KR101397158B1 - 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기는 측정헤드부; 상기 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 감귤에 빛을 조사하는 발광부; 상기 발광부와 소정의 이격거리를 유지한채 상기 측정헤드부에 배치되며, 상기 감귤로부터 빛을 검출하는 수광/분광헤드부; 및 상기 측정헤드부의 전방에 밀착 고정되는 탄성패드;를 포함한다.
본 발명은 초소형 분광헤드와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.
본 발명은 초소형 분광헤드와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.
Description
본 발명은 감귤의 당도를 비파괴적으로 측정하기 위한 휴대용 당도측정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비파괴 측정기술의 한 분야인 근적외선(NIR:Near Infra-Red) 및 분광분석(Spectroscopic Analysis) 기술의 공지 기능과 구성을 적용하되, 과수에 달린 감귤에 대해 실시간으로 당도 측정을 가능하게 하기 위하여 상기 감귤이 거치되는 측정헤드부 및 상기 측정헤드부를 구성하는 발광부, 수광부, 분광헤드의 구성을 통해 이동과 휴대가 가능한 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기에 관한 것이다.
감귤의 당도는 품종별 또는 수확 시기나 재배환경과 재배기술의 차이에 의해서 개체별로 격차가 클 뿐만 아니라, 동일한 과수에 달린 감귤들 사이에도 차이가 발생한다. 따라서 재배단계 또는 수확전후에서 감귤의 실시간 당도측정을 통한 적절한 재배기술의 투입과 수확적기 판정에 따른 감귤품질향상의 수단으로써 휴대용 비파괴 당도측정기술이 요구되고 있다.
일반적으로 과일의 당도를 비파괴적으로 측정하는 근적외선 분광분석기술은 과일 내부에 빛을 조사하는 수단인 광대역파장(Broadband Wavelength)의 발광부와 과일 내부로부터 출력되는 빛을 수집하고 흡수파장스펙트럼(Absorbance Wavelength Spectrum)을 검출하는 수단인 수광부 및 분광기를 포함하는 구성인 당도 측정기를 이용한다. 이로부터 획득한 흡수파장스펙트럼과 과일당도와의 상관관계를 회귀분석(Regression Analysis), 수전처리(Math Preprocessing) 및 보정(Correction)식을 이용한 검량모델식(Calibration Model Equation)으로 작성하여 과일을 파괴하거나 착즙하지 않고서도 과일 내부의 당도, 산도 및 내부결함 등과 같은 과일의 물리적, 화학적 성질들을 비파괴적으로 측정할 수 있다.
이와 같은 적외선 분광분석기술을 이용한 과일당도측정기는 일반적으로 발광부를 구성하는 할로겐램프와 수광부를 구성하는 광섬유에 연결된 분광기를 사용하는데, 분광기는 입력 슬릿을 통해서 들어온 빛을 거울과 회절격자를 통하여 이미지 센서에서 파장별로 검출한다. 상기와 같은 종래의 적외선 분광분석기술은 입력 슬릿, 거울, 회절격자 및 이미지 센서가 개별적으로 제작되어 일정한 배치 공간이 필요하고, 정밀하고 복잡한 광 정렬 작업에 따른 대량생산이 어렵게 된다. 더불어, 검출된 신호처리와 구동회로 기능의 회로기판을 포함한 패키지는 소형화가 어렵고, 가격 또한 비싼 편이다.
그리고, 종래의 휴대용 당도측정기를 구성하는 발광부는 할로겐램프를 채용하는데, 상기 할로겐램프의 낮은 광세기로 인해서 과일 내부에서 측정 깊이가 얇아지고, 측정 각이 좁아진다는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 할로겐램프의 광세기를 증가시키는 것은 전구의 수명과 사용시간을 단축거나, 과일의 표피에 열상을 일으키는 문제가 있다.
한편, 휴대용 과일당도측정기로서 특허공개공보 제10-2004-0015157 및 제 10-2010-0082476 이 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 한 손으로 들고 검사조작할 수 있는 컴팩트하면서 핸디 타입의 구성으로 이루어지는 동시에 검사 대상물에 대한 비파괴검사작업을 다양한 작업현장에서 용이하게 실시할 수 있게 하는 포터블 입의 검사장치를 제공하지만, 감귤과 같은 구 형태를 유지하는 과일의 당도를 실시간으로 정확하게 측정하기 위한 안착 구조 및 발광부와 수광부의 차별화된 구조에 대해서는 기재가 없다는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과수에 달린 상태에서 감귤의 과일당도를 측정할 수 있게 하는 소형화 및 경량화하는 동시에 저소비전력화 및 저가격화된 휴대용 당도측정기의 구현방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 종래의 할로겐램프로 이루어진 발광부의 구성상 단점을 보완하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 발광다이오드 집적모듈화 구성으로 하는 동시에 종래의 분광기의 크기와 고비용의 단점을 보완하는 초소형 패키지의 수광/분광헤드부의 구성을 갖도록 제공한다.
더불어, 본 발명은 과수에 달린 감귤의 측정부위의 다양한 크기, 형태 및 열매과지(Fruit Branch) 등의 영향을 고려한 측정헤드부의 구성에 있어서 감귤의 측정부위가 안착되도록 하는 구성방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기는 측정헤드부; 상기 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 감귤에 빛을 조사하는 발광부; 상기 발광부와 소정의 이격거리를 유지한채 상기 측정헤드부에 배치되며, 상기 감귤로부터 빛을 검출하는 수광/분광헤드부; 및 상기 측정헤드부의 전방에 밀착 고정되는 탄성패드;를 포함한다.
상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부로부터 각각 연장되는 가상의 광축들은 서로 수직으로 교차하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 당도측정기는, 상기 측정헤드부에 배치되는 온도센서를 더 포함하되, 상기 온도센서는 상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부 사이에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 발광부는 기판, 상기 기판에 배열되는 발광다이오드칩, 상기 발광다이오드칩을 둘러싸는 원통형 몰드, 상기 원통형 몰드 내부에 채워지는 수지 및 상기 기판의 후면에 고정배치되는 방열판을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 발광다이오드칩은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합되며, 700nm 내지 950nm의 파장 대역에서 발광하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 수광/분광헤드부는 몸체, 상기 몸체에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈고정용 경통, 상기 경통의 끝단에 부착된 비구면렌즈, 상기 몸체의 일측에 형성되는 입력창, 상기 몸체의 내측에 상기 입력창과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿, 상기 입력슬릿과 함께 형성되는 이미지 센서, 상기 실리콘 기판의 하부면에 결합되는 유리회로기판, 상기 유리회로기판의 하부에 배치되는 동시에 회절격자가 새겨진 볼록렌즈, 및 상기 유리회로기판에 전기적으로 연결되는 리드프레임을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 구성을 통해 이동과 휴대가 가능한 당도측정기를 구현할 수 있으며, 과수에 달린 감귤의 실시간 당도 측정 뿐만 아니라, 수확 후 저장, 유통 및 판매 등에서 다양한 목적으로 간편하게 활용할 수 있고, 여러 가지 감귤의 당도측정기에도 유사한 방법으로 쉽게 적용할 수 있다.
본 발명에서 발광다이오드 집적모듈로 구성되는 발광부는 장기적인 수명과 우수한 재현성, 대량생산에 따른 저가격 구조가 가능할 뿐만 아니라, 할로겐램프와 비교하여 상대적으로 높은 광세기와 감귤 표피의 열상 문제가 없고, 측정부위를 확대할 수 있어서 당도측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명과 같은 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기는 초소형 수광/분광헤드부와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.
특히, 본 발명의 초소형 분광헤드는 저렴한 비용으로 초소형 제품의 대량생산이 가능한 미세전자기계시스템(MEMS:micro electro mechanical systems) 기술과 나노임프린트(Nano Imprint) 기술을 적용하여 구현이 가능하고, 소형화 및 대량생산이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기의 구성도,
도 2a는 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 발광부의 단면도,
도 2b는 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 발광부의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 수광부 및 분광헤드부의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 발광부와 수광부의 파장스펙트럼 특성을 나타낸 그래프,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 당도측정기의 사시도
도 5b는 도 5a의 휴대용 당도측정기에 감귤이 장착된 상태를 나타낸 도면,
도 5c는 도 5a의 휴대용 당도측정기의 정면도,
도 5d는 도 5a의 휴대용 당도측정기의 단면도, 및
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 당도측정기를 충전 거치대에 결합한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 발광부의 단면도,
도 2b는 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 발광부의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 구성하는 수광부 및 분광헤드부의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 발광부와 수광부의 파장스펙트럼 특성을 나타낸 그래프,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 당도측정기의 사시도
도 5b는 도 5a의 휴대용 당도측정기에 감귤이 장착된 상태를 나타낸 도면,
도 5c는 도 5a의 휴대용 당도측정기의 정면도,
도 5d는 도 5a의 휴대용 당도측정기의 단면도, 및
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 당도측정기를 충전 거치대에 결합한 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명인 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기는 필요에 따라 일체형으로 제조되거나 각각 분리되어 제조될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 휴대용 비파괴 당도측정기는 일 실시예로서 감귤용으로 사용되는 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다.
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기(100)의 전체적인 구조 설명
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기(100)의 전체적인 구조를 설명한다.
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기(100)는 측정헤드부(10), 측정헤드부(10)에 배치되는 발광부(20), 발광부(20)와 소정의 이격거리를 유지한채 측정헤드부(10)에 배치되는 수광/분광헤드부(30), 발광부(20)와 수광/분광헤드부(30) 사이에 오도록 측정헤드부(10)에 배치되는 적외선 온도센서(40), 측정헤드부(10)의 전방에 감귤 측 방향으로 밀착 고정되는 탄성패드(50) 및 컨트롤러부(110)를 포함한다. 여기에서, 상기 수광/분광헤드부(30)는 수광부 및 분광헤드부 기능을 겸한다.
측정헤드부(10)는 측정 대상물인 감귤이 안정적으로 안착되는 거치대 기능을 하는 것으로서 소정의 곡률을 갖도록 설계된다.
상기 측정헤드부(10)에 고정되는 발광부(20)와 수광/분광헤드부(30)로부터 각각 연장되는 가상의 광축들(4)은 서로 수직으로 교차한다. 상기 광축들(4)의 교차점은 적도 부위의 직경이 60mm 인 감귤 중과(2)의 중심점과 일치하는 것이 바람직할 수 있다. 더불어, 직경이 75mm 인 감귤 대과(1)와 직경이 50mm 인 감귤 소과(3)의 적도부가 상기 광축들(4)과 감귤 중과(2)의 적도부가 교차하는 지점을 포함하도록 한다. 즉, 감귤 대과(1) 및 감귤 소과(3)의 적도부 상에 광축들(4)의 교차점이 위치하도록 탄성 패드(50)를 측정헤드부(10)에 부착한다. 상기의 결과로서, 측정 대상인 감귤의 크기와 형상의 차이에 따른 광축들(4)의 편차를 최소화하고, 그와 동시에 감귤의 중심부를 포함하는 넓은 측정부위에서 빛이 투과하거나 확산 반사할 수 있게 한다.
상기 탄성패드(50)는 내측으로는 감귤 소과(3)가 밀착되고, 외측으로는 감귤 대과(1)가 밀착되는 형상으로 구성된다. 탄성패드(50)는 일 예로서 반원통 형상일 수 있고, 감귤의 표피 또는 당도측정기(100) 내부의 산란광을 차광하도록 구성된다. 더불어, 탄성패드(50)는 자연광 또는 외부의 산란광의 유입을 차광하도록 과일의 적도부를 감싸면서 돌출부가 맞닿도록 구성되고, 감귤 소과(3)의 열매가지에 충돌되지 않도록 최소 크기로 구성할 수 있다.
상기 탄성패드(50)는 측정헤드부(10)에 부착되어져 측정 대상물인 감귤이 직접적으로 밀착하는 유연성 부재로서, 고무 또는 실리콘 등의 연성 재질을 사용할 수 있다.
컨트롤러부(110)는 수광/분광헤드부(30)로부터 감귤의 스펙트럼 데이터(Spectrum Data)를 수집하는 광 검출부(101), 적외선 온도센서(40)에서 감귤의 표면온도를 수집하는 온도 측정부(102), 발광부(20)의 광원을 점멸하게 하여 감귤에 광을 조사하게 하는 광원 구동부(103), 전력을 공급하는 전원 입력부(104), 감귤에 조사된 광으로부터 도출되는 스펙트럼 데이터와 과일의 표면온도 등을 통해 최종의 당도측정치를 연산하는 연산 제어부(105), 연산 제어부(105)를 통해 도출되는 결과를 무선으로 외부의 컴퓨터 또는 모니터 장치에 전송하는 외부 통신부(106), 및 연산 제어부(105)에 전기적으로 연결된 상태에서 작동신호 입력 또는 연산된 결과를 출력하는 표시입력부(107)를 포함한다.
컨트롤러부(110)의 주요 기능과 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다. 광원 구동부(103)는 자체 회로를 통해 발광부(20)의 광원을 점멸하도록 함으로써 측정헤드부(10)에 고정된 감귤에 광을 조사하고, 광 검출부(101)는 수광/분광헤드부(30)로부터 감귤의 스펙트럼 데이터를 수집한다. 비접촉식으로 기능하는 적외선 온도센서(40)와 온도 측정부(102)에서 감귤의 표면온도를 수집한 후에, 연산 제어부(105)는 자체 메모리에 저장된 감귤 당도 검량모델식을 이용하여 연산 및 감귤 온도차 보정을 실시하여 최종의 당도측정치를 표시 입력부(110)의 화면을 통해 표시하거나 외부통신부(106)을 통해 컴퓨터로 전송한다. 여기에서, 연산 제어부(105)는 온도 측정부(102), 광원 구동부(103), 전원 입력부(104), 외부 통신부(106) 및 표시입력부(107)에 전기적으로 접속된다.
이하, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명에 따른 발광부(20)를 설명한다.
발광부(20)는 전극과 회로패턴이 형성된 금속회로기판(21), 금속회로기판(21)에 전기적으로 연결된 상태로 배열되는 발광다이오드칩(22), 발광다이오드칩(22)를 에워싸도록 금속회로기판(21) 상에 돌출 형성되는 원통형 몰드(23), 원통형 몰드(23) 내부에 채워지는 동시에 열경화하여 구성되는 에폭시 수지(24), 및 금속회로기판(21)의 후면에 고정배치되는 방열판(25)을 포함한다. 투명한 상기 에폭시 수지(24)는 발광다이오드칩(22)을 완전히 밀봉(Hermetic Shielding)하여 외부환경으로부터 보호한다. 원통형 몰드(23)는 측정헤드부(10)의 광축(4) 상에 고정됨으로써 발광부(20)를 측정헤드부(10)에 정렬되도록 한다. 방열판(25)은 금속회로기판(21)의 뒷면에 열전도크림을 도포하여 고정한다.
상기 발광다이오드칩(22)은 일 실시예로서 6행 6열의 배열로서 총 36개의 발광다이오드칩(22)으로 조합될 수 있고, 700nm 내지 950nm의 중첩된 넓은 파장대역에서 발광한다. 발광다이오드칩(22)은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합될 수 있다. 구체적으로는, 금속회로기판(21)의 양전극과 음전극 단자로 광원구동부(103)의 회로에 연결되어 동작되고, 필요에 따라서는 발광다이오드칩(22)의 개수와 중심 파장을 변경하여 발광부(20)의 광세기와 파장 대역을 결정하게 한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 수광/분광헤드부(30)를 설명한다.
본 발명에서의 수광/분광헤드부(30)는 수광부 및 분광헤드부의 기능을 일체적으로 갖도록 구성된다. 수광/분광헤드부(30)는 몸체(30a)의 일측에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈고정용 경통(34), 상기 경통(34)의 끝단에 부착된 비구면렌즈(31), 몸체(30a)의 일측에 형성되는 투명한 입력창(32), 몸체(30a)의 내측에 입력창(32)과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿(33), 입력슬릿(33)이 형성된 실리콘 기판 상에 형성되는 이미지 센서(37), 실리콘 기판의 하부면에 결합되는 동시에 전기회로패턴이 형성된 투명한 유리회로기판(38), 상기 유리회로기판(38)의 하부에 배치되는 동시에 그 표면에 회절격자(36)가 새겨진 볼록렌즈(35), 유리회로기판(38)에 전기적으로 연결되는 리드프레임(39)을 포함한다. 입력슬릿(33)은 에칭으로 형성되고, 유리회로기판(38)은 실리콘 기판의 하부면에 플립칩접속(Flip Chip Bonding)으로 고정된다. 여기에서, 경통(34) 및 비구면렌즈(31)를 통해 수광 기능을 담당하게 하고, 입력슬릿(33), 이미지 센서(37), 유리회로기판(38), 볼록렌즈(35), 및 리드프레임(39)을 통해 분광헤드헤드부 기능을 담당하게 한다.
상기의 분광헤드부 기능을 갖는 수광/분광헤드부(30)는 저렴한 비용으로 초소형 제품의 대량생산이 가능한 미세전자기계시스템 기술과 나노임프린트 기술을 적용하여 구현할 수 있고, 구성되는 광소자들의 일체화와 수동 광정렬(Passive optical Alignment) 공정을 통해 소형화, 저가격 및 대량생산을 가능하게 한다.
상기 수광/분광헤드부(30)의 구성에 의해서, 감귤 내부로부터 방사한 빛은 비구면렌즈(31)를 통해 집광되어 입력슬릿(33)을 통과하고, 제한된 크기로 확산된 빛은 볼록렌즈(35)의 표면에 새겨진 회절격자(36)에서 각 파장 별로 회절 및 집광되어 이미지센서(37)의 각 픽셀(pixel)에서 광전류로 변환된다. 이후, 리드프레임(39)을 통하여 광검출부(101)의 회로와 연결되어 동작한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명인 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기(100)에서의 파장스펙트럼 특성을 설명한다. 발광부(20)는 일 예로서 6개의 서로 다른 중심 파장의 발광다이오드칩스펙트럼(400)으로 조합되어져 약 700nm 내지 950nm의 중첩된 넓은 파장대역에서 발광부스펙트럼(300)이 발광한다. 도 4의 가로축을 참조할 때, 본 발명의 수광/분광헤드부(30)는 전체적으로 588nm 내지 1100nm 파장대역에서 분광하는 응답특성을 나타낸다.
종래의 할로겐램프 스펙트럼(200)을 보면, 588nm 내지 1100nm 파장대역을 따라 비교적 넓은 파장 대역을 발광하는 데 비해, 본 발명에 따른 발광부 스펙트럼(300)은 대략적으로 770nm 및 850nm 인근에서 피크점을 형성하는 것을 알 수 있다. 이를 볼때, 본 발명의 당도측정기(100)를 이용하는 경우에, 측정 감귤의 당도와 반응이 크고, 스펙트럼의 흡광도(Absorbance)의 동적영역(Dynamic Range)을 증가시키는 파장 대역의 발광다이오드칩(22)을 선택적으로 조합할 수 있다. 결과적으로 불필요한 파장대역을 제거하여 광세기를 증가할 수 있게 한다.
다음으로는, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기(100)의 작동 구조를 설명한다.
휴대용 비파괴 당도측정기(100)는 컨트롤러부(110)가 내장되며 측정 헤드부(10)가 전방에 고정되는 본체케이스(60), 본체케이스(60)의 하부에 결합되는 손잡이케이스(70), 손잡이케이스(70)에 피봇 운동가능하게 결합되되 그 끝단이 컨트롤러부(110)에 연결되는 방아쇠(80)를 더 포함한다.
상기 구성에 의해서, 사용자는 한 손으로 감귤(5)을 파지하고, 다른 한 손으로 당도측정기(100)의 손잡이케이스(70)를 파지한 상태에서, 측정헤드부(10)에 고정되는 탄성패드(50)가 감귤(5)의 적도부에 밀착하도록 유지한다. 이후, 한 손의 검지손가락으로 손잡이케이스(70)에 부착된 방아쇠(80)를 누르면 측정이 이루어진다. 이때, 당도의 측정 중에도 감귤(5)과의 밀착 상태를 사용자가 계속 유지하도록 별도의 효과음이나 표시램프를 사용할 수 있다.
상기 당도측정기(100)는 본체 케이스(60)의 상부면에 설치된 표시 입력부(110) 내의 액정표시장치(111)를 통해 표시하거나 또는 외부통신부(106)의 USB 커넥터 등을 통하여 외부의 컴퓨터 등으로 전송한다.
표시 입력부(110) 내의 조작 스위치(112)는 손잡이 케이스(70)에 부착된 방아쇠(80)와 동일한 기능 및 당도측정 조건을 설정하는 별도의 부가 기능을 선택적으로 실행하도록 복수 개의 스위치를 포함한다. 도면 상에서 표시 입력부(110)는 본체 케이스(60) 상부면에 설치하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본체 케이스(60)의 측면 또는 배면에 설치할 수 있음은 물론이다.
한편, 손잡이 케이스(70) 내부에 구성된 배터리(90)는 컨트롤러부(110)에 전원을 공급한다.
이하, 도 6을 참조하여 당도측정기(100)가 충전 거치대(120)에 결합된 상태를 설명한다.
충전 거치대(120)는 당도측정기(100)가 거치되는 경우에 충전 여부를 표시하는 충전 표시등(121), 외부의 전원과 어댑터로 연결하여 배터리(90)를 충전하게 하는 전원커넥터(122) 및 컴퓨터와 같은 외부정보기기에 연결하여 사용할 수 있는 USB 소켓(123)을 포함한다. 상기 구성을 통해 충전 거치대(120)는 당도측정기(100) 내의 배터리(90) 접속단자와 외부통신부(106)에 전기적으로 접속되도록 구성된다. 이를 통해 수확 후 감귤의 당도 선별을 목적으로 감귤 선과장이나 매장 등에서도 사용이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 조작 방법으로서는 당도측정기(100)의 손잡이 케이스(70)를 한 손으로 잡고 조작할 수도 있다. 한편, 또 다른 조작방법으로서는 당도측정기(100)를 충전 거치대(120)에 거치하여 당도측정기(100) 내부에 장착된 배터리(90)를 충전하고, 감귤(5)을 측정헤더부(10)에 부착된 탄성패드(50)에 삽입한 후에, 표시 입력부(110) 내의 액정표시장치(111)와 조작스위치(112)를 통하여 측정할 수 있다.
상기와 같이 본 발명과 같은 감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기는 초소형 분광헤드와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.
더불어, 본 발명의 구성을 통해 이동과 휴대가 가능한 당도측정기를 구현할 수 있으며, 과수에 달린 감귤의 실시간 당도 측정 뿐만 아니라, 수확 후 저장, 유통 및 판매 등에서 다양한 목적으로 간편하게 활용할 수 있고, 여러 가지 감귤의 당도측정기에도 유사한 방법으로 쉽게 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 측정헤드부
20 : 발광부
21 : 금속회로기판
22 : 발광다이오드칩
23 : 원통형 몰드
24 : 에폭시 수지
25 : 방열판
30 : 수광/분광헤드부
30a : 몸체
31 : 비구면렌즈
32 : 입력창
33 : 입력슬릿
34 : 렌즈고정용 경통
35 : 볼록렌즈
36 : 회절격자
37 : 이미지 센서
38 : 유리회로기판
39 : 리드프레임
40 : 적외선 온도 센서
50 : 탄성 패드
60 : 본체케이스
70 : 손잡이케이스
80 : 방아쇠
90 : 배터리
100 : 당도측정기
101 : 광 검출부
102 : 온도 측정부
103 : 광원 구동부
104 : 전원 입력부
105 : 연산 제어부
106 : 외부 통신부
107 : 표시입력부
110 : 컨트롤러부
120 : 충전 거치대
121 : 충전 표시등
122 : 전원커넥터
123 : USB 소켓
20 : 발광부
21 : 금속회로기판
22 : 발광다이오드칩
23 : 원통형 몰드
24 : 에폭시 수지
25 : 방열판
30 : 수광/분광헤드부
30a : 몸체
31 : 비구면렌즈
32 : 입력창
33 : 입력슬릿
34 : 렌즈고정용 경통
35 : 볼록렌즈
36 : 회절격자
37 : 이미지 센서
38 : 유리회로기판
39 : 리드프레임
40 : 적외선 온도 센서
50 : 탄성 패드
60 : 본체케이스
70 : 손잡이케이스
80 : 방아쇠
90 : 배터리
100 : 당도측정기
101 : 광 검출부
102 : 온도 측정부
103 : 광원 구동부
104 : 전원 입력부
105 : 연산 제어부
106 : 외부 통신부
107 : 표시입력부
110 : 컨트롤러부
120 : 충전 거치대
121 : 충전 표시등
122 : 전원커넥터
123 : USB 소켓
Claims (6)
- 측정헤드부;
상기 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 감귤에 빛을 조사하는 발광부;
상기 발광부와 소정의 이격거리를 유지한채 상기 측정헤드부에 배치되며, 상기 감귤로부터 빛을 검출하는 수광/분광헤드부; 및
상기 측정헤드부의 전방에 밀착 고정되는 탄성패드;
를 포함하고,
상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부로부터 각각 연장되는 가상의 광축들은 서로 수직으로 교차하며, 구 형상을 이루는 적도 부위의 직경이 60mm 인 감귤 중과의 중심점과 상기 광축들의 교차점이 일치하는 것을 특징으로 하는,
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 당도측정기는,
상기 측정헤드부에 배치되는 온도센서를 더 포함하되, 상기 온도센서는 상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 발광부는 기판, 상기 기판에 배열되는 발광다이오드칩, 상기 발광다이오드칩을 둘러싸는 원통형 몰드, 상기 원통형 몰드 내부에 채워지는 수지 및 상기 기판의 후면에 고정배치되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는,
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기.
- 제 4 항에 있어서,
상기 발광다이오드칩은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합되며, 700nm 내지 950nm의 파장 대역에서 발광하는 것을 특징으로 하는,
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 수광/분광헤드부는 몸체, 상기 몸체에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈고정용 경통, 상기 경통의 끝단에 부착된 비구면렌즈, 상기 몸체의 일측에 형성되는 입력창, 상기 몸체의 내측에 상기 입력창과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿, 상기 입력슬릿이 형성된 실리콘 기판의 일측에 함께 형성되는 이미지 센서, 상기 실리콘 기판의 하부면에 결합되는 유리회로기판, 상기 유리회로기판의 하부에 배치되는 동시에 회절격자가 새겨진 볼록렌즈, 및 상기 유리회로기판에 전기적으로 연결되는 리드프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
감귤용 휴대용 비파괴 당도측정기.
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