KR101955426B1 - 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기에 관한 것으로서, 대상물을 투입하는 호퍼를 구비한 공급부; 상기 호퍼 하단에 형성된 배출구에서 배출되는 곡물알갱이를 촬영하여 불량이나 이물질을 검출하는 검출부; 상기 검출부에서 선별대상으로 판별된 불량미나 이물질을 불어내어 제거하는 공기분사부를 포함하여 구성되되, 상기 검출부에서 제공되는 판결결과 중 색채, 채도, 명도 값에 따른 색상분석, 크기나 모양과 같은 외형 분석을 통해 판결결과 중에서 적어도 하나 이상의 판별결과에 해당하는 대상물을 선별할 수 있게 되어 불량 및 이물질 선별과 동시에 외관 품위를 판정하고 또한 품위 조절이 가능한 효과가 있다.

Description

품위 판정 기능을 가진 색채 선별기{Color sorter with grading function}
본 발명은 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 선별 대상입자의 색채를 분석하여 선별 대상입자에 포함된 불량물이나 이물질 등을 선별하는 선별기에 대상물의 외관 품위에 따라 등급이 나누어지는 곡물이나 분말 등의 선별에 필요한 품위 판정 기능을 추가함으로써, 촬상한 이미지를 분석하여 등급 표시가 가능하고 또한 필요에 따라 품위 조절이 가능하도록 한 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기에 관한 것이다.
일반적으로 색채 선별기는 대상물의 색채를 분석하여 대상물에 포함된 불량미나 이물질 등을 선별하여 분리하기 위한 장치이다.
통상의 곡물 색채 선별기는 대상물을 호퍼에 투입하면, 호퍼에서 배출되는 대상물을 촬영하여 이미지 분석을 통해 불량물 여부를 판별한 후, 불량물로 판별되면, 압축공기를 이용해 불량물을 불어내어 선별함으로써, 불량물이나 이물질이 제거된 대상물을 얻을 수 있게 된다.
따라서 곡물 색채 선별기는 곡물을 포장 판매하는 판매점뿐만 아니라, 곡물을 직접 재배하는 농가 등에서도 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 색채 선별기는 정상미와 불량미를 선별하는데, 여러 종류의 불량미 중에서도 변색립, 피해립의 선별만 가능한 단점이 있다.
한편, 근래에는 곡물의 품질 관리를 위하여 품위(등급) 개념이 도입되어 곡물의 품질 관리가 이루어지고 있다.
'양곡관리법시행규칙'에 따른 곡물의 품위 규격 및 품질 기준에 따르면, 시료용 곡물 1㎏에 대하여 수분(함수율), 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물의 혼합비율을 산출하여 특, 상, 보통의 품위가 판정된다.
도 1은 곡물의 품위 규격 기준을 나타낸 것으로서 다음과 같이 정의된다.
완전립: 곡물의 외관 특성상 깨지지 않은 곡물과 깨진 곡물이라도 완전한 낟알 평균 길이의 3/4 이상의 형태를 가지고 있는 것 중 분상질립, 열손립, 피해립을 제외한 것을 말하며, 낟알의 평균 길이는 완전한 낟알 15개 이상을 계측하여 산출한다.
백분율(%): 전량에 대한 무게 비율을 말한다.
수분: 105℃ 건조법 또는 이와 동등한 결과를 얻을 수 있는 방법에 의하여 측정한 함수율을 말한다.
싸라기: KS A 5101 표준체 중 호칭치수 1.7㎜ 그물체로 쳐서 체 위에 남는 것 중 완전한 낟알 평균 길이의 3/4 미만의 깨진 낟알을 말한다.
분상질립: 체적의 1/2 이상이 분상질 상태인 낟알을 말한다.
피해립: 오염된립, 병해립, 충해립, 발아립, 생리장해립, 적조 및 흑조가 낟알길이의 1/4 이상 부착된 립을 말한다. 다만, 피해가 경미하여 곡물의 품질에 영향을 미치지 아니할 정도의 것은 제외한다.
열손립: 열에 의하여 변색 또는 손상된 낟알을 말하며 미립표면적 1/4 이상이 주황색(한국표준색표집 2.5Y 8/4 기준 이상)으로 착색된 것을 말한다. 다만, 착색된 정도가 주황색 기준 이하이거나 1/4 미만인 것은 피해립으로 적용한다.
기타이물: 곡물 이외의 것과 1.7㎜ 그물체로 쳐서 통과되는 것을 말한다. 다만, 돌, 광물질의 고형물은 3회 반복 조사 후 합산하여 1개 이내이어야 한다.
한편, 과거에는 곡물의 품위 판정이 수작업에 이루어졌으나, 근래에는 시료용 곡물을 촬영하여 얻어진 이미지 분석을 통해 곡물의 외관품위를 자동 판정하는 품위판정기가 주로 이용된다.
그러나, 종래의 품위판정기는 가격이 매우 비싸기 때문에 통상 각 지자체의 농업기술센터 등에 설치되어, 품위 판정을 받고자 하는 농가에서 직접 재배한 소정량의 곡물을 농업기술센터로 보내어 품위 판정을 요청하면, 농업기술센터에서 외관품위 판별을 수행하는 방식으로 이루어지고 있다.
따라서, 농가에서 재배한 곡물의 품위 판정을 위해서는 소정량의 곡물을 농업기술센터에 보내어 품위 판정을 요청해야 하는 번거로움이 있다.
또한, 품위 판정을 요청하더라도, 곡물 수확기에 맞추어 신청자가 몰리기 때문에 순서에 따른 품위 판정이 이루어지는 동안 기다렸다가, 품위 판정이 이루어지면 결과를 통보받는데 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1830891호
본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 불량미 선별을 위해 곡물알갱이를 촬영하여 얻어진 곡물알갱이 이미지를 분석하여 불량미의 선별과, 선별을 위해 호퍼에 투입되었던 곡물의 품위 판정이 동시에 이루어지게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 불량미 선별 과정에서 선택적인 불량미 선별이 가능케 하여 불량미 선별 후 얻어진 선별미의 외관품위 조절이 가능케 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기는,
불량미 선별을 위한 곡물이 투입되는 호퍼(101)를 구비한 공급부(10);
상기 호퍼(101) 하단에 형성된 배출구(101a)에서 배출되는 곡물알갱이를 촬영하여 불량미나 이물질을 검출하는 검출부(20);
상기 검출부(20)에서 선별대상으로 판별된 불량미나 이물질을 불어내어 제거하는 공기분사부(30); 를 포함하여 구성되되,
상기 검출부(20)는, 이미지 분석을 통해 선별대상 여부를 판별하고, 판별 완료된 이미지를 분석하여 품위를 판정하는 이미지분석부(206); 를 포함한다.
상기 공급부(10)는, 상기 호퍼(101)의 내부 양쪽에 소정 간격으로 설치되어 곡물알갱이의 낙하 방향과 반대 방향으로 각각 회전하되, 서로 다른 회전속도로 회전하는 한 쌍의 제1, 2공급롤러(102, 103)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 검출부(20)는, 상기 배출구(101a)로부터 낙하하여 이미지 검출지점을 통과하는 곡물알갱이의 이미지 촬영을 위하여 상기 이미지 검출지점에 빛을 조사하기 위한 조사광원(201);
상기 이미지 검출지점을 통과하는 곡물알갱이의 상을 2번 이상 굴절시켜 고해상카메라(202)로 반사하기 위한 2개 이상의 미러를 구비한 미러부(203); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지분석부(206)는,
상기 고해상카메라(202)에 의한 곡물알갱이의 촬영을 통해 얻은 RGB컬러모델의 곡물알갱이이미지를 HSL컬러모델의 곡물알갱이이미지로 변환하는 컬러모델변환모듈(206a);
상기 컬러모델변환모듈(206a)을 통해 변환된 곡물알갱이이미지의 노이즈를 제거하는 노이즈필터링모듈(206b);
상기 노이즈필터링모듈(206b)을 통해 노이즈가 제거된 곡물알갱이이미지를 사전 저장된 표준이미지와 비교하여 선별대상 여부를 판별하는 이미지판별모듈(206c);
상기 이미지판별모듈(206c)에서 판별된 모든 곡물알갱이이미지를 저장하는 데이터베이스(206d);
상기 데이터베이스(206d)에 저장된 모든 곡물알갱이이미지에서 선별대상으로 판별된 곡물알갱이이미지와 정상미로 판별된 곡물알갱이이미지의 비율을 분석하여 외관품위 판정을 수행하는 품위판정모듈(206e); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지판별모듈(206c)은, 곡물알갱이이미지 분석을 통해 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물 중 어느 하나 이상의 외관품위를 판별하는 것을 특징으로 한다.
상기 이미지분석부(206)는 품위 판정결과를 표시하는 표시부(206f)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기분사부(30)는,
상기 호퍼(101)에서 배출되어 낙하하는 곡물알갱이의 이미지를 얻기 위한 이미지 검출지점(P) 하부에 설치되는 공기분사노즐(301);
압축공기를 생산하여 상기 공기분사노즐(301)에 제공하는 컴프레서(302);
상기 컴프레서(302)에서 생산된 압축공기가 공기분사노즐(301)에 선택적으로 공급되어 공기분사노즐(301)을 통해 압축공기가 분사되게 하는 공기조절밸브(303);
상기 검출부(20)의 곡물알갱이이미지 판별 결과를 제공받아, 공기조절밸브(303)의 작동을 제어하여 공기분사노즐(301)에서 압축공기가 분사되게 하는 제어부(304); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(304)는, 상기 검출부(20)에서 제공되는 판별결과 중 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물에 대한 판별결과 중에서 적어도 하나 이상의 판별결과에 해당하는 곡물알갱이를 선택적으로 선별하도록 압축공기 분사를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기는 곡물의 포장 판매를 위한 불량미의 선별이 이루어짐과 동시에 불량미 선별을 위해 호퍼에 투입된 선별 전 곡물의 품위 판정이 불량미 선별 과정에서 자동으로 이루어짐으로써, 곡물의 품위를 신속하고 간편하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 판매되는 곡물의 품질 관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 불량미 선별 과정에서 불량미의 다양한 외관품위를 판별한 후, 원하는 외관품위만 선택적으로 선별할 수 있게 되어 불량미 선별 후 얻어지는 정상미의 외관품위를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 불량미 선별을 위해 곡물알갱이에 대해 촬영한 이미지를 품위판별에 사용함으로써, 종래의 복수의 곡물을 촬영한 후 개별 곡물알갱이 이미지를 추출하는 과정에서 유발되는 에러를 줄일 수 있음과 동시에 이미지 처리에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 곡물의 외관품위 판정을 위한 곡물알갱이 이미지를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기의 실시 예에 따른 이미지분석부 구성을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기를 상세히 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명의 기술을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
도 2는 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기는 공급부(10), 검출부(20), 공기분사부(30)를 포함한다.
상기 공급부(10)는 불량미 선별대상인 곡물을 공급하기 위하여 호퍼(101), 제1, 2공급롤러(102, 103)를 포함한다.
상기 호퍼(101)는 불량미의 선별을 위하여 소정량의 곡물이 내부에 투입되며, 호퍼(101)의 하단부에는 곡물알갱이가 한 알씩 일렬로 배출되는 배출구(101a)가 직하방으로 돌출 형성된다.
상기 제1, 2공급롤러(102, 103)는 상기 호퍼(101)의 내부 양쪽에 소정 간격으로 설치되어 곡물알갱이의 낙하 방향과 반대 방향으로 각각 회전하되, 제1, 2공급롤러(102, 103)가 서로 다른 속도로 회전한다.
제1, 2공급롤러(102, 103)는 원통롤러로서, 구동모터에 의해 직접 구동되도록 구성될 수도 있고, 기어군 또는 밸트들에 의해 회전 방향과 회전속도가 서로 다르게 구성할 수 있다.
제1공급롤러(102)와 제2공급롤러(103)의 설치 간격은, 곡물알갱이의 품위 판정의 기준으로 하는 정상범위에 속하는 곡물알갱이의 크기보다 0.1 내지 3mm 더 큰 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.
이때, 제1, 2공급롤러(102, 103)의 설치 간격이 정상범위의 곡물알갱이 크기보다 작게 되면, 곡물알갱이의 형상이 균일하지 않기 때문에 곡물알갱이가 제1, 2공급롤러(102, 103) 사이를 통과하기 어렵고, 설치 간격이 정상범위의 곡물알갱이 크기보다 3mm 이상 크게 되면, 정상적인 범위 밖의 곡물알갱이도 통과하게 되므로 바람직하지 않다.
그리하여 제1, 2공급롤러(102, 103) 사이로 곡물알갱이가 투입되면 곡물알갱이의 낙하 방향과 반대 방향으로 각각 회전하는 제1, 2공급롤러(102, 103)에 의해 정상범위의 크기를 벗어나는 곡물알갱이는 한 방향으로 밀려나고, 정상범위 내의 크기를 갖는 곡물알갱이는 제1, 2공급롤러(102, 103) 사이를 통과하면서 정렬되어 배출구(101a)를 통해 낙하하게 된다.
따라서, 호퍼(101) 내부에 투입된 곡물은 정상범위 내의 크기를 가진 곡물알갱이만 선별되어 뭉침이나 비산됨이 없이 안정적으로 정렬되어 배출구(101a)를 통해 이미지 검출지점(P)으로 정확하게 공급된다.
한편, 제1, 2공급롤러(102, 103)의 설치 간격은 가변하여 조절할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 제1공급롤러(102)와 제2공급롤러(103)의 축(102a, 103a)을 장공(101b)에 설치하고, 도시되지 않은 조임볼트 등을 조이거나 푸는 조작으로 축(102a, 103a)의 위치를 조절함으로써 제1공급롤러(102)와 제2공급롤러(103) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
따라서 곡물의 품종에 따른 정상범위의 곡물알갱이 크기가 달라지는 경우에 제1, 2공급롤러(102, 103)의 설치 간격 조절을 통해 곡물의 품종 변화에 따른　정상범위의 곡물알갱이 크기 변화에 대응 가능케 된다.
이상과 같이 호퍼(101) 내부에 제1, 2공급롤러(102, 103)가 설치되어 호퍼(101)에서 배출되는 곡물알갱이를 제1, 2공급롤러(102, 103)가 정렬하여 배출함으로써, 종래의 색채 선별기에서 호퍼(101)의 하부에 경사지고, 길게 설치되는 별도의 슈터가 불필요하게 되고, 그로 인해 색채 선별기의 높이와 부피를 축소하여 공간활용성을 높일 수 있게 된다.
한편, 상기 공급부(10)는 정상범위 내의 크기를 가진 곡물알갱이만 선별되어 뭉침이나 비산됨이 없이 안정적으로 정렬되어 이미지 검출지점(P)으로 정확하게 공급될 수 있도록 상기 제1, 2공급롤러(102, 103)의 기능을 대신하는 슈트 형태의 곡물배출부를 호퍼(101) 하부에 구비할 수 있다.
상기 검출부(20)는 호퍼(101) 하단에 형성된 배출구(101a)에서 배출되는 곡물알갱이를 촬영하여 얻어진 이미지 분석을 통해 불량미나 이물질을 검출하기 위하여 조사광원(201), 고해상카메라(202), 미러부(203), 이미지분석부(206)를 포함한다.
상기 조사광원(201)은 배출구(101a)로부터 낙하하여 이미지 검출지점(P)을 통과하는 곡물알갱이의 이미지 촬영을 위하여 이미지 검출지점(P)에 빛을 조사한다.
조사광원(201)은, 저전력 저광도 모드에서도 고광도를 발휘할 수 있도록 LED의 빛을 집광하기 위한 실린더형 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.
따라서 호퍼(101)에 투입된 곡물알갱이가 배출구(101a)를 통해 이미지 검출지점(P)으로 낙하하면 조사광원(201)에서 발생된 빛이 이미지 검출지점(P)을 통과하는 곡물알갱이에 조사됨에 따라 고해상카메라(202)에 의해 곡물알갱이가 촬영될 때, 곡물알갱이의 밝기가 향상되어 고속 촬영이 가능케 됨으로써, 연속으로 낙하하는 곡물알갱이의 고해상도 이미지를 신속하게 얻을 수 있게 된다.
상기 고해상카메라(202)는 이미지 검출지점(P)을 기준으로 양쪽에 대칭으로 배치된다.
상기 고해상카메라(202)는 4K Ultra High Definition, 4K Ultra HD, 4K UHD 중 어느 한 하나의 4K 해상도 이상, 바람직하게는 8K 해상도를 가지는 이미지 촬영이 가능한 것을 사용한다.
고해상카메라(202)는 다수를 사용할 수 있다. 이때 각각의 고해상카메라(202)는 가시광선용 고해상카메라(202), UV용 고해상카메라(202a), IR용 고해상케메라(202b)로 구성될 수 있다.
따라서, 다수의 고해상카메라(202) 중에서 하나를 선택하여 대상물을 촬영할 수 있게 된다.
상기 미러부(203)는 이미지 검출지점(P) 양측에 복수의 미러가 각각 대칭으로 배치되어 이미지 검출지점(P)을 통과하는 곡물알갱이의 상을 2번 이상 다중 굴절시켜 고해상카메라(202)로 반사시킨다.
따라서 배출구(101a)를 통해 배출되는 곡물알갱이의 상은 이미지 검출지점(P)과 직선상에 위치하는 제1미러(203a)에서 제2미러(203b)로 반사되고, 다시 제2미러(203b)에서 고해상도카메라로 반사된다.
상기 미러부(203)는 이미지 검출지점(P)을 기준으로 복수의 미러를 양쪽에 대칭으로 각각 배치하되, 일측에 2개 이상, 바람직하게는 2 내지 10개 이내로 구성할 수 있다.
상기와 같이 미러의 수를 증가시키면, 고해상카메라(202)와 이미지 검출지점(P) 간의 거리(반사거리가 아닌 실질적인 거리)가 축소될 수 있다.
상기 미러부(203)는 프리즘필터(204)를 더 구비할 수 있다.
상기 프리즘필터(204)는 이미지 검출지점(P)과 제1미러(203a) 사이 또는 제1미러(203a)와 제2미러(203b) 사이에는 반사되는 상의 파장을 필터링하여 이색을 분리함으로써 곡물알갱이 상에서 특정 파장의 색만을 취득할 수 있게 된다.
이와 같이 프리즘필터(204)를 통하여 특정 파장의 색만을 취득할 수 있음으로써 곡물알갱이의 상을 고해상카메라(202)를 이용해 보다 정확하게 촬영할 수 있게 된다.
상기 미러는 각도조절수단(205)을 더 구비할 수 있다.
즉, 상기 미러 중 곡물알갱이의 상을 마지막으로 고해상카메라(202)에 반사시키는 제2미러(203b)에 각도조절수단(205)을 구비함으로써, 각도 조절이 가능하게 되어, 곡물알갱이의 상을 특성이 서로 다른 각각의 고해상카메라(202, 202a, 202b)에 선택적으로 반사되게 할 수 있다.
상기 각도조절수단(205)은, 하우징(205a), 스텝모터(205c)를 포함한다.
상기 하우징(205a)은 제2미러(203b)를 수용하되, 선별기의 프레임에 회동 가능케 힌지 결합되며, 하우징(205a)의 배면에는 반원형의 종동기어(205b)가 형성된다.
상기 스탭모터의 구동축에는 상기 종동기어(205b)와 치합되는 구동기어(205d)가 구비되어 스텝모터(205c)를 구동 제어함으로써, 하우징(205a)에 수용된 제2미러(203b)의 각도 조절이 가능케 된다.
도 3은 본 발명의 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기의 실시 예에 따른 이미지분석부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하여 설명한다.
상기 이미지분석부(206)는 고해상카메라(202)에서 촬영된 이미지 분석을 통해 선별대상 여부를 판별하고, 판별 완료된 이미지를 저장 관리하기 위하여 컬러모델변환모듈(206a), 노이즈필터링모듈(206b), 이미지판별모듈(206c), 데이터베이스(206d), 품위판정모듈(206e)을 포함한다.
상기 컬러모델변환모듈(206a)은 고해상카메라(202)에 의한 곡물알갱이 촬영을 통해 얻어진 RGB컬러모델의 곡물알갱이이미지를 HSL컬러모델의 곡물알갱이이미지로 변환한다.
통상의 RGB컬러모델은 빛의 삼원색인 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)을 이용하여 색을 표현한 것으로서, R, G, B의 각 성분을 8비트로 표현하는 방식을 트루 컬러라고 한다.
각 성분에 16진수 두 자리씩 총 여섯 자리를 이용하면 모든 색을 나타내는 것이 가능하긴 하나, 색상값만 가지기 때문에 정확한 채도(Saturation), 명도(Lightness)의 식별이 용이하지 않다.
따라서 RGB컬러모델의 곡물알갱이이미지는 정상적인 곡물알갱이의 색상과 확연하게 다른 색상을 가지는 변색립, 피해립의 선별은 가능한 반면, 정상적인 곡물알갱이와 색상, 채도, 명도가 다른 분상질립의 선별은 불가능하다.
한편, HSL컬러모델은 색조(Hue), 채도(Saturation), 명도(Lightness)의 세 값을 이용해서 색깔을 나타낸 것으로서, 곡물알갱이이미지의 색상뿐만 아니라, 채도, 명도의 식별이 용이하게 된다.
따라서 HSL컬러모델의 곡물알갱이이미지는 정상적인 곡물알갱이의 색상과 확연하게 다른 색상을 가지는 변색립, 피해립 뿐만 아니라, 정상적인 곡물알갱이와 색상, 채도, 명도가 다른 분상질립의 선별도 가능케 된다.
상기 노이즈필터링모듈(206b)은 상기 컬러모델변환모듈(206a)을 통해 변환된 곡물알갱이이미지의 노이즈를 제거한다.
고해상카메라(202)에 의해 촬영되어 얻어진 곡물알갱이이미지는 고해상도로 인해 이미지에 노이즈가 많기 때문에 이미지 분석을 위해서는 노이즈필터링을 수행하는 것이 바람직하다.
노이즈필터링모듈(206b)에 의한 노이즈필터링은, 곡물알갱이이미지의 점 노이즈 제거를 위하여 필터링할 픽셀인 타겟 픽셀로부터 일정 거리 안에 있는 픽셀들의 평균값과 표준 편차를 계산하고, 상기 평균값과 상기 타겟 픽셀의 차이 값을 계산한 후, 상기 평균값과 상기 픽셀의 차이 값이 상기 표준 편차보다 크면 상기 평균값을 상기 타겟 픽셀의 필터링 값으로 결정하고, 상기 평균값과 상기 픽셀의 차이 값이 상기 표준 편차보다 작으면 상기 타겟 픽셀의 값을 상기 타겟 픽셀의 필터링 값으로 결정하여 타겟 픽셀의 필터링을 수행한다.
상기 이미지판별모듈(206c)은 상기 노이즈필터링모듈(206b)을 통해 노이즈가 제거된 곡물알갱이이미지를 사전 저장된 표준이미지와 비교하여 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물 중 어느 하나 이상의 외관품위를 판별하여 선별대상 여부를 판별한다.
즉, 곡물알갱이이미지와 표준이미지는 색조, 채도, 명도가 각각 대비되어 선별대상인 분상질립, 변색립, 피해립, 열손립이 판별된다.
또한, 표준이미지의 기준 면적을 100%로 잡았을 때, 곡물알갱이이미지의 면적을 산출하여 곡물알갱이이미지가 50% 이하일 때 선별대상인 싸라기 또는 기타이물로 판별된다.
상기 데이터베이스(206d)는 상기 이미지판별모듈(206c)에서 판별된 모든 곡물알갱이이미지가 저장된다.
이때, 이미지판별모듈(206c)의 판별값 즉, 정상미, 분상질립, 변색립, 피해립, 열손립, 싸라기, 기타이물이 데이터베이스(206d)에 저장되는 각 이미지에 기록된다.
상기 품위판정모듈(206e)은 상기 데이터베이스(206d)에 저장된 모든 곡물알갱이이미지에서 선별대상으로 판별된 곡물알갱이이미지와 정상미로 판별된 곡물알갱이이미지의 비율을 분석하여 품위 판정을 수행한다.
즉, 호퍼(101)에 1kg의 곡물을 선별기에 투입하여 촬영하였을 때, 촬영되어 데이터베이스(206d)에 저장된 1kg의 곡물알갱이이미지가 1만 개인 경우에, 1만 개의 곡물알갱이이미지 중에서 선별대상에서 제외된 정상미의 이미지 숫자 대비, 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물의 이미지 숫자를 비율로 산출한다.
그리하여 양곡관리법시행규칙에 따른 곡물의 품위 판정 기준에 따라 '특', '상', '보통'으로 품위를 판정한다.
일 예로서, 전체 이미지 숫자 대비, 싸라기 이미지의 숫자가 3% 미만, 분상질립 이미지의 숫자가 2% 미만, 피해립 이미지의 숫자가 1% 미만, 열손립 이미지의 숫자가 0%, 기타이물 이미지의 숫자가 0.1% 미만일 때, 호퍼(101)에 투입되었던 곡물에 대해서 '특' 품위가 판정된다.
다만, 본원 발명에 의한 품위 판정은 곡물의 외관품위를 판정하는 것으로서, 곡물 품위 판정 기준에 포함되는 수분(함수율)은 별도로 이루어진다.
상기 이미지분석부(206)는 품위 판정결과를 표시하는 표시부(206f)를 더 구비할 수 있다.
상기 표시부(206f)는 램프 또는 디스플레이를 선별기의 프레임 외부에 설치함으로써, 사용자가 품위 판정결과를 쉽게 인지할 수 있게 된다.
상기 공기분사부(30)는 검출부(20)에서 선별대상으로 판별된 불량미나 이물질을 불어내어 제거하기 위하여 공기분사노즐(301), 컴프레서(302), 공기조절밸브(303), 제어부(304)를 구비한다.
상기 공기분사노즐(301)은 호퍼(101)에서 배출되어 낙하하는 곡물알갱이의 이미지를 얻기 위한 이미지 검출지점(P) 하부에 설치된다.
따라서 검출부(20)의 곡물알갱이이미지 판별 결과에 따라 낙하하는 곡물알갱이가 선별대상으로 판별되면 압축공기를 분사하여 수직 하방으로 낙하하는 곡물알갱이를 다른 방향으로 배출시켜 정상미와 구분되게 선별한다.
상기 컴프레서(302)는 압축공기를 생산하여 공기분사노즐(301)에 제공한다.
상기 공기조절밸브(303)는 컴프레서(302)에서 생산된 압축공기가 공기분사노즐(301)에 선택적으로 공급되어 공기분사노즐(301)을 통해 압축공기가 분사되게 한다.
상기 제어부(304)는 검출부(20)의 곡물알갱이이미지 판별 결과를 제공받아, 곡물알갱이이미지가 선별대상인 경우에, 공기조절밸브(303)의 작동을 제어하여 공기분사노즐(301)에서 압축공기가 분사되는 것을 제어한다.
한편, 제어부(304)는 검출부(20)에서 제공되는 판별결과 중 다양한 종류의 선별대상에 대한 판별결과에서 적어도 하나 이상의 판별결과에 해당하는 곡물알갱이를 선택적으로 선별하도록 압축공기 분사를 제어할 수 있다.
일 예로서, 제어부(304)에 별도의 입력부(305)를 더 구비하여 싸라기 선별만 가능케 입력하는 경우에, 검출부(20)에서 선별대상으로 판별된 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물 중에서, 싸라기만을 선택적으로 선별할 수 있게 된다.
또 다른 예로서 입력부(305)를 통해 변색립, 피해립만 선별 가능케 입력하는 경우에 종래의 색채선별기와 같이 정상미에 비해 색상이 확연하게 다른 변색립, 피해립의 선별만 이루어진다.
반면, 입력부(305)를 통해 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물 선별을 입력하는 경우에, 곡물의 품위 판정에 영향을 미치는 모든 종류의 불량미 선별이 가능케 되어, 불량미 선별이 완료된 정상미가 품위를 '특'등급으로 유지할 수 있게 된다.
10: 공급부 101: 호퍼
102: 제1공급롤러 103: 제2공급롤러
20: 검출부 201: 조사광원
202: 고해상카메라 203: 미러부
203a: 제1미러 203b: 제2미러
204: 프리즘필터 205: 각도조절수단
205a: 하우징 205b: 종동기어
205c: 스텝모터 205d: 구동기어
206: 이미지분석부 206a: 컬러모델변환모듈
206b: 노이즈필터링모듈 206c: 이미지판별모듈
206d: 데이터베이스 206e: 품위판정모듈
206f: 표시부 30: 공기분사부
301: 공기분사노즐 302: 컴프레서
303: 공기조절밸브 304: 제어부
305: 입력부

Claims (8)

  1. 불량미 선별을 위한 곡물이 투입되는 호퍼(101)를 구비한 공급부(10);
    상기 호퍼(101) 하단에 형성된 배출구(101a)에서 배출되는 곡물알갱이를 촬영하여 불량미나 이물질을 검출하는 검출부(20);
    상기 검출부(20)에서 선별대상으로 판별된 불량미나 이물질을 불어내어 제거하는 공기분사부(30); 를 포함하여 구성되되,
    상기 검출부(20)는, 이미지 분석을 통해 선별대상 여부를 판별하고, 판별 완료된 이미지를 분석하여 품위를 판정하는 이미지분석부(206); 를 포함하며,
    상기 공급부(10)는, 상기 호퍼(101)의 내부 양쪽에 소정 간격으로 설치되어 곡물알갱이의 낙하 방향과 반대 방향으로 각각 회전하되, 서로 다른 회전속도로 회전하는 한 쌍의 제1, 2공급롤러(102, 103)를 포함하며,
    상기 검출부(20)는, 상기 배출구(101a)로부터 낙하하여 이미지 검출지점을 통과하는 곡물알갱이의 이미지 촬영을 위하여 상기 이미지 검출지점에 빛을 조사하기 위한 조사광원(201);
    상기 이미지 검출지점을 통과하는 곡물알갱이의 상을 2번 이상 굴절시켜 고해상카메라(202)로 반사하기 위한 2개 이상의 미러를 구비한 미러부(203); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지분석부(206)는,
    고해상카메라(202)에 의한 곡물알갱이 촬영을 통해 얻은 RGB컬러모델의 곡물알갱이이미지를 HSL컬러모델의 곡물알갱이이미지로 변환하는 컬러모델변환모듈(206a);
    상기 컬러모델변환모듈(206a)을 통해 변환된 곡물알갱이이미지의 노이즈를 제거하는 노이즈필터링모듈(206b);
    상기 노이즈필터링모듈(206b)을 통해 노이즈가 제거된 곡물알갱이이미지를 사전 저장된 표준이미지와 비교하여 선별대상 여부를 판별하는 이미지판별모듈(206c);
    상기 이미지판별모듈(206c)에서 판별된 모든 곡물알갱이이미지를 저장하는 데이터베이스(206d);
    상기 데이터베이스(206d)에 저장된 모든 곡물알갱이이미지에서 선별대상으로 판별된 곡물알갱이이미지와 정상미로 판별된 곡물알갱이이미지의 비율을 분석하여 외관품위 판정을 수행하는 품위판정모듈(206e); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이미지판별모듈(206c)은,
    곡물알갱이이미지 분석을 통해 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물 중 어느 하나 이상의 외관품위를 판별하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지분석부(206)는 품위 판정결과를 표시하는 표시부(206f)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공기분사부(30)는,
    상기 호퍼(101)에서 배출되어 낙하하는 곡물알갱이의 이미지를 얻기 위한 이미지 검출지점(P) 하부에 설치되는 공기분사노즐(301);
    압축공기를 생산하여 상기 공기분사노즐(301)에 제공하는 컴프레서(302);
    상기 컴프레서(302)에서 생산된 압축공기가 공기분사노즐(301)에 선택적으로 공급되어 공기분사노즐(301)을 통해 압축공기가 분사되게 하는 공기조절밸브(303);
    상기 검출부(20)의 곡물알갱이이미지 판별 결과를 제공받아, 공기조절밸브(303)의 작동을 제어하여 공기분사노즐(301)에서 압축공기가 분사되게 하는 제어부(304); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부(304)는, 상기 검출부(20)에서 제공되는 판별결과 중 싸라기, 분상질립, 피해립, 열손립, 기타이물에 대한 판별결과 중에서 적어도 하나 이상의 판별결과에 해당하는 곡물알갱이를 선택적으로 선별하도록 압축공기 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 품위 판정 기능을 가진 색채 선별기
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