 인접하게 장착되어 과실을 촬영하기 위한 카메라부를 포함한다. 작물분배파트는 촬영용 컨베이어의 단부에 위치한 분배용 컨베이어 및 분배용 컨베이어에 의해서 이송되는 과실의 이동경로를 전환하여 특정 수집상자로 안내하는 분배가이드부를 포함한다. 그리고, 제어파트는 카메라부를 통해 얻어진 이미지로부터 과실의 외형 특성을 정의하는 영상처리부, 영상처리부에 의해서 정의된 외형 특성을 감안하여 과실의 등급 그룹을 정의하는 분류제어부 및 분류제어부에 의해서 정의된 등급 그룹에 따라 상기 분배가이드부의 동작을 제어하는 분배제어부를 포함한다.

영상획득파트 및 작물분류파트를 정상적으로 운영하기 위해서 과실은 낱개 또는 소수로 공급되는 것이 바람직하며, 전처리파트 및 촬영용 컨베이어는 상호 작용을 통해서 과실을 낱개 또는 소수로 공급할 수 있다. 포대 또는 벌크 형태로 제공된 과실들은 공급용 컨베이어에서 상승용 컨베이어로 전환되면서 소수 단위로 이 동하며, 상승용 컨베이어에서 촬영용 컨베이어로 전환되면서 낱개로 이동한다. 촬영용 컨베이어와 상승용 컨베이어는 직각 또는 소정의 각도로 교차하기 때문에, 정지돌기에 의해서 소수 단위로 이동하는 과실은 촬영용 컨베이어 상에서 하나씩 이송될 수 있다. 낱개로 공급되는 과실은 영상획득파트 및 작물분배파트를 차례로 통과하면서 자동으로 선별될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물선별장치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2는 도 1의 작물선별장치를 설명하기 위한 정면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 작물선별장치(10)는 전처리파트(100), 영상획득파트(200), 작물분배파트(300) 및 제어파트(400)를 포함한다. 사과, 배, 고구마 또는 감자 등의 과실은 전처리파트(100)에서 포대 또는 바구니 등을 통해 벌크 형태로 제공될 수 있다. 과실들은 전처리파트(100)에서 영상획득파트(200)로 이송되는 과정에서 낱개로 공급되며, 영상획득파트(200)는 일렬로 또는 분리되어 공급되는 과실들에 대한 이미지를 획득 및 저장할 수 있다. 제어파트(400)는 저장된 이미지를 이용하여 과실의 외형 특성, 즉 과실의 형상, 크기, 색깔, 표면손상상태, 휨 정도 등을 파악할 수 있으며, 파악된 외형 특성을 감안하여 과실의 등급 그룹을 정의할 수 있다. 제어파트(400)는 작물분배파트(300)의 작동을 제어함으로써, 이송되는 과실들 각각을 정의된 등급 그룹에 따라 분배할 수 있다.

도 3은 도 1의 전처리파트를 설명하기 위한 부분 확대 측면도이며, 도 4는 도 1의 전처리파트를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 전처리파트(100)는 공급용 컨베이어(110) 및 공급용 컨베이어(110)의 단부에 위치하는 상승용 컨베이어(120)를 포함한다.

공급용 컨베이어(110)는 두 개의 롤러 간을 순환하는 공급용 컨베이어 벨트(112)를 포함하며, 공급용 컨베이어 벨트(112) 상에 과실들이 포대, 상자 또는 바구니 단위로 공급된다. 공급된 과실들은 공급용 컨베이어 벨트(112)를 통해 상승용 컨베이어(120)로 이동할 때, 작업자는 심하게 손실되거나 기형적으로 생긴 과실을 1차적으로 선별할 수가 있다.

또한, 공급용 컨베이어(110)를 통해서 한꺼번에 많은 양의 과실이 공급되는 경우를 방지하기 위해서 공급용 컨베이어(110)에 센서를 장착할 수 있다. 센서는 공급용 컨베이어(110) 및 상승용 컨베이어(120)의 연결 부위에 인접하게 장착될 수 있으며, 공급용 컨베이어(110)에서 상승용 컨베이어(120)로 과다한 양의 과실이 공급될 때 공급용 컨베이어 벨트(112)의 작동을 일시적으로 중지할 수 있다.

상승용 컨베이어(120)는 경사진 방향으로 순환하는 상승용 컨베이어 벨트(122)를 포함하며, 상승용 컨베이어 벨트(122)의 표면에는 복수개의 정지돌기(124)가 형성되어 과실들이 아래로 굴러 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 상승용 컨베이어 벨트(122)의 경사진 하단은 공급용 컨베이어(110)의 하부에 인접하게 위치하며, 경사진 상단은 영상획득파트(200)의 촬영용 컨베이어(210) 상부에 인접하게 위치한다.

공급용 컨베이어(110) 및 상승용 컨베이어(120)는 하나의 모터로 구동되며, 전처리파트(100)를 구동하는 모터는 회전속도를 조절할 수 있는 특성을 가질 수 있으며, 과실의 공급량에 따라 모터의 회전속도를 조절할 수가 있다.

상승용 컨베이어 벨트(122)의 정지돌기(124)는 소수의 과실들만 이동시킬 수 있기 때문에, 다수개의 과실들은 공급용 컨베이어(110)에서 상승용 컨베이어(120)로 전환되면서 소수 단위로 분리된다.

또한, 상승용 컨베이어(120)와 촬영용 컨베이어(210)가 대략 직각으로 교차하기 때문에, 상승용 컨베이어(120)에서 촬영용 컨베이어(210) 또는 연장된 컨베이어로 전환되는 과정에서 과실은 낱개로 분리되어 이동할 수가 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 영상획득파트(200)는 촬영용 컨베이어(210) 및 촬영용 컨베이어(210)에 인접하게 장착되어 과실을 촬영하기 위한 카메라부(230)를 포함하며, 앞서 언급한 바와 같이, 촬영용 컨베이어(210)는 상승용 컨베이어(120)의 단부에 위치하여 상승용 컨베이어(120)의 진행방향과 교차하는 방향으로 배치된다.

작물분배파트(300)는 촬영용 컨베이어(210)의 단부에 위치한 분배용 컨베이어(310) 및 분배용 컨베이어(310)에 의해서 이송되는 과실의 이동경로를 전환하여 특정 수집상자로 안내하는 분배가이드부(320)를 포함한다. 이를 위해서 제어파트(400)는 카메라부(230)를 통해 얻어진 이미지로부터 과실의 외형 특성을 정의하고, 정의된 외형 특성을 감안하여 과실의 등급 그룹을 정의하고, 각 등급 그룹에 따라 과실을 분배하도록 분배가이드부의 동작을 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상획득장치를 설명하기 위한 정면도이며, 도 6은 도 5의 영상획득장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 5의 영상획득장치는 도 1의 작물선별장치(10)에서 영상획득파트(200)와 거의 동일하게 이해될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 영상획득장치(200)는 촬영용 컨베이어(210), 회전 롤러(220), 및 카메라부(230)를 포함한다.

촬영용 컨베이어(210)는 촬영용 구동 스프로켓(212), 촬영용 종동 스프로켓(214), 및 촬영용 구동 스프로켓(212)과 촬영용 종동 스프로켓(214)을 연결하는 촬영용 체인(216)을 포함한다. 그리고, 촬영용 체인(216)에는 회전 롤러(220)가 회전 가능하게 장착되고, 회전 롤러(220)의 축은 촬영용 컨베이어(210)의 진행 방향과 수직한 방향으로 배향되어 있다. 따라서 촬영용 체인(216)이 이동함에 따라 회전 롤러(220)도 체인을 따라 이동하며, 회전 롤러(220)의 저면은 고정된 지지판(218)에 의해서 지지되어 촬영용 체인(216)에 대해 상대적으로 회전을 할 수가 있다.

회전 롤러(220)는 실린더형의 원형봉으로 형성될 수 있으며, 다르게는 복수개의 회전 휠(222)를 포함할 수 있다. 회전 휠(222)은 회전 롤러(220)의 축을 중심으로 독립적 또는 종속적으로 회전할 수 있으며, 회전 롤러(220)의 축을 따라 균일한 간격으로 배치되어 과실이 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수도 있다.

촬영용 컨베이어(210)의 상부에는 카메라부(230)가 제공된다. 카메라부(230)는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라(232)를 포함하며, 촬영용 컨베이어(210) 및 회전 롤러(220)에 의해서 CCD 카메라(232) 하부를 통과하는 과실의 영상을 획득 및 저장할 수 있다.

CCD 카메라(232)의 주변으로는 외부의 빛에 의한 간섭을 최소화하기 위한 암실(234)이 형성될 수 있으며, 암실(234)이 형성되는 경우에는 수개의 조명(236)이 암실(234) 내부에 설치될 수가 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전처리파트(100)로부터 과실(F)이 낱개로 공급되고, 촬영용 컨베이어(210)에 의해서 과실(F)이 낱개로 이동한다. 과실(F)들은 각각 회전 롤러(220) 사이 지점에서 지지되며, 각각 다른 형상, 크기, 표면상태, 휨 정도 등을 가질 수 있다.

회전 롤러(220)가 지지판(218)과 접함에 따라 회전 롤러(220)는 상대적으로 회전을 하고, 회전 롤러(220)가 회전함에 따라 그 사이 지점에서 지지되는 과실(F)은 지속적으로 반전되면서 CCD 카메라(232) 하부를 통과하게 된다.

CCD 카메라(232)를 통해서 획득된 영상은 제어파트(400)의 모니터를 통해서 디스플레이 될 수 있다. 또한, 한 과실(F)에 대해 CCD 카메라(232)는 여러 각도의 이미지를 획득 및 저장할 수 있기 때문에 가려지는 부분 없이 과실(F)의 전체적인 외형 특성을 파악할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물분배장치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 8은 도 7의 작물분배장치의 이송트레이를 설명하기 위한 부분 확대 평면도이고, 도 9는 도 7의 작물분배장치에서 과실의 분배 과정을 설명하기 위한 부분 확대 정면도이다. 도 7의 작물분배장치는 도 1의 작물선별장치(10)에서 작물분배파트(300)와 거의 동일하게 이해될 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 작물분배장치(300)는 분배용 컨베이어(310), 이송트레이(320), 정상경로 레일(330), 이송가이드(340), 스위칭부(350) 및 경사유도판(360)을 포함한다.

분배용 컨베이어(310)는 촬영용 컨베이어(210)의 단부에 위치하며, 영상획득장치(200) 또는 기타 측정장치를 통과한 과실을 이송 받는다. 낱개로 공급되는 과실을 이송 받기 위해서 분배용 컨베이어(310)에는 체인을 따라 다수개의 이송트레이(320)가 회전 가능하게 장착된다. 이송트레이(320)는 과실을 담기 위해 그릇 형상으로 형성되며, 이송트레이(320)의 회전축은 일 측으로 치우쳐져서 이송트레이(320)가 과실을 용이하게 낙하시킬 수 있다.

분배용 컨베이어(310)의 이동경로를 따라 정상경로 레일(330)이 작물분배장치(300)에 제공되며, 이송트레이(320)에 형성된 가이드 핀(322)이 정상경로 레일(330)을 따라 이동할 수가 있다. 분배가이드부(320)가 작동을 하지 않는 정상적인 상태에서 이송트레이(320)의 가이드 핀(322)은 정상경로 레일(330)을 따라 이동하며, 이송트레이(320)는 작물분배장치(300)의 상부에는 수평한 상태를 유지할 수 있다.

하지만, 수집상자(380)에 대응하는 낙하 지점에는 이송가이드(340)가 제공되며, 이송가이드(340)는 정상경로 레일(330)에 인접하게 형성되어 스위칭부(350)의 작동에 따라 선택적으로 이송트레이(320)의 가이드 핀(322)을 지지할 수가 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제어파트(400)에 의해 등급 그룹이 정의된 과실(F)이 해당 분배가이드부(320)를 통과하게 되면, 센서는 이를 감지하게 되고, 스위 칭부(350)의 솔레노이드 밸브(352)를 작동시킬 수 있다.

솔레노이드 밸브(352)의 작동에 따라 정상경로 레일(330)을 따라 제공된 스위칭 가이드(354)가 아래로 회동하여 가이드 핀(322)의 이동경로를 해당 이송가이드(340)로 안내할 수 있다.

이송가이드(340)는 낙하 지점의 전후로 형성된 경사 가이드(342)를 포함한다. 따라서 스위칭부(350)에 의해서 정상경로 레일(330)에서 이송가이드(340)로 전환된 가이드 핀(322)은 경사 가이드(342)를 따라 점차 하강하게 되고, 이송트레이(320)로 상부의 회전축을 중심으로 회전하여 밑으로 떨궈진다(①).

이송트레이(320)로부터 과실(F)이 떨어지면서 경사유도판(360)에 의해서 지지되어 경사유도판(360)을 따라 이동할 수 있다(②). 이때 경사유도판(360)은 경사 구조를 이용하여 과실(F)에 대한 충격을 완화할 수 있으며, 충격 완화를 더 보강하기 위해서 스펀지와 같은 완충재를 사용할 수도 있다.

경사유도판(360)의 단부에는 수집용 컨베이어(370)가 장착될 수 있으며, 수집용 컨베이어(370)는 경사유도판(360)을 타고 전달된 과실(F)을 수집상자(380)로 이송할 수 있다(③).

다시 도 7을 참조하면, 작물선별장치(10) 또는 작물분배장치(300)는 과실의 무게를 측정하기 위한 로드셀(390)을 더 포함할 수 있다. 로드셀(390)은 이송트레이(320)와 함께 이동하는 과실(F)의 무게를 측정할 수 있으며, 로드셀(390)에 의해서 측정된 과실(F)의 무게는 과실의 등급 그룹을 정의함에 있어 감안될 수 있다.

도 10을 참조하면, 제어파트(400)는 영상처리부(410), 분류제어부(420) 및 분배제어부(430)를 포함한다. 영상처리부(410)는 CCD 카메라(232)로부터 얻어진 이미지를 분석하여 과실의 형상, 크기, 색깔, 표면손상정도, 휨 정도 등과 같은 외형 특성을 지수로 산정할 수 있다. 지수로 산정된 과실의 외형 특성은 분류제어부(420)로 전달되어 과실의 등급 그룹을 정의함에 있어 기준이 될 수 있다. 분류제어부(420)는 과실의 외형 특성과 로드셀(390)에 의해서 전달된 무게를 감안하여 과실의 등급 그룹을 정의할 수 있다. 과실과 등급 그룹을 상호 매칭시켜 분배제어부(430)로 전달한다.

분배제어부(430)는 등급 그룹에 따라 과실(F)이 저장되는 수집상자(380)를 제어할 수 있으며, 각 수집상자(380)에 해당하는 분배가이드부(320)를 작동시킴으로써 과실을 분배할 수 있다.

영상획득장치는 촬영용 컨베이어와 함께 이동하면서 회전하는 회전 롤러를 이용함으로써 과실을 지속적으로 반전시킬 수 있으며, 반전되는 과실의 외형 특성을 여러 각도에서 실시간으로 파악할 수가 있다. 따라서 대량의 과실이 제공되어도 과실의 선별 작업을 단시간에 완료할 수 있으며, 소정의 알고리즘에 따라 과실의 등급을 객관적으로 정의하기 때문에 제품의 상품성 및 신용을 크게 향상시킬 수가 있다.

작물분배장치는 분류된 과일을 자동으로 분배할 수 있으며, 중력을 이용한 자연 낙하를 이용함으로써 분배장치의 구조를 간단하게 유지할 수가 있다. 또한, 이송트레이를 낙하하는 과정에서 오작동이 발생할 염려가 적으며, 혹여 오작동이 발생하여도 전체 생산라인에 대한 진행을 최소로 유지함으로써 장치를 안정하게 작동할 수 있다.

작물선별장치는 다수로 공급되는 과실을 낱개로 공급되도록 자동으로 정리할 수 있으며, 과실들이 영상획득장치 및 작물분배장치를 통과하게 함으로써 자동으로 과실의 선별을 완료할 수가 있다. 종래 수작업에 의존하던 선별작업을 자동으로 처리함으로써 인건비 절약, 과실의 품질향상, 생산능률의 향상 등을 농가소득을 증대시킬 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

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입상형 작물을 분배하여 수집상자(380)에 저장하기 위한 작물분배장치(300)에 있어서,

상기 입상형 작물을 이송하기 위한 분배용 컨베이어(310);

상기 분배용 컨베이어(310)에 회전 가능하게 장착되며 상기 입상형 작물을 지지하고 상기 분배용 컨베이어(310)의 이송경로와 평행한 정상경로를 따라 이동하는 이송트레이(320);

상기 수집상자(380)에 대응하는 낙하 지점에서 상기 이송트레이(320)에 대한 지지력을 제거하여 상기 낙하 지점에서의 상기 입상형 작물을 낙하시키는 이송가이드(340);

상기 정상경로 또는 상기 이송가이드(340)에 의한 경로로 상기 이송트레이(320)의 이동경로를 선택하는 스위칭부(350); 및

상기 이송가이드(340)의 상기 낙하 지점에 위치하여 낙하하는 상기 입상형 작물을 유도하는 경사유도판(360);을 포함하는 작물분배장치(300).
제4항에 있어서,

상기 이송트레이(320)는 측방향으로 돌출된 가이드 핀(322)을 포함하며, 상기 가이드 핀(322)이 상기 분배용 컨베이어(310)의 이송경로와 평행하게 형성된 정상경로 레일(330)을 따라 이동할 때 상기 이송트레이(320)는 상기 입상형 작물을 지지하며, 상기 가이드 핀(322)이 상기 이송가이드(340)를 따라 이동할 때 상기 이송트레이(320)는 상기 낙하 지점에서 회전하여 상기 입상형 작물을 낙하시키는 것을 특징으로 하는 작물분배장치(300).
제5항에 있어서,

상기 스위칭부(350)는 솔레노이드 밸브(352) 및 상기 솔레노이드 밸브(352)에 의해서 상기 정상경로 레일(330) 또는 상기 이송가이드(340)를 선택적으로 연결하는 스위칭 가이드(354)를 포함하고, 상기 이송가이드(340)는 상기 낙하 지점의 전후로 형성된 경사 가이드(342)를 포함하고, 상기 이송트레이(320)의 가이드 핀(322)은 상기 경사 가이드(342)를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 작물분배장치(300).
제4항에 있어서,

상기 경사유도판(360)의 하단부에는 수집용 컨베이어(370)가 장착되며, 낙하한 상기 입상형 작물은 상기 경사유도판(360) 및 상기 수집용 컨베이어(370)를 통해 상기 수집상자(380)로 이송되는 것을 특징으로 하는 작물분배장치(300).
입상형 작물을 선별하기 위한 작물선별장치(10)에 있어서,

공급용 컨베이어(110) 및 상기 공급용 컨베이어(110)의 단부에 위치하는 상승용 컨베이어(120)를 포함하며, 상기 상승용 컨베이어(120)는 경사진 방향으로 상승하고 표면에 정지돌기(124)가 형성된 상승용 컨베이어 벨트(122)를 갖는 전처리파트(100);

상기 상승용 컨베이어(120)의 단부에 위치하여 상기 상승용 컨베이어(120)의 진행방향과 교차하는 방향으로 상기 입상형 작물을 이송하기 위한 촬영용 컨베이어(210) 및 상기 촬영용 컨베이어(210)에 인접하게 장착되어 상기 입상형 작물을 촬영하기 위한 카메라부(230)를 포함하는 영상획득파트(200);

상기 촬영용 컨베이어(210)의 단부에 위치한 분배용 컨베이어(310) 및 상기 분배용 컨베이어(310)에 의해서 이송되는 상기 입상형 작물의 이동경로를 전환하여 특정 수집상자로 안내하는 분배가이드부(320)를 포함하는 작물분배파트(300); 및

상기 카메라부(230)를 통해 얻어진 이미지로부터 상기 입상형 작물의 외형 특성을 정의하는 영상처리부(410), 상기 영상처리부(410)에 의해서 정의된 상기 외형 특성을 감안하여 상기 입상형 작물의 등급 그룹을 정의하는 분류제어부(420) 및 상기 분류제어부(420)에 의해서 정의된 등급 그룹에 따라 상기 분배가이드부(320)의 동작을 제어하는 분배제어부(430)를 포함하는 제어파트(400);를 구비하는 작물선별장치(10).
제8항에 있어서,

상기 영상획득파트(200)에 인접하게 상기 입상형 작물의 무게를 측정하기 위한 로드셀(390)을 더 포함하며, 상기 제어파트(400)의 상기 분류제어부(420)는 상기 로드셀(390)에 의해서 측정된 무게와 상기 입상형 작물의 외형 특성을 감안하여 상기 입상형 작물의 등급 그룹을 정의하는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).
제8항에 있어서,

상기 영상획득파트(200)는 상기 촬영용 컨베이어(210)에 회전 가능하게 장착되어 상기 입상형 작물을 상기 촬영용 컨베이어(210) 상에서 회전 시키기 위한 회전 롤러(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).
제10항에 있어서,

상기 촬영용 컨베이어(210)는 촬영용 구동 스프로켓(212), 촬영용 종동 스프로켓(214), 및 상기 촬영용 구동 스프로켓(212)과 상기 촬영용 종동 스프로켓(214)을 연결하는 촬영용 체인(216)을 포함하며, 상기 회전 롤러(220)는 상기 체인(216)에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 영상획득장치(200).
제8항에 있어서,

상기 분배가이드부(320)는

상기 분배용 컨베이어(310)에 회전 가능하게 장착되며 상기 입상형 작물을 지지하고 상기 분배용 컨베이어(310)의 이송경로와 평행한 정상경로를 따라 이동하는 이송트레이(320);

상기 수집상자(380)에 대응하는 낙하 지점에서 상기 이송트레이(320)에 대한 지지력을 제거하여 상기 낙하 지점에서의 상기 입상형 작물을 낙하시키는 이송가이드(340);

상기 정상경로 또는 상기 이송가이드(340)에 의한 경로로 상기 이송트레이(320)의 이동경로를 선택하는 스위칭부(350); 및

상기 이송가이드(340)의 상기 낙하 지점에 위치하여 낙하하는 상기 입상형 작물을 유도하는 경사유도판(360);을 포함하는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).
제12항에 있어서,

상기 이송트레이(320)는 측방향으로 돌출된 가이드 핀(322)을 포함하며, 상기 가이드 핀(322)이 상기 분배용 컨베이어(310)의 이송경로와 평행하게 형성된 정상경로 레일(330)을 따라 이동할 때 상기 이송트레이(320)는 상기 입상형 작물을 지지하며, 상기 가이드 핀(322)이 상기 이송가이드(340)를 따라 이동할 때 상기 이송트레이(320)는 상기 낙하 지점에서 회전하여 상기 입상형 작물을 낙하시키는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).
제13항에 있어서,

상기 스위칭부(350)는 솔레노이드 밸브(352) 및 상기 솔레노이드 밸브(352)에 의해서 상기 정상경로 레일(330) 또는 상기 이송가이드(340)를 선택적으로 연결하는 스위칭 가이드(354)를 포함하고, 상기 이송가이드(340)는 상기 낙하 지점의 전후로 형성된 경사 가이드(342)를 포함하고, 상기 이송트레이(320)의 가이드 핀(322)은 상기 경사 가이드(342)를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).
제12항에 있어서,

상기 경사유도판(360)의 하단부에는 수집용 컨베이어(370)가 장착되며, 낙하한 상기 입상형 작물은 상기 경사유도판(360) 및 상기 수집용 컨베이어(370)를 통해 상기 수집상자(380)로 이송되는 것을 특징으로 하는 작물선별장치(10).