KR100838138B1 - 물체의 내부품질을 측정하는 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물체의 내부품질을 측정하는 내부품질 측정장치에 관한 것으로, 상기 장치는 운반장치, 검출장치, 투광장치, 수광장치, 분석장치 및 모조물 부재 삽입장치를 구비하며, 상기 분석장치는 모조물 부재에 의한 수신광을 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여, 이에 기초하여 분석결과를 보정한다.
Description
도 1 은 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 전반적인 구조를 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 측정부의 구조를 나타낸 개략도.
도 3 은 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 필터부의 구조를 나타낸 확대도.
도 4a, 도 4b 및 도 4c 는 각각 본 발명의 제 1 실시형태에서의 인조청과물 참조체를 나타낸 사시도, 단면도 및 평면도.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 청과물의 내부품질을 측정하는 측정장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 도면.
도 6 은 제 1 실시형태의 인조과실과 실제 과실의 측정 산도의 시간에 따른 변화를 나타낸 도면.
도 7 은 제 1 실시형태의 인조과실체 및 실제 오렌지의 환경변화에 대한 측정 산도의 변화의 동기성을 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태의 개략적인 구조도.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 투광 시스템의 개략적 구조를 나타낸 사시도.
도 10 은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 오렌지의 당도 및 산도를 측정하 는 측정장치의 개략적 구조를 나타낸 정면도.
도 11 은 도 10 의 측정장치의 측면도.
도 12 는 실시형태의 측정장치의 제어 시스템의 블록도.
도 13 은 실시형태의 측정장치의 광전 센서의 출력신호파형의 일례를 나타낸 도면.
도 14 는 실시형태의 측정장치의 CPU 의 동작을 나타낸 순서도.
도 15 는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 전반적인 구조를 나탄낸 개략도.
도 16 은 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 전반적인 구조를 나타낸 개략도.
도 17 은 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 측정부의 구조를 나타낸 개략도.
도 18 은 본 발명의 제 6 실시형태에서의 청과물의 내부품질을 평가하는 평가장치의 평면도.
도 19 는 도 18 의 19-19 를 따른 도면.
도 20a, 도 20b 및 도 20c 는 각각 본 발명의 제 7 실시형태에서의 청과물의 내부품질을 평가하는 평가장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 20a 는 측면도, 도 20b 는 평면도, 도 20c 는 도 20a 에 수직한 방향의 측면도.
도 21 은 제 7 실시형태의 장치의 제어 시스템의 일례를 나타낸 블록도.
도 22a 및 도 22b 는 각각 제 8 실시형태의 청과물의 내부품질을 평가하는 평가장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 측면도 및 평면도.
도 23 은 제 8 실시형태의 장치의 제어 시스템의 일례를 나타낸 블록도.
도 24 는 제 8 실시형태의 장치에 사용될 수 있는 높이 센서의 일례를 나타낸 도면.
도 25 는 본 발명의 제 9 실시형태의 청과물의 내부품질을 평가하는 평가장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 도면.
도 26 은 제 9 실시형태의 장치의 변형예에 따른 차광판의 구조를 나타낸 사시도.
도 27a 및 도 27b 는 각각 본 발명의 제 10 실시형태의 청과물의 내부품질을 평가하는 평가장치의 트레이 (tray) 의 개략적인 구조를 나타낸 도면으로서, 도 27a 는 일부를 단면으로 나타낸 측면도이며, 도 27b 는 도 27a 에 수직한 방향의 측면도.
도 28a 및 도 28b 는 각각 본 발명의 제 11 실시형태에서의 인조청과물 참조체를 나타낸 도면으로서, 도 28a 는 사시도이며 도 28b 는 단면도.
도 29 는 본 발명의 제 11 실시형태의 청과물의 내부품질을 측정하는 측정장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 사시도.
도 30 은 복수개의 인조청과물을 사용하여 청과물의 내부품질을 측정하는 측정장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 사시도.
도 31 은 제 11 실시형태의 인조과실 참조체의 투과광의 스펙트럼을 실제 과실의 투과광 스펙트럼과 비교하여 나타낸 도면.
도 32a 및 도 32b 는 본 발명의 제 12 실시형태에서의 인조과실체를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 33 은 본 발명의 제 13 실시형태에서의 또 다른 인조과실체를 나타낸 단면도.
도 34 는 본 발명의 제 14 실시형태의 투광 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 사시도.
도 35 는 본 발명의 제 15 실시형태의 투광 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 사시도.
도 36 는 본 발명의 제 17 실시형태에서의 인조청과물 참조체를 나타낸 단면도.
도 37 은 종래예의 구조를 나타낸 개략도.
도 38 은 다른 종래예의 구조를 나타낸 개략도.
도 39 는 또 다른 종래예의 구조를 나타낸 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 내부품질 측정장치 2 : 벨트 컨베이어
3 : 벨트 4 : 센서
5 : 차광 바스켓 6 : 측정부
8 : 피검체
본 발명은 비파괴에 기초하여 청과물 (과일 및 야채) 등의 물체의 내부품질 을 측정하는 장치에 관한 것이다.
비파괴에 기초하여 청과물 (과일 및 야채) 등의 물체의 내부품질을 측정하는 종래의 장치의 예로는, 예컨대 일본 특개평 제 6-213804호에 기재된 장치가 있다. 이하, 도 37 및 도 38 을 참조하여 이 종래의 장치를 설명하기로 한다.
도 37 에 나타낸 장치에서는, 벨트 컨베이어 (850) 에 탑재된 귤, 오렌지, 사과 등의 검사대상 물체 (이하, 피검체로 함) 에 램프 (853) 로부터 광 (854) 이 투사되며, 피검체 (852) 를 투과하여 출사된 광 (856) 이 분광기 (858) 에 수신된다. 이 분광기 (858) 가 투과된 광 (825) 의 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 이 흡수 스펙트럼에 기초하여 피검체의 내부품질이 판정될 수 있게 된다.
이 장치에서는, 컨베이터 (850) 상의 복수개의 피검체 (852) 가 연속적으로 측정되는 과정에서 측정값의 변동이 생기게 된다. 이는 측정시간이 경과함에 따라서 분광기의 측정값의 기준라인 (측정의 기준이 되는 값) 이 변화됨으로써 야기된 것으로 생각된다. 이 변화는 분광기 및 장치 자체에서의 변화와 주변환경의 변화에 의한 경우가 대부분이다.
비파괴에 기초하여 멜론 등의 청과물의 내부품질을 측정하는 또 다른 장치로는, 예컨대 일본 특개평 제 6-288903호 에 기재된 장치가 있다. 이 종래의 장치를 도 39 를 참조하여 아래에 설명하기로 한다.
이 장치에서는, 벨트 컨베이터 (870) 상의 차광 바스켓 (872) 상에 탑재된 멜론 등의 피검체 (874) 에 램프 (876) 로부터 근적외광이 투사되며, 피검체 (874) 를 투과하여 출사된 광이 광섬유 (878) 를 통하여 분광기 (880) 에 수신된 다. 이 분광기 (880) 가 이 투과광의 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 이 흡수 스펙트럼에 기초하여 피검체 (874) 의 내부품질이 판정되게 된다.
이 장치에서는, 복수개의 차광 바스켓 (872) 상에 각각 탑재된 복수개의 피검체 (874) 가 연속적으로 측정되는 과정에서 측정값의 변동이 생기게 된다. 이는 측정시간이 경과함에 따라서 분광기 (880) 의 측정값의 기준라인 (측정의 기준이 되는 값) 이 변화됨으로써 야기된 것으로 생각된다. 이 변화는 주로 분광기 (880) 및 주변환경의 변화에 의한 경우가 대부분이다.
그러나, 종래의 장치에서는, 측정시간의 경과에 따라서 변화하는 기준라인의 조정 (즉, 보정) 은, 측정의 개시시에만 행해지므로, 측정이 진해되어 시간이 경과되게 되면 측정값의 변동이 생기게 된다.
한편, 측정 도중에 보정을 행하기 위해서는, 보정을 할 때마다 컨베이터라인이 정지되어야 하며 측정이 중지되어야 한다. 따라서, 보정을 하기 위해서 측정시간이 길어지게 된다.
도 38 에 나타낸 장치에서는, 벨트 컨베이터 (850) 에 탑재된 피검체 (852) 에 하프 미러 (860, half mirror) 에 의해 반사된 광 (862) 이 투사되며, 피검체 (852) 에 반사되어 하프 미러 (860) 를 투과한 광이 분광기 (858) 에 의해 수신됨으로써, 도 37 의 장치에서와 동일하게 피검체 (852) 의 내부품질이 판정되게 된다. 이 장치에서는, 벨트 컨베이터 (850) 를 사이에 두고 분광기 (858) 및 보정용 기준 반사판 (866) 이 서로 대향하여 배치되며, 반사판 (866) 으로부터의 반사광에 의해 컨베이어 (850) 상에 피검체가 존재하지 않는 위치에서 보정이 행 해질 수 있다.
그러나, 이 방법에 따른 보정은 피검체에 의해 투과된 광을 측정하는 도 37 의 장치에는 적용될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 피검체에 의해 투과된 광에 의하여 청과물의 내부품질을 측정하는 장치에 있어서, 측정을 중단하지 않고 장치의 보정을 행할 수 있도록 하며 기준라인의 변화를 배제함으로써 청과물의 내부품질을 정확하게 측정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 스펙트럼 분석에 의한 내부품질의 측정에는, 할로겐 램프 등의 광원으로부터 청과물에 광을 투사하여, 청과물을 통하여 투과된 광을 복수개의 상이한 파장을 갖는 채널로 분광하며, 각 채널내의 투과광의 강도를 전류로 변환시켜, 이 전류를 측정하여 청과물들의 흡수 스펙트럼을 검출함으로써 이에 기초하여 청과물의 당도 등을 측정하는 것이 통례이다. 이러한 측정에서는, 광원 램프의 변동, 구체적으로는 스펙트럼 특성 (색온도) 의 경시변화나 열화, 및 주변온도 등의 환경변화에 수반한 변동 및 측정계의 경시적 또는 환경변화에 수반한 변동 등을 피할 수 없으므로, 이에 따라서 측정에 오차가 생기게 된다.
이를 방지하기 위하여, 이 측정의 경우에, 소정의 시간간격으로 장치의 보정이 행해진다. 이 보정은 원래 검사대상인 청과물 대신에 소정의 보정체의 투과광량을 측정함으로써 행해진다. 대표적인 보정방법은 다음과 같다. 각 파장 채널에서, 보정을 수행하기 위하여, 다음의 수식,
T = Is/Ir
에 따라서 측정 투과율 (T) 이 계산되며, 여기서 Is 는 보정체의 투과광 강도 (더 자세하게로는 투과광으로부터 변환된 전류의 강도) 이며 Ir 는 검사대상 청과물의 투과광 강도 (더 자세하게로는 투과광으로부터 변환된 전류의 강도) 이다. 즉, 피검체의 투과율의 값을 보정체의 투과율과의 비에 의해 보정됨으로써, 광원 및 측정계의 변동에 기인한 투과광의 변화를 상쇄시키게 된다.
더욱 정확한 측정을 위해, 다음의 수식,
T = (Is － D)/(Ir － D)
에 의해 계산될 수도 있으며, 여기서 D 는 분광기로의 입력이 영 (0) 인 경우 측정계의 암전류이다.
이러한 보정에 사용된 보정체로는, 통상적으로 ND 필터 (neutral density filter) 등의 평탄한 흡수특성을 갖는 물체가 사용된다. 보정시에, 광원으로부터의 광을 직접 모니터하지 않고 ND 필터를 통하여 모니터하는 이유는, 보정을 정확히 하기 위해 광의 강도가 실제 피검체을 통한 투과광의 강도에 근접한 광도레벨이어야 하기 때문이다. 따라서, ND 필터의 투과광의 양이 실제 피검체의 투과광의 양에 대해 소정의 범위 이내로 되도록 보정용 ND 필터의 투과율을 선택하는 것이 통례이다.
전술한 바와 같이, 측정장치의 각종 변동에 대한 보정이 ND 필터 등의 보정체를 이용하여 수행된다. 그러나, 실제 피검체인 청과물은, 그 주성분이 물이므로 특수한 광흡수 특성을 갖는 반면, ND 필터의 광흡수 특성은 평탄하다. 이렇게 광흡수 특성에 큰 차이가 있으므로, ND 필터가 청과물의 크게 변화하는 흡수특성을 따라가지 못하므로, 보정체를 통한 투과광의 강도 및 피검체를 통한 투과광의 강도가 파장에 따라서 서로 큰 차이를 갖게 되므로 고정도의 보정을 수행할 수 없게 되는 문제가 있다.
적외선 스펙트럼 분석에 의한 측정시에는, 장치측뿐만 아니라 피검체측에도 변동의 문제가 있다. 즉, 적외선 스펙트럼 분석에 의한 당도, 산도 등의 내부품질의 측정 원리는, 피검체인 청과물의 함유물의 각종 기 (group) (예컨대, O-H, C-H 등의 관능 (functional) 기) 에 의해 투과광 스펙트럼 중에서 특정 파장에서 흡수가 생기는 사실에 기초한다. 또한, 청과물의 흡수 스펙트럼은 온도 등의 환경변화에 의해 변화되므로 기에 의한 흡수의 피크파장에도 변동이 생기게 된다. 이로 인해, 스펙트럼 분석에 의한 내부품질의 측정에 오차가 생기게 되다. 특히, 이는 함유율이 낮은 산도 등의 측정시에 현저하게 나타난다. ND 필터는 환경변화에 대해 흡수특성의 변동성을 갖지 않으므로, 이러한 점에서도 보정체로서는 부적합하다.
스펙트럼 분석에 의하여 청과물의 내부품질을 측정하는 종래의 측정장치에서는, 장치내에서 보정체를 측정하는 위치와 피검체를 측정하는 위치가 상이하므로, 이는 측정된 흡수 스펙트럼의 변동이 동기되지 않는 이유가 된다.
본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결한 보정방법을 제공하는 것이다.
또한, 청과물의 당도, 산도, 성숙도 등의 내부품질의 값은 청과물내의 위 치에 따라 상이하다. 따라서, 청과물에 광을 투사하여 청과물을 투과한 광에 의하여 그 내부품질을 측정하는 장치에 있어서, 청과물의 중심부에 광을 투사하는 것이 바람직하다.
그러나, 종래예에서는, 투사광원의 크기가 일정하므로, 피검체인 청과물의 크기가 상이한 경우, 큰 피검체와 작은 피검체에서는 투사위치가 상이하게 된다. 즉, 작은 피검체에서는 피검체의 중심부에 투광되는데 반하여, 큰 피검체에서는 하부에 투광되게 된다. 따라서, 각 피검체에 대해 동일한 조건으로 측정된 것이라고 말할 수 없다.
한편, 이러한 측정장치에서는 청과물의 내부품질은 청과물을 투과한 광의 흡수 스펙트럼에 의해 계산되지만, 정확하게 측정하기 위해서는, 흡수 스펙트럼이 충분한 강도를 갖는 것이 바람직하다.
그러나, 일정량의 광이 조사된 청과물을 투과한 광의 양은, 청과물의 종류에 따라서 매우 작게 되는 경우가 있다. 이 경우 측정이 곤란하게 된다. 일반적으로, 멜론이나 수박 등은 투과량이 적은 반면, 오렌지 등은 투과량이 많다. 소량의 투과과량으로써 청과물의 내부품질을 측정하는 경우에는, 각 피검체의 흡수 스펙트럼의 강도 사이에 차이를 발견하기 어렵기 때문에, 흡수 스펙트럼에 의한 계산이 어렵게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 청과물에 광을 투광하여 청과물의 내부품질을 비파괴에 기초하여 측정하는 측정장치에 있어서, 피검체의 크기에 무관하게, 피검체의 적도부 (피검체의 중심부를 포함하는 면으로서 지표와 수평한 면과 피검체 의 표면이 교차하는 선) 부근에 광을 조사할 수 있도록 하여, 청과물의 종류에 따라서 청과물로의 투광량을 변화시킬 수 있도록 하는 측정장치를 제공하는 것이다.
청과물에 광을 투광하여 투과광의 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 청과물의 당도, 산도 등의 내부품질을 측정하는 청과물의 비파괴 측정장치에 있어서, 피검체인 복수개의 청과물이 벨트 컨베이터 등의 이동시스템상에 탑재되어 이동되면서 복수개의 피검체에 대한 측정이 연속적으로 수행된다.
더 자세히 설명하면, 피검체에 광을 투광하기 위한 투광장치 및 피검체로부터 투과된 광을 수신하여 그 흡수 스펙트럼을 측정하는 센서로 구성된 측정장치가 컨베이어 이동경로의 소정위치에 설치되며, 각 피검체가 측정위치를 통과할 때 측정이 수행된다. 구해진 흡수 스펙트럼에 기초하여, 피검 청과물의 당도, 산도 등이 계산된다.
이 측정장치에서, 측정 오차를 감소시키기 위하여 피검 청과물의 중심위치에서 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 장치에서, 개별 피검체를 수용하는 바스켓을 컨베이너상에 탑재하여, 각 바스켓상에 피검체를 탑재시킨 구조의 장치의 경우, 컨베이어상에서의 피검체의 위치가 미리 소정의 위치로 결정되어 있으므로, 정확한 측정 타이밍의 용이한 판정 즉 피검체가 측정위치를 통과하게 되는 타이밍을 용이하게 판정할 수 있게 된다. 한편, 다량의 피검체를 측정해야 하는 오렌지 등의 청과물의 경우, 피검 청과물이 자동공급수단 등에 의하여 평탄한 벨트 컨베이어상에 무작위로 공급 및 탑재되는 동안 이들을 측정하는 방법이 측정효율면에서 더욱 유용하다. 그러나, 피검체가 컨베이어상 에 무작위로 적재되는 경우에 정확한 측정위치에서 즉 피검체가 측정위치를 통과하는 때에 측정을 수행하기 위한 몇개의 수단을 구비할 필요가 있다. 본 발명은 이러한 측정을 가능하게 하는 장치 및 방법을 제공한다.
오렌지 등의 청과물이 전술한 바와 같이 무작위로 평탄한 컨베이어상에 탑재되는 경우, 청과물의 형태가 구형에 가깝기 때문에 피검체가 컨베이어상에서 회전하게 되는 경우가 있다. 이러한 경우, 컨베이어를 떠난 피검체가 정상위치에서 측정되었는지가 분명하지 않은 문제가 생긴다. 본 발명에서는 이러한 문제도 해결된다.
또한, 통상적으로 이러한 유형의 장치는, 주요 구성소자로서, 이동경로를 따라서 복수개의 청과물을 연속적으로 이동시키기 위한 벨트 컨베이어 등의 이동수단, 이 이동수단에 의한 이동경로의 소정위치에 배치되며 이 이동수단상의 청과물을 향해 광을 투사하도록 구성된 광원, 및 청과물을 투과하는 광을 수신하는 수광 센서를 갖는다.
일반적으로, 종래의 공지된 장치는 다음과 같이 분류된다.
1) 피검 청과물에 광원으로부터의 광을 투사하는 방향과 거의 동일한 위치에 수광 센서를 설치하며, 청과물 표면으로부터 내부로 수 밀리미터 침투한 산란 및 반사광을 수광함으로써 측정을 행하는 유형의 장치 (이하, 반사형이라 함)
2) 광원 (통상, 1 개의 램프) 으로부터의 광을 피검 청과물의 측방으로부터 투광시켜, 광원에 대해 청과물을 사이에 두고 대향하는 위치에서 수광 센서를 설치하여 투과광을 수광하는 유형의 장치 (이하, 대향 수광형이라 함)
3) 차광 캐리어 (또는 바스켓) 상에 탑재된 피검 청과물의 측방에 광원 (대부분 다수의 램프) 을 설치하여 측방으로부터 광을 투광시켜, 청과물내부에서 산란되어 하방으로 출사된 투과광을 캐리어에 개공된 호울을 통하여 저면으로 취출하여, 청과물의 하방에 설치된 수광 센서에 의하여 투사광 방향에 수직한 방향으로 수광하는 유형의 장치 (이하, 하방 수광형이라 함)
이들 유형중에서, 반사형 장치는 피검체의 표면으로부터 대략 수 밀리미터의 깊이 영역의 내부품질의 정보만을 얻을 수 있기 때문에, 측정에 적합한 청과물의 종류가 한정된다. 청과물의 심부의 내부품질의 정보를 얻어내기 위하여 전술한 2) 및 3) 의 투과방법을 이용한 장치중의 하나를 선택할 필요가 있다.
그러나, 전술한 종래의 투과방법을 이용한 장치는 다음과 같은 문제를 갖는다.
대향 수광형의 장치의 경우, 측정광이 청과물의 측방직경을 통하여 통과하기 때문에, 광경로의 길이가 상당히 길어지게 된다. 사과, 복숭아 등과 같이 피검체가 광을 잘 투과시키지 못하는 경우에는, 피검체에 의해 투과 및 출사된 광이 매우 미약하므로, 신호의 포착에 실패하게 되는 문제가 있다. 특히, 청과물의 내부품질의 측정에 중요한 스펙트럼 흡수를 포함하는 장파장 영역에서는 광이 더욱 통과되지 않는 문제점이 있다. 투과된 광의 양은 투광량을 증대시킴으로써 증대시킬 수 있으나, 대향 수광형의 경우에는 구조상 투광 시스템이 1 개의 램프에 한정되므로, 투광량을 증대시키기 어렵다.
이에 반해, 하방 수광형의 경우에는, 피검 청과물의 측면의 복수의 방향으 로부터 광을 투광시킬 수 있으므로, 복수의 광원을 갖는 다중 램프 방법을 채용함으로써 투광량을 증대시킬 수 있다. 투과광이 하방으로 인도됨으로써 대향 수신형에 비하여 청과물내부에서의 광로 길이를 단축할 수 있게 된다. 따라서, 이 유형은 투과 광량의 면에서는 문제가 없으며, 대향 수신형에 적합하지 않은 청과물에 대해서도 측정을 수행할 수 있다.
그러나, 하방 수신형의 경우, 검출광을 하방으로부터 인도하기 위하여, 컨베이어내에 개공하거나 개공된 캐리어를 사용하여야 하므로, 이동 시스템의 구조가 복잡하게 된다. 피검 청과물을 컨베이어의 호울의 위치 또는 캐리어상에 위치에 위치되어 배치되어야 하므로, 청과물을 탑재하기 위한 공급기구을 설치하거나 또는 조작자가 청과물을 측정시에 하나씩 위치시켜야 하는 문제가 있다. 어느 일방의 경우에서도, 장치의 측정효율이 저감되며, 다량의 피검체를 연속적으로 측정할 필요가 많은 청과물의 내부품질 평가장치인 경우에는 큰 문제가 된다.
또 다른 문제점은 수광 센서를 컨베이어 벨트의 하방, 즉 벨트 컨베이어의 루프내에 설치하여야 하므로, 장치의 조립 및 유지의 노고가 어렵게 된다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 물체를 연속적으로 이동시키는 이동수단, 이 이동수단상에 탑재된 물체의 위치를 검출하는 검출수단, 물체를 향하여 측정광을 투광하는 투광수단, 물체를 투과한 투과광을 수신하는 수광수단, 이 수광수단에 수신된 광에 의해 물체의 내부품질을 분석하는 분석수단, 및 투광수단과 수광수단 사이의 광경로에 소정의 광학특성을 갖는 참조체를 삽입시키는 참조체 삽입수단을 설치하여, 분석수단에 의하여 삽입된 참조체에 의해 수신된 광이 미리 저장된 기준 데이터와 비교됨으로써, 분석결과를 보정하도록 하는 물체의 내부품질을 측정하는 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적들은 첨부된 도면을 참조한 실시형태에 대한 다음의 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1 내지 도 3 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태를 설명하기로 한다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치 (1) 는 벨트 컨베이어 (2), 센서 (4), 측정부 (6) 등으로 구성된다.
벨트 컨베이어 (2) 상에서 벨트 (3) 의 이동방향 (A) 으로 구성된 오렌지 등의 피검체 (8) 놓여지며, 이 피검체 (8) 는 이동방향 (A) 으로 이동된다. 벨트 (3) 의 이동방향 (A) 의 가운데에는 센서 (4) 및 측정부 (6) 가 위치한다. 센서 (4) 는 광전 센서로서, 적외선 광 (10) 을 벨트 컨베이어 (2) 에 투광하여 그로부터 반사된 광을 측정함으로써, 센서 (4) 가 벨트 컨베이어 (2) 상에서의 피검체 (8) 의 존재유/무, 간격 및 위치에 대한 정보를 얻을 수 있도록 구성된다. 측정부 (6) 는 벨트 컨베이어 (2) 의 이동방향으로의 센서 (4) 의 하류지점에 위치하며, 피검체에 광을 투광하여 피검체로부터의 투과광으로부터 피검체의 내부품질을 측정하도록 구성된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 측정부 (6) 는 램프 (12), 필터부 (14), 분광기 (16), 제어부 (18), 연산부 (20) 등으로 구성된다.
램프 (12) 는 피검체 (8) 의 측면으로부터 거의 전면에 광을 투사하는 것이 가능하도록 배치된다. 램프 (12) 로부터 피검체 (8) 에 투사된 광 (22) 은 예컨대 근적외선 영역 (650 내지 950 ㎚) 의 파장이다. 이 투사된 광을 수신하고 피검체의 내측 일부에 광이 흡수된 다음, 피검체 (8) 로부터 투과광이 출사된다.
필터부 (14) 는 램프 (12) 와 피검체 (8) 사이에 배치된다. 필터부 (14) 는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, ND 필터 (26) 및 확산판 (28) 으로 구성된 필터 (30) 와 보정 구동기구 (32) 로 구성된다. 보정 구동기구 (32) 는 솔레노이드를 이용한 것이며, 측정부 (6) 에서 피검체 (8) 의 존재유/무에 따라서 연직방향으로 필터 (30) 를 구동시킬 수 있다.
예를들어, 필터 (30) 는 3 개의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 및 확산판 (28) 의 적층이며, 그 면들은 램프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 조사방향 (C) 에 수직하다. ND 필터 (26) 는 모든 파장에서 균일하게 입사광 (22) 을 흡수하며 입사광의 파장성분의 변동없이 투과광의 양을 감소시키는 기능을 하는 무색성 (achromatic colors) 필터이며, 본 발명에서는, 0.1%, 5% 및 20% 의 투과율을 각각 갖는 3 형의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 가 램프 (12) 의 측면으로부터 피검체 (8) 의 측면으로 순서대로 적층된다. 확산판 (28) 은 이들 3 개의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 중에서 피검체 (8) 에 가장 가까이 배치된 20% 의 투과율을 갖는 ND 필터 (26c) 의 측면의 피검체 (8) 상에 적층된다. 이 확산판 (28) 은 ND 필터 (26) 로부터의 입사광을 확산반사 또는 확산투과시켜 전체면에 대해 균일한 광량으로 광을 출사시킬 수 있다. 이러한 구조의 필터 (30) 를 채용함으 로써 광원으로부터의 광이 소정의 비율로 감쇄될 수 있으며, 이 감쇄된 광의 광량을 측정함으로써 장치 (1) 의 기준라인이 보정될 수 있게 된다.
분광기 (16) 는 램프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 광의 광경로의 연장선상에 배치되며, 피검체 (8) 또는 필터 (30) 로부터 광을 수광한다. 분광기 (16) 는 피검체 (8) 로부터의 출력광 (24) 의 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 이 흡수 스펙트럼에 기초하여 피검체 (8) 의 당도 등의 내부품질을 측정할 수 있도록 구성된다.
전술한 센서 (4) 는 제어부 (18) 에 접속되며, 제어부 (18) 는 광전 센서 (4) 로의 입사광의 광량을 광전변환에 의하여 전류로 변환하여 이 전류가 소정치보다 큰지를 판정하여 측정부 (6) 에 피검체 (8) 가 존재하는지의 유무를 판정함으로써, 컨베이어 (3) 상에서의 피검체 (8) 의 간격을 검출할 수 있도록 구성된다.
또한, 제어부 (18) 는 보정 구동기구 (32) 에 접속되며, 필터 (30) 의 구동을 제어하기 위하여 구동용 신호를 출력한다.
보정 구동기구 (32) 는, 광전 센서 (4) 가 피검체 (8) 간의 간격이 소정치보다 큰 것으로 검출하는 경우, 램프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 광경로의 중간에 필터 (30) 가 위치되도록 필터 (30) 를 구동한 다음, 피검체 (8) 의 간격에 대응되는 부분이 측정부 (6) 에 가도록 한다. 그 후, 이렇게 필터 (30) 가 위치된 상태에서 장치 (1) 의 보정이 수행된다. 전술한 경우 이외의 경우에, 즉 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 보다 작은 경우에는, 보정 구동기구 (32) 는 램 프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 광경로로부터 필터 (30) 가 후퇴되도록 구동시킨다. 이렇게 하여, 측정의 개시 때 뿐만 아니라 측정중의 임의의 경우에도 필터 (30) 를 통과하는 광에 의해 장치 (1) 의 보정이 수행될 수 있게 되어, 측정으로 인한 기준라인의 변동에 의해 영향을 받지 않고 청과물의 내부품질이 더욱 정확하게 측정될 수 있게 된다. 전술한 소정치는, 측정개시시 또는 측정중에 장치의 사용자에 의해 설정된 피검체 (8) 의 종류, 크기, 측정속도 등에 따라서 결정된 값이다.
연산부 (20) 는 분광기 (16) 에 접속되며, 피검체 (8) 로부터의 투과광 (24) 에 기초한 주파수 스펙트럼으로부터의 전류 또는 보정 구동기구에서의 전류를 입력으로서 수신한다. 연산부 (20) 는 이들 전류값에 기초하여 분광기 (16) 의 잡음, 기준라인의 변동에 영향을 받지 않고 피검체 (8) 의 내부품질을 측정할 수 있다.
전술한 구조의 장치에서는, 벨트 컨베이어 (2) 상의 벨트 (3) 의 이동방향 (A) 으로 배열된 피검체 (8) 에 대해 측정이 수행되는 경우, 피검체 (8) 간의 간격을 검출하여 이 간격이 소정치 이상인 경우 장치 (1) 의 보정이 수행될 수 있다. 따라서, 측정의 개시 이전이나 측정의 개시 이후에도, 피검체 (8) 가 존재하지 않는 위치에서 원하는 경우에 보정이 수행될 수 있으므로, 보정을 위하여 측정이 중지될 필요가 없게 된다. 따라서, 측정을 중단하지 않으면서, 피검체 (8) 각각에 대해서 장치 (1) 를 보정함으로써 청과물의 내부품질이 정확하게 측정될 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 청과물의 내부품질을 측정하는 측정단계를 설명하기로 한다.
먼저, 측정의 개시 이전에 장치 (1) 의 보정 및 암전류의 측정을 실시한다. 보정은, 측정부 (6) 내에 피검체 (8) 가 없는 상태에서, 보정 구동기구 (32) 의 작동에 의해 램프 (12) 의 정면에 필터 (30) 가 위치되며, 분광기 (16) 에 의해 램프 (12) 로부터 필터 (30) 를 통해 분광기 (16) 으로 통과한 광의 양이 측정되는 방식으로 수행된다. 이 광의 광량은 분광기 (16) 에 의해 전류값으로 변환되어, 피검체 (8) 의 측정의 기준라인 (참조값) 으로서 이용된다. 한편, 암전류의 측정은 분광기 (16) 로부터 외광이 완전히 차단된 상태에서 수행된다. 이는 램프 (12) 를 온상태에 두거나 또는 오프상태에 유지한 상태에서 분광기 (16) 로 들어오는 광을 차단함으로써 실현된다. 암전류는 분광기 (16) 에 입사되는 광이 없는 상태에서 장치 (1) 자체가 갖는 전류이다. 암전류의 값이 분광기에 의한 측정 (광전변환 이후의 전류값) 에서 제외된 경우, 장치의 잡음 등에 의한 영향이 배제된 전류값을 구할 수 있다.
피검체 (8) 의 내부품질의 측정은, 벨트 컨베이어 (2) 상의 벨트에 수직한 방향에 위치된 각 피검체 (8) 가 벨트 (3) 의 이동에 의해 측정부 (6) 에 도달되는 경우에 수행된다. 즉, 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달되는 경우, 피검체 (8) 는 램프 (12) 로부터 광을 직접적으로 조사받게 되며, 피검체 (8) 의 내측 일부에 흡수된 다음 빠져나온 광이 분광기 (16) 에 입사되게 된다. 이 광의 주파수 스펙트럼에 기초하여 피검체 (8) 의 내부품질이 측정될 수 있다. 이는, 성분으로 인해 광량이 높게 되는 주파수가 존재하므로, 피검체 (8) 내의 성분에 따라서 주파수 스펙트럼의 모양이 상이하게 되는 사실에 기초한다.
기준라인은 측정의 진행됨에 따라 변동한다. 이는 분광기 (16), 측정부 (6), 또는 그 주변영역의 온도 등의 환경변화에 의해 야기된다. 정확한 측정값을 얻기 위해서는 이 기준라인이 일정하게 유지되어야 한다. 이 실시형태에서는 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 이상인 위치에서 측정된다. 이 값은 분광기 (16) 에 접속된 연산부 (20) 에 저장된다.
측정의 개시시에 보정 및 암전류의 측정을 완료한 다음, 램프 (12) 에서 분광기 (16) 로의 광경로에서 필터 (30) 를 후퇴시켜, 램프 (12) 로부터의 광이 분광기 (16) 에 직접적으로 입사되게 된다. 이 상태에서 벨트상을 이동하는 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달되는 경우, 램프 (12) 에서 출사된 근적외선 광이 피검체 (8) 상으로 직접적으로 투사되게 된다. 이 광은 피검체 (8) 에 의해 일부 흡수된 다음, 피검체 (8) 로부터 빠져나와 분광기 (16) 에 들어가게 된다. 그 후, 분광기 (16) 가 이 피검체 (8) 의 내부품질을 측정한다.
이러한 방식으로 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달될 때마다 피검체 (8) 의 내부품질이 연속적으로 측정된다. 이 측정동안에 광전 센서 (4) 에 의해 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 이상인 것으로 검출된 경우, 제어부 (18) 는 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 존재하지 않는 것으로 판정하여 보정 구동기구 (32) 에 필터를 구동하라는 신호를 출력한다. 이 신호에 응하여, 보정 구동기구 (32) 의 솔레노이드는 램프 (12) 에서 분광기 (16) 으로의 광경로에 필터를 이동 및 위치시키도록 작동된다.
예를들어, 필터 (30) 는 3 개의 ND 필터 및 확산판의 적층이며, ND 필터 (26) 는 0.1%, 5% 및 20% 의 투과율을 각각 갖는 3 형의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 의 적층으로서 램프 (12) 의 측면으로부터 피검체 (8) 의 측면으로 이 순서로 배열된다. 필터 (30) 에 입사된 광은 이 3 개의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 에 의해 약 광량의 0.001% 로 감쇄된다. 한편, 확산판 (28) 은 20% 의 투과율을 갖는 ND 필터 (26c) 의 측면의 피검체 (8) 상에 적층되며, 이 확산판 (28) 에 입사된 광은 확산되어 출사된다. 이러한 구조의 필터 (30) 를 채용함으로써 광원으로부터의 광이 소정의 비율로 감쇄될 수 있다. 이 감쇄된 광의 양은 오렌지 등의 피검체 (8) 에 의한 투과광의 양에 대해 소정의 범위이내로 되도록 제어될 수 있다. 즉, 여기서의 ND 필터 (26) 및 확산판 (28) 은 피검체 (8) 의 종류, 크기, 로트 (lot) 등에 따라서 변화될 수 있다.
장치 (1) 의 기준라인은 이 필터에 의해 감쇄된 광의 양을 측정함으로써 측정될 수 있다. 이 기준라인의 변동은 수시로 추종될 수 있다. 이 기준라인의 측정값은 연산부 (20) 에 저장된다.
여기서, 아래에서 언급하는 투과율은 피검체 (8) 의 내부품질의 평가용으로 사용된다. 자세히 설명하면, 각 피검체 (8) 의 투과율 (T) 은 다음의 수식,
Ti = (Si － D)/(R － D) (1)
에 의해 표현되며, 여기서 Si 는 피검체 (8) 내에 일부 흡수된 출력광의 주파수 스펙트럼의 측정값이며, R 는 보정에 의한 전류의 평균값이며, D 는 암전류이다. 즉, 피검체 (8) 의 투과율은 피검체 (8) 로부터의 출력광과 램프 (12) 로부터 필터 (20) 를 통한 출력광의 비율에 의해 규정된다. 분자 및 분모에서, 출력광으로부터 얻은 주파수 스펙트럼의 측정값 (Si) 또는 보정에 의한 전류의 평균값 (R) 으로부터 암전류값 (D) 이 각각 감산된다. 이로 인해 분광기의 고유 잡음이 배제된다.
이하, 이 실시형태의 변형예에 대하여 설명하기로 한다.
이 실시형태에서는 필터 (30) 가 2 개의 ND 필터 (26a, 26b 및 26c) 및 확산판 (28) 으로 구성되나, ND 필터의 개수가 1 개, 2 개 또는 3 개 이상일 수도 있다.
또한, 각 ND 필터의 광 투과율도 이 실시형태에서와 상이한 값을 가질 수도 있다.
ND 필터의 대신에, 그 광투과율을 알고 있는 다른 형태의 필터가 대체될 수도 있다.
또한, 필터 (30) 가 단지 하나의 확산판으로 구성될 수도 있다.
보정 구동기구 (32) 가 램프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 광경로의 가운데 필터 (30) 를 위치시키도록 수직한 방향으로 필터 (30) 를 이동시키도록 구성되었으나, 필터 (30) 의 이동방향이 임의의 방향 예컨대 수평한 방향일 수도 있다.
피검체 (8) 의 검출이 분리되어 설치된 광전 센서 (4) 에 입사된 광에 기초하여 판정되었으나, 분광기 (16) 로의 입사광의 양에 기초하여 판정될 수도 있 다.
피검체 (8) 의 존재유무가 벨트 (3) 상에 설치된 중량 센서를 이용하여 판정될 수도 있다.
램프 (12) 로부터 피검체 (8) 로의 광의 투사가 항상 측면으로부터 투사될 필요가 없으며, 피검체 (8) 의 거의 전체에 광일 투사될 수 있다면 상부 등으로부터 투사될 수도 있다.
광전 센서 (4) 로부터 출사된 광이 적외선 이외의 다른 파장의 광일 수도 있다.
또한, 램프 (12) 에 의해 출사된 광도 근적외선 광이외의 다른 파장의 광일 수도 있다.
램프 (12) 가 광섬유일 수도 있으며, 램프의 개수도 1 개, 2 개 또는 3 개이상일 수도 있다.
이하, 도 4a, 도 4b 및 도 4c 를 참조하여, 본 발명에 따른 제 2 보정방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c 는 인조물 부재인 인조청과물 참조체 (40, 인조청과물) 를 나타낸 도면으로서, 도 4a 는 사시도, 도 4b 는 단면도, 도 4c 는 평면도이다. 이 인조청과물 참조체 (40) 는 높이 80㎜, 저면 65 평방 ㎜ 의 직사각형 병렬관이며, 2 개의 측면 (42) 을 벗어나는 유리판 (44) 을 갖는 수지용기 (46) 와 이 속에 수용된 광투과체 (48, 광학적으로 투명한 재료) 로 구성된다. 용기의 상면은 수지용기 (46) 와 동일한 재료인 플라스틱 덮게 (50) 에 의해 덮여 밀폐된다.
수지용기 (46) 및 덮게 (50) 는 흑연을 주입제로서 폴리에틸렌 (PE) 내에 혼입하여 얻은 재료로 형성되며, 광을 투과시키는 특성을 갖는다. 도 4c 에 나타낸 바와 같이, 용기 (46) 의 측면 (42) 은, 서로 다른 인접면의 두께 및 동일한 대향면의 두께인 2 종류의 두께 (d1 및 d2) 를 갖는다. 수지용기 (46) 의 측면 (42) 으로부터 벗어난 2 개의 인접한 면에서, 이 측면 (42) 에 나란하게 내열성 유리판 (44) 이 배치된다. 이들 2 개의 유리판 (44) 은 동일한 형태를 가지며, 수지용기 (46) 의 측면 (42) 에 접촉하지 않으면서 거의 균일한 두께의 공기층 (52) 을 통과하여 위치된다. 수지용기 (46) 의 각 측면 (42) 의 상부에지 및 하부에지 각각에는, 그 테두리선을 따라서 제 1 플랜지부 (54) 및 제 2 플랜지부 (56) 가 형성되며, 이 제 1 플랜지부의 하면 (54a) 및 제 2 플랜지부의 상면 (56a) 의 전체 길이에 걸쳐서 리세스 (54b 및 56b) 가 형성된다. 각 유리판 (44) 은 수평방향으로 습동되어 양 리세스 (54b 및 56b) 에 위치됨으로써, 유리판 (44) 이 수지용기 (46) 의 측면 (42) 에 위치되게 된다.
광투과체 (48) 는 피검체인 청과물의 종류에 따라서 산 수용액 및 당 수용액으로부터 적절하게 선택된다. 예를들어, 산 수용액은 1% 의 시트르산 (citric acid) 의 수용액이다.
인조청과물 (40) 에는, 광투과체 (48) 의 온도를 측정하기 위한 서미스터 등을 이용한 온도측정부재 (58, 온도측정수단) 가 광투과체 (48) 의 내측에 설치된다.
이하, 인조청과물 (40) 을 이용하여 청과물의 내부품질을 측정하는 측정장 치의 측정값을 보정하는 방법에 대해 설명한다. 도 5 는 청과물의 내부품질을 측정하는 장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 도면이다. 이 측정장치는 벨트 컨베이어 (60) 를 가지며, 이 벨트 컨베이어 (60) 상에 위치한 피검 청과물 (예컨대, 오렌지) 이 측정위치 (62) 에 연속적으로 공급된다. 광원 (64), 스톱 (66) 및 렌즈계 (68) 로 구성된 투광장치 (70) 로부터의 투사광은, 이 측정위치 (62) 에서 피검체에 투사된다. 피검체를 투과한 광은 수광센서 (72) 에 입사된다. 이 수광센서 (72) 에 입사된 광은, 복수개의 파장대 채널로 분리되어 각 채널에서의 흡수를 체크하는 공지의 방법에 의하여 스펙트럼 분석이 수행됨으로써, 검사대상 청과물의 내부품질 예컨대 산도 등이 계산된다. 이 방법 자체는 공지되어 있으므로, 여기서의 설명은 생략하기로 한다.
장치에는 인조청과물 (40) 이 제공되며, 이 인조청과물 (40) 은 미도시의 기구에 의하여 측정위치 (62) 에서 도 5 에 나타낸 화살표 (D) 방향으로 상하로 이동되어 투광 시스템과 수광 센서 (72) 사이의 보정위치 (74) 와 청과물이 보정위치 (74) 로부터 후퇴되는 정상위치 (76) 사이에서 이동하도록 구성된다. 인조청과물 (40) 은 이 인조청과물 (40) 의 저면의 중심을 관통하는 수직축 (78) 의 주위로 회전이 가능하며, 유리판 (44) 에 각각 설치된 측면 (42) 중의 하나는 투광장치 (70) 로부터 투사된 광 (57) 및 인조청과물 참조체로부터의 출력광 (59) 의 광축 (80) 에 거의 수직하게 위치된다.
도 6 은 이 실시형태의 인조청과물 (40) 및 과실의 산도를 시간경과에 따라 측정한 결과를 나타낸다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 과실의 산 도측정에서와 동일한 환경하에서 측정된 인조청과물 (40) 의 산도 (흡광도로부터 계산된 값) 는 시간에 따라 과실의 산도와 거의 동기되므로, 이들 사이에는 소정의 대응관계가 있음을 알 수 있다.
근적외선 영역에서의 청과물의 스펙트럼 흡수는 O-H, C-H 기 등의 관능기에서 생기므로, 스펙트럼 분석에 의한 청과물의 산도 등의 내부품질의 측정은 이들 관능기에 의한 흡수 스펙트럼에 기초하여 수행된다. 이 흡수 특성은 온도, 습도 등의 환경변화에 따라서 변동한다. 이 실시형태의 인조청과물 (40) 에서, 투과체는 산 (시트르산) 수용액을 베이스로 하여 형성된다. 따라서, 인조청과물 (40) 이 청과물과 동일한 관능기를 함유하므로, 인조청과물 (40) 의 흡수특성도 실제 검사물체인 과실과 동기하여 변동된다. 이로 인해, 환경변화에 기인하는 스펙트럼 특성의 변동에 대한 보정이 가능하게 된다.
이하, 참조체를 이용한 청과물의 내부품질을 측정하는 보정방법의 예를 산도의 측정을 예를들어 설명하기로 한다.
먼저, 인조청과물 참조체 (40) 와 실제 과실 사이의 환경변화에 기인한 측정 산도값의 변동관계 (도 7 의 6 개 점을 연결한 거의 직선의 기울기 (S)) 를 미리 구한다. 한편, 오차없이 실제 과실의 산도가 측정 (계산) 될 수 있는 상태 (즉, 정확한 측정값을 구할 수 있는 상태 또는 환경) 에서 인조과실의 측정 산도 (DR) 를 기준 산도값으로서 구한다. 즉, 기준 산도값 (DR) 은 보정없이 (또는 0 의 보정치에서) 실제 과실의 산도를 정확하게 측정할 수 있는 소정의 환경상태에서 인조청과물의 산도를 측정하여 얻은 값이 DR 인 경우에 규정된 값이다. 여기서의 "정확한 산도값" 은 화학분석이 아닌 스펙트럼 분석에 의해 구한 실제 과실의 산농도의 평균값이다. 따라서, DR 의 값은 화학분석에 의해 측정된 알고 있는 산도를 갖는 실제 과실을 이용하여 얻어진다.
변동 (직선의 기울기, S) 과 참조체의 산도값 (DR) 의 상기 관계는 미리 계산되어 측정장치의 처리계내에 데이터로서 저장된다.
실제 측정시의 보정작업은 소정 시간마다 예컨대 매 2 시간마다 수행된다. 이 보정작업시에, 먼저 도 5 의 인조청과물 (40) 은 투광 시스템과 수광 센서 (72) 사이의 보정위치로 하향이동되며, 이 인조청과물 (40) 에 대해 보통의 실제 과실에서와 동일한 측정을 수행하여 그 산도가 계산된다. 실제로 측정된 산도가 D 인 경우, 보정치 (C) 은 다음의 수식
C = (DR － D)×S
에 따라서 계산된다. 이렇게 구한 보정치를 실제 검사대상물인 각 과실의 측정값에 가산함으로써 측정값이 보정되게 되어, 측정값이 환경조건에 영향을 받지 않은 정확한 산도값에 근접하게 된다.
예를들어, DR 의 값이 1.0% 이며, 도 7 의 점을 연결한 거의 직선의 기울기 (S) 가 미리 0.9 로 구해졌다고 가정한다. 또한, 보정작업에서 측정된 인조청과물의 산도가 1.2% 였다고 가정한다. 이 경우, 환경변화에 대해 양의 오차가 나타난다 (즉, 측정값이 실제값보다 크게 된다). 이 경우, 보정치 (C) 은 다음과 같이 계산된다.
C = (1.0 － 1.2)×0.9 = -0.18
이 보정치 "-0.18" 을 검사될 각 과실에 대해 구한 측정값에 가산함으로써 (즉, 측정값으로부터 0.18 을 감산함으로써) 보정되게 된다.
환경조건은 시간에 따라서 변동하므로, 전술한 바와 같이, 이 보정작업은 소정의 시간간격으로 수행된다. 예를들어, 보정작업이 매 2시간마다 수행되는 경우, 보정치의 적용범위는, 1) 구한 보정치가 지난 2 시간에 대한 측정 데이터에 적용될 수 있는 범위, 2) 구한 보정치가 나중 2 시간에 대한 측정 데이터에 적용될 수 있는 범위, 3) 구한 보정치가 보정작업의 1 시간 전후의 시간에 대한 측정 데이터에 적용될 수 있는 범위 등으로부터 선택될 수 있는 것으로 생각된다. 3) 의 방법은 보정의 효율면에서 가장 바람직하나, 범위의 선택이 이에 한정되는 것은 아니다. 보정작업의 간극이 짧아질수록, 환경변화를 따라 추종하는 특성이 향상되게 되므로, 보정의 정확도가 향상된다. 그러나, 보정을 위해 인조청과물의 측정 동안 의도하는 측정이 중지되어야 하므로, 측정의 처리량은 감소되게 된다. 따라서, 이들을 고려하여, 간격이 소정의 시간으로 설정되어야 한다. 또한, 광원 (64) 의 안정도가 낮기 때문에, 광원의 온 이후 잠시동안은 짧은 시간 간격으로 보정작업이 수행된 다음, 광원이 안정화된 다음 간격이 길어진다는 것을 생각할 수 있다.
이 실시형태의 인조청과물 참조체 (40) 에는 광투과체 (48) 의 내측에 투광체 (48) 의 온도를 측정하기 위한 온도측정부재 (58) 가 설치된다. 이는 인조청과물 (40) 과 실제 피검체인 과실 사이의 온도차를 보정하기 위한 것이다. 즉, 인조청과물 (40) 은, 도 5 에 나타낸 장치의 예에서와 같이, 대체로 장치사 에 탑재되는 반면, 피측정물인 오렌지 등의 청과물은 소정의 저장소로부터 공급된다. 이들이 일반적인 환경에 있는 한 아무런 문제를 야기하지 않는다. 그러나, 이들 사이에 온도차가 있는 경우에는 온도보정을 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 실시형태의 인조청과물 (40) 은 투광체의 온도를 감시하기 위한 온도측정부재 (58) 를 구비하여, 상기의 보정치를 얻은 경우에는 그 감시결과에 기초하여 온도조건을 고려하여 추가적인 보정이 수행된다.
이 실시형태에서, 인조청과물 (40) 을 형성하는 수지용기는 광을 투과시킬 수 있으며, 그 두께에 따라서 투과량에 차이가 생긴다. 전술한 구조를 갖는 인조청과물 (40) 에서, 용기의 측면 (42) 에 거의 법선방향으로 광이 투사되는 경우 대향하는 용기의 표면 (42) 으로부터 출사된 광의 양은 측면 (42) 의 두께에 따라서 차이가 생긴다. 즉, 동일한 양의 광이 상이한 두께의 2 개 측면에 투사되는 경우, 두꺼운 측면에 의해 투과된 광의 양이 얇은 측면에 의해 투과된 광의 양 보다 더 적으므로, 두꺼운 측면이 더 낮은 광 투과율을 갖는다. 이 실시형태는 이러한 특성을 이용하여, 피검체의 종류 또는 로트의 변화나 환경 등의 변화에 따라서 인조청과물 (40) 을 회전시키도록 구성됨으로써, 상이한 투과율의 표면 사이에서 조사되는 표면을 변화시킨다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 투광 시스템 및 수광 시스템을 변화시키지 않고 피검체의 변화에 따라서 인조청과물 (40) 이 선택될 수 있도록 한다.
인조청과물 참조체 (40) 에 출사된 광에 노출되는 측면에 수지용기 (46) 의 측면을 벗어나도록 내열 유리판 (44) 이 제공되므로, 인조청과물 참조체 (40) 는 유리판 (44) 이 배제된 경우에 비하여 투사광에 의한 열에 대해 높은 내구성을 갖는다.
또한, 유리판 (44) 과 측면 (42) 사이에 공기층 (42) 이 존재하므로, 투사광에 의해 인조청과물 참조체 (40) 가 가열되는 경우에도, 열의 방열을 촉진시키므로 내구성이 더욱 향상되게 된다.
각 유리판 (44) 은 수평방향으로 습동에 의해 분리될 수 있으므로, 유리판 (44) 의 내열특성이 열화되는 경우에는 유리판 (44) 이 다른 것으로 교체될 수 있다. 이로 인해 항상 충분한 내열특성이 보장된다.
이 실시형태는 단지 예일 뿐 이 실시형태가 결코 이에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
더 자세히 설명하면, 인조청과물 (40) 의 용기는 폴리에틸렌 (PE) 대신에 유리판 (44) 등의 유리 또는 폴리플루오로에틸렌 (PFE) 로 형성될 수도 있다.
수지용기 (46) 의 측면에 설치된 유리판 (44) 이 내열성 ND 필터로 대체될 수도 있다.
이 실시형태에서는, 유리판 (44) 이 수지용기 (46) 의 4 개 측면 (42) 으로부터 벗어나도록 제공되나, 유리판 (44) 이 설치된 표면의 개수는 1 개, 3 개 또는 4 개일 수도 있다.
수지용기 (46) 의 대향 측면 (42) 은 공통의 두께를 가지나, 이들 4 개 측면 (42) 의 두께의 조합은 임의로 결정될 수 있다.
수지용기 (46) 의 유리판 (44) 과 측면 (42) 사이의 공기층 (52) 은 임의의 두께로 형성될 수 있으며, 제외될 수도 있다.
인조청과물 참조체 (40) 의 형태는 항상 사각형의 저면을 갖는 직사각형 평행관일 필요는 없으며, 다각형 프리즘이나 원형 실린더의 형태일 수도 있다.
광투과체 (48) 는 겔 (gel) 물질, 예컨대 약 0.3㎛ 직경의 산화세륨을 1% 의 시트르산 수용액에 혼입하여 균일하게 확산시켜 이를 폴리아크릴아미드 겔에 의해 겔화한 것일 수도 있다.
이 실시형태에서, 인조청과물 (40) 은 측정위치 (62) 에서 상하로 이동되도록 구성되나, 인조청과물 (40) 이 측정위치 (62) 의 위 또는 아래에 고정되어 보정시에 투광장치 (70) 및 수광 센서 (72) 가 함께 상하로 이동되도록 하는 구성도 생각해 볼 수 있다.
또한, 인조청과물 (40) 의 회전이 반시계방향일 수도 있다.
또한, 인조청과물 (40) 이 측면 (42) 의 중심을 지나는 수평축에 대하여 회전하도록 구성되는 한편, 저면의 중심을 지나는 수직축 (78) 에 대해 법선방향이 아니라, 투광장치 (70) 로부터의 투사광의 광학축에 대해 거의 법선방향일 수도 있다. 이 경우, 측면 및 상면 또는 저면의 두께를 서로 상이하게 하며, 전술한 방법에 따라서 각 면에 내열성 유리판을 설치하는 것이 바람직하다.
인조청과물 (40) 의 회전축이 수직한 방향으로 연장되는 한, 항상 용기 (46) 의 저면의 중심을 지날 필요는 없다.
한편, 본 발명은 피검체의 크기에 무관하게 동일한 조건에서 피검물의 내부품질을 측정하는 것이 가능하다. 이하, 이에 대해 상술하기로 한다.
도 8 은 이 실시형태에 따른 장치의 개략적 구조도이다. 전술된 구성소자에 대해서는 설명을 생략하기로 한다. 투광 시스템 (70) 및 분광기 (72) 는 선형모터 (미도시) 에 의해 화살표 (F 및 G) 로 지시된 수직방향으로 상하이동이 가능하다. 피검체 (88) 의 측정시, 투광 시스템 (70) 의 광학축 (80) 은 분광기 (72) 의 수광렌즈 (92) 의 광학축 (94) 과 일치하며, 이들은 피검체 (88) 의 적도부 (90) 를 그 광학축상에 위치시키도록 상하로 이동된다.
투광 시스템 (70) 은 램프 (64), 스톱 (66) 및 렌즈 (68) 로 구성된다. 램프 (64) 는 피검체 (88) 에 광 (96) 을 투광하며, 이 광 (96) 은 램프 (64) 와 벨트 컨베이어 (60) 사이의 투광 시스템의 광학축 (80) 에 법선방향으로 배치된 스톱 (66) 및 렌즈 (68) 를 통하여 피검체 (88) 에 투광된다. 스톱 (66) 은 개구 (100) 의 크기가 스톱 날개에 의해 동심원형으로 연속하여 가변될 수 있는 구조를 갖는다. 램프 (64) 로부터 출사된 광 (96) 은 피검체 (88) 의 종류에 따라서 소정 크기의 개구 (100) 의 구멍을 통과하며, 렌즈 (68) 에 의하여 적절하게 집중되어 피검체 (88) 의 적도부 (90) 둘레를 조사하게 된다. 투광 시스템 (70) 은 전체적으로 상하이동이 가능하도록 구성된다. 이러한 구조는 피검체 (88) 의 크기에 따라서 전체기구의 높이가 변동될 수 있게 되어, 피검체 (88) 의 크기에 무관하게, 피검체 (88) 의 적도부 (90) 가 항상 분광기 (72) 의 수광렌즈 (92) 의 광학축 (94) 의 연장선상에 있게 된다. 따라서, 항상 피검체 (88) 의 적도부 (90) 를 향하여 광 (96) 이 투광되게 될 수 있게 된다.
예를들어, 큰 피검체 (88b) 를 측정하는 경우, 점선으로 표시된 바와 같 이, 분광기 (72) 및 투광 시스템 (70) 이 위로 이동되게 된다. 이렇게 하여, 피검체 (88b) 의 크기에 무관하게, 피검체 (88b) 의 적도부 (90b) 주위의 영역에 광이 투광되게 되어, 분광기가 적도부 (90b) 주위의 영역으로부터의 광을 수광할 수 있게 된다. 따라서, 각 피검체의 내부품질이 동일한 조건에서 측정될 수 있게 된다.
이하, 투광 시스템 (70) 의 스톱 (66) 에 대하여 설명하기로 한다. 도 9 는 투광 시스템 (70) 의 구조를 나타낸 사시도이다.
이 실시형태에서, 스톱 (66) 은 동심원의 형태로 연속하여 가변되도록 구성된 개구 (100) 를 갖는다. 스톱 (66) 의 뒤쪽에 배치된 램프 (64) 로부터 광이 일정한 투광량으로 투광되는 경우, 스톱 (66) 의 정면에 있는 개구 (100) 으로부터 개구 (100) 의 직경에 비례한 량으로 광이 출사되게 된다.
개구 (100) 의 직경은 피검체 (88) 인 청과물의 종류에 기초하여 설정된다. 청과물의 내부품질을 손쉽게 측정하기 위하여, 개구 (100) 의 직경은 피검체의 투사량을 감소시키기 위하여 작게 설정된다. 한편, 광이 잘 투과되지 않는 청과물인 경우, 피검체의 투사량을 증대시키기 위하여 개구 (100) 의 직경이 크게 설정된다. 전술한 바와 같이, 피검체 (88) 의 종류에 따라서, 피검체 (88) 로의 투사광의 량이 변화되도록 설정되는 경우, 피검체 (88) 로부터 출사되는 광의 량이 피검체 (88) 의 종류에 무관하게 고정된 값 이상이 되도록 제어됨으로써, 청과물의 내부품질이 피검체의 종류와 무관하게 더욱 정확하게 측정될 수 있게 된다.
이하, 이 실시형태의 측정예를 설명하기로 한다. 전술한 보정에 대한 설명은 생략하기로 한다.
첫째 예는, 광을 쉽게 투과시키는 오렌지의 내부품질 측정예이다. 스톱 (66) 의 개구 (100) 은 최소 직경으로 설정된다. 이 경우, 피검체 (88) 로의 투사량은 작지만 피검체 (88) 로부터 출사된 광의 량은 비교적 많다. 따라서, 이 출사광의 흡수 스펙트럼에 의해 피검체 (88) 의 내부품질이 측정되게 된다.
먼저, 피검체 (88) 가 측정을 위해 벨트 컨베이어 (60) 상에 탑재된다. 그 후, 피검체 (88) 의 크기에 따라서 투광 시스템 (70) 및 분광기 (72) 가 상하로 이동되어, 그 광학축 (80 및 94) 이 서로 정렬되어 피검체 (88) 의 적도부 (90) 가 이들 광학축 (80 및 94) 상에 위치되게 된다.
이 상태에서, 피검체 (88) 에 램프 (64) 로부터의 광이 투사되게 된다. 램프 (64) 로부터 출사된 광 (94) 은 스톱 (66) 의 개구 (100) 을 지나 이동하여 렌즈 (68) 에 들어가게 된다. 이 광은 렌즈 (68) 에 의해 적절하게 집중된 다음 피검체 (88) 의 적도부 (90) 주위의 영역으로 투사되게 된다. 피검체 (88) 에 투사된 광은 피검체 (88) 의 표면 및 내측에서 반사 및 부분적으로 흡수된 다음 출사되어 분광기 (72) 에 의해 수광된다.
분광기 (72) 에 수광된 흡수 스펙트럼이 측정된다. 흡수 스펙트럼은 피검체 (88) 마다 상이하므로, 이에 기초하여 각 피검체 (88) 의 내부품질이 측정될 수 있다.
다음 예는, 광이 잘 투과되지 않는 사과의 내부품질의 측정예이다. 스톱 (66) 의 개구 (100) 는 최대 직경으로 설정된다. 이 경우, 피검체 (88) 로의 투사량이 크므로, 피검체 (88) 로부터의 출사광의 양은 충분히 크게 된다. 따라서, 피검체 (88) 의 내부품질이 그 흡수 스펙트럼에 의해 측정되게 된다.
이외의 측정조건은 피검체가 오렌지인 경우와 동일하며, 피검체 (88) 로부터의 출사광의 흡수 스펙트럼에 기초하여 피검체 (88) 의 내부품질이 측정될 수 있다.
이하, 이 실시형태의 변형예에 대하여 설명하기로 한다.
이 실시형태에서는, 투광 시스템 (70) 의 광학축 (80), 수광렌즈 (92) 의 광학축 (94) 및 피검체 (88) 의 적도부 (90) 를 서로 정렬시키기 위하여, 투광 시스템 (70) 및 분광기 (72) 가 상하로 이동되나, 피검체 (88) 를 운반하는 벨트 컨베이어 (60) 의 위치가 상하로 이동되는 구성도 생각해 볼 수 있다. 또한, 피검체 (88) 상에서의 투광위치가, 투광 시스템 (70) 상에 거울을 설치하여 이 거울의 각도를 변화시킴으로써 변동되는 것도 생각해 볼 수 있다. 그 상세한 구성은, 분광기 (72) 의 수광렌즈 (92) 및 피검체 (88) 사이에 거울이 설치되며, 피검체 (88) 의 적도부 (90) 로부터 출사된 광이 항상 이 거울의 각도를 변화시킴으로써 수광된다.
이 실시형태에서는, 개구 (100) 이 동심원 형태로 변화되도록 구성되었으나, 개구 (100) 이 스톱 (66) 을 통과한 광의 량을 제어할 수 있는 한 다른 형태의 것일 수도 있다. 개구의 형태가 일정하며 개구의 개방시간이 제어되는 구성을 생각해 볼 수도 있다. 또한, 필터를 이용하여 제어를 수행할 수도 있다.
본 발명에서, 이동수단 상에서의 피검체의 위치가 검출되어, 피검체가 측정위치에 정확하게 위치된 경우에 측정이 수행될 수 있다. 이하, 이에 대해 설명한다.
도 10 및 도 11 은 이 실시형태의 당도 및 산도를 측정하는 장치의 개략적 구조를 개념적으로 설명하는 도면으로서, 도 10 은 평면도이며 도 11 은 측면도이다.
도 10 에서, 벨트 컨베이어 (60) 는 도면의 화살표 방향 (J) 즉, 도면의 우측방향을 따라서 이동된다. 벨트 컨베이어 (60) 상에 피검체인 오렌지 (m) 가 무작위로 탑재된다. 도 10 에서는 6 개의 오렌지 (m) 가 벨트 컨베이어 (60) 상에 탑재된다.
컨베이어의 어느 한 측면상의 벨트 컨베이어 (60) 의 상류 말단에 광다이오드 등의 한쌍의 수광소자 (102b) 및 투광소자 (102a) 로 구성된 제 1 광전센서 (102) 가 배치된다. 투광소자 (102a) 는 수광소자 (102b) 에 검출광을 출사한다. 수광소자 (102b) 는 이 광을 수광한 다음 이 광을 전기신호로 변환하여 이 전기신호를 후술하는 CPU (120, 도 12 참조) 에 출력한다.
마찬가지로, 컨베이어의 어느 일측의 벨트 컨베이어 (60) 의 하류 말단에 광다이오드 등의 한쌍의 수광소자 (103b) 및 투광소자 (103a) 로 구성된 제 2 광전센서 (103) 가 배치된다. 제 1 광전센서 (102) 의 경우와 마찬가지로, 제 2 광전센서 (103) 에서 투광소자 (103a) 는 수광소자 (103b) 에 검출광을 출사하 며, 수광소자 (103b) 는 이를 수광한 다음 이 광을 전기신호로 변환하여 이 전기신호를 CPU (20) 에 출력한다.
벨트 컨베이어의 중간부의 상류측에는 피검체의 당도 및 산도에 대한 주요 측정을 실제로 수행하는 측정계가 위치한다. 이 측정계는 근적외선 영역을 포함하는 광을 출사하는 광원 (110a) 및 피검체 (m) 에 의해 투과된 광을 수광하는 분광기 (110b) 로 구성된다. 분광기 (110b) 는 수신된 광을 복수개의 주파수성분으로 스펙트럼 분해하여 각 성분 빔의 강도에 따른 신호를 CPU (120) 에 출력한다. 여기서, 측정에 대한 자세한 설명은 공지되어 있으므로 생략하기로 한다.
상기 구조에서, 각 부분의 크기는 환경 및 조건에 따라서 임의로 결정되며, 이 실시형태의 예로는 벨트 컨베이어의 이동방향에 따른 제 1 및 제 2 광전센서 사이의 거리가 800㎜ 이며, 측정계의 중심 (도면에서 쇄선 (X0) 으로 표시된 위치) 이 제 1 광전센서로부터 350㎜ 이격된 위치에 설정되는 것이 바람직하다. 벨트 컨베이어 (60) 의 이동속도는 약 300 내지 1000㎜/sec 로 설정된다. 전술한 각종 수치는 예일 뿐이며, 본 발명이 결코 이 예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
도 11 을 참조하면, 벨트 컨베이어 (60) 는 2 개의 롤러 (111 및 112) 의 둘레에 감겨있다. 하류 롤러 (112) 는 미도시의 전력원에 접속되며, 도면에서 화살표 방향 (시계방향) 으로 회전하여 벨트 (60) 를 구동시키게 된다. 하 류 롤러 (112) 의 회전 샤프트 (112a) 는 벨트 (114) 를 통하여 롤러 (112) 에 인접하게 배치된 인코더 (113) 의 회전 샤프트 (113a) 에 접속된다. 이 구조에서, 인코더 (113) 는 벨트 컨베이어 (60) 의 이동에 의해 회전 샤프트 (113a) 에 접속된다. 인코더 (113) 는 회전량에 따라서 펄스 신호를 출력하며, 이 실시형태에서 인코더의 출력은 벨트 컨베이어의 이동거리가 0.1㎜ 일 때마다 하나의 펄스가 되도록 설정된다. 따라서, 인코더 (113) 로부터의 출력 펄스의 개수를 카운트함으로써, 벨트 컨베어어 (60) 의 이동량이 감시될 수 있다.
이하, 이 실시형태의 장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 먼저, 도 12 는 이 장치의 제어계의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다. 전술한 바와 같이, 제 1 광전센서, 제 2 광전센서, 주 측정용 센서 (110) 및 인코더 (113) 의 출력은 전체 장치의 동작을 제어하는 CPU (20) 에 접속된다. CPU (20) 는 이 입력신호를 경우에 따라서는 디지털 신호로 변환시켜 이를 장치의 동작을 제어하기 위한 정보로서 이용한다. 또한, 이 CPU (20) 에는 피검체 수집 및 분류장치 (115) 가 접속된다. 이 수집 및 분류장치 (115) 는 벨트 컨베이어 (60) 의 하류에 배치되며, 벨트 컨베이어 (60) 로부터 배출된 피검체를 수집하며 필요한 경우 이들을 분류하도록 구성된다. 이하 기술하는 바와 같이, 수집 및 분류장치는 CPU (120) 의 지시에 응하여, 측정결과에 따라서 피검체를 분류한다.
실제 측정은 다음과 같이 실행된다. 벨트 컨베이어가 일정 속도로 구동되는 경우, 컨베이어 (60) 의 상류의 미도시의 피검체 공급수단으로부터 피검체 (여기서는 오렌지, m) 가 연속 공급되어 벨트 컨베이어 (60) 상에 무작위로 탑재 되게 된다. 여기서 "무작위" 라는 표현은 피검체를 배치하거나 이들간의 거리를 조절하거나 또는 컨베이어상에서의 할당구획을 설정하는 특별한 수단을 사용하지 않고 무작위로 위치시키는 것을 의미한다.
제 1 광전 센서의 투광소자 (102a) 는 장치의 측정작업 동안 수광소자 (102b) 에 일정한 강도의 광을 출사한다. 양 소자 사이에서 광이 차단되지 않는 경우, 수광소자 (102b) 는 이 일정한 강도의 광을 수신하게 되며, 제 1 광전센서의 출력신호가 일정한 레벨 (하이레벨, H) 이 되게 된다. 피검체는 벨트 컨베이어의 상류 말단으로부터 컨베어어 (60) 로 공급되어 컨베이어 (60) 의 구동에 의해 하류로 이동되게 된다. 첫째 피검체가 제 1 광전센서의 위치에 도달되게 되면, 피검체 (m) 가 투광소자 (102a) 로부터 수광소자 (102b) 로 진행하는 광선을 차단하게 된다. 피검체 (m) 가 제 1 광전센서의 위치를 통과하는 동안에는, 수광소자 (102b) 가 아무런 광도 수광하지 못하게 되어, 제 1 광전센서의 출력신호는 피검체의 폭에 따른 시간동안, 전술한 하이레벨 (H) 보다 낮은 로우레벨로 유지되게 된다. 이렇게 하여, 제 1 광전센서의 출력신호는, 피검체 (m) 가 센서의 위치를 통과하는 시간주기를 나타내는 정보를 포함하는 정현파 형태의 신호를 이루게 된다. 도 13 에 광전센서의 출력신호파형의 예를 나타낸다. 도 13 에서, m1 내지 m3 로 지시된 3 개의 로우레벨 부분은 3 개의 피검체가 제 1 광전센서의 위치를 통과했음을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 인코더 (113) 로부터 출력된 벨트 컨베이어 (60) 의 이 동량을 나타내는 펄스신호는 CPU (120) 에도 입력되게 된다. 이 펄스 신호에 의해, 전술한 제 1 광전센서의 출력신호에 기초하여 얻은 피검체 (m) 의 통과 데이터는 피검체의 크기 및 위치에 대한 정보로 변환될 수 있다. 더 자세히 설명하면, 예를들어, 도 13 의 로우레벨 부분 (m3) 의 2 개 에지 (T1 및 T2) 는, 피검체가 제 1 광전센서의 위치를 통과하는 경우의 통과의 시작 및 끝을 각각 나타내며, 시간 (T1 및 T2) 에서의 인코더의 펄스 카운터 번호를 감산함으로써 피검체의 측방직경이 계산될 수 있다. 예를들어, T1 에서의 펄스 카운터 번호를 61400, T2 에서의 펄스 카운터 번호를 62000 으로 가정하면, 광전센서의 위치를 피검체가 통과하는 동안 펄스의 개수는 다음과 같이 구할 수 있다.
62000 - 61400 = 600
인코더 (113) 는 매 0.1㎜ 이동시 1 개 펄스를 발생시키도록 설정되므로 (즉, 0.1[㎜/펄스]), 피검체의 측방직경은 다음과 같이 인지될 수 있다.
600 [펄스] ×0.1 [㎜/펄스] = 60㎜
피검체가 제 1 광전센서의 위치를 떠난 이후의 인코더 펄스의 개수를 계산함으로써, CPU 는 항상 피검체의 위치 정보를 얻을 수 있다.
CPU (120) 는 측방직경의 중심위치 즉, 전술한 바와 같이 구한 피검체 (m) 의 크기 (측방직경) 에 대한 정보로부터 이동방향으로의 각 피검체의 중심 위치를 계산한다.
또한, CUP (120) 는, 피검체 (m) 가 주측정 위치 (X0) 를 통과할 때, 인코더 펄스신호로부터 얻은 이동량과 계산된 중심위치에 대한 정보에 기초하여 타이밍을 구하여, 이 구한 타이밍에서 당도 및/또는 산도의 측정을 수행하도록 측정장치를 제어한다.
또한, 이 장치는 벨트 컨베이어의 하류 말단 근처에 제 2 광전센서를 갖는다. 제 2 광전센서는 제 1 광전센서에서와 동일한 방식으로 피검체의 위치 및 측방직경을 측정하여, 측정된 데이터를 동일 피검체에 대해 제 1 광전센서에 의해 구한 데이터와 비교하여 벨트 컨베이어상에서 이동중 피검체의 위치 편차여부를 검출한다. 더 자세히 설명하면, 제 1 광전센서에서와 유사한 처리에 따라서, 측방직경 정보 및 중심위치 정보가 구해지며, 동일 피검체의 측방직경 및 중심위치가 제 1 광전센서의 신호로부터 구한 것과 비교된다. 어느 일방에 편차가 있으면, 이 측정이 정확한 위치에서 수행되었다고 보장할 수 없다. 그러면, CPU (120) 는 벨트 컨베이어의 하류에 배치된 수집 및 분류장치 (115) 에 에러신호를 전송하며, 수집 및 분류장치는 에러신호에 응하여 피검체를 재측정대상 피검체로서 분류한다.
전술한 단계에서의 CPU (120) 의 동작을 도 14 에 순서도로 나타낸다.
도 14 의 순서도에 나타낸 작업에서, 측정의 개시 이후에, 먼저 피검체가 제 1 광전센서를 통과한지를 검출하는 단계 S1 이 수행된다. 여기서 CPU 는 통과검출을 대기하며, 통과가 검출되면 단계 S2 로 진행한다.
단계 S2 에서는 제 1 광전센서로부터 구한 신호 및 인코더로부터의 펄스신호에 기초하여 피검체의 통과 데이터 (펄스 데이터) 를 판독한다.
그 후, 단계 S3 에서, CPU 는 이 펄스 데이터에 기초하여 피검체의 통과 데이터를 측방직경 데이터 (㎜ 단위로) 로 변환한다.
단계 S4 에서, CPU 는 이 측방직경이 정상범위내인지의 여부를 판정한다. 이 측방직경이 정상범위를 넘는 경우, 2 개 이상의 피검체가 서로 밀착배치되어 연속하게 된 것으로 생각된다. 이 경우, 각 피검체의 중심위치가 식별될 수 없게 되어 측정이 불가능하게 된다. 따라서, CUP 는 단계 S22 로 진행하여 에러신호를 출력하게 된다.
단계 S4 에서, 측방직경이 측정가능 범위내인 것으로 판정되면, CPU 는 단계 S5 로 진행하여 정상 측방직경에 대한 처리에 들어간다.
단계 S6 에서, CPU 는 측방직경의 중심위치로서 주측정 위치를 계산한다.
단계 S7 에서, CPU 는 측정 대기상태인 피검체의 배열정보로서 단계 S6 에서 구한 주측정위치를 일단 저장해 둔다.
단계 S8 에서, CPU 는 측정대기상태의 배열정보가 저장되는 동안 미측정 물체가 존재하는지를 판정한다. 즉, 측정대기상태의 피검체의 배열정보가 구해질 때까지 대기한다.
측정대기상태에서 피검체가 존재하는 것으로 단계 S8 에서 판정된 경우, 단계 S9 에서 CPU 는 측정대기상태의 피검체의 배열정보를 판독한다.
단계 S10 에서, CPU 는 당도 및 산도에 대한 측정을 위하여 피검체를 투과 한 투과광의 양에 대한 주측정이 종료될 때까지 대기한다.
측정이 종료되면, CPU 는 단계 S10 에서 구한 측정결과에 기초하여 산도 및 당도를 계산하기 위하여 단계 S11 로 진행하여 그 결과를 위치 데이터와 관련하여 저장한다.
그 다음, 단계 S12 에서, CPU 는 피검체가 하류단부에서 제 2 광전센서를 통과할 때까지 대기한다.
단계 S12 에서 피검체의 통과가 검출된 경우, CPU 는 단계 S13 으로 진행하여 제 2 광전센서로부터 구한 신호에 기초하여 피검체의 통과데이터를 판독한다.
그 후, 단계 S14 에서, CPU 는 당도 및 산도의 연산이 완료된 데이터의 다음 순서의 데이터가 제 1 광전센서를 통과하였을 때의 피검체의 위치 및 측방직경 데이터를 판독한다.
단계 S15 에서, CPU 는 단계 S13 에서 판독된 제 2 광전센서에서의 위치 데이터부터, 제 1 및 제 2 광전센서 사이의 거리에 기초하여, 그 데이터에 대응되는 피검체가 제 1 광전센서를 통과한 경우의 위치 데이터를 계산한다. 이는 제 2 광전센서에 의해 구한 위치 데이터로부터 2 개 센서 사이의 거리를 감산함으로써, 해당 피검체가 제 1 광전센서를 통과하였을 때의 위치를 구하는 연산이다.
단계 S16 에서, CPU 는 단계 S15 에서 제 2 광전센서에서의 위치로부터 구한 제 1 광전센서에서의 위치 (Ⅱ) 를, 단계 S14 에서 판독된 제 1 광전센서에서의 실제위치 (Ⅰ) 와 비교한다. 만약 단계 S15 에서 구한 위치 (Ⅱ) 가 단계 S14 에서 판독된 위치 (Ⅰ) 에 대하여 상류측에서 소정량 이상 차이가 생기게 되 면 (또는 검출 타이밍이 너무 느린 경우), 제 1 광전센서로부터 제 2 광전센서로의 통로에서 컨베이어로부터 이탈한 것으로 가정한다. 따라서, CPU 는 이를 비정상으로 간주하며, 단계 S20 으로 진행하여 단계 S14 에서 판독된 관련 데이터를 소거한다. 그 후, 단계 S21 에서 CUP 는 에러신호를 발생시키며, 단계 S14 로 복귀하여 제 1 광전센서에서의 다음 데이터를 판독한다.
단계 S16 에서의 위치비교시에, 위치 (Ⅰ) 에 대하여 위치 (Ⅱ) 가 상류측으로 편차된 양이 소정량 이하이면 (또는 검출 타이밍이 너무 늦지 않은 경우), CPU 는 이를 정상으로 간주하며, 단계 S17 로 진행하여 이번에는 하류측에서 위치 (Ⅰ) 에 대하여 위치 (Ⅱ) 가 소정량을 넘어 편차하는지의 여부를 판정한다. 하류측에서의 편차가 소정량을 넘는 경우 (또는 검출 타이밍이 너무 빠른 경우), 컨베이어상에서 피검체의 위치가 편차된 것으로 생각되므로, 정확한 측정위치에서 주측정이 수행된 것으로 보장할 수 없게 된다. 따라서, CPU 는 이를 비정상으로 간주하고 단계 S22 으로 진행하여 에러신호를 발생시킨다.
단계 S17 에서, 하류측으로의 편차가 소정량 이하인 경우, CPU 는 이를 정상으로 간주하고 단계 S18 로 진행한다. 단계 S18 에서, CPU 는 제 2 광전센서에서의 통과 데이터로부터 구한 피검체의 측방직경이 단계 S14 에서 판독된 주측정이전에 제 1 광전센서에서의 데이터로부터 구한 것과 동일한지의 여부를 판정한다. 비정상인 경우 즉, 이들이 일치하지 않는 경우, 처리과정에서 피검체의 탑재방향에서 편차가 생겼거나 (즉, 예컨대 피검체인 오렌지가 컨베이어상에 탑재될 때 피검체의 자세가 누운 상태에서 선 상태로 변화되거나) 또는 피검체의 식 별에러가 생긴 것으로 간주되어, CPU 는 단계 S22 로 진행하여 에러신호를 발생시킨다.
단계 S18 에서 정상인 것으로 판정된 경우, CPU 는 단계 S19 로 진행하여 해당 피검체에 대한 당도 및 산도의 측정이 종료된지를 판정한다. 아직 측정이 종료되지 않은 경우, CPU 는 단계 S22 로 진행하여 에러신호를 발생시킨다.
단계 S19 에서 측정이 종료된 것으로 판정된 경우, CPU 는 측정과정에 문제가 없으며 정확한 측정이 수행된 것으로 단정하고 측정과정을 종료한다.
단계 S21 및 S22 는 상기 각종 판정단계에서 이례적인 것으로 판정된 경우에 수행되는 단계이다. CPU 는 수집 및 분류장치에 에러신호를 출력하여 수집 및 분류장치에 해당 측정물을 재측정되어야 할 피검물의 유형으로 분류하도록 지시한다.
본 발명을 실시형태를 참조하여 설명하였으나, 전술한 실시형태는 단지 예일 뿐이며, 본 발명이 실시형태의 각종 소자에 한정되지 않으며 각종의 변형을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를들어, 이 실시형태는 벨트 컨베이어의 상류측에 피검체 공급수단을 구비하여 피검체를 자동 공급하도록 하고 있으나, 이 장치는 수동조작에 의하여 각 피검체를 컨베이어상으로 위치시키도록 구성될 수도 있다. 실제, 피검체가 충돌시에 손상되기 쉬운 복숭아 등의 청과물인 경우에는 손으로 탑재하는 경우도 종종 있다.
이 실시형태의 장치는 오렌지의 측정을 대상으로 하고 있으나, 본 발명은 다른 청과물의 측정에 적합한 각종의 장치, 또는 청과물에 한정될 필요없이 이동수단에 탑재하여 피검체가 이동되는 동안 측정하는데 적합한 장치에도 적용될 수 있다.
비록 이 실시형태의 장치가 산도 및 당도를 측정하도록 구성되었으나, 본 발명은 청과물의 다른 내부품질의 측정에도 물론 적용될 수 있다.
이하, 도 15 를 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 상술하기로 한다. 여기서, 제 1 실시형태와 동일한 구성소자에 대한 설명은 생략하고 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
분광기 (16) 의 수광렌즈에 솔레노이드를 사용한 셔터구동기구 (36) 에 의해 제어되는 개폐식 셔터 (34) 가 제공된다. 셔터는 수직방향 (K) 으로 이동된다.
제어부 (18) 가 보정구동기구 (32) 및 셔터 구동기구 (36) 에 접속되며, 보정구동기구 (32) 및 셔터 구동기구 (36) 의 구동을 제어하기 위한 구동용신호를 출력한다.
셔터구동기구 (36) 는 제어부 (18) 로부터의 구동신호에 의해 보정이 완료된 직후 셔터 (34) 를 구동시키도록 구성된다. 셔터 (34) 는 분광기 (16) 의 수광렌즈에 외광이 들어가지 않도록 수광렌즈의 전면에 걸쳐서 이동되어 배치된다. 이 상태에서는, 제어부 (18) 에서의 광전변환시에 나타나는 전류 (암전류) 가 매우 미약하다. 이는 장치 고유의 잡음 등에 기인하며, 상기 측정값에서 암전류값을 감산함으로써 매우 정확한 측정값을 구할 수 있다.
이하, 이 실시형태에 따른 청과물의 내부품질의 측정방법에 대하여 설명하기로 한다. 제 1 실시형태와 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
기준라인의 측정을 완료한 다음, 분광기 (16) 는 제어부 (18) 에 종료신호를 출력한다. 이 신호를 수신한 제어부 (18) 는 셔터구동기구 (36) 의 솔레노이드에 구동신호를 출력한다. 셔터구동기구 (36) 는 이 구동신호에 응하여 분광기 (16) 의 수광렌즈의 전면이 가려지도록 셔터 (34) 를 이동시켜, 외광이 분광기 (16) 내에 들어가지 않도록 한다. 이 상태에서 암전류가 분광기 (16) 에 의해 측정된다. 이 암전류는 매우 미약하며 장치 고유의 잡음으로부터 생긴다. 연산부 (20) 가 각 피검체 (8) 의 측정값 또는 기준라인에서 이 값을 감산함으로써, 각 피검체에 대해 더욱 정확한 측정값이 구해질 수 있다.
여기서, 피검체 (8) 의 내부품질의 평가에 사용된 각 피검체 (8) (전체 n 개 중의 i 번째 물체) 의 투과율 (T) 은 다음 수식
Ti = (Si － D)/(R － D) (1)
에 의해 표현되며, 여기서 Si 는 피검체 (8) 내에 일부 흡수된 출력광의 주파수 스펙트럼의 측정값이며, R 는 보정에 의한 전류의 평균값이며, D 는 암전류이다. 즉, 피검체 (8) 의 투과율은 피검체 (8) 로부터의 출력광과 램프 (12) 로부터 필터 (20) 를 통한 출력광의 비율에 의해 규정된다. 분자 및 분모에서, 출력광으로부터 얻은 주파수 스펙트럼의 측정값 (Si) 또는 보정에 의한 전류의 평균값 (R) 으로부터 암전류값 (D) 이 각각 감산된다. 이로 인해 분광기 (16) 고유의 잡음이 배제된다.
이 실시형태는 보정직후에 암전류를 측정하도록 구성되나, 암전류의 측정 직후에 보정이 수행될 수도 있다.
이 외에는 제 1 실시형태와 구조, 단계 및 효과가 동일하다.
도 16 내지 도 18 을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 제 1 실시형태와 동일한 구성소자에 대해서는 설명을 생략하며 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 16 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태의 장치 (1) 는 차광 바스켓 (5), 센서 (4), 측정부 (6) 등으로 구성된다.
멜론 등과 같은 피검체 (8) 는 벨트 컨베이어 (2) 상에 탑재된 차광 바스켓 (5) 상에 각기 탑재된다. 벨트 컨베이어 (2) 는 피검체 (8) 를 이동방향 (A) 으로 이동시킨다. 센서 (4) 는 광전 센서로서, 적외선 광 (10) 을 벨트 컨베이어 (2) 에 투광하여 그로부터 반사된 광을 측정함으로써, 센서 (4) 가 벨트 컨베이어 (2) 상에서의 피검체 (8) 의 존재유/무, 간격 및 위치에 대한 정보를 얻을 수 있도록 구성된다. 측정부 (6) 는 벨트 컨베이어 (2) 의 이동방향으로의 센서 (4) 의 하류지점에 배치되며, 피검체에 광을 투광하여 피검체 (8) 로부터의 투과광으로부터 피검체의 내부품질을 측정하도록 구성된다.
도 17 에 나타낸 바와 같이, 측정부 (6) 는 램프 (215), 제 1 광섬유 (217), 제 2 광섬유 (219), 필터부 (221), 제 1 셔터 (223), 제 2 셔터 (225), 분광기 (227), 광 센서 (4), 제어부 (229), 연산부 (231) 등으로 구성된다.
램프 (215) 는, 피검체 (8) 의 어느 일측에 3 개 내지 4 개의 램프를 배치 하고 있으며, 그 측면에서 광을 투광시켜 피검체의 거의 전체에 투광되도록 배치된다. 램프 (215) 로부터 피검체 (8) 에 투광된 광은 예컨대 근적외선 영역 (650 내지 950㎚) 의 파장을 갖는다. 이 광은 투사된 광을 수광한 피검체 (8) 의 내측에 일부 흡수된 다음, 피검체 (8) 로부터 출사된다.
램프 (215) 와 피검체 (8) 사이에 램프 (215) 와 동일한 개수의 제 1 광섬유 (217) 가 설치된다. 각 광섬유 (217) 의 수광부는 램프 (215) 로부터의 광을 직접 수광할 수 있도록 그 관련 램프 (215) 를 향하여 있다.
제 1 셔터 (223) 및 필터부 (221) 는 제 1 광섬유 (217) 의 광경로의 가운데 배치된다. 도 3 에 나타낸 필터 (30) 와 마찬가지로, 필터부 (221) 는 ND 필터들과 확산판으로 구성된다. 제 1 셔터 (223) 는 측정부 (6) 내에서의 피검체 (8) 의 존재유무에 기초하여 솔레노이드에 의하여 개폐되도록 구성된다. 제 1 셔터 (223) 가 개방상태인 동안은, 제 1 광섬유 (217) 로부터의 광이 필터부 (221) 에 입사된다. 필터부 (221) 의 효과 및 구조는 제 1 실시형태의 필터 (30) 와 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제 2 셔터 (225) 를 갖는 제 2 광섬유 (219) 는 차광 바스켓 (5) 의 저부의 개구부 (240) 에 접속된다. 제 2 셔터 (225) 는 측정부 (6) 내에서의 피검체 (8) 의 존재유무에 기초하여 솔레노이드 (미도시) 에 의하여 개폐되도록 구성된다. 제 2 셔터 (225) 가 개방상태인 동안은, 피검체 (8) 에 의해 투과된 광이 차광 바스켓 (5) 의 저부의 개구부 (240) 를 통하여 이동되어 제 2 광섬유 (219) 에 들어가게 된다.
제 1 및 제 2 광섬유 (217 및 219) 가 결합하여 제 3 광섬유 (233) 를 형성하여 분광기 (227) 에 접속됨으로써, 분광기 (227) 가 램프 (215) 로부터 제 1 광섬유 (217) 의 필터부 (221) 를 통하여 광을 수광하거나 피검체 (8) 로부터 제 2 광섬유 (219) 를 통하여 투과된 광을 수광할 수 있게 된다. 분광기 (227) 는 수신된 광의 흡수 스펙트럼이나 광의 양을 측정할 수 있다. 이로 인해 피검체 (8) 의 당도 등의 내부품질을 측정할 수 있게 된다.
전술한 센서 (4) 는 제어부 (229) 에 접속되며, 제어부 (229) 는 광센서 (4) 에 입사된 광의 양을 광전변환에 의하여 전류로 변환하여, 이 전류가 소정의 값보다 큰 값인가에 기초하여 측정부 (8) 내에서의 피검체 (8) 의 존재유무를 판정할 수 있다. 따라서, 제어부 (229) 가 이 판정에 기초하여 컨베이어 (2) 상에서의 피검체 (8) 간의 간격을 검출할 수 있게 된다. 이 판정값은 피검체 (8) 의 종류, 크기, 측정속도 등, 측정개시전 또는 측정중에 장치의 조작자가 설정한 것에 따라서 결정되는 값이다.
또한, 제어부 (229) 는 제 1 셔터 (223) 및 제 2 셔터 (225) 에 접속되어 이들의 구동신호를 출력한다. 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 보다 작으면, 제 2 셔터 (225) 는 개방되는 한편 제 1 셔터 (223) 는 필터부 (221) 로의 입사광을 차단하도록 배치된다. 이 경우, 분광기 (227) 는 차광 바스켓 (5) 으로부터 제 2 광섬유 (219) 를 통한 광을 수광하는 반면 제 1 광섬유 (217) 로부터의 광은 수광하지 않는다. 이에 비해, 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 이하인 경우에는, 제 1 셔터 (223) 는 개방되는 한편 제 2 셔터 (225) 는 제 2 광섬유 (219) 로의 입사광을 차단하도록 배치된다. 이 경우, 분광기 (227) 는 제 2 광섬유 (219) 로부터의 광은 수광하지 않는 반면 램프 (215) 로부터 제 1 필터부 (221) 를 통한 광은 수광한다. 이 상태에서 필터부 (221) 로부터의 광에 기초하여, 분광기 (227) 의 보정이 수행된다. 즉, 장치의 보정이 측정의 개시시 뿐만 아니라 측정중에도 임의의 경우에 수행될 수 있으므로, 측정으로 인한 기준라인의 변동에 의한 영향없이 청과물의 내부품질이 더욱 정확하게 측정될 수 있게 된다.
연산부 (231) 는 분광기 (227) 에 접속되며, 피검체 (8) 로부터의 전류에 기초하여 주파수 스펙트럼의 전류 또는 보정시의 전류를 입력으로서 수신한다. 연산부 (231) 는 기준라인의 변동, 분광기의 잡음 등에 영향없이 이들 전류값에 기초하여 피검체 (8) 의 내부품질을 측정할 수 있다.
벨트 컨베이어 (2) 의 세로방향으로 피검체 (8) 를 배열하여 측정하는 상술한 구조의 장치에 의하여, 피검체 (8) 간의 간격이 검출될 수 있으며, 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 이상인 부분이 측정부 (6) 에 도달하게 될 때마다 암전류의 측정 및 장치의 보정이 수행될 수 있다. 따라서, 측정의 개시시 뿐만 아니라 측정의 개시 이후에도 소정의 경우에 보정이 수행될 수 있으므로, 보정을 위해 측정이 중지될 필요가 없게 된다. 그러므로, 측정의 중단없이 피검체 (8) 각각에 대하여 장치의 보정을 수행함으로써 청과물의 내부품질이 정확하게 측정될 수 있게 된다.
이하, 이 실시형태에 따른 청과물의 내부품질을 측정하는 단계에 대하여 설 명하기로 한다.
먼저, 측정전에 암전류의 측정 및 장치의 보정을 수행한다. 보정은, 제 2 셔터 (225) 를 폐쇄시킨 상태에서 제 1 셔터 (223) 를 개방하여 제 1 광섬유 (217) 로부터 필터부 (221) 를 통하여 분광기 (227) 에 투사된 광의 양이 분광기 (227) 에 의해 측정되는 방식으로 수행된다. 이 광의 양은 분광기 (227) 에서 전류값으로 변환되며, 피검체 (8) 의 측정의 기준라인 (참조값) 으로 사용된다. 한편, 암전류의 측정은 제 1 및 제 2 셔터 (223 및 225) 양자를 폐쇄시켜 분광기 (227) 로부터 외광이 완전히 차단된 상태에서 수행된다. 암전류는 분광기 (227) 의 차폐상태에서 분광기 (227) 자체가 갖는 전류이며, 분광기 (227) 자체의 영향이 없는 암전류의 값은 분광기 (227) 의한 측정값 (광전변환 이후의 전류값) 에서 암전류값을 감산함으로써 구해질 수 있다.
피검체 (8) 의 내부품질의 측정은 벨트 컨베이어 (2) 의 세로방향으로 배치된 각각의 피검체 (8) 가 컨베이어 (2) 의 이동에 의해 측정부 (6) 에 도달하게 되는 경우에 측정된다. 즉, 차광 바스켓 (5) 에 탑재된 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달되는 경우, 피검체 (8) 가 램프 (215) 로부터의 광에 의해 직접적으로 조사되게 되며, 피검체 (8) 의 내측에서 일부 흡수된 뒤에 나타나는 광은 차광 바스켓 (5) 의 하부에 설치된 개구부 (240) 및 제 2 광섬유 (219) 를 통하여 분광기 (227) 에 입사되게 된다. 이 광의 주파수 스펙트럼에 기초하여 피검체의 내부품질 (8) 이 측정될 수 있다. 이는, 성분으로 인해 광량이 높게 되는 주파수가 존재하므로, 피검체 (8) 내의 성분에 따라서 주파수 스펙트럼의 모양이 상이하게 되는 사실에 기초한다.
기준라인은 측정의 진행됨에 따라 변동한다. 이는 분광기 (227), 측정부 (6), 또는 그 주변영역의 온도 등의 환경변화에 의해 야기된다. 이 실시형태에서는 피검체 (8) 간의 간격이 소정치 이상인 지점에서 기준라인이 측정된다. 이 값은 분광기 (227) 에 접속된 연산부 (231) 에 저장된다.
측정의 개시 전에 암전류의 측정 및 보정을 완료한 다음, 제 1 셔터 (223) 는 폐쇄되는 한편 제 2 셔터 (225) 는 개방됨으로써, 램프 (215) 로부터의 광이 차광 바스켓 (5) 의 개구부 및 제 2 광섬유 (219) 를 통하여 진행하여 분광기 (227) 에 들어가게 된다. 이 상태에서, 벨트상을 이동하는 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달되게 되면, 램프 (215) 로부터 출사된 근적외선 광이 피검체 (8) 상에 투사되게 된다. 이 광은 피검체 (8) 에 의해 일부 흡수된 다음 피검체 (8) 로부터 나와 제 2 광섬유 (219) 를 통하여 분광기 (227) 에 들어가게 된다. 그 후, 이 피검체 (8) 의 내부품질이 분광기 (227) 에 의해 측정되게 된다.
이러한 방식으로, 피검체 (8) 가 측정부 (6) 에 도달될 때마다 피검체의 내부품질이 측정되게 된다. 이 측정 동안에, 광전센서 (4) 가 피검체 (8) 간의 간격이 소정의 값 이상인 것으로 검출하게 되면, 제어부 (229) 는 측정부 (6) 내에 피검체 (8) 가 존재하지 않는 것으로 판정하며 제 2 셔터 (225) 를 폐쇄시키라는 신호를 출력한다. 이 신호에 응하여, 제 2 셔터 (225) 의 솔레노이드 (미도시) 가 구동되어, 차광 바스켓 (5) 에서 분광기 (227) 로의 광경로가 차단되게 된다. 또한, 제어부 (229) 는 제 1 셔터 (223) 의 솔레노이드 (미도시) 에도 구동신호를 출력한다. 이 구동신호에 응하여, 제 1 셔터 (223) 가 차단상태로 있는 제 1 광섬유 (217) 의 광경로를 개방함으로써 필터부 (221) 를 통하여 분광기 (227) 에 광이 수광되게 된다.
장치의 기준라인은 이 필터부 (221) 에 의해 감쇄된 광의 양을 측정함으로써 측정될 수 있다. 이 기준라인의 변동은 수시로 추종될 수 있다. 이 기준라인의 측정값은 연산부 (231) 에 저장된다.
여기서, 이하에 언급하는 투과율은 피검체 (8) 의 내부품질의 평가용으로 사용된다. 자세히 설명하면, 각 피검체 (8) (전체 n 개 중의 i 번째 물체) 의 투과율 (T) 은 다음 수식
Ti = (Si － D)/(R － D) (1)
에 의해 표현되며, 여기서 Si 는 피검체 (8) 내에 일부 흡수된 다음의 출력광으로부터 주파수 스펙트럼을 측정한 값이며, R 은 보정에 의한 전류의 평균값이며, D 는 암전류 값이다. 즉, 피검체 (8) 의 투과율은 피검체 (8) 로부터의 출력광과 램프 (215) 로부터 필터부 (221) 를 통한 출력광의 비율에 의해 규정된다. 분자 및 분모에서, 출력광으로부터 얻은 주파수 스펙트럼의 측정값 (Si) 또는 보정에 의한 전류의 평균값 (R) 으로부터 암전류값 (D) 이 각각 감산된다. 이로 인해 분광기 (227) 고유의 잡음이 배제된다.
이하, 이 실시형태의 변형예에 대해 설명하기로 한다.
제 1 셔터 (223) 는 제 1 광섬유 (217) 의 광경로의 말단 또는 가운데 배치될 수도 있다.
또한, 제 2 셔터 (225) 도 제 2 광섬유 (219) 의 광경로의 말단 또는 가운데 배치될 수도 있다. 제 2 셔터 (225) 가 벨트 컨베이어 (2) 측의 말단에 배치되는 경우, 벨트 컨베이어 (2) 와 접촉하여 배치되는 것이 바람직하나, 제 2 셔터 (225) 가 반드시 벨트 컨베이어 (2) 와 접하고 있을 필요는 없다.
피검체 (8) 는 분리되어 설치된 광전 센서 (4) 에 광이 입사되는 경우에 검출되나, 제 2 광섬유 (219) 로의 입사광의 양에 따라서 판정될 수도 있다.
이 실시형태는 벨트 컨베이어 (2) 상의 각 차광 바스켓 (5) 상에 피검체를 탑재시켜 이 차광 바스켓 (5) 의 저부로부터의 출력광을 측정하도록 구성되나, 컨베이어의 벨트를 피검체 (8) 로부터 빛이 새어 나오도록 하는 메쉬 벨트로 교체하여 그 저부로부터 측정하도록 구성될 수도 있다.
램프 (215) 로부터 피검체 (8) 로의 광의 투광이 측면으로부터만 투광될 수 있는 것은 아니며, 피검체 (8) 의 거의 전면에 광을 투광시킬 수 있는 한, 상면 등으로부터 투광될 수도 있다.
또한, 광전센서 (4) 로부터 출사된 광이 적외선 이외의 다른 파장을 갖는 것일 수도 있다.
또한, 램프 (215) 로부터 출사된 광이 근적외선 이외의 다른 파장을 가질 수도 있다.
또한, 램프 (215) 가 광섬유로 대체될 수도 있으며, 그 개수도 3 개에 한정되지 않으며, 1 개, 2 개, 또는 3 개 이상일 수도 있다.
이하, 제 4 실시형태에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 제 3 실시형태 와 동일한 구성소자에 대해서는 설명을 생략하며 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
이 실시형태에서는 임의의 경우에 보정이 수행될 수 있다. 즉, 측정부 (6) 내에 피검체 (8) 의 존재유무에 무관하게, 본 장치의 조작자가 원하거나 경우에 따라서 보정이 수행될 수 있다.
이하, 이 실시형태에 따른 청과물의 내부품질의 측정 단계에 대해 설명하기로 한다. 제 3 실시형태와 상이한 부분에 대해서만 설명한다.
이 실시형태에서는, 청과물의 내부품질의 측정이 개시된 이후에, 본 장치의 조작자가 기계 또는 전기적 조작에 의해 보정개시의 지시를 하거나 연산부 (231) 또는 제어부 (229) 에서 측정의 기준라인이 소정범위 밖인 것으로 판정하는 경우에, 측정부 (6) 내의 피검체 (8) 의 존재유무에 무관하게, 제 2 셔터 (225) 의 폐쇄 및 제 1 셔터 (223) 의 개방에 의해, 보정이 자동적으로 수행되게 된다.
이로 인해, 임의의 시간에 보정이 수행되게 되므로, 기준라인이 일정하게 유지된 상태로 청과물의 내부품질이 더욱 정확하게 측정될 수 있게 된다.
이 외에는 제 3 실시형태와 구조, 단계 및 효과가 동일하다.
이하, 제 5 실시형태에 대해 설명하기로 한다. 여기서도, 제 3 실시형태와 동일한 구성소자에 대한 설명은 생략하며, 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
이 실시형태에서는 청과물의 내부품질의 측정이 개시된 이후에 보정을 수행 하여 암전류의 측정을 수행하도록 구성된다.
이하, 이 실시형태에 따른 청과물의 내부품질의 측정 단계에 대해 설명한다. 여기서도, 제 3 실시형태와 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
기준라인의 측정을 완료한 다음, 제 2 셔터 (225) 가 폐쇄된 상태에서 제 1 셔터 (223) 가 폐쇄된다. 이들 셔터의 개방 및 폐쇄는 제어부 (229) 로부터의 신호에 의해 제어된다. 이 상태에서, 분광기 (227) 가 암전류를 측정한다. 이 암전류는 장치 고유의 잡음 등에 기인하여 나타나는 매우 미약한 전류이다. 연산부 (231) 는 각 피검체 (8) 또는 기준라인의 측정값에서 이 값을 감산함으로써, 이들 각각에 대한 더욱 정확한 측정값을 구할 수 있게 된다.
여기서, 피검체 (8) 의 내부품질의 평가에 사용된 각 피검체 (8) (전체 n 개 중의 i 번째 물체) 의 투과율 (T) 은 다음 수식
Ti = (Si － D)/(R － D) (1)
에 의해 표현되며, 여기서 Si 는 피검체 (8) 내에 일부 흡수된 출력광의 주파수 스펙트럼을 측정한 값이며, R 은 보정에 의한 전류의 평균값이며, D 는 암전류 값이다. 즉, 피검체 (8) 의 투과율은 피검체 (8) 로부터의 출력광과 램프 (215) 로부터 필터부 (221) 를 통한 출력광의 비율에 의해 규정된다. 분자 및 분모에서, 출력광으로부터 얻은 주파수 스펙트럼의 측정값 (Si) 또는 보정에 의한 전류의 평균값 (R) 으로부터 암전류의 평균값 (D) 이 각각 감산된다. 이로 인해 분광기 (227) 고유의 잡음이 배제된다.
이 실시형태에서는 보정 직후에 암전류를 측정하도록 구성되나 암전류의 측정 직후에 보정이 수행될 수도 있다.
이 외에는 제 3 실시형태와 구조, 단계 및 효과가 동일하다.
이하, 도 18 내지 도 27a 및 27b 를 참조하여, 본 발명의 제 6 실시형태에 대해 설명하기로 한다. 제 3 실시형태와 동일한 구성소자에 대한 설명은 생략하며, 여기서는 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 18 및 도 19 는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 청과물의 내부품질을 평가하는 장치를 나타낸 도면으로서, 도 18 은 평면도이며, 도 19 는 도 18 의 19-19 를 따른 도면이다.
이 실시형태의 장치는 벨트 컨베이어 (2) 를 가지며, 그 위에 피검체인 복수개의 청과물 (8) 이 무작위로 탑재된다. 벨트 컨베이어 (2) 는 미도시의 구동샤프트를 통하여 도면의 화살표 방향 (P) 으로 구동되며, 이 벨트 컨베이어 (2) 의 구동에 의해 그 위의 청과물 (8) 이 소정의 운반경로를 따라서 이동되게 된다. 이 벨트 컨베이어 (2) 에는 0.1㎜ 단위로 컨베이어 (2) 의 이동량을 감시하는 인코더 (도 18 에서 미도시) 가 장착된다.
이 벨트 컨베이어 (2) 의 어느 일측에 벨트 컨베이어 (2) 의 운반경로의 소정위치에는 피검 청과물 (8) 에 광을 투광시키기 위한 할로겐 램프 광원 (12) 이 배치된다. 광원 (12) 은 청과물에 약 2㎝ 직경의 스폿 라이트를 투광시키도록 구성된다.
피검 청과물 (8) 로부터 광을 수광하기 위한 수광센서 (303) 가, 도 19 에 나타낸 바와 같이, 벨트 컨베이어 (2) 의 바로 위의 운반경로에 광원 (12) 과 동일한 위치에 설치된다. 이 수광센서에 의해 수광된 광은 복수개의 파장대역 채널로 입체경적으로 (stereoscopically) 분리되며, 공지된 방법에 의해 각 채널에서의 흡광률에 대한 체크를 수행함으로써, 피검 청과물 (8) 의 당도, 산도, 성숙도 등의 각종 내부품질이 평가 및 측정된다. 이 방법 자체는 공지되어 있으므로, 여기서는 이에 대한 설명을 생략한다.
광원 (12), 수광센서 (303) 및 이들 주변의 컨베이어 (2) 는 미도시의 박스내에 함께 동봉되므로, 외광으로부터 차광되게 된다.
한쌍의 투광소자 (4a) 및 수광소자 (4b) 로 구성된 위치센서 (4) 가 벨트 컨베이어 (2) 의 상류위치에 배치된다. 피검 청과물 (8) 이 투광소자와 수광소자 사이를 지날때 광을 가로지르게 되는 경우에 발생되는 수광소자로부터의 출력신호의 변동으로부터 벨트 컨베이어상에서의 청과물의 위치가 검출되게 된다. 여기서 검출된 위치정보 및 벨트 컨베이어 (2) 에 접속하여 제공된 인코더로부터 얻은 이동량 정보에 기초하여, 피검 청과물 (8) 이 측정위치를 통과하는 순간에 측정이 수행되도록, 광센서 (12) 및 수광센서 (303) 에 의하여 측정 타이밍이 제어된다.
피검 청과물 (8) 의 측방 직경은 인코더로부터 얻은 이동량 정보 및 위치 센서 (4) 에서의 광의 차단 시간주기로부터 계산될 수 있다. 이는 위치센서 (4a 및 4b) 가 측방직경 센서로서 이용될 수 있음을 의미한다.
전술한 구조에서, 위치센서, 벨트 컨베이어의 인코더 및 수광센서는 모두 장치의 CPU 에 접속되어 있으며, 이 CPU 는 측정 타이밍의 제어 및 측방직경의 계산 등을 포함하는 장치의 모든 제어를 수행한다.
이하, 본 발명의 제 7 실시형태에 대하여 설명한다. 이 실시형태에서는 광원 (12) 으로부터 수광센서 (303) 으로의 입사광, 장치의 몇몇 구성소자로부터 반사된 광 등을 포함하는 미광을 차단하기 위한 차광판이 설치된다. 장치의 전체적인 구조는 도 18 에 나타낸 제 6 실시형태의 구조와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하며, 여기서는 차광판에 대해서만 설명하기로 한다.
도 20a, 20b 및 20c 는 제 7 실시형태의 장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 것이며, 도 20a 는 제 6 실시형태의 도 19 의 측면도에 대응되며, 도 20b 는 그 평면도이며, 도 20c 는 도 20a 에 수직한 방향의 측면도이다.
도 20a 및 20b 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는 청과물의 어느 일측에 2 개의 차광판 (310) 이 설치되어, 청과물 (8) 의 표면에서의 반사광, 장치의 구성소자로부터 반사된 반사광의 반사로 생긴 광, 광원 (12) 으로부터 직접 이동하는 광 등을 포함하는 미광으로부터 수광센서 (303) 를 차광시키도록 한다. 도 20c 에 잘 나타난 바와 같이, 차광판은 광원 (12) 으로부터의 광이 청과물을 조사하는 조사 지점 (Q) 보다 높고 청과물 (8) 의 높이 보다 낮은 위치에 거의 수평으로 설정된다.
2 개의 차광판 (310) 사이의 간격은, 1) 피검체인 청과물의 측방직경의 예상 최대값 보다 큰 고정 길이로 설정되며, 2) 측정대상의 종류마다 (즉, 피측정물의 변동 예컨대 사과와 복숭아) 청과물의 측방직경의 예상 최대값을 고려하여 물체의 종류마다 가변되며, 3) 각 피검물마다 측방직경에 따라서 간격이 자동적으로 가변되도록 설정된다.
3) 의 경우의 장치의 제어 시스템의 블록도를 도 21 에 나타낸다. CPU (320) 는 위치 및 측방직경 센서 (4) 로부터의 출력에 기초하여 피검물의 측방직경을 계산하며, 이 계산된 측방직경에 따른 차광판 사이의 간격을 실현하도록 차광판 구동장치 (306) 에 명령을 내린다. 이에 응하여, 차광판 구동장치 (306) 는 이 명령에 따라서 차광판 사이의 간격을 설정하도록 모터동력에 의해 차광판을 구동한다. 차광의 효율을 향상시키기 위하여, 차광판와 피검 청과물 사이의 틈 간격을 작게 설정한다.
이하, 본 발명의 제 8 실시형태에 대해 설명한다. 제 8 실시형태의 장치에서도 제 7 실시형태와 유사한 방식으로 미광 차단용 차광판이 설치되나, 제 8 실시형태의 장치는 차광판의 설치위치가 제 7 실시형태와 상이하다. 이 실시형태의 장치의 전체적인 구조는 제 6 실시형태와 거의 유사하므로, 아래에서는 차광판 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 22a 및 도 22b 는 제 8 실시형태의 장치의 측정위치 주위의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 22a 는 제 6 실시형태의 도 19 에 대응되는 측면도이며, 도 22b 는 그 평면도이다.
도 22a 및 도 22b 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는 청과물 (8) 의 표면에 의한 반사광, 광원 (12) 으로부터 직접 도달되는 광 등을 포함하는 미광으로부터 수광센서 (303) 를 차광하기 위하여, 청과물 (8) 의 상부에 2 개의 차광판이 설치된다.
이 2 개의 차광판 (311) 의 높이는, 1) 피검체인 청과물의 높이의 예상 최대값 보다 큰 고정길이로 설정되며, 2) 측정대상의 종류마다 (즉, 피측정물의 변동 예컨대 사과와 복숭아) 청과물의 측방직경의 예상 최대값을 고려하여 물체의 종류마다 가변되며, 3) 각 피검물마다 측방직경에 따라서 간격이 자동적으로 가변되도록 설정된다.
3) 의 경우의 장치의 제어 시스템의 블록도를 도 23 에 나타낸다. CPU (320) 는 높이 센서 (307) 의 출력에 기초하여 피검물의 높이를 계산하며, 이 계산된 높이에 따라서 차광판의 높이를 설정하라고 차광판 구동장치 (306) 에 명령을 내린다. 이에 응하여, 차광판 구동장치 (306) 는 차광판 (311) 구동용 모터를 구동시켜, 피검체의 계산된 높이 보다 조금 높게 설정되도록 한다.
도 24 는 높이 센서의 구조를 나타낸다. 이 높이 센서는 벨트 컨베이어 (2) 의 피검물 운반경로의 상류측에 배치된다. 이 높이 센서는 벨트 컨베이어 (2) 의 어느 일측상에서 서로 대향하는 투광장치 (307a) 및 수광장치 (307b) 로 구성된다. 높이 센서 (307) 의 투광장치 (307a) 는 동일한 간격으로 수직한 방향으로 구성된 복수개의 투광소자 (307a1) 을 가지며, 수광장치 (307b) 는 투광장치 (307a) 의 대응되는 투광소자 (307a1) 와 일치하도록 각각 정열되며 대응되는 투광소자 (307a1) 로부터 광빔을 수신하도록 배열된다. 투광장치 (307a) 와 수광장치 (307b) 사이를 통과하는 피검 청과물 (8) 은 투광소자 (307a1) 에서 청과물의 높이 아래에 배치된 수광소자 (307b1) 로의 빔을 차단한다. 즉, 어느 높이의 빔까지 차단되었는가를 검출함으로써 피검 청과물 (8) 의 높이 가 이산적으로 검출될 수 있다.
이하, 본 발명의 제 9 실시형태를 설명한다. 제 9 실시형태의 장치는 차광판의 구조가 전술한 제 8 실시형태와 상이하다.
도 25 는 제 9 실시형태의 장치에서의 차광판의 구조를 나타낸 측면도이다. 각 차광판 (312) 은 축 (O) 을 중심으로 피벗이 가능하도록 지지된다. 이 실시형태의 제어 시스템의 구조는 도 23 에 나타낸 제 8 실시형태와 유사하다. 이 실시형태의 장치에서 차광판 (312) 의 축 (O) 에 대한 각도 위치는, 위치 및 측방직경 센서 (4) 에 의하여 검출된 피검 청과물의 어느 하나의 측방직경에 대한 정보 또는 양자에 기초하여, 차광판과 청과물 사이의 틈 간격이 작아지도록 조절된다. 도 25 는 실선으로 나타낸 피검체 (8) 가 큰 경우의 차광판의 위치 및 파선으로 나타낸 이 보다 작은 크기의 피검체 (8') 인 경우의 차광판의 위치를 나타낸다. 이 실시형태의 제어 시스템은 도 23 에 나타낸 전술한 제 8 실시형태와 유사한 구조로 구성될 수 있다.
제 9 실시형태의 변형예로서, 차광판의 위치를 자동으로 조절하는 대신에, 컨베이어 위를 이동하는 청과물 자체가 차광판을 밀어 올리는 구조로 구성될 수도 있다. 이러한 구조의 예를 도 26 에 나타낸다. 이 예에서, 차광판 (312) 의 상류측에서 대향하는 각 코너에는 상향 컬 (커브, C0) 이 형성되며, 차광판 (312) 은 컨베이어에 의한 피검체의 이동에 의하여 피검체 자체에 의해 밀어 올려지도록 배열된다. 이 변형예에서, 피검체의 크기를 검출하기 위한 기구 및 이 에 결합하여 차광판의 위치를 조절하기 위한 기구의 필요성을 배제하므로, 구조가 더욱 간단하게 된다.
이하, 본 발명의 제 10 실시형태에 대하여 설명한다. 제 10 실시형태의 장치는 벨트 컨베이어상에 고정된 트레이에 의하여 미광이 차단되는 특징이 있다. 제 10 실시형태의 장치의 전체적인 구조는 제 6 실시형태와 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략하며, 아래에서는 트레이에 관련된 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 27a 및 도 27b 는 제 10 실시형태의 장치에서의 트레이의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 27a 는 트레이 자체를 나타낸 트레이 부분의 측면도이다. 도 27b 는 도 27a 에 수직한 방향의 측면도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는 벨트 컨베이어 (2) 상에 트레이 (314) 가 배치되며, 이 트레이 (314) 상에 피검 청과물 (8) 이 탑재된다. 컨베이어 벨트의 횡단방향으로 대향하는 트레이 (314) 내의 각각의 측면에 호울 (314a) 이 개공된다. 도 27a 에 나타낸 바와 같이, 광원 (12) 으로부터의 광은 호울 (314a) 을 통하여 이동되어, 피검 청과물 (8) 을 조사한다. 청과물의 표면에서 반사된 광은 트레이 (314) 에 의해 효과적으로 차단되며, 수광소자 (303) 에는 좀처럼 입사되지 않는다. 이 트레이 (314) 는 벨트 컨베이어상에 복수개 존재한다.
본 발명의 실시형태들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 결코 이들 실시형태의 세부사항에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 예를들어, 실시형태에서는 벨트 컨베이어를 채용하였으나, 이 운반 시스템은 각종의 다른 운반장치 로부터 선택될 수 있다.
제 6 내지 제 10 실시형태에서는 운반경로의 어느 일측에 배치된 2 개의 광원을 사용하였으나, 광원의 개수는 1 개 또는 2 개 이상일 수도 있다. 제 7 내지 제 9 실시형태에서 벨트 컨베이어의 일측에만 광원이 설치된다면 타측의 차광판을 제거하여도 무방하다.
제 6 내지 제 10 실시형태에서, 광원으로부터의 광은 수평방향으로 투사되나, 상부 또는 하부로부터 비스듬하게 기울어진 상태로 투사될 수도 있다. 이 실시형태는 벨트 컨베이어에 의한 운반방향에 수직한 방향으로 광을 투사하도록 배열되나, 상부에서 보았을 때, 기울어진 상태로 투사될 수도 있다.
또한, 실시형태에서 할로겐 램프가 광원으로서 사용되었으나, 측정시에 사용되는 파정대의 광을 출사할 수 있는 다른 광원으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 장치에서 측정 물체로서 청과물의 크기나 종류에 제한이 없으며, 장치의 크기 및 광원의 개수 및 광량을 적절하게 설정함으로써 각종의 청과물에도 적용될 수 있다.
본 발명의 장치로 측정되는 내부품질은 당도 및 산도와 같은 전형적인 예 뿐만 아니라, 스펙트럼 분석에 의해 측정될 수 있는 청과물의 다른 내부품질도 포함한다.
이하, 본 발명의 제 11 실시형태에 대해 설명한다. 여기서는, 제 1 실시형태에서와 동일한 구성소자에 대해서는 설명을 생략하며, 상이한 부분에 대해서만 주로 설명한다.
도 28a 및 도 28b 는 본 발명의 실시형태인 인조청과물 (410) 을 나타낸 도면으로서, 도 28a 는 사시도이며, 도 28b 는 단면도이다. 이 인조과물은 65 ㎜ 직경 및 80 ㎜ 높이를 갖는 실린더형 유리 용기 (401) 및 이 안에 수용된 광투과체 (402) 로 구성된다. 이 용기의 상면도 밀봉 폐쇄되도록 유리덮게 (404) 로 덮여있다. 이 광투과체는 광산란체인 0.3 ㎛ 크기의 산화세륨을 1 % 의 시트르산 수용액에 혼입하여 균일하게 확산시킨 후, 이를 폴리아크릴아미드 겔에 의해 겔화하여 얻은 재료이다. 혼입된 산화세륨의 양은 피검체인 청과물의 종류에 따라서 적절하게 설정된다.
이 실시형태의 인조청과물 (410) 에는 서미스터 등의 광투과체의 온도를 측정하기 위한 온도측정 부재 (온도측정 수단, 403) 를 광투과체 (402) 내에 장착하고 있다.
이하, 이 인조청과물 (410) 을 이용하여 청과물의 내부품질을 측정하기 위한 측정장치의 측정값을 보정하는 방법을 설명한다. 도 29 는 청과물 측정장치의 측정위치 주변의 구조를 나타낸 도면이다. 이 측정장치는 벨트 컨베이어 (422) 를 가지며, 이 벨트 컨베이어 (422) 상에 위치한 피검 청과물 (예컨대, 오렌지) 이 연속적으로 측정위치로 공급되게 된다. 이 측정위치에서, 광원 (411), 스톱 (412) 및 렌즈계 (413) 로 구성된 투광장치 (420) 로부터 피검체에 광이 투광되게 된다. 피검체를 통과한 광은 수광센서 (414) 에 입사된다. 수광센서에 입사된 광은 복수개의 파장 채널로 분리되어 각 채널에서의 흡광도를 측정하는 공지의 방법에 의해 그 스펙트럼 분석이 수행됨으로써, 예를들어 산도 등의 피검 청과물의 내부품질이 계산되게 된다. 이 방법 자체는 공지되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이 장치에는 인조청과물 (410) 이 제공되며, 이 인조청과물 (410) 은 투광 시스템과 수광 센서 사이의 보정 위치와 인조청과물 (410) 이 보정위치로부터 후퇴되는 정상위치 사이에서 이동되도록 측정위치에서 미도시 기구에 의해 상하로 이동되도록 구성된다.
도 31 은 이 실시형태의 인조청과물의 투과광의 스펙트럼의 측정결과를 나타낸다. 이 도면은 인조청과물의 스펙트럼 뿐만 아니라, 귤, 복숭아, 사과 등의 실제과물의 투과광 스펙트럼을 나타내고 있으며, 특히 810 ㎚ 이상의 근적외선 파장영역에서 인조청과물 (410) 의 스펙트럼 특성이 실제과실의 스펙트럼 특성과 잘 따른다는 것을 알 수 있다.
전술한 청과물의 내부품질의 측정용 장치 및 보정 방법에서는 청과물의 측정값이 단일 인조청과물 참조체를 이용하여 구한 보정치에 의해 보정되었으나, 다음의 예에서는 복수개의 인조청과물 참조체를 이용하여 보정을 하는 장치 및 방법을 나타낸다.
도 30 에 복수개의 인조청과물에 의해 보정을 수행하는 장치의 예를 나타낸다. 도 30 에 나타낸 장치는, 도 29 의 장치와 유사하게, 할로겐 램프 광원 (411), 스톱 (414) 및 렌즈계 (413) 로 구성된 투광 시스템 (420) 및 수광센서 (414) 를 갖는다. 또한, 이 장치는 4 개의 호울이 개공된 리볼버 (430) 를 갖는다. 인조청과물 (410a, 410b 및 410c) 은 이 리볼버의 4 개 호울중 3 개의 호울에 맞춰진다. 나머지 한개의 호울에는 아무것도 장착되지 않는다. 이들 3 개의 인조청과물은 농도가 다른 3 가지 형태의 수용액에 기초하여 형성된다. 더 자세히 설명하면, 이 용액들은 1 %, 2 % 및 3 % 의 농도를 갖는 시트르산 용액이다. 리볼버는 스테핑 모터 (415) 에 의해 구동되어 보정작업동안 측정위치에 순서대로 설정되도록 하며, 각 물체를 통한 투과광의 량이 측정된다. 보정작업 기간이외의 청과물의 정상측정동안에는, 투광 시스템으로부터의 광이 스루홀 (431) 을 통하여 피검 청과물 (S) 에 투사되게 된다.
도 29 에 나타낸 전술한 실시형태의 장치에서는 단일 인조청과물을 이용하여 보정이 수행된다. 따라서, 산 농도에 무관하게, 모든 피검 청과물의 측정에 있어서, 일정한 보정치를 나타낸다. 이에 비하여, 이 실시형태의 장치에서는 3 가지의 상이한 농도의 시트르산을 갖는 참조체에 의해 측정이 수행된다. 이는, 온도 등의 환경변화에 의한 산도의 측정값이 피검체의 산 농도에 따라서 상이하게 될 수 있으므로, 각 물체의 농도를 고려하여 더욱 정확한 보정을 수행하기 위한 것이다.
이 실시형태에서, 각각 1 %, 2 % 및 3 % 의 산 농도를 갖는 인조청과물 참조체를 이용하여 보정치가 구해지며, 이 보정치를 이용하여 피검체의 산 농도에 따라서 보정이 수행될 수 있다. 따라서, 보정의 정확도가 더욱 향상된다. 더 자세히 설명하면, 이 보정치들을 거의 직선으로 연결하여 농도 보정치 직선을 구하여 이 직선에 기초하여 각 피검체의 농도에 따른 보정을 수행함으로써 보정이 수행된다.
도 30 에 나타낸 장치에서 리볼버 형태로 구성된 인조청과물의 구조는 본 발명에서와 같이 광 산란체의 이용에 의하여 광투과율을 조절하여, 작은 (즉, 광의 투광방향의 길이가 작은) 인조청과물의 구성이 실체화됨으로써 처음으로 가능하게 된 것이다.
본 발명을 실시형태에 기초하여 설명하였으나, 본 발명은 결코 이들 실시형태의 세부사항에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
예를들어, 전술한 어느 한 실시형태에서, 인조청과물을 주로 시트르산의 수용액으로 형성하였으나, 시트르산에 한정될 필요없이, 인조청과물이 다른 산 및 당 등의 다른 수용액으로 부터 선택된 물질로 형성될 수도 있다.
이 인조청과물에서, 광 분산체는 투과광을 감쇄시키기 위하여 수용액내에 혼입된다. 광 분산체를 추가시키는 대신에 용기의 투과율을 저하시킴으로써 투과율을 조절하는 것도 생각해 볼 수 있다.
상기 예에서 인조청과물의 용기가 유리였으나, 이 용기는 수지 중에서 광투과성 재료로 형성될 수도 있다. 전술한 것 이외의 다른 구조, 동작 및 효과는 제 1 실시형태에서와 동일하다.
이하, 본 발명의 제 12 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서, 제 1 실시형태와 동일한 구성소자는 설명을 생략하며, 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 32a 및 도 32b 는 이 실시형태의 인조청과물 참조체를 나타낸 도면이며, 도 32a 는 사시도이며, 도 32b 는 단면도이다. 이 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 인조청과물 (40) 대신에 인조청과물 (540) 을 사용한다. 이 인조청과물 참조체 (540) 는 높이 80㎜, 저면 65 평방 ㎜ 의 직사각형 병렬관이며, 2 개의 측면 (542) 을 벗어나는 유리판 (544) 을 갖는 수지용기 (546) 와 이 속에 수용된 광투과체 (548, 광학적으로 투명한 재료) 로 구성된다. 용기의 상면은 수지용기 (546) 와 동일한 재료인 플라스틱 덮게 (550) 에 의해 덮여 밀폐된다. 이 수지용기 (546) 의 측면에는 측면 (542) 에 병렬로 내열 유리판 (544) 이 배치된다.
도 32b 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는 용기 (546) 의 내측면 (500) 이 수직방향에 대하여 기울어져 있다. 이러한 구조는 용기 (546) 의 상부에서 바닥까지 측면 (542) 간의 거리를 좁게 하는 한편, 용기 (546) 의 상부에서 바닥까지 측면 (542) 간의 두께를 크게 한다. 방향 (Q) 으로부터 광이 투광되어 방향 (R) 으로 출사되는 경우, 수지용기 (546) 의 상부에 투사된 광은 측면 (542) 의 얇은 영역 및 광투과체 (548) 의 장길이 영역을 통하여 외측으로 이동하는 한편, 수지용기 (546) 의 하부에 투사된 광은 측면 (542) 의 두꺼운 영역 및 광투과체 (548) 의 단길이 영역을 통하여 외측으로 이동하게 된다. 이는 수지용기 (546) 의 상부에 투사된 광은 하부에 투사된 광에 비하여 측면 (542) 에 덜 영향을 받으며, 따라서 더 높은 투과율에서 투과됨을 의미한다.
이하, 이 인조청과물 (540) 을 이용하여 청과물의 내부품질 측정장치에 의한 측정값을 보정하는 방법에 대하여 설명한다. 이 실시형태에서, 인조청과물 (540) 은 도 5 의 보정위치 (74) 에서 수지용기 (546) 의 측면의 어느 한 부분에 광을 투사시킬 수 있는 범위내에서 미세하게 상하로 이동될 수 있도록 구성된다.
이 실시형태에서, 인조청과물 (540) 을 형성하는 수지용기 (546) 는 광을 투과시킬 수 있으며 그 두께에 따라서 광의 투광량이 변동된다. 이러한 구조의 인조청과물 (540) 에 의하여, 용기의 측면에 거의 수직으로 투광되는 경우, 용기의 대향 측면 (542) 에 나타나는 광의 양은 측면 (542) 의 두께에 따라서 다르다. 즉, 측면 (542) 에서 상이한 두께를 갖는 2 개 영역으로 동일량을 투광시킨 경우, 두꺼운 영역을 통한 투과광의 양이 얇은 영역을 통한 투과광의 양보다 작게 되어, 두꺼운 영역이 더 낮은 광투과율을 갖는다. 이러한 특성을 이용하고 있는 이 실시형태에서는, 피검체의 종류, 로트의 변화, 또는 환경 등의 변화에 따라서, 인조청과물 (540) 을 상하로 이동시킴으로써, 상이한 투과율을 갖는 영역들 중에서 측면 (542) 에서의 투과영역을 변화시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 투광 시스템 및 수광 시스템의 변동 및 인조청과물 (540) 의 회전시킴이 없이 피검체의 변동에 따라서 인조청과물 (540) 을 선택할 수 있게 된다.
이 실시형태는 단지 예일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아님을 주목해야 한다.
인조청과물 참조체 (540) 의 측면으로서 요구되는 형상은 용기 (546) 의 수직방향으로 측면 (542) 의 두께를 변화시킬 수 있는 것이며, 이는 예를들어 사각 피라미드 또는 원추형에 의해 실현될 수 있다. 내측면이 기울어져 있으면 되고 용기 (546) 의 수직방향에 대하여 항상 대칭일 필요는 없다. 또한, 그 기울기도 덮게측 (550) 에서 용기의 저면측으로 갈수록 측면 (542) 의 두께가 감소되도록 형성될 수도 있다.
전술한 것 이외의 구조, 동작 및 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
이하, 본 발명의 제 13 실시형태에 대하여 설명하기로 한다. 여기서, 제 1 실시형태 또는 제 5 실시형태와 동일한 구성소자에 대해서는 설명을 생략하며, 다른 부분에 대해서만 주로 설명하기로 한다.
도 33 은 이 실시형태에서의 인조청과물 참조체 (인조과실물) 의 단면도이다. 이 실시형태에서는 도 33 에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시형태의 인조청과물 (40) 또는 제 12 실시형태의 인조청과물 (540) 의 대신에 인조청과물 (640) 을 사용하며, 용기 (646) 의 내측면 (600) 이 수직방향으로 계단형태로 형성된다. 이는 용기 (646) 의 상부에서 바닥으로 가면서 측면 (642) 사이의 거리를 단계적으로 점점 좁게 하는 한편, 측면 (642) 의 두께는 용기 (646) 의 상부에서 바닥으로 가면서 단계적으로 점점 더 두꺼워지게 한다. 방향 (T) 에서 방향 (U) 으로 광이 투광되는 경우, 수지용기 (646) 의 상부에 투사된 광은 측면 (642) 의 얇은 영역 및 광투과체 (648) 의 장길이 영역을 통하여 외측으로 이동하는 한편, 수지용기 (646) 의 두꺼운 영역으로 투사된 광은 측면 (642) 의 두꺼운 영역 및 광투과체 (648) 의 단길이 영역을 통하여 외측으로 이동되게 된다. 즉, 수지용기 (646) 의 상부에 투사된 광은 하부에 투사된 광에 비하여 측면 (642) 에 의한 영향을 덜 받으며, 높은 투과율에서 출사된다.
전술한 것 이외의 구조, 동작 및 효과는 제 1 실시형태 또는 제 12 실시형 태와 동일하다.
이하, 본 발명의 제 14 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성소자에 대하여는 설명하지 않으며, 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
이 실시형태는 제 1 실시형태의 스톱 (66) 의 대신에 차광판 (712) 을 사용한다. 도 34 는 투광시스템 (702) 의 구조를 나타낸 사시도이다.
이 실시형태에서, 차광판 (712) 은 복수개, 예컨대 2 개의 원형의 작은 호울 (720, 소공(小孔)이라 함) 을 갖는다. 이들 소공 (720) 은 서로 다른 직경을 갖는다. 차광판 (712) 의 뒤에 배치된 램프 (710) 로부터 동일 투광량의 광이 각 소공 (720) 에 투광되는 경우, 각 소공의 개구영역에 비례하는 양의 광이 각 소공 (720) 을 통하여 차광판 (712) 의 정면으로부터 출사되게 된다. 이 차광판 (712) 은 모터 (730) 에 의하여 수직방향으로 이동될 수 있도록 배열되며, 이 이동방향 (V) 을 따라서 복수개의 소공 (720) 이 설치된다. 따라서, 모터 (730) 에 의하여 차광판 (712) 을 수직방향 (V) 으로 이동시킴으로써 렌즈 (714) 및 램프 (710) 의 광학축상에 원하는 소공 (720) 이 위치되게 된다.
이 소공 (720) 은 피검체 (8) 인 청과물의 종류에 기초하여 선택된다. 즉, 광을 잘 투과시키는 청과물의 내부품질을 측정하는 경우에는, 피검체로의 투과량을 감소시키기 위하여, 작은 직경의 소공이 사용된다. 반면에, 광을 잘 투과시키는 못하는 청과물의 내부품질을 측정하는 경우에는, 피검체로의 투과량을 증가시키기 위하여, 큰 직경의 소공이 사용된다. 이렇게 하여, 피검체로의 투광량을 변화시키기 위하여 피검체의 종류에 따라서 소공을 선택함으로써, 피검체의 종류에 무관하게, 피검체로부터의 출사광의 양이 고정값보다 낮지 않게 설정된다. 이로 인해, 피검체의 종류에 무관하게 청과물의 내부품질이 정확하게 측정될 수 있게 된다.
이하, 이 실시형태의 측정예에 대하여 설명한다.
제 1 예는 광을 잘 투과시키는 오렌지의 내부품질의 측정이다. 차광판 (712) 내에서 작은 직경의 소공이 선택된다. 이 경우, 피검체로의 투광량이 작더라도 피검체로부터 출사된 광의 양이 충분히 크기 때문에, 피검체의 내부품질이 그 흡수 스펙트럼으로부터 측정될 수 있다.
제 2 예는 광을 잘 투과시키지 않는 사과의 내부품질이 측정이다. 차광판 (712) 내의 소공 (720) 들 중에서 큰 직경의 소공이 선택된다. 이 경우, 피검체로의 투광량이 크며 피검체로부터의 출사광의 양이 충분히 크기 때문에 피검체의 내부품질이 그 흡수 스펙트럼으로부터 측정될 수 있다.
전술한 이외의 측정조건은 피검체가가 오렌지인 경우와 동일하며, 피검체의 내부품질이 피검체의 출사광의 흡수 스펙트럼으로부터 측정될 수 있다.
이하, 이 실시형태의 변형예에 대하여 설명한다.
차광판 (712) 내의 소공 (720) 의 개수는 1 개 이외의 다른 임의의 개수일 수 있다.
이 실시형태에서 차광판 (712) 은 한 방향 (V) 으로 상하로 이동되도록 배열되며, 상하 방향 (V) 을 따라서 설치된다. 차광판 (712) 의 이동방향이 항상 수직방향일 필요는 없으며, 예를들어 차광판 (712) 을 포함하는 면내에서 수직방향 (V) 과 이 수직방향에 직각방향으로 2 개의 방향으로 이동되도록 배열될 수 있다. 이 경우, 소공 (720) 은 차광판 (712) 내의 임의의 위치에 형성될 수 있으며, 전술한 2 개 방향으로 차광판 (712) 을 이동시킴으로써 램프의 광학축 (718) 상에 원하는 소공 (720) 이 위치될 수 있다.
이 소공의 형태가 항상 원형일 필요는 없다.
피검체로의 투광량의 제어는 이 실시형태에서의 차광판내에 형성된 소공 대신에 필터에 의해 수행될 수도 있다.
전술한 것 이외의 구조, 동작 및 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
이하, 도 35 를 참조하여 제 15 실시형태를 설명한다. 도 35 는 제 15 실시형태의 투광 시스템 (702) 의 구조를 나타낸 사시도이다.
이 실시형태에서는 원형 차광판 (740) 이 투광 시스템 (702) 의 광학축 (718) 에 법선인 면에 위치된다. 차광판 (740) 의 중심으로부터 법선방향으로 연장되는 샤프트 (741) 를 주위로 이 샤프트 (741) 에 접속된 모터 (742) 에 의하여 차광판 (740) 이 회전된다. 차광판 (740) 에는 그 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 상이한 직경을 갖는 복수개의 예컨대 2 개의 원형 소공 (744) 이 설치된다. 이러한 구조는, 피검체의 종류에 따라서 소공 (744) 의 선택을 가능하게 한다.
광을 잘 투과시키는 청과물의 내부품질을 측정하기 위하여, 차광판 (740) 내의 소공 (744) 중에서 작은 직경을 갖는 소공이 선택된다. 이 경우, 피검 체로의 투광량이 작기는 하나 피검체로부터의 출사광의 양이 충분히 크기 때문에, 흡수 스펙트럼으로부터 피검체의 내부품질이 측정될 수 있다. 이에 반하여, 광을 잘 투과시키지 못하는 청과물의 내부품질을 측정하기 위하여, 차광판 (712) 내의 소공들로부터 큰 직경을 갖는 소공이 선택된다. 피검체로의 투광량이 크며 피검체로부터의 출사광의 양이 충분히 크기 때문에, 흡수 스펙트럼으로부터 피검체의 내부품질이 측정될 수 있다.
전술한 이외의 구조 및 동작은 제 14 실시형태와 동일하다.
이하, 제 16 실시형태에 대하여 설명하기로 한다.
제 16 실시형태에서는, 하나 또는 복수개의 청과물이 컨베이어상에서 운반된다. 이 컨베이어의 가운데에는, 제 14 실시형태와 마찬가지로, 컨베이어의 어느 일측에 분광기를 갖는 측정부 및 투광 시스템이 설치된다. 또한, 이 실시형태에서는 운반방향으로의 측정부의 상류 또는 컨베이어의 가운데의 측정부의 범위내에 광전센서가 설치되어, 컨베이어상의 각 청과물의 크기를 측정할 수 있다.
이 실시형태의 구조에서, 광전센서는 청과물의 크기를 검출할 수 있으며, 이 검출 결과에 따라서 분광기 및 투광 시스템의 높이를 상하로 이동시킴으로써, 피검체의 크기에 무관하게 램프로부터의 광을 피검체의 적도부에 자동적으로 투사시킬 수 있다.
따라서, 연속적으로 운반되는 피검체의 내부품질이 동일한 조건하에서 고속으로 측정될 수 있다.
전술한 것 이외의 구조 및 동작은 제 1 실시형태와 동일하다.
이하, 도 36 을 참조하여 본 발명의 제 17 실시형태를 설명한다.
여기서, 제 1 실시형태와 동일한 구성소자에 대해서는 설명하지 않으며, 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 36 은 본 발명의 실시형태인 인조청과물 참조체 (인조과실물, 760) 를 나타낸 측면도이다. 이 인조청과물 (760) 은 직경 65 ㎜ 및 높이 80 ㎜ 의 실린더형 염화비닐 용기 (751), 이 속에 수용된 광투과체 (752) 및 광산란체로서 염화비닐 용기 (751) 의 측면에 접착된 접착 테이프 (770) 로 구성된다. 이 용기의 상부면은 밀폐되도록 염화비닐 용기 (754) 에 의해 덮여진다.
이 실시형태에서, 접착 테이프 (77) 는 인조청과물 (760) 에 조사된 광이 접착 테이프 (770) 에 의해 산란되도록 하는 수지 테이프이다. 전술한 구성의 인조청과물 (760) 의 스펙트럼 특성은 실제 과실의 스펙트럼 특성을 잘 추종한다.
또한, 내열 유리 (780) 가 용기 (751) 의 측면 둘레에 설치되어, 접착 테이프 (770) 의 주위를 둘러싸며 용기의 측면과 평행하게 된다. 내열 유리 (780) 는 용기의 측면과 약 10 ㎜ 의 간격을 두고 평행으로 설치된 2 개의 내열 유리층으로 구성되며, 이 간극은 1 % 의 시트르산 수용액으로 충만된다. 이러한 구성에 의해, 내열재만이 설치된 경우에 비하여 내열 특성이 향상되게 된다.
용기 (751) 내에 수용된 광투과체 (752) 는 산 수용액인 1 % 의 시트르산 수용액으로 이루어진다. 또한, 이 실시형태의 인조청과물 (760) 에서는 광투과체의 온도를 측정하기 위한 서미스터 등을 이용한 온도측정부재 (온도측정수단) 가 광투과체 (752) 의 내측에 설치된다.
이 실시형태는 단지 예일 뿐이며, 다음과 같이 변형시킬 수도 있다.
용기 (751) 의 재료는 유리, 폴리에틸렌, 또는 폴리플루오로에틸렌일 수 있다. 용기 (751) 의 형태는 직사각형 평행관 등의 임의의 형태일 수 있다.
접착테이프는 셀룰로오스를 포함할 수 있으므로 페이퍼 테이프가 사용될 수도 있다. 또한, 비접착성 테이프가 사용될 수도 있다. 수지가 아닌 중합체가 사용될 수도 있다. 또한, 접착테이프가 아닌 코팅 (coating), 페인팅 (painting), 스프레잉 (spraying), 또는 담금질 (dipping) 에 의하여 용기 (751) 의 표면상에 광산란층이 형성될 수도 있다. 또한, 용기 (751) 에 광이 조사되는 광경로 영역에만 접착시키는 것이 바람직하다.
내열 유리 (780) 는 한 층의 유리로써 구성하여 용기의 측면과 유리층의 사이에 수용액을 충만시킨 구조로 할 수도 있다. 내열 유리 (780) 는 3 개 이상의 유리층으로 구성될 수도 있다. 또한, 내열 유리의 한 개 층에 간극 (782) 이 형성될 수도 있다. 또한, 용기 (751) 에 광의 조사되는 광경로 영역에만 설치하는 것이 바람직하다. 내열 유리 (780) 의 대신에 투광성 내열 재료가 사용될 수도 있다.
이 간극 (782) 에 1 % 시트르산 수용액의 대신에 산 수용액, 당 수용액 또는 물이 사용될 수도 있다. 또한, 내열 특성을 향상시키기 위하여 용액을 흘 려보내는 것이 바람직하다. 또한, 이 간극 (782) 내의 용액에 광산란체를 추가시키는 것이 바람직하며, 이 구성에서 접착 테이프 (770) 는 생략될 수도 있다.
전술한 것 이외의 구조, 동작 및 효과는 제 1 실시형태와 동일하다.
본 발명은 벨트 컨베이어의 벨트에 직각방향으로 청과물을 배열하여, 이 직각방향내에 피검체가 존재하지 않는 영역이 검출될 수 있으며, 이 영역에서 장치의 보정이 수행될 수 있는 측정장치를 제공한다. 따라서, 측정의 개시시 뿐만 아니라 측정의 개시 후 소정의 시각에도 보정이 수행될 수 있다. 이 측정은 보정을 위해 중지되지 않는다. 따라서, 측정을 중단시키지 않고도 장치의 보정이 수행되면서 청과물의 내부품질이 정확하게 측정될 수 있다.
본 발명의 보정방법에 따르면, 실제 피검 청과물과 마찬가지로 환경변화에 따라서 흡수스펙트럼을 가변시킬 수 있는 참조체를 이용함으로써 청과물의 내부품질의 측정시의 환경변화에 기인하는 오차가 보정될 수 있다. 이 보정방법은 주위의 온도변화에 대하여 특히 효과적이다.
이는 주위환경 또는 장치의 온도제어 (관리) 의 필요성을 배제시키게 되어, 그 비용을 절감할 수 있다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 인조청과물 참조체 및 이를 이용한 보정방법은 광원의 상태변동에 대하여 충분한 추종특성을 가지며, 그 측정도 광원의 온 직후에 광원의 안정을 기다릴 필요없이 개시될 수 있으므로, 측정의 효율을 증대시킨다.
인조청과물의 광투과체의 온도를 감시하기 위하여 서미서터 등의 온도측정수단이 인조청과물에 설치되는 경우, 인조청과물과 실제 피검체 사이에 온도차가 생기는 경우에도, 이를 고려하여 보정이 수행될 수 있다.
각각의 농도를 갖는 복수개의 인조청과물로써 보정을 수행함으로써 더욱 정확한 보정이 수행될 수 있다.
광분산체가 본 발명의 인조청과물 참조체내의 수용액에 혼입되는 경우에도, 인조청과물 참조체가 적절한 광 투과율을 가질 수 있다. 이 투과율은 광분산체의 농도를 조절함으로써 손쉽게 조절될 수 있다.
겔화제를 본 발명의 인조청과물내의 수용액에 첨가하여 겔화하는 경우, 광분산체의 침전이 없이 인조청과물이 안정화될 수 있다.
본 발명에 따른 청과물의 내부품질의 측정장치에는 인조청과물 참조체가 설치되므로, 환경변화에 기인하는 청과물의 흡수 스펙트럼의 변동에 대해서도 보정된 내부품질을 측정할 수 있다.
각기 상이한 농도를 갖는 복수개의 인조청과물 참조체가 장치에 설치되는 경우, 각 피검 청과물의 농도에 따라서 더욱 정확한 보정이 실현될 수 있다.
본 발명에서, 광은 피검체의 크기에 무관하게 각 피검체의 적도부의 주위에 투사될 수 있다. 따라서, 각 피검체의 내부품질이 동일한 조건하에서 측정될 수 있게 됨으로써, 측정된 데이터의 신뢰도가 향상된다. 청과물로의 투사광의 양은 피검체인 청과물의 종류에 따라서 가변될 수 있다. 광을 잘 투과시키지 않는 피검체에 대한 흡수 스펙트럼이 측정될 수 있으므로, 피검체의 종류에 무관하게, 청과물의 내부품질이 더욱 정확하게 측정될 수 있다.
본 발명에서는, 이동수단상의 피검체의 위치가 피검체의 이동경로내의 측정위치의 상류측에서 검출되며 이동수단의 이동량이 감시되므로, 피검체가 측정위치에 정확히 위치된 경우에서 측정이 수행될 수 있으므로, 측정의 정확도가 향상되게 된다.
이동수단상에서의 피검체의 위치는 피검체의 이동경로내의 상류 및 하류에서 검출되며 이들 간의 편차가 있는 경우는 측정 오차로서 판정된다. 따라서, 측정의 정확성이 의심스러운 피검체가 식별될 수 있으며, 의심스러운 피검체를 재측정하는 공정을 적용할 수 있으므로, 더욱 신뢰도가 높은 측정을 보장하게 된다.
본 발명은 피검체를 벨트 컨베이어의 연직방향에 배열하여 이 연직방향에서 피검체가 존재하지 않는 영역이 검출되며, 이 영역에서 장치의 보정을 수행할 수 있는 측정장치를 제공한다. 따라서, 측정의 개시시 뿐만 아니라, 측정의 개시 후에도 소정의 시각에 보정이 수행될 수 있다. 따라서, 측정을 중단시키지 않고도 장치의 보정이 수행되면서 청과물의 내부품질이 정확하게 측정될 수 있다.
본 발명의 장치는 측면으로부터 피검체에 광을 투광시켜, 피검체 상부의 투과광을 수광하도록 구성되므로, 하방수광형의 종래장치와 동등한 투과광의 양을 확보할 수 있는 한편 하방수광형에서의 운반시스템에 대한 제한이 없게 된다. 따라서, 본 발명의 장치는 컨베이어상으로 무작위로 공급된 피검체에 대한 무작 위 측정을 가능하게 함으로써, 고효율의 연속측정을 가능하게 한다. 수광수단이 간섭하는 물체가 없는 장치의 상부의 공간에 설치될 수 있으므로, 조립 및 유지가 용이하게 된다.
차광판이 측정위치에 배치된 피검체의 옆에서 피검체의 높이보다 낮고 투광수단에서 피검체로의 광의 투사위치 보다 높게 배치되는 경우, 수광수단이 미광으로부터 효과적으로 차광될 수 있다.
투광수단이 이동수단의 양측에 배치되는 구성에서, 한쌍의 차광판이 양측에 설치되며 이들 차광판 간의 간격이 조절가능한 경우, 차광판과 피검체 사이의 틈 여유가 간섭을 발생시키 않고 피측정 물체에 따라서 조절될 수 있으므로, 효과적인 차광을 실현할 수 있다. 또한, 장치에 측방직경 측정수단이 이동경로의 측정위치의 상류에 설치되어 피검체의 측방직경을 측정하도록 구성되며, 이 측방직경 측정수단의 출력에 기초하여 차광판 사이의 간격을 조절하는 조절수단이 설치되는 경우에는, 개별 피검체의 크기에 따라서 차광판을 조절하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 장치에서, 차광판이 측정위치 상부에 위치된 경우에 미광이 효과적으로 차단되게 된다. 또한, 장치에 이동경로의 소정위치의 상류에 높이측정 수단을 설치하여 피검체의 높이를 측정하도록 하며 이 높이측정 수단의 출력에 기초하여 차광판의 높이를 조절하기 위한 조절수단을 설치한 경우, 피검체의 차단이 없이 개별 피검체의 높이에 따라서 효과적인 차광이 수행될 수 있는 위 치에 차광판이 설정될 수 있게 된다.
본 발명의 장치에, 이동경로내의 측정위치의 상류에 피검체의 높이 및 측방직경 중의 적어도 하나를 측정하도록 구성된 크기 측정수단이 제공되며, 투광수단으로부터 직접 투사된 광 및 피검체의 표면에서 반사된 광으로부터 수광수단을 차광시키기 위한 차광판이 제공되며 이 차광판이 측정위치에서 피검체의 가까이에 배치되며 소정의 수평축에 대하여 피벗할 수 있도록 배치되며, 크기 측정수단으로부터의 출력에 기초하여 차광판의 수평축에 대한 각도 위치를 조절하기 위한 조절수단이 설치되어, 소정위치의 차광판과 피검체 사이의 간극을 감소시키도록 하는 경우, 각 피검체의 크기에 따라서 효과적인 차광이 실현될 수 있다.
본 발명의 장치에, 투광수단으로부터 직접 투광된 광 및 피검체의 표면에서 반사된 광으로부터 수광수단을 차광시키기 위한 차광판이 설치되며, 이 차광판은 소정의 수평축에 대하여 피벗될 수 있도록 배치되며, 이 차광판은 이동수단에 의하여 피검체가 이동되어 소정의 위치에 도달되게 될 때 피검체에 의해 밀어 올려져 수평축에 대하여 피벗되도록 되며, 피검체가 소정의 위치에 배치될 때 수광수단을 피검체와 접촉하도록 한 상태에서 수광수단을 광으로부터 차광시키는 경우, 간단한 구성으로써 효과적인 차광이 실현되게 된다. 이 경우, 차광판이 피검체에 접하게 되는 경우에 차광판을 상향이동시키는 상향 컬이 차광판내의 이동경로의 상류측 및 피검체와의 접촉측에 설치되는 경우, 차광판이 피검체에 의하여 부딪히지 않고 부드럽게 밀어 올려질 수 있다.
본 발명의 장치에, 이동수단상에 고정되며 피검체를 수용하여 수용된 피검체의 적어도 일부를 덮으며 투광수단으로부터의 광이 피검체에 도달될 수 있도록 개구부을 갖는 트레이가 설치되는 경우, 미광이 효과적으로 차단될 수 있다.
Claims (149)
- 물체의 내부품질을 측정하는 내부품질 측정장치에 있어서,물체를 연속적으로 운반하는 운반수단,상기 운반수단상에 탑재된 물체의 위치를 검출하는 검출수단,물체에 측정광을 투사시키는 투광수단,물체를 통하여 투과된 광을 수신하는 수광수단,상기 수광수단에 의해 수신된 광에 의해 물체의 내부품질을 분석하는 분석수단, 및상기 검출수단으로부터의 신호에 기초하여, 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이의 광경로내에 소정의 광학특성을 갖는 참조체를 삽입시키는 참조체 삽입수단을 구비하며,상기 분석수단은 상기 참조체가 삽입된 상태에서 상기 수광수단에 의해 수신된 광을 미리 저장된 참조 데이터와 비교하고 이에 기초하여 분석의 결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 참조체는 특수한 광학특성을 갖는 광학필터인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 참조체는 모조물 부재인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 수광수단에 입사되는 광을 차단하기 위한 차광수단을 더 구비하며,상기 검출수단에 의한 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서 물체간의 간격이 소정치 미만인 것으로 판정되는 경우, 상기 참조체 삽입수단은 상기 투광수단으로부터의 광이 참조체를 개재하지 않고 물체로 투사되도록 하여 상기 수광수단이 물체를 통하여 투과된 광을 측정할 수 있도록 하며,상기 검출수단에 의한 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서 물체간의 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 참조체 삽입수단은 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이의 광경로내에 참조체를 삽입시켜, 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하며 이 조절된 광량이 상기 수광수단에 의하여 측정되도록 하며,상기 측정장치는,상기 참조체 삽입수단에 의하여 입사광의 량이 조절되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과 및 상기 차광수단에 의해 입사광이 차단되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 수광수단에 의한 측정의 결과를 보정하는 연산수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 검출수단에 의한 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서 물체간의 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 참조체 삽입수단은 상기 참조체를 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이의 광경로 내에 삽입함으로써 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하며, 상기 수광수단은 이 조절된 광량을 측정한 다음, 상기 차광수단은 상기 수광수단으로의 입사광을 차단하며, 상기 수광수단은 이 상태에서 광량을 측정하거나, 또는상기 차광수단은 상기 수광수단으로의 입사광을 차단하고, 상기 수광수단은 이 상태에서 광량을 측정한 다음, 상기 차광수단에 의한 상기 수광수단으로의 입사광의 차단 상태가 해제되며, 상기 참조체 삽입수단은 상기 참조체를 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이의 광경로 내에 삽입함으로써 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하며, 상기 수광수단은 이 조절된 광량을 측정하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 모조물 부재는 투명용기 및 상기 용기내에 수용된 수용액으로 구성된 광투과체를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 광투과체는 수용액내에 혼입된 광산란체로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 투명용기의 측면 중의 적어도 일측면은 타 측면과 두께가 상이한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 투명용기의 측면 중의 서로 대향하는 측면의 두께는 동일하며 서로 인접한 측면의 두께는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 투명용기의 측면은 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 염화비닐을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 폴리플루오로에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 투명용기는 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 광산란층이 설치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 광산란층은 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 광산란층은 셀룰로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,상기 광산란층은 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,상기 광산란층은 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 내열 유리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 내열 유리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며, 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 수층(水層)이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며, 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 산 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며, 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 당 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에는 수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에는 산 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에 당 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 투명용기의 높이방향에 평행하며 그 바닥면의 중심을 지나는 축에 대하여 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 투명용기의 높이방향에 평행한 축에 대하여 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 투명용기는 상기 투광수단으로부터 투사된 측정광의 광학축에 수평 및 수직인 축에 대하여 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 모조물 부재는 투명용기 및 이 용기내에 수용된 광투과체를 구비하며,상기 광투과체는 광산란체를 수용액에 확산시키고 여기에 겔화제를 첨가하여 수용액을 겔화함으로써 얻은 물질인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 모조물 부재는 상기 광투과체의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 수용액은 산 수용액인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 34 항에 있어서,상기 산은 시트르산인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 수용액은 당 수용액인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 36 항에 있어서,상기 당은 수수 설탕인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 광산란체는 부유특성을 갖는 미세분말인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 광산란체는 콜로이드성 입자인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,상기 광산란체는 산화세륨인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,상기 광산란체는 산화티타늄인 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 투광수단은 상기 운반수단에 의한 물체의 이동경로내의 소정위치의 물체에 광을 투사하며,상기 수광수단은 상기 소정위치에 가까이 배치되며 상기 소정위치에 위치한 물체로부터 출사된 광을 수신하며,상기 모조물 부재를 이용하여 내부품질의 측정을 보정하기 위하여, 상기 모조물 부재는 보정작업 동안에 상기 소정위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 42 항에 있어서,상기 모조물 부재가 상기 소정위치에 위치하게 되는 하부 위치와 상기 모조물 부재가 상기 소정위치로부터 후퇴되는 상부 위치 사이에서 상기 모조물 부재를 상하이동시키기 위한 상하 이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 참조체는 복수개의 모조물 부재를 포함하며,상기 복수개의 모조물 부재내의 상기 수용액의 농도는 서로 다르며,상기 복수개의 모조물 부재를 이용하여 물체의 내부품질의 측정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 44 항에 있어서,상기 복수개의 모조물 부재는 소정의 축에 대하여 회전가능한 리볼버 부재 상에 탑재되며, 상기 장치의 보정작업 동안에 모조물 부재는 상기 리볼버 부재의 회전에 의하여 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이에 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 45 항에 있어서,상기 리볼버 부재는 스루홀을 가지며, 상기 보정작업 이외의 정상 측정 동안에는 상기 투광수단으로부터의 광이 상기 스루홀을 통하여 물체에 투사되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,물체의 종류에 따라서 투광량을 제어하기 위한 투광량 제어수단, 및상기 물체의 크기에 따라서 상기 투광수단, 상기 운반수단, 및 상기 수광수단의 위치를 제어하기 위한 위치제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 47 항에 있어서,상기 투광량 제어수단은 스톱을 구비하며 상기 스톱의 개구의 크기는 물체의 크기에 따라서 가변되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 48 항에 있어서,상기 투광량 제어수단은 복수개의 소공(小孔)을 갖는 차광판 및 상기 차광판을 이동시키기 위한 차광판 이동수단을 구비하며,상기 소공 중의 하나는 물체의 크기에 따라서 상기 차광판 이동수단에 의하여 상기 투광수단의 광학축 상에서 상기 투광수단과 물체 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 49 항에 있어서,상기 차광판은 직사각형이며, 상기 차광판의 면내의 임의의 직선상에 복수개의 소공이 개공되며, 상기 차광판은 상기 차광판 이동수단에 의하여 이 직선상에서 이동되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 49 항에 있어서,상기 차광판은 원형이며, 상기 차광판의 면내의 원의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 복수개의 소공이 개공되며, 상기 차광판은 상기 차광판 이동수단에 의하여 중심을 주위로 회전되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 47 항에 있어서,물체의 직경을 검출하기 위한 직경검출수단을 더 구비하며,상기 투광수단은 운반되는 물체의 적도(equator)부 주위의 영역으로 광을 투사하는 한편, 상기 위치제어수단은 상기 직경검출수단에 의한 직경의 검출결과에 기초하여, 상기 투광수단, 상기 운반수단 및 상기 수광수단의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 수광수단의 상류에 배치되며, 상기 운반수단의 운반경로내에서 상기 운반수단상의 물체의 위치를 검출하도록 구성된 상류측 검출수단,상기 운반수단의 이동량을 감시하기 위한 감시수단, 및상기 운반수단상의 상기 물체가 상기 수광수단의 수광위치를 통과하는 경우에, 상기 상류측 검출수단 및 상기 감시수단으로부터의 출력에 기초하여, 수광수단이 광을 수신하도록 제어하는 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 53 항에 있어서,상기 상류측 검출수단이 물체의 운반방향에서의 측방직경을 검출하며, 이 검출된 측방직경에 기초하여 상기 제어수단이 물체의 운반방향으로의 중심위치를 계산하며, 물체의 중심이 수광수단의 수광위치를 통과하는 경우 상기 제어수단은 상기 수광수단이 광을 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 53 항에 있어서,상기 운반경로에서의 상기 수광수단의 하류에 배치되며, 상기 운반수단상에서의 물체의 위치를 검출하도록 구성된 하류측 검출수단, 및상기 상류측 검출수단에 의해 검출된 운반수단상에서의 물체의 위치를 상기 하류측 검출수단에 의해 검출된 운반수단상에서의 동일물체의 위치와 비교하여, 2 개의 위치 사이에 편차가 있는 경우 측정오차가 생긴 것으로 판정하는 에러검출수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 54 항에 있어서,상기 운반경로에서의 상기 수광수단의 하류에 배치되며, 상기 운반수단상에서의 물체의 위치를 검출하도록 구성된 하류측 검출수단, 및상기 상류측 검출수단에 의해 검출된 운반수단상에서의 물체의 위치를 상기 하류측 검출수단에 의해 검출된 운반수단상에서의 물체의 위치와 비교하여, 2 개의 위치 사이에 편차가 있는 경우 측정오차가 생긴 것으로 판정하는 에러검출수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 54 항에 있어서,상기 운반경로에서의 상기 수광수단의 하류에 배치되며, 상기 운반수단상에서의 물체의 측방직경을 검출하도록 구성된 하류측 검출수단, 및상기 상류측 검출수단에 의해 검출된 운반방향의 물체의 측방직경을 상기 하류측 검출수단에 의해 검출된 이동방향의 물체의 측방직경과 비교하여, 이들 2 개의 측방직경 사이에 편차가 있는 경우 측정오차가 생긴 것으로 판정하는 에러검출수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 55 항에 있어서,상기 에러검출수단이 측정오차가 발생된 것으로 판정한 물체를 재측정 대상 물체로서 분류하기 위한 분류수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측 정장치.
- 제 56 항에 있어서,상기 에러검출수단이 측정오차가 발생된 것으로 판정한 물체를 재측정 대상 물체로서 분류하기 위한 분류수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 57 항에 있어서,상기 에러검출수단이 측정오차가 발생된 것으로 판정한 물체를 재측정 대상 물체로서 분류하기 위한 분류수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 투광수단으로부터 투사된 광이 직접 수신되는 위치에 배치된 일단 및 상기 수광수단에 접속된 타단을 가지며, 물체를 개재하지 않고 상기 투광수단으로부터 광을 수신하는 제 1 광섬유,상기 제 1 광섬유의 광경로의 가운데 또는 말단에 배치되며 상기 제 1 광섬유를 통과하는 광량을 조절하도록 구성된 광량조절수단,상기 제 1 광섬유의 광경로의 가운데 또는 말단에 배치되며 상기 제 1 광섬유를 통과하는 광을 차단하도록 구성된 제 1 차광수단,물체로부터 출사된 광이 수신되는 위치에 배치된 일단 및 상기 수광수단에 접속된 타단을 가지며, 물체에 의해 투과된 광을 수신하는 제 2 광섬유,상기 제 2 광섬유의 광경로의 가운데 또는 말단에 배치되며 상기 제 2 광섬유를 통과하는 광을 차단하도록 구성된 제 2 차광수단, 및상기 검출수단의 검출결과에 기초하여, 상기 제 1 차광수단 및 상기 제 2 차광수단의 동작을 제어하는 제어수단을 더 구비하며,상기 검출수단의 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서의 물체간 간격이 소정치 미만인 것으로 판정되는 경우, 상기 제어수단은 상기 제 1 차광수단으로 하여금 상기 제 1 광섬유를 차광하도록 하며 또한 상기 수광수단으로 하여금 상기 제 2 광섬유로부터 입사된 광량을 측정하도록 하며,상기 검출수단의 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서의 물체간 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 제어수단은 상기 제 2 차광수단으로 하여금 상기 제 2 광섬유를 차광하도록 하며 또한 상기 수광수단으로 하여금 상기 제 1 광섬유로부터 상기 광량조절수단을 통하여 입사된 광량을 측정하도록 하며,상기 측정장치는,상기 제어수단에 의하여 입사광량이 제어되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과 및 상기 차광수단에 의해 입사광이 차단되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 수광수단에 의한 측정의 결과를 보정하는 연산수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 61 항에 있어서,상기 검출수단의 검출결과에 무관하게, 상기 제 2 차광수단으로 하여금 임의의 시각에 상기 제 2 광섬유를 차광하도록 하며, 상기 수광수단으로 하여금 상기 제 1 광섬유로부터 상기 광량조절수단을 통하여 입사된 광을 측정하도록 하는 측정수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 62 항에 있어서,상기 검출수단의 검출에 기초하여, 상기 운반수단상에서의 물체간의 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 제 2 차광수단은 상기 제 2 광섬유를 차광하며, 상기 수광수단은 상기 제 1 광섬유로부터 상기 광량조절수단을 통하여 입사된 광을 측정한 다음, 상기 제 1 차광수단은 상기 제 1 광섬유를 또한 차광하며, 상기 수광수단은 차광된 상태의 상기 제 1 광섬유 및 상기 제 2 광섬유에 대하여 광을 측정하거나, 또는상기 제 1 차광수단 및 상기 제 2 차광수단은 상기 제 1 광섬유 및 상기 제 2 광섬유를 차광하며, 상기 수광수단은 차광된 상태의 상기 제 1 광섬유 및 상기 제 2 광섬유에 대하여 광을 측정한 다음, 상기 제 1 차광수단은 상기 제 1 광섬유를 개방하도록 개방되며, 상기 수광수단은 상기 제 1 광섬유로부터 상기 광량조절수단을 통하여 입사된 광을 측정하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 투광수단은 물체의 이동경로의 소정위치의 물체의 측면으로부터 광을 투사하며,상기 수광수단은 소정위치의 물체의 상부에 배치되며 물체에 의해 위쪽으로 투과된 광을 수신하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 64 항에 있어서,상기 소정의 위치에 있는 물체 옆에, 물체의 높이보다 낮고 상기 투광수단으로부터 상기 물체로의 광의 투광위치보다 높은 위치에 배치되며, 미광(迷光)으로부터 상기 수광수단을 차광시키기 위해 설치된 차광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 65 항에 있어서,상기 투광수단 및 차광판은 상기 이동수단의 어느 일측에 배치되며 2 개 차광판 사이의 간격은 조절가능한 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 66 항에 있어서,상기 이동경로내의 상기 소정위치의 상류에 배치되며 상기 물체의 측방직경을 측정하도록 구성된 측방직경 측정수단, 및상기 측방직경 측정수단으로부터의 출력에 기초하여 상기 차광판 사이의 간격을 조절하는 조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 64 항에 있어서,상기 소정위치에 물체의 높이보다 더 높은 높이에 배치되며 미광으로부터 상기 수광수단을 차광시키도록 구성된 차광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 68 항에 있어서,상기 이동경로내의 상기 소정위치의 상류에 배치되며 상기 물체의 높이를 측정하도록 구성된 높이측정수단, 및상기 높이측정수단으로부터의 출력에 기초하여 상기 차광판의 높이를 조절하는 조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 64 항에 있어서,상기 이동경로내의 상기 소정위치의 상류에 배치되며 상기 물체의 높이 및 측방직경 중의 적어도 하나를 측정하도록 구성된 크기측정수단,상기 소정위치의 물체에 가까이 배치되며 소정의 수평축에 대하여 피벗이 가능하며 미광으로부터 상기 수광수단을 차광시키기 위한 차광판, 및상기 크기측정수단의 출력에 기초하여 상기 차광판의 상기 수평축에 대한 각도위치를 조절하여 상기 소정위치의 물체와 상기 차광판 사이의 간극을 감소시키는 조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 64 항에 있어서,상기 소정위치의 물체에 가까이 배치되며 소정의 수평축에 대하여 피벗이 가능하며,상기 물체가 상기 이동수단에 의하여 이동되어 상기 소정위치에 도달되게 될때 상기 물체에 의하여 밀어 올려져 상기 수평축에 대하여 피벗되게 됨으로써,물체가 상기 소정위치에 위치하게 되는 경우 상기 물체와 접촉한 상태에서 미광으로부터 상기 수광수단을 차광시키는 차광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 71 항에 있어서,상기 차광판에는 상기 차광판이 물체와 접하는 경우 상기 차광판의 분리이동을 가능하게 하는 상향 컬이 상기 이동경로의 상류측의 코너에서 상기 차광판내의 물체와의 접촉측상에 설치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 64 항에 있어서,상기 이동수단에 고정되며 상기 물체를 수납하도록 구성되며, 수납된 물체의 적어도 일부를 덮으며 개구가 뚫려 상기 투광수단으로부터의 광이 물체에 도달되도록 하는 트레이를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 물체의 내부품질을 측정하는 내부품질 측정장치에 있어서,물체를 연속적으로 운반하는 운반수단,상기 운반수단상에 탑재된 물체간의 간격을 검출하는 검출수단,물체에 광을 투광시키는 투광수단,물체에 의해 투과된 광을 측정하는 수광수단,상기 수광수단으로 입사되는 광을 차단하기 위한 차광수단,상기 투광수단으로부터 투사된 광량을 조절하는 광량조절수단, 및상기 검출수단의 검출결과에 기초하여, 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 제어하는 제어수단을 구비하며,상기 검출수단의 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서의 물체간 간격이 소정치 미만인 것으로 판정되는 경우, 상기 제어수단은 상기 투광수단으로 하여금 상기 광량 조절수단의 중재없이 물체에 광을 투사하도록 하며 또한 상기 수광수단으로 하여금 물체를 통해 투과된 광을 측정하도록 하며,상기 검출수단의 검출에 기초하여 상기 운반수단상에서의 물체간 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 제어수단은 상기 광량 조절수단으로 하여금 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하도록 하며 또한 상기 수광수단으로 하여금 이 조절된 광량을 측정하도록 하며,상기 측정장치는,상기 제어수단에 의하여 입사광량이 제어되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과 및 상기 차광수단에 의해 입사광이 차단되는 경우의 상기 수광수단에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 수광수단에 의한 측정의 결과를 보정하는 연산수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 74 항에 있어서,상기 검출수단의 검출에 기초하여, 상기 운반수단상에서의 물체간의 간격이 소정치 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 제어수단은 상기 광량조절수단으로 하여금 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하도록 하며, 상기 수광수단으로 하여금 이 조절된 광량을 측정하도록 한 다음, 상기 차광수단으로 하여금 상기 수광수단으로 입사되는 광을 차단하고 이 상태에서 상기 수광수단으로 하여금 광량을 측정하게 하거나, 또는상기 제어수단은 상기 차광수단으로 하여금 상기 수광수단으로 입사되는 광을 차단하도록 하며, 이 상태에서 상기 수광수단으로 하여금 광량을 측정하도록 한 다음, 상기 수광수단으로 입사된 광의 차단상태로부터 상기 차광수단을 해제시키고, 상기 광량조절수단으로 하여금 상기 수광수단으로 입사되는 광량을 조절하도록 하며, 이 조절된 광량을 상기 수광수단에 의해 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 삭제
- 물체에 광을 조사하여 물체의 내측에서 산란되어 물체로부터 출사된 광을 스펙트럼 분석에 의해 분석하는 단계를 구비하는 물체의 내부품질의 측정을 보정하는 방법에 있어서,상기 보정방법은,물에 용질을 용해시켜 얻은 수용액을 포함하는 모조물 부재에 대하여 측정을 수행하는 단계, 및상기 모조물 부재에 대한 측정결과에 기초하여, 물체의 측정결과를 보정하는 단계를 포함하고,상기 수용액에 광분산체가 혼입되는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 77 항에 있어서,상기 보정은 상기 모조물 부재의 측정에서 얻은 값과 소정의 기준값 사이의 차이에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 77 항에 있어서,상기 모조물 부재의 온도를 측정하여 이 온도측정 결과에 기초하여 보정을 수행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 77 항에 있어서,상기 용질은 산인 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 80 항에 있어서,상기 산은 시트르산인 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 77 항에 있어서,상기 용질은 당인 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 82 항에 있어서,상기 당은 수수 설탕인 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 77 항에 있어서,상기 용질은 산 및 당인 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 물체에 광을 조사하여 물체의 내부측에서 산란되어 물체로부터 출사된 광을 스펙트럼 분석에 의해 분석하는 단계를 포함하는 물체의 내부품질의 측정을 보정하는 방법에 있어서,상기 보정방법은,투과광 스펙트럼의 환경변화에 의한 변동이 실제 물체와 거의 동등한 모조물의 모조물 부재에 대한 측정을 수행하는 단계, 및상기 모조물 부재에 대한 측정결과에 기초하여 물체의 측정결과를 보정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 85 항에 있어서,상기 보정은 상기 모조물의 모조물 부재에 대한 측정에서 얻은 값과 소정의 기준치 사이의 차이에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 제 85 항 또는 제 86 항에 있어서,상기 모조물의 상기 모조물 부재의 온도를 측정하여 이 온도측정 결과에 기초하여 보정을 수행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보정방법.
- 삭제
- 스펙트럼 분석 측정에 의한 물체의 내부 품질의 실제 측정에 사용되는 모조물 부재로서,샘플 물체의 화학 측정값 및 상기 모조물 부재의 스펙트럼 측정값에 의하여 상기 실제 측정에서의 물체의 내부 품질의 스펙트럼 측정값을 보정하는 보정치를 획득하기 위하여,투명용기; 및상기 투명 용기에 수용된 광투과체를 포함하며,상기 화학 측정값은 상기 실제 측정 전에 수행되는 샘플 테스트의 화학적 분석에서 획득되고, 상기 모조물 부재의 스펙트럼 측정값은 상기 샘플 테스트의 스펙트럼 분석 측정에서 획득되며,상기 광투과체는 상기 샘플 물체의 화학 측정값에 대응하는 내부 품질을 갖는 수용액을 포함하고,상기 광투과체는 수용액내에 혼입된 광산란체로 구성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 측면들 중 적어도 하나의 측면은 타측면과 두께가 상이한 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 측면들 중 서로 대향하는 측면의 두께는 동일하며, 서로 인접하는 측면의 두께는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 측면은 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기는 염화비닐을 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기는 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기는 폴리플루오로에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 95 항 또는 제 96 항에 있어서,상기 투명용기는 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 광산란층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 98 항에 있어서,상기 광산란층은 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 98 항에 있어서,상기 광산란층은 셀룰로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 99 항 또는 100 항에 있어서,상기 광산란층은 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 99 항 또는 제 100 항에 있어서,상기 광산란층은 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 내열 유리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 투명용기의 적어도 일측면에는 내열 유리판이 설치되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항 또는 제 104 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며,상기 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항 또는 제 104 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며,상기 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 산 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항 또는 제 104 항에 있어서,상기 내열 유리판은 복수개의 내열 유리층을 포함하며,상기 내열 유리층 사이의 적어도 하나의 간극에는 당 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에는 수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에는 산 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 103 항에 있어서,상기 투명용기와 내열 유리판 사이에는 당 수용액층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 스펙트럼 분석에 의한 물체의 내부품질을 측정시에 보정용으로 사용된 모조물 부재로서,상기 모조물 부재는,투명용기 및 그 용기내에 수용된 광투과체를 구비하며,상기 광투과체는 수용액내에 광산란체를 확산시키고 여기에 겔화제를 첨가시켜 수용액을 겔화시킴으로써 얻은 물질인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 모조물 부재는 상기 광투과체의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 수용액은 산 수용액인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 113 항에 있어서,상기 산은 시트르산인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 수용액은 당 수용액인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 115 항에 있어서,상기 당은 수수 설탕인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 광산란체는 부유특성을 갖는 미세분말인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 89 항에 있어서,상기 광산란체는 콜로이드성 입자인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 117 항 또는 제 118 항에 있어서,상기 광산란체는 산화세륨인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 제 117 항 또는 제 118 항에 있어서,상기 광산란체는 산화티타늄인 것을 특징으로 하는 모조물 부재.
- 물체의 내부품질을 측정하는 내부품질 측정장치에 있어서,복수개의 물체를 적재하여 운반하는 이동수단,상기 이동수단에 의한 물체의 이동경로내의 소정위치에 있는 물체에 광을 투사시키는 투광수단, 및상기 소정위치에 가까이 배치되며 상기 소정위치에 배치된 물체로부터 출사된 광을 수신하도록 구성된 수광수단으로서, 상기 수광수단으로 입사된 광에 기초하여 물체의 내부품질을 측정하는 수광 수단을 구비하며,상기 측정장치는 제 89 항 내지 제 96 항, 제 98 항 내지 제 100 항, 제 103 항, 제 104 항, 제 108 항 내지 제 118 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 모조물 부재를 구비하며,상기 모조물 부재는 보정작업 동안에 상기 소정위치에 설치되며, 물체의 내부품질의 측정치는 상기 모조물 부재를 이용하여 보정되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 121 항에 있어서,상기 모조물 부재가 상기 소정위치에 위치되는 하부 위치와 상기 모조물 부재가 상기 소정위치로부터 후퇴되는 상부 위치 사이에서 상기 모조물 부재를 상하이동시키기 위한 상하 이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 물체의 내부품질을 측정하는 내부품질 측정장치에 있어서,복수개의 물체를 적재하여 운반하는 이동수단,상기 이동수단에 의한 물체의 이동경로내의 소정위치에 있는 물체에 광을 투사시키는 투광수단, 및상기 투광수단에 대향하여 배치되며 상기 소정위치에 배치된 물체로부터 출사된 광을 수신하도록 구성된 수광수단으로서, 상기 수광수단으로 입사되는 광에 기초하여 물체의 내부품질을 측정하는 수광수단을 구비하되,상기 측정장치는 제 89 항 내지 제 96 항, 제 98 항 내지 제 100 항, 제 103 항, 제 104 항, 제 108 항 내지 제 118 항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 모조물 부재를 구비하며,상기 복수의 모조물 부재는 서로 농도가 상이한 상기 수용액을 포함하며, 상기 복수개의 모조물 부재를 이용하여 물체의 내부품질의 측정치가 보정되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 123 항에 있어서,상기 복수개의 모조물 부재는 소정의 축에 대하여 회전가능한 리볼버 부재상에 탑재되며, 상기 장치의 보정작업 동안에 상기 모조물 부재는 상기 리볼버 부재의 회전에 의하여 상기 투광수단과 상기 수광수단 사이에 순서대로 위치되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
- 제 124 항에 있어서,상기 리볼버 부재는 스루홀을 가지며, 상기 보정작업 이외의 정상 측정 동안에는 상기 투광수단으로부터의 광이 상기 스루홀을 통하여 물체에 투사되는 것을 특징으로 하는 내부품질 측정장치.
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