KR101947373B1 - 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법에 관한 것이고, 구체적으로 성분에 따른 고에너지 대역과 저에너지 대역에서 서로 다른 엑스레이 흡수 특성에 기초하여 성분의 함량을 분석하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법에 관한 것이다. 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법은 검사 대상의 이송 경로에 형성되고, 엑스레이 튜브와 디텍터가 배치된 검사 영역; 상기 디텍터에 형성되는 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역; 및 상기 검사 영역에서 검사 대상을 투과하여 상기 탐지 영역에서 탐지된 이미지로부터 검사 대상에 포함된 성분의 함량을 산출하는 분석 모듈을 포함한다.

Description

엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법{A System for Analyzing Components Based on an Absorption Ratio of X-ray and the Method for Analysing Components by the System}

본 발명은 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법에 관한 것이고, 구체적으로 성분에 따른 고에너지 대역과 저에너지 대역에서 서로 다른 엑스레이 흡수 특성에 기초하여 성분의 함량을 분석하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법에 관한 것이다.

엑스레이 검사는 다양한 산업 분야에 적용되고, 각각의 적용 분야에서 제품 유형에 따른 다양한 형태의 검사 장치가 공지되어 있다. 예를 들어 인쇄회로기판의 결함 검사, 전자기기의 결함 검사, 식품 용기의 결함 검사 또는 음식물 속 이물질 검출을 위하여 엑스레이 검사 장치가 적용될 수 있다. 또한 엑스레이 장치는 물질의 성분 분석을 위하여 사용될 수 있고, 예를 들어 생산 과정에서 있는 식품으로부터 이물질의 검출 또는 특정 성분 함량의 측정을 위하여 엑스레이 장치가 적용될 수 있다.

WO 2006/001465는 파이프 내로 반송되는 피검사물에 소정의 검출 위치에서 X선을 조사하고, 피검사물을 투과한 X선의 투과 양에 기초하여 이물질의 혼합 여부를 검출하는 X선 이물질 검출 장치에 관한 것으로 파이프의 근방에 피검사물과 실질적으로 동등한 속도로 위치 검출 위치를 통과할 수 있는 테스트 피스 유닛을 설치하여 그 위에 테스트 피스가 배치되는 X선 이물질 검출 장치에 대하여 개시한다. 또한 US 2014/0170947은 공급 수단, 방사 검사 장비, 절단 장비 및 배출 장비를 포함하고, 방사 검사 장비는 엑스레이 기술과 같은 수단이 되는 육류 검사 시스템에 대하여 개시한다. 또한 US 6,600,805는 고-에너지 대역과 저-에너지 대역의 엑스레이를 육류에 조사하여 지방의 함량을 분석하는 방법에 대하여 개시한다.

육류는 예를 들어 지방의 함량에 따라 등급이 결정될 수 있고, 일정 크기로 절단되어 포장되는 육류에 포함된 지방 함량을 정확하게 측정하기 어렵다. 선행기술은 엑스레이에 의한 이물질의 검출 방법 또는 지방 함량을 분석하는 방법에 대하여 개시하지만 지방 함량의 분석이 어렵거나, 다수 개의 엑스레이 튜브에 의하여 함량을 분석하는 것에 의하여 구조 또는 작동이 복잡하고 이에 따라 분석의 정확성이 감소된다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술 1: WO 2006/001465(안리츠 산키 시스템 카부시키가이샤, 2006년01월05일 공개) X선 이물질 검출 장치 선행기술 2: US 2014/0170947(Marel Iceland EHF, 2014년06월19일 공개) Meat Inspection System 선행기술 3: US 6,600,805(Foss Electric A/S, Hillerod, 2003년07월29일 공개) Method and Apparatus for Determination of Properties of Food or Reed

본 발명의 목적은 인라인을 육류와 같은 식품에 포함된 지방과 같은 특정 성분의 함량을 저에너지 및 고에너지 흡수 특성에 기초하여 실시간으로 분석하여 검사 대상의 정상 여부의 판단이 가능하도록 하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템 및 그에 의한 성분 분석 방법은 검사 대상의 이송 경로에 형성되고, 엑스레이 튜브와 디텍터가 배치된 검사 영역; 상기 디텍터에 형성되는 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역; 및 상기 검사 영역에서 검사 대상을 투과하여 상기 탐지 영역에서 탐지된 이미지로부터 검사 대상에 포함된 성분의 함량을 산출하는 분석 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역의 이미지는 하나의 엑스레이 튜브로부터 얻어지고, 상기 탐지 영역의 각각의 이미지가 결합되어 합성 이미지가 얻어진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 이송 경로는 이송 도관이 되고, 이송 도관의 검사 영역에 전이 영역 및 다른 부분에 대하여 상대적으로 큰 평면 영역을 가지는 평면 검사 영역이 형성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 검사 대상의 이송 속력에 따라 회전 속력이 조절되는 방출 조절 유닛을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 엑스레이 흡수 특성에 따른 성분 함량 분석 방법에 있어서, 성분의 함량이 분석이 되어야 하는 검사 대상이 결정되는 단계; 상기 성분의 서로 다른 엑스레이 에너지 대역에서 흡수/전력 비율의 데이터가 준비되는 단계; 상기 검사 대상의 이송 속력에 대한 엑스레이의 방출 사이클이 결정되는 단계; 상기 검사 대상이 이송되어 정해진 검사 영역에서 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 노출되어 디텍터에 의하여 탐지되는 단계; 상기 디텍터에 의하여 설정된 주기에 따라 이미지가 탐지되는지 여부가 결정되는 단계; 상기 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 의하여 획득된 이미지가 합성되는 단계; 및 상기 합성된 이미지로부터 상기 성분의 함량이 분석되는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템은 하나의 엑스레이 튜브 및 하나의 디텍터에 의하여 특정 성분의 저에너지 흡수 특성과 고에너지 흡수 특성이 분석되는 것에 의하여 구조적으로 간단하면서 성분 분석의 정확성이 향상되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 성분 분석 방법은 분석 대상이 되는 검사 대상의 이송 속력과 엑스레이의 방출 시각이 동기화가 되는 것에 의하여 성분 검사가 실시간으로 이루어지도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에서 검사 이미지가 획득되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 이송 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 동기화 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 기초하는 성분 분석 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.

엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템은 검사 대상의 이송 경로에 형성되고, 엑스레이 튜브와 디텍터가 배치된 검사 영역; 상기 디텍터에 형성되는 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역; 및 상기 검사 영역에서 검사 대상을 투과하여 상기 탐지 영역에서 탐지된 이미지로부터 검사 대상에 포함된 성분의 함량을 산출하는 분석 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 성분 분석 시스템은 다양한 종류의 제품 검사에 적용될 수 있고, 예를 들어 식음료, 용기 음료, 포장 식품, 포장을 위하여 이송되는 식품 또는 이와 유사한 종류의 제품의 성분 분석에 적용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 성분 분석 시스템은 검사 대상으로부터 특정 성분의 함량을 검출할 수 있고, 예를 들어 검사 대상이 육류가 되고, 육류에 함유된 지방의 양을 탐지하기 위하여 사용될 수 있다. 성분 분석 시스템은 다양한 종류의 식음료 검사에 적용될 수 있으면서 다양한 방법으로 이물질 탐지, 특정 성분의 검출 또는 특정 성분의 함량 측정을 위하여 적용될 수 있다.

아래의 설명에서 육류에 포함된 지방의 함량을 분석하는 것이 실시 예로 제시되어 있지만 성분 분석 시스템은 다양한 성분의 검출 또는 성분의 함량 분석에 적용될 수 있고, 또한 이물질의 검출에 적용될 수 있다. 그러므로 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 이해되어야 한다.

검사 대상은 예를 들어 일정한 크기로 절단된 육류가 될 수 있고, 검사 대상은 예를 들어 이송 도관 또는 컨베이어에 의하여 연속적으로 이송이 될 수 있다. 그리고 검사 모듈(M10)에 의하여 검사 영역이 설정될 수 있다. 검사 모듈(M10)은 차폐 영역 내에 설치될 수 있고, 검사 모듈(M10)은 엑스레이 튜브와 엑스레이 튜브로부터 방출된 엑스레이를 탐지하는 디텍터를 포함할 수 있다. 검사 영역은 이송 경로에 형성될 수 있고, 엑스레이 튜브와 디텍터는 이송 경로의 아래쪽 및 위쪽에 각각 배치될 수 있다. 검사 영역은 이송 경로의 다른 부분과 다른 기하학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 이송 효율의 향상을 위하여 검사 대상은 밀집된 형상으로 이송될 수 있고, 검사 영역에서 검사 대상은 엑스레이 검사의 정확성을 향상시킬 수 있는 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어 원형의 단면을 가지는 이송 튜브를 따라 이송되는 검사 대상은 검사 영역에서 사각형 단면을 가지면서 상대적으로 넓은 평면 단면을 가진 검사 영역을 따라 이송될 수 있다. 이에 의하여 검사 영역에서 검사 대상은 엑스레이의 방출 방향에 대하여 수직이 되는 방향에 대하여 넓은 평면을 가지면서 방출 방향에 대하여 평행이 되는 방향에 대하여 작은 단면적을 가질 수 있다.

검사 영역에 배치된 검사 모듈(M10)은 검사 대상을 탐지하는 기능을 할 수 있고, 광학 유닛 또는 중량 센서에 의하여 검사 영역으로 유입되는 검사 대상의 양을 탐지할 수 있다. 또한 검사 영역에 작동 개시 포인트가 설정될 수 있고, 작동 개시 포인트를 기준으로 엑스레이 튜브와 디텍터의 작동이 개시될 수 있다. 또는 엑스레이 튜브의 작동 기준점이 설정될 수 있다.

검사 대상을 투과한 엑스레이가 탐지되는 디텍터는 저에너지 대역의 엑스레이의 탐지가 가능한 영역과 고에너지 대역의 엑스레이의 탐지가 가능한 영역으로 이루어질 수 있다. 탐지 영역 설정 모듈(M20)은 디텍터에서 저에너지 대역의 엑스레이가 탐지되는 부분과 고에너지 대역의 엑스레이가 탐지되는 부분에 대한 정보를 저장하면서 엑스레이 튜브의 작동 상태에 따라 각각의 부분을 활성화를 시킬 수 있다. 엑스레이의 에너지 대역은 두 개 또는 그 이상이 될 수 있고, 엑스레이 튜브는 서로 다른 에너지 대역을 가지는 엑스레이의 방출이 가능한 구조를 가질 수 있다. 또는 각각의 에너지 대역에 해당하는 엑스레이를 방출할 수 있는 다수 개의 엑스레이가 방출될 수 있다. 이에 비하여 디텍터는 각각의 에너지 대역의 엑스레이의 탐지가 가능한 분할 구조로 이루어지거나, 각각의 에너지 대역의 엑스레이의 탐지가 가능하도록 작동 변환이 되는 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 디텍터는 단일 구조로 만들어질 수 있고, 이에 의하여 각각의 에너지 대역에 대하여 정확한 이미지가 얻어질 수 있도록 하고 이에 따라 정밀한 성분의 탐지 또는 성분 함량의 분석이 가능하도록 한다.

검사 영역에서 엑스레이 튜브와 디텍터에 의하여 서로 다른 두 개의 에너지 대역의 엑스레이에 의한 서로 다른 엑스레이 이미지가 획득되면 획득된 이미지가 결합될 수 있다. 분석 모듈(M30)은 획득이 된 서로 다른 에너지 대역의 이미지를 검증하고, 이후 서로 다른 에너지 대역의 이미지를 결합하여 합성 이미지를 생성하는 기능을 가질 수 있다. 그리고 분석 모듈(M30)은 합성 이미지의 서로 다른 부분에서 투과율을 산출하여 기준 데이터와 비교하여 검사 대상에서 탐지 성분의 함량을 산출할 수 있다. 분석 모듈(M30)은 이와 같은 과정을 위한 소프트웨어 또는 하드웨어를 포함할 수 있다. 이미지의 검증은 서로 다른 에너지 대역의 이미지가 동일 부분에 해당하는지 여부를 확인하는 것을 말한다. 필요에 따라 서로 다른 에너지 대역의 탐지 이미지가 동일 부분이 되도록 하는 수정이 행해질 수 있다. 이후 이미지가 결합되고, 이미지는 다수 개의 부분으로 분할이 될 수 있다. 그리고 각각의 분할 영역에서 엑스레이의 투과 비율이 산출되고, 그에 따라 예를 들어 육류에 포함된 지방의 함량이 탐지될 수 있다.

분할 영역의 설정 및 각각의 분할 영역에서 투과 비율의 산출은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 각각의 성분에 대한 기준 데이터가 미리 만들어질 수 있다. 또한 검사 대상에 포함된 다양한 성분에 대한 함량의 산출이 제시된 과정을 통하여 이루어질 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에서 검사 이미지가 획득되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역의 이미지는 하나의 엑스레이 튜브(22)로부터 얻어지고, 상기 탐지 영역의 각각의 이미지가 결합되어 합성 이미지가 얻어질 수 있다.

판 형상의 균형 유닛(24)에 검사 대상(SP)의 이송을 위한 이송 도관(21)이 배치될 수 있고, 이송 도관(21)의 내부에 형성된 경로를 따라 검사 대상(SP)이 검사 영역으로 이동될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 검사 대상(SP)은 절단된 육류가 될 수 있고, 연속적으로 이송 도관(21)의 내부에 형성된 밀폐된 이송 경로를 따라 이동될 수 있다. 검사 영역이 설정될 수 있고, 검사 영역의 위쪽에 엑스레이 튜브(22)가 배치되고, 검사 영역의 아래쪽에 이중 에너지 탐지 구조(Dual Energy Detection Structure)를 가지는 디텍터(23)가 배치될 수 있다. 연속적으로 이송되는 각각의 검사 대상(SP)이 검사 영역에 위치하면 각각의 검사 대상(SP)에 대하여 엑스레이가 방출될 수 있다. 엑스레이 튜브는 다수 개가 될 수 있고, 서로 다른 대역의 엑스레이를 동시에 방출하거나 또는 차례대로 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이를 방출할 수 있다. 또는 하나의 엑스레이 튜브가 서로 다른 대역의 엑스레이를 차례대로 방출할 수 있다.

디텍터(23)는 다수 개의 분할 영역으로 이루어질 수 있고, 예를 들어 고에너지 탐지 영역(HD)과 저에너지 탐지 영역(LD)이 연속적으로 배치된 구조로 만들어질 수 있다. 또는 전체 평면 영역이 에너지 대역에 해당하는 부분으로 나누어지고, 각각의 부분에서 해당하는 에너지 대역의 엑스레이가 탐지될 수 있다. 예를 들어 에너지 대역은 두 개가 될 수 있고, 디텍터(23)에 의하여 두 개의 서로 다른 대역의 에너지에 대한 탐지 이미지가 획득될 수 있다. 예를 들어 하나 또는 두 개의 엑스레이 튜브(22)에 의하여 고에너지 탐지 이미지(HI)와 저에너지 탐지 이미지(LI)가 디텍터(23)에 서로 다른 탐지 영역 또는 다른 시각의 활성화에 의하여 얻어질 수 있다. 획득된 서로 다른 대역의 탐지 이미지(HI, LI)는 분석 모듈의 합성/분석 프로그램(PS)에 다수 개의 영역으로 분할되고, 검증/이미지 유닛(26)에 의하여 분할 영역의 동일성이 확인되거나, 분할 영역의 위치가 수정이 될 수 있다. 이후 검증/이미지 유닛(26)에 의하여 결합 이미지(CI)로 만들어져 성분 탐지 유닛(27)에 의하여 검사 대상(SP)에 포함된 특정 성분이 탐지되거나, 특정 성분의 함량이 산출될 수 있다.

검사 대상(SP)은 밀폐 구조를 가지는 이송 도관(21)을 따라 연속적으로 이송되면서 검사 영역에서 연속적으로 검사가 될 수 있다. 이에 의하여 검사 대상(SP)의 이송 과정에서 이물질의 유입이 방지될 수 있고, 모든 검사 대상(SP)에 대하여 실시간 검사가 가능해진다. 또한 이송 경로에 분기된 형태로 불량 제품의 배출 경로를 형성하는 것에 의하여 검사 공정이 예를 들어 포장 공정으로 연결될 수 있도록 한다. 다만 이송 경로는 검사 대상(SP)에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 이송 경로는 이송 도관(21)이 되고, 이송 도관(21)의 검사 영역에 전이 영역(FDA, RDA) 및 다른 부분에 대하여 상대적으로 큰 평면 영역을 가지는 평면 검사 영역(DA)이 형성된다.

성분 분석 시스템에 적용되는 검사 장치는 예를 들어 절단된 육류와 같은 식음료를 연속적으로 이송시키는 이송 도관(21); 이송 도관(21)의 정해진 영역에서 상기 식음료에 엑스레이를 조사하여 탐지된 이미지를 생성하는 엑스레이 검사 모듈(20); 및 상기 탐지된 이미지에 대한 분석 결과에 따라 상기 식음료를 정해진 방향으로 이송시키는 배출 모듈(30)을 포함할 수 있고, 이송 도관(21)은 선형으로 연장되는 밀폐 구조가 될 수 있다. 구체적으로 검사 장치는 검사 대상이 투입되는 호퍼(111); 호퍼(111)와 연결되어 검사 대상을 연속적으로 이송시키는 이송 도관(21); 이송 도관(21)을 통하여 이송되는 검사 대상에 엑스레이를 조사하여 탐지된 이미지를 생성하는 엑스레이 튜브(22)와 디텍터(23); 및 탐지된 이미지에 대한 분석 결과에 따라 검사 대상을 서로 다른 방향으로 이송시키는 배출 모듈(30)을 포함할 수 있고, 엑스레이 튜브(22)는 적어도 하나가 되면서 연속적으로 엑스레이를 조사하는 스캔 라인을 가질 수 있고, 디텍터(23)는 적어도 이중 에너지 엑스레이의 탐지가 가능한 구조를 가질 수 있다.

검사 장치는 다양한 종류의 제품 검사에 적용될 수 있고, 예를 들어 육류와 같은 식음료, 용기 음료, 포장 식품, 포장을 위하여 이송되는 식품 또는 이와 유사한 종류의 제품의 검사에 적용될 수 있다. 또한 위에서 설명된 것처럼 검사 장치는 검사 대상으로부터 특정 성분의 함량을 검출할 수 있다. 예를 들어 검사 대상이 육류가 되고, 육류에 함유된 지방의 양을 탐지하여 산출할 수 있다.

검사 장치는 전체적으로 검사 대상이 투입되어 정해진 속력으로 이송되도록 하는 투입 모듈(10); 투입 모듈(10)로부터 이송된 검사 대상에 엑스레이를 방사하여 엑스레이 이미지를 생성하고, 생성된 엑스레이 이미지를 검사하여 불량 여부를 판단하는 엑스레이 검사 모듈(20); 및 엑스레이 검사 모듈(20)의 검사 결과에 따라 불량으로 판단된 검사 대상을 분기 경로로 이동시키면서 정상 검사 대상을 차후 공정을 위하여 정해진 경로로 이송시키는 배출 모듈(30)을 포함한다.

투입 모듈(10)은 식음료가 투입되는 호퍼(111) 및 호퍼(111)로 투입된 검사 대상을 저장하면서 이송 스크루 또는 이송 펌프와 같은 장치를 이용하여 이송 도관(21)을 통하여 이송시키는 공급 유닛(112)으로 이루어질 수 있다. 호퍼(111)로 투입되는 검사 대상은 적절한 이송 경로를 통하여 공급 유닛(112)으로 투입될 수 있고, 공급 유닛(112)의 내부에 이송 스크루 또는 이송 펌프와 같은 이송 수단이 설치될 수 있다. 그리고 이송 수단에 의하여 검사 대상이 차례대로 이송 도관(21)의 내부에 형성된 이송 경로를 따라 미리 설정된 검사 영역(DA)으로 이송될 수 있다.

이송 도관(21)은 선형으로 연장되는 밀폐된 구조를 가질 수 있고, 내부에 검사 대상의 이송을 위한 이송 경로가 형성될 수 있다. 이송 도관(21)은 투입 모듈(10)과 배출 모듈(30)을 연결시키면서 내부에 형성된 이송 경로를 통하여 검사 대상을 엑스레이 검사 모듈(20)의 내부로 이송시켜 엑스레이에 의하여 검사가 되도록 한다. 이송 도관(21)은 예를 들어 실린더 형상이 될 수 있고, 엑스레이 검사 모듈(20)을 통과하는 부분에 스캔 라인이 형성될 수 있다. 스캔 라인은 이송 도관(21)의 내부를 통하여 이송되는 검사 대상이 엑스레이에 균일하게 노출되는 구조로 만들어질 수 있다. 스캔 라인은 예를 들어 이송 도관(21)의 위쪽에 배치된 엑스레이 튜브(22)로부터 방사되는 엑스레이가 균일하게 식음료를 통과할 수 있도록 만들어질 수 있고, 이송 도관(21)의 다른 부분에 비하여 다른 구조로 만들어질 수 있다. 예를 들어 스캔 라인은 다른 부분에 비하여 엑스레이(XR)의 방사 방향에 대하여 수직이 되는 단면 면적이 상대적으로 큰 구조로 만들어질 수 있다. 구체적으로 도 3의 위쪽에 도시된 것처럼 검사 영역(DA)의 앞쪽에 전방 전이 영역(FDA)이 형성되어 이송 방향에 대하여 평행한 방향의 단면적이 점차로 커지면서 수직이 되는 방향에 대하여 단면적이 전체적으로 작아질 수 있다. 검사 영역(DA)은 기판 형상의 박스 형상이 되면서 검사 대상이 서로 겹치지 않으면서 이송되는 단면적을 가지도록 만들어질 수 있다. 이후 검사 영역(DA)의 끝 부분에서 전방 전이 영역(FDA)과 유사한 후방 전이 영역(RDA)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구조로 인하여 검사 대상에서 검사 대상에 대한 정확한 이미지가 얻어질 수 있도록 한다. 구체적으로 상하 간격이 다른 부분에 비하여 상대적으로 작으면서 위쪽 부분이 평면 형상 또는 타원 형상으로 만들어질 수 있고, 이에 의하여 스캔 라인에서 이송 라인(21)의 폭 방향으로 엑스레이(XR)가 투과하는 두께가 균일하거나 그에 근사하도록 만들어질 수 있다. 스캔 라인은 검사 영역(DA)에 해당하고, 검사 영역(DA)으로 엑스레이 튜브(22)로부터 엑스레이(XR)가 검사대상의 이송 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 방사될 수 있다.

검사 모듈(20)은 전체적으로 밀폐된 구조로 만들어질 수 있고, 검사 영역(DA)은 이송 라인(21)의 중간 부분에 위치될 수 있다. 이송 라인(21)에 형성된 스캔 라인의 위쪽에 엑스레이 튜브(22)가 배치될 수 있고, 엑스레이 튜브(22)로부터 엑스레이(XR)가 스캔 라인에 대하여 수직으로 방사될 수 있다. 그리고 스캔 라인 및 검사 대상을 투과한 엑스레이(XR)가 디텍터(23)에 의하여 탐지되어 이미지로 만들어질 수 있다. 엑스레이 튜브(22)는 하나 또는 그 이상이 될 수 있고, 저에너지 대역의 엑스레이와 고에너지 대역의 엑스레이가 하나의 엑스레이 튜브(22)에서 반복적으로 방출되거나, 두 개의 엑스레이 튜브(22)로부터 차례대로 방출될 수 있다. 디텍터(23)는 저에너지 탐지 영역(231)과 고에너지 탐지 영역(232)으로 이루어질 수 있고, 엑스레이 튜브(22)의 작동에 동기화가 되어 각각의 탐지 영역(231, 232)이 활성화가 될 수 있다. 그리고 각각이 에너지 대역에 해당하는 이미지가 탐지될 수 있다. 그리고 디텍터(23)는 투과된 엑스레이로부터 이미지를 생성하여 제어 유닛으로 전송할 수 있다. 제어 유닛은 전송된 이미지를 분석하여 특정 성분을 탐지하거나, 특정 성분의 함량을 탐지할 수 있다. 그리고 필요에 따라 디스플레이에 제품의 불량 여부가 표시될 수 있다. 제어 유닛 또는 디스플레이는 검사 모듈(20)의 외부에 배치될 수 있고, 데이터의 전송이 가능한 케이블에 의하여 디텍터(23)와 연결될 수 있다. 추가로 적절한 마킹 유닛이 배치되어 불량으로 판정되는 검사 대상에 대하여 마킹이 되도록 할 수 있다. 이와 같이 방법으로 실시간으로 검사가 이루어지면서 검사가 완료된 검사 대상이 배출 모듈(30)로 배출될 수 있다.

배출 모듈(30)은 엑스레이 검사 모듈(20)의 외부로 연장된 이송 라인(21)의 끝 부분에 연결된 분기 연결 유닛(311) 및 가공 장치(40)와 연결된 배출 연결 유닛(312)을 포함할 수 있다. 분기 연결 유닛(311)에 불량 탱크(32)가 연결될 수 있고, 배출 연결 유닛(312)은 가공 장치(40) 또는 패킹 장치와 같은 추후 공정을 위한 장치와 연결될 수 있다. 이와 같이 검사 장치는 검사 대상의 투입 모듈(10)과 가공 장치(40)를 인라인으로 연결시키면서 특정 성분의 함량을 탐지하여 실시간으로 불량 여부의 검사가 가능하도록 한다. 가공 장치(40)는 예를 들어 포장 장치, 패킹 장치, 용기의 인쇄 장치 또는 이와 유사한 가공 장치가 될 수 있다. 또는 검사가 완료된 식음료의 저장을 위한 장치가 될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 이송 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4의 (가)는 이송 도관(21)의 평면도를 그리고 도 4의 (나)는 이송 도관(21)의 정면도를 도시한 것이다. 이송 도관(21)은 스캔 라인(31)을 중심으로 대칭 구조로 만들어질 수 있고, 전체적으로 실린더 형상으로 만들어지면서 엑스레이 검사 모듈의 영역(L1, L2)에서 구조가 변할 수 있다. 구체적으로 점차적으로 원형의 단면으로부터 타원 또는 사각 형상의 단면으로 변하면서 엑스레이에 대하여 수직이 되는 방향으로 단면적이 커질 수 있고 이와 같은 단면적의 변화는 길이 방향으로 따라 점진적으로 형성되면서 구조 변경 라인(33, 34)을 형성할 수 있다. 이와 같이 구조 변경 라인(33, 34) 및 스캔 라인(31)을 형성하여 이송 도관(21)의 이송 경로의 단면적이 길이 방향을 따라 일정하게 유지되도록 만들어질 수 있다. 그리고 이와 같은 구조에 의하여 이송 도관(21)을 따라 검사 대상이 일정한 속도로 이송될 수 있다. 또한 스캔 라인(31)이 엑스레이 조사 방향에 대하여 평면 형상으로 만들어지는 것에 의하여 검사 대상에 대한 정확한 엑스레이 이미지가 생성되도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 적용되는 동기화 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 검사 대상의 이송 속력에 따라 회전 속력이 조절되는 방출 조절 유닛(51)이 설치될 수 있다.

방출 조절 유닛(51)은 검사 대상에 대한 엑스레이의 방출 주기가 조절될 수 있다. 방출 조절 유닛(51)은 원주 방향을 따라 분리되어 배치된 방출 조절 날개(511) 및 회전 축(512)으로 이루어질 수 있고, 서로 이웃하는 방출 조절 날개(511)에 형성된 분리된 틈을 통하여 엑스레이(XR)가 검사 영역에 위치하는 검사 대상으로 유도될 수 있다.

다수 개의 방출 조절 날개(511)는 서로 분리되어 스캔 라인에 대하여 평행한 원주 방향을 따라 배치될 수 있고, 다수 개의 방출 조절 날개(511)는 하나의 중심을 기준으로 부채꼴 평형상의 평면 형상이 될 수 있다. 각각의 방출 조절 날개(511)은 회전 축(512)에 의하여 회전될 수 있고, 방출 조절 날개(511)의 회전 속력은 검사 대상의 이송 속력에 의하여 조절될 수 있다. 회전 축(512)의 회전에 의하여 방출 조절 날개(511)가 회전되면서 이송되는 검사 대상이 연속적으로 검사될 수 있고, 디텍터에 의하여 각각의 검사 대상에 대한 이미지가 획득될 수 있다. 방출 조절 날개(511)의 회전 속력의 확인을 위하여 각각의 방출 조절 날개(511)의 위쪽 부분에 시편이 배치될 수 있고, 검사 시편에 대한 이미지에 의하여 방출 조절 날개(511)의 회전이 검사 대상의 이송 속력에 동기화가 되었는지 여부가 확인될 수 있다.

방출 조절 날개(511)의 한쪽 끝이 모이는 중심에 회전 축(512)의 한쪽 끝이 연결될 수 있다. 엑스레이 튜브의 작동을 위한 엑스레이 작동 모듈이 수용된 엑스레이 하우징(53)이 엑스레이 검사 모듈의 내부에 배치될 수 있고, 엑스레이 하우징(53)의 아래쪽에 엑스레이 방사 유닛(531)이 배치될 수 있다. 그리고 엑스레이 방사 유닛(531)의 측면에 엑스레이 동기 유닛(52)이 배치될 수 있다. 회전 축(512)의 다른 끝은 엑스레이 동기 유닛(52)에 연결될 수 있고, 엑스레이 동기 유닛(52)에 다수 개의 방출 조절 날개(511)의 회전과 동기화가 되어 회전되는 회전 동기 유닛이 배치될 수 있다. 구체적으로 회전 동기 유닛에 방출 조절 날개(511)와 동일한 배치 구조를 가지는 회전 편이 배치될 수 있다. 그리고 회전 편의 위치에 의하여 엑스레이(XR)가 방사되는 스캔 주기 또는 엑스레이(XR)가 작동되는 작동 주기가 결정될 수 있다. 이에 의하여 하나의 방출 조절 날개(511)의 분리 틈이 스캔 라인에 위치하는 경우 엑스레이(XR)가 방사될 수 있고, 분리 틈의 위치는 회전 편의 위치에 의하여 확인될 수 있다. 그리고 회전 편의 위치에 따라 엑스레이 방사 유닛(531)으로 엑스레이(XR)가 분리 틈을 통하여 검사 대상으로 방사될 수 있다. 그리고 검사 대상을 투과한 엑스레이(XR)가 디텍터에 의하여 탐지되어 이미지로 생성될 수 있다. 연속적으로 이송되는 검사 대상에 엑스레이(XR)가 주기적으로 방사될 수 있고, 엑스레이(XR)의 방사 주기는 다양한 방법으로 제어될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 6은 본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 기초하는 성분 분석 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 엑스레이 흡수 특성에 따른 성분 함량 분석 방법은 성분의 함량이 분석이 되어야 하는 검사 대상이 결정되는 단계(P61); 상기 성분의 서로 다른 엑스레이 에너지 대역에서 흡수/전력 비율의 데이터가 준비되는 단계(P62); 상기 검사 대상의 이송 속력에 대한 엑스레이의 방출 사이클이 결정되는 단계(P63); 상기 검사 대상이 이송되어 정해진 검사 영역에서 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 노출되어 디텍터에 의하여 탐지되는 단계(P64); 상기 디텍터에 의하여 설정된 주기에 따라 이미지가 탐지되는지 여부가 결정되는 단계(P65); 상기 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 의하여 획득된 이미지가 합성되는 단계(P66); 및 상기 합성된 이미지로부터 상기 성분의 함량이 분석되는 단계(P67)를 포함한다.

검사 대상은 절단된 육류를 포함하는 다양한 종류의 식음료가 될 수 있고, 예를 들어 포장 용기, 전자 제품과 같은 것을 포함할 수 있다. 절단된 육류가 검사 대상이 되는 경우 검출 대상은 지방 성분이 될 수 있고, 전체 절단 육류에 대한 지방의 함량이 될 수 있다. 예를 들어 절단 육류가 정해진 범위의 지방 함량을 포함하고 있는지 여부가 탐지될 수 있다. 검사 성분이 결정되면(P61), 검사 성분의 방출 전력에 대한 흡수율이 미리 산출될 수 있다. 검사 대상에 포함된 각각의 성분은 엑스레이의 전력에 대한 흡수율이 서로 다를 수 있고, 검사 대상에 포함된 다양한 성분에 대하여 흡수/전력 비율이 미리 산출되어 데이터 형태로 만들어져 저장될 수 있다(P62). 이와 같은 데이터가 준비되면, 검사 대상의 이송 속력에 따른 속력/방출 사이클이 결정될 수 있다(P63).

방출 사이클은 위에서 설명된 방출 조절 유닛의 회전 속력을 조절하는 것을 의미하고, 방출 조절 유닛의 회전이 검사 대상의 이송 속력에 동기화가 되었는지 여부는 위에서 설명된 시편에 의하여 미리 확인될 수 있다. 이와 같이 방출 사이클의 회전 속력이 결정되면(P63), 검사 대상이 미리 결정된 속력으로 위에서 설명된 이송 경로를 따라 이송되면서 검사가 될 수 있다. 그리고 검사 대상에 대하여 저에너지 대역 이미지와 고에너지 대역 이미지가 얻어질 수 있다(P64). 검사 과정에서 검사 대상에 대한 이미지가 적절하게 획득되는지 여부가 확인될 수 있다(P65). 만약 이미지가 적절하게 얻어지지 않는다면(NO), 다시 속력/방출 사이클이 조절될 수 있다. 이에 비하여 이미지가 적절하게 얻어진다면(YES), 저에너지 대역 이미지와 고에너지 대역 이미지가 합성될 수 있고(P66), 합성된 이미지에 기초하여 성분 분석이 이루어질 수 있다(P67).

본 발명에 따른 함량 분석 방법은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템은 하나의 엑스레이 튜브 및 하나의 디텍터에 의하여 특정 성분의 저에너지 흡수 특성과 고에너지 흡수 특성이 분석되는 것에 의하여 구조적으로 간단하면서 성분 분석의 정확성이 향상되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 성분 분석 방법은 분석 대상이 되는 검사 대상의 이송 속력과 엑스레이의 방출 시각이 동기화가 되는 것에 의하여 성분 검사가 실시간으로 이루어지도록 한다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 투입 모듈 20: 엑스레이 검사 모듈
21: 이송 도관 22: 엑스레이 튜브
23: 디텍터 24: 균형 유닛
26: 검증/이미지 유닛 27: 성분 탐지 유닛
30: 배출 모듈 31: 스캔 라인
32: 불량 탱크 33, 34: 구조 변경 라인
40: 가공 장치 51: 방출 조절 유닛
52: 엑스레이 동기 유닛 53: 엑스레이 하우징
111: 호퍼 112: 공급 유닛
231: 저에너지 탐지 영역 232: 고에너지 탐지 영역
311: 분기 연결 유닛 312: 배출 연결 유닛
511: 방출 조절 날개 512: 회전 축
531: 엑스레이 방사 유닛 CI: 결합 이미지
DA: 평면 검사 영역 FDA: 전방 전이 영역
HD: 고에너지 탐지 영역 HI: 고에너지 탐지 이미지
L1, L2: 엑스레이 검사 모듈의 영역
LD: 저에너지 탐지 영역 LI: 저에너지 탐지 이미지
M10: 검사 모듈 M20: 탐지 영역 설정 모듈
M30: 분석 모듈 PS: 합성/분석 프로그램
RDA: 후방 전이 영역 SP: 검사 대상
XR: 엑스레이

Claims (5)

1. 검사 대상의 이송 경로에 형성되고, 엑스레이 튜브와 디텍터가 배치된 검사 영역;
   상기 디텍터에 형성되는 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역; 및
   상기 검사 영역에서 검사 대상을 투과하여 상기 탐지 영역에서 탐지된 이미지로부터 검사 대상에 포함된 성분의 함량을 산출하는 분석 모듈을 포함하고,
   상기 검사 대상의 이송 속력에 따라 방출 조절 날개(511)의 회전 속력이 조절되어 엑스레이의 방출 주기를 조절하는 방출 조절 유닛(51)을 더 포함하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 저에너지 탐지 영역과 고에너지 탐지 영역의 이미지는 하나의 엑스레이 튜브로부터 얻어지고, 상기 탐지 영역의 각각의 이미지가 결합되어 합성 이미지가 얻어지는 것을 특징으로 하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이송 경로는 이송 도관(21)이 되고, 이송 도관(21)의 검사 영역에 전이 영역(FDA, RDA) 및 다른 부분에 대하여 상대적으로 큰 평면 영역을 가지는 평면 검사 영역(DA)이 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 흡수 특성에 의한 성분 분석 시스템.
4. 삭제
5. 엑스레이 흡수 특성에 따른 성분 함량 분석 방법에 있어서,
   성분의 함량이 분석이 되어야 하는 검사 대상이 결정되는 단계;
   상기 성분의 서로 다른 엑스레이 에너지 대역에서 흡수/전력 비율의 데이터가 준비되는 단계;
   상기 검사 대상의 이송 속력에 대한 엑스레이의 방출 사이클이 결정되는 단계;
   상기 검사 대상이 이송되어 정해진 검사 영역에서 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 노출되어 디텍터에 의하여 탐지되는 단계;
   상기 디텍터에 의하여 설정된 주기에 따라 이미지가 탐지되는지 여부가 결정되는 단계;
   상기 서로 다른 에너지 대역의 엑스레이에 의하여 획득된 이미지가 합성되는 단계; 및
   상기 합성된 이미지로부터 상기 성분의 함량이 분석되는 단계를 포함하는 엑스레이 흡수 특성에 따른 성분 함량 분석 방법.

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