KR102077071B1 - 농산물 및 축산물 검사 모듈 및 검사 장치 - Google Patents

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박기재
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임정호
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Abstract

발명의 일실시에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치는 광을 생성하는 광원부와, 상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와, 형성된 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 링빔 집광부와, 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절하는 조절부; 및 상기 링빔이 상기 검사 대상 물체에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.

Description

농산물 및 축산물 검사 모듈 및 검사 장치{Inspection module and inspection apparatus for agricultural products and livestock products}
본 발명은 농산물 및 축산물의 표면을 침투하는 포커싱된 빔의 초점 심도를 농산물 및 축산물의 종류에 따라 조절함으로써, 농산물 및 축산물을 더욱 정밀하게 검사할 수 있는 농산물 및 축산물 검사 장치에 관한 것이다.
종래 기술을 살펴보면, 농산물 및 축산물의 성분분석은 NIR조명의 확산 반사(diffused reflection)에 의한 분광분석 혹은 영상분석, 이를 혼합한 초분광영상을 통해 이루어지고 있으며, 대부분 과채류 내부로 침투한 조명의 확산 반사 빔을 관측함으로 과채류 내부 성분 분석이 가능하다.
따라서 검출 쪽에서는 반사(specular) 빔을 줄이고 확산(diffused) 빔을 크게 하여야만 실제 과채류 내부의 정보를 정확하게 파악할 수 있다.
하지만, 현미경으로 시료를 확대하여 관찰하는 방법은 넓은 면적을 관측하는 데는 용이하지만, 좁은 영역을 관측하는 데는 광원의 파워손실이 심하고 반사(specular) 빔에 의한 노이즈 발생의 가능성이 크기 때문에, 확산 반사에 의한 반사광을 관측하기가 어려운 문제가 있다.
더구나 실제 관심 있는 측정량은 농산물 및 축산물 표면에서 내부로 침투한 광의 확산에 의해 주어지므로, 측정의 계측정밀도를 높이려면 입사빔의 농산물 및 축산물 내 침투깊이를 조절 가능한 것이 절실히 필요하다.
본 발명은 위에서 언급한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 빔의 직경을 조절하거나, 링빔 집광부에 포함된 렌즈의 거리를 조절하여 링빔의 초점 심도를 조절함으로써, 농산물 및 축산물의 종류/성질에 따라 포커싱 빔 침투 깊이를 조절하여 검사할 수 있다. 이에, 효율적으로 정밀하게 농산물 및 축산물 표면 근처의 확산 반사를 정략적으로 조절할 수 있으므로 정확한 성분 분석이 가능한 농산물 및 축산물 검사 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
발명의 일실시에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치는 광을 생성하는 광원부와, 상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와, 형성된 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 링빔 집광부와, 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절하는 조절부; 및 상기 링빔이 상기 검사 대상 물체에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.
조절부는 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 형성부에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다.
링빔 집광부는 상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈를 포함할 수 있다.
조절부는 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 제 1 렌즈와 상기 링빔 형성부 사이의 간격을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
조절부는 상기 링빔 형성부 및 상기 제 1 렌즈와 기계적으로 연결되고, 상기 링빔 형성부 및 상기 제 1 렌즈 중 어느 하나를 이동시켜 간격을 조절하는 이동부를 포함할 수 있다.
링빔 집광부는 상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈; 및
상기 제 1 렌즈를 투과한 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 제 2 렌즈를 포함할 수 있다.
제 2 렌즈는 내부에 공간이 형성되고, 크기가 가변되는 원형 렌즈일 수 있다.
조절부는 상기 제 2 렌즈의 크기를 가변시켜, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
검출부는 상기 링빔 형성부의 내부에 구비되고, 상기 링빔이 상기 검사 대상 물체에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 수집하는 대물 렌즈를 포함할 수 있다.
검출부는 상기 대물 렌즈를 통과한 확산 반사광을 반사시키는 반사거울을 포함할 수 있다.
검출부는 상기 반사거울을 통해 반사된 확산 반사광을 검출하는 카메라를 포함할 수 있다.
검출부는 상기 반사거울로부터 반사된 광을 수집하는 튜브 렌즈 및 상기 튜브 렌즈를 투과한 빛을 검출하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
링빔 형성부는 형성되는 링빔의 직경이 상기 광원부에서 생성된 빔의 파장보다 작게 형성되는 꼭지각을 갖는 엑시콘 렌즈일 수 있다.
농산물 및 축산물 검사 장치는 상기 광원부로부터 입사되는 빔의 각도를 작게 변경시켜 상기 링빔 형성부로 입사시키는 각도 변경부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농산물 및 축산물 검사 모듈은 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부와 형성된 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 링빔 집광부; 및 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절하는 조절부;를 포함할 수 있다.
조절부는 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 형성부에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다.
링빔 집광부는 상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈를 포함하고, 조절부는 상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 제 1 렌즈와 상기 링빔 형성부 사이의 간격을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
링빔 집광부는 상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈; 및 상기 제 1 렌즈를 투과한 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 제 2 렌즈를 포함할 수 있다.
제 2 렌즈는 내부에 공간이 형성되고, 크기가 가변되는 원형 렌즈일 수 있다.
조절부는 상기 제 2 렌즈의 크기를 가변시켜, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
개시된 발명에 따르면, 빔의 직경을 조절하거나, 링빔 집광부에 포함된 렌즈의 거리를 조절하여 링빔의 초점 심도를 조절함으로써, 농산물 및 축산물의 종류/성질에 따라 포커싱 빔 침투 깊이를 조절하여 검사할 수 있다. 이에, 효율적으로 정밀하게 농산물 및 축산물 표면 근처의 확산 반사를 정략적으로 조절할 수 있으므로 정확한 성분 분석이 가능한 농산물 및 축산물 검사 장치를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 농산물 및 축산물 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점의 위치를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 심도의 길이를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10, 도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 링빔 집광부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13, 도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 링빔 집광부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 농산물 및 축산물 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치(100)는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다.
광원부(110)는 광을 생성할 수 있다.
각도변경부(120)는 광원부(110)로부터 입사되는 광의 각도를 작게 변경시켜 링빔 형성부(130)로 입사시킬 수 있다. 예를 들면, 각도 변경부(120)는 입사된 광을 광축에 대해 일정한 각도 이하로 작게 변경하거나 평행하게 형성할 수 있다. 각도 변경부(120)는 입사된 광을 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 광을 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.
링빔 형성부(130)는 입사되는 광를 이용하여 링(ring) 빔을 형성할 수 있다. 여기서, 링 빔은 내부 공간이 비어 있으며, 단면이 링 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 링빔 형성부(130)는 형성되는 링빔의 직경이 상기 광원부에서 생성된 빔의 파장보다 작게 형성되는 꼭지각을 갖는 엑시콘 렌즈일 수 있다.
링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다.
검사 대상 물체(150)는 검사하고자 하는 대상 물체를 의미하고, 링빔 형성부(140) 및 링빔 검출부(170)의 사이에 배치될 수 있다.
조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절할 수 있다.
예를 들면, 조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 링빔 형성부(130)에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다.
예를 들면, 조절부(160)는 검사 대상 물체의 성질(150)에 따라 제 1 렌즈와 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점의 위치를 조절할 수 있다.
여기서, 검사 대상 물체(150)인 농산물 및 축산물에 대한 성질에 대한 정보는 사용자가 미리 데이터베이스(DB)에 입력할 수도 있고, 측정할 때마다 실시간으로 입력할 수 있다. 예를 들면, 성질에 대한 정보는 사과 / 배 / 바나나 / 소고기 / 닭고기 등과 같이 종류별로 수분 함량, 표면 특징, 모양 특징 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.
검출부(170)는 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치(100)는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다. 링빔 집광부(140)는 제 1 렌즈(141) 및 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다.
예를 들면, 링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)로부터 링빔을 집광하는 제 1 렌즈(141) 및 제 1 렌즈(141)를 투과한 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시키는 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 렌즈는 내부에 공간이 형성되고, 크기가 가변되는 원형 렌즈일 수 있다.
조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 링빔 형성부(130)에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 조절부(160)는 조리개를 조절하여 링빔의 직경을 조절할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 제 1 렌즈(141)와 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다. 조절부(160)는 링빔 형성부(130) 및 제 1 렌즈(141)와 기계적으로 연결되고, 링빔 형성부(130) 및 제 1 렌즈(141) 중 어느 하나를 이동시켜 간격을 조절할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 이동부(미도시)는 링빔의 초점 심도에 대한 조절이 필요할 경우, 링빔 형성부(130)를 제 1 렌즈(141)로부터 멀어지거나 가까워지도록 이동시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 조절부(160)는 검사 대상 물체의 성질(150)에 따라 제 1 렌즈와 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 조절부(160)는 제 2 렌즈(142)의 크기를 가변시켜, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
검출부(170)는 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
대물렌즈(171)는 링빔 형성부(130)의 내부에 구비되고, 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 수집할 수 있다.
반사거울(172)는 대물 렌즈(171)를 통과한 확산 반사광을 튜브렌즈(173)으로 반사시킬 수 있다
튜브렌즈(173)는 반사거울(172)로부터 반사되는 확산 반사광을 카메라(174) 또는 접안경에 결상시킬 수 있다.
카메라(174)는 초분광 카메라일 수 있으며, 튜브렌즈(173)를 통과한 확산 반사광을 이용하여 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치에 따르면, 빔의 직경을 조절하거나, 링빔 집광부에 포함된 렌즈의 거리를 조절하여 링빔의 초점 심도를 조절함으로써, 농산물 및 축산물의 종류/성질에 따라 포커싱 빔 침투 깊이를 조절(예를 들면, 초점 심도의 길이를 조절하거나 초점 위치를 조절)하여 검사할 수 있다. 이에, 효율적으로 정밀하게 농산물 및 축산물 표면 근처의 확산 반사를 정략적으로 조절할 수 있으므로 정확한 성분 분석이 가능한 농산물 및 축산물 검사 장치를 제공하고자 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 위치를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 링빔 형성부(130)와 제 1 렌즈(141) 사이의 간격이 A인 경우이며, 도 5는 링빔 형성부(130)와 제 1 렌즈(141) 사이의 간격이 B인 경우로, B가 A보다 큰 값을 가진 경우를 기준으로 도시한 도면이다. 예를 들면, A는 96mm이고, B는 105mm일 수 있다.
조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 제 1 렌즈(141)와 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다. 조절부(160)는 링빔 형성부(130) 및 제 1 렌즈(141)와 기계적으로 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 조절부(160)는 링빔 형성부(130)와 제 1 렌즈(141) 사이의 간격을 A('96mm')에서 B('105mm')로 벌림으로써, A('96mm')에서의 초점 위치(400)를 B('105mm')에서의 초점 위치(410)로 변경할 수 있다. A('96mm')에서의 초점 위치(400)는 B('105mm')에서의 초점 위치(410)보다 아래쪽('검사 대상 물체에 가까운쪽')에 위치하며, 제 1 초점심도(400)의 초점 위치 및 제 2 초점심도(410)의 초점 위치의 차이는 1mm일 수 있다. 본 실시예에서는, 간격을 9mm 벌려 초점심도의 초점 위치를 1mm 작게 하는 경우를 기준으로 설명하였으나, 수치는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
검출부(170)는 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출할 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 심도의 길이를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치(100)는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160), 검출부(170) 및 조리개(600)를 포함할 수 있다.
조절부(160)는 검사 대상 물체(150)의 성질에 따라 링빔 형성부(130)에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다.
예를 들면, 조리개(600)는 각도 변경부(120)와 링빔 형성부(130) 사이에 배치될 수 있다. 조절부(160)는 조리개(600)를 조절하여 각도 변경부(120)로부터 링빔 형성부(130)로 입사되는 빔의 직경을 조절할 수 있다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 조절부(160)는 조리개(600)를 일부 닫아 각도 변경부(120)로부터 링빔 형성부(130)로 입사되는 빔의 직경을 작게 하여, 링빔 형성부(130)에서 생성되는 링빔의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 경우, 링빔 집광부(140)의 후단에 위치한 검사 대상 물체(150)에 포커싱되는 링빔의 초점 심도의 길이는 작게 된다.
반면에, 도 7 및 도 8을 참조하면, 조절부(160)는 조리개(600)를 모두 열어 각도 변경부(120)로부터 링빔 형성부(130)로 입사되는 빔의 직경을 크게 하여, 링빔 형성부(130)에서 생성되는 링빔의 두께를 두껍게 할 수 있다. 이 경우, 링빔 집광부(140)의 후단에 위치한 검사 대상 물체(150)에 포커싱되는 링빔의 초점 심도의 길이는 크게 된다.
이와 같이, 조절부(160)는 조리개(600)를 조절하여 빔의 직경을 조절하여, 검사 대상 물체(150)에 포커싱되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절할 수 있다. 이에, 조절부(160)는 검사대상 물체의 성질 등에 따라 빔의 직경을 조절하여, 검사대상 물체를 검사하기 위한 최적의 초점 심도의 길이가 형성되도록 할 수 있다.
도 9은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 3 및 도 9를 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다. 링빔 집광부(140)는 제 1 렌즈(141) 및 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다.
예를 들면, 링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)로부터 링빔을 집광하는 제 1 렌즈(141) 및 제 1 렌즈(141)를 투과한 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시키는 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 렌즈는 내부에 공간이 형성되고, 크기가 가변되는 원형 렌즈일 수 있다.
조절부(160)는 리니어 모터(161) 및 이동 모터 스테이지(162)를 포함한다.
리니어 모터(161)는 내부에 홀을 구비하여 대물렌즈(171)를 홀의 내부에 구비할 수 있으며, 대물렌즈(171)를 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 리니어 모터(161)는 Hollow Core Linear Voice coil motor일 수 있다.
리니어 모터(161)는 대물렌즈(171)를 이동시킴에 따라, 대물렌즈(171)에 맺히는 결상을 조절할 수 있다.
이동 모터 스테이지(162)는 렌즈 경통(163)을 이동시킬 수 있다. 렌즈 경통(163)은 제 1 렌즈(141), 리니어모터(161) 및 대물렌즈(171)를 내부에 포함할 수 있다. 이에, 렌즈 경통(163)이 움직이면, 제 1 렌즈(141), 리니어모터(161) 및 대물렌즈(171)도 같이 움직인다.
이동 모터 스테이지(162)는 이동부(162-1) 및 고정부(162-2)를 포함할 수 있다. 이동부(162-1)는 렌즈 경통(163)과 연결되어 있으며 이동될 수 있다. 고정부(162-2)는 이동부(162-1)과 연결되고, 바닥면에 고정되어 있다.
이동 모터 스테이지(162)는 렌즈 경통(163)을 이동시키면서 제 1 렌즈(141)를 이동시킴으로써, 제 1 렌즈(141)와 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 이동 모터 스테이지(162)는 링빔의 초점 심도에 대한 조절이 필요할 경우, 링빔 형성부(130)를 제 1 렌즈(141)로부터 멀어지거나 가까워지도록 이동시켜, 링빔 집광부(140)에 의해 검사 대상 물체(150)에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
검출부(170)는 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
대물렌즈(171)는 링빔 형성부(130)의 내부에 구비되고, 링빔이 검사 대상 물체(150)에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 수집할 수 있다.
반사거울(172)는 대물 렌즈(171)를 통과한 확산 반사광을 튜브렌즈(173)으로 반사시킬 수 있다
튜브렌즈(173)는 반사거울(172)로부터 반사되는 확산 반사광을 카메라(174) 또는 접안경에 결상시킬 수 있다.
카메라(174)는 초분광 카메라일 수 있으며, 튜브렌즈(173)를 통과한 확산 반사광을 이용하여 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 리니어 모터(161)를 이용하여 대물 렌즈를 이동시켜 렌즈에 결상을 조절할 뿐만 아니라 이동 모터 스테이지(162)를 이용하여 제 1 렌즈를 조절하여 초점 위치를 조절함으로써, 더욱 선명한 이미지를 획득하여 더 정확한 검사가 가능하도록 한다.
도 10, 도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 링빔 집광부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 3, 도 10 및 도 11을 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다. 링빔 집광부(140)는 제 1 렌즈(141) 및 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다.
예를 들면, 링빔 집광부(140)는 타원면경(Ellipsoidal Mirror)(143)일 수 있으며, 링빔 형성부(130)로부터 들어오는 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다. 이와 같이, 타원면경을 이용하는 경우, 타원면경을 사용하면 콜리메이팅부 없이 바로 링빔을 검사대상물체에 포커싱할 수 있으므로, 보다 광학구조가 간단해지는 장점이 있다.
도 12를 참조하면, 조절부(160)는 링빔 형성부(130)를 이동시켜 타원면경(143)과 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들면, 타원면경(143)과 링빔 형성부(130) 사이의 거리가 120mm ~ 150mm로 변함에 따라, 링빔이 포커싱되는 위치가 변경되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치에 따르면, 링빔 집광부에 포함된 타원 면경의 거리를 조절하여 링빔의 초점 심도를 조절함으로써, 농산물 및 축산물의 종류/성질에 따라 포커싱 빔 침투 깊이를 조절(예를 들면, 초점 심도의 길이를 조절하거나 초점 위치를 조절)하여 검사할 수 있다.
도 13, 도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 링빔 집광부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 3, 도 13 및 도 14를 참조하면, 농산물 및 축산물 검사 장치는 광원부(110), 각도변경부(120), 링빔 형성부(130), 링빙 집광부(140), 조절부(160) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다. 링빔 집광부(140)는 제 1 렌즈(141) 및 제 2 렌즈(142)를 포함할 수 있다. 검출부(170)는 대물렌즈(171), 반사거울(172), 튜브렌즈(173) 및 카메라(174)를 포함할 수 있다.
링빔 집광부(140)는 링빔 형성부(130)에서 형성된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다.
예를 들면, 링빔 집광부(140)는 콜리메이팅부(144) 및 쌍곡면경(Hyperboloid)(145)를 포함할 수 있다. 콜리메이팅부(144)는 링빔 형성부(130)로부터 들어오는 링빔을 콜리메이팅할 수 있으며, 쌍곡면경(145)은 콜리메이팅된 링빔을 검사 대상 물체(150)로 집광시킬 수 있다. 여기서 쌍곡면경(145)은 포물면경으로 대체될 수 있다. 쌍곡면경 혹은 포물면경을 사용하는 경우, 콜리메이팅부를 이동시켜 생성되는 공간에 추가적인 광학부품(예를 들면, 필터 등)을 배치할 수 있는 공간이 생겨 활용성이 높아지는 장점이 있다.
도 15를 참조하면, 조절부(160)는 콜리메이팅부(144)를 이동시켜 콜리메이팅부(144)과 링빔 형성부(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들면, 콜리메이팅부(144)과 링빔 형성부(130) 사이의 거리가 95mm ~ 115mm로 변함에 따라, 링빔이 포커싱되는 위치가 변경되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 농산물 및 축산물 검사 장치에 따르면, 링빔 집광부에 포함된 타원 면경의 거리를 조절하여 링빔의 초점 심도를 조절함으로써, 농산물 및 축산물의 종류/성질에 따라 포커싱 빔 침투 깊이를 조절(예를 들면, 초점 심도의 길이를 조절하거나 초점 위치를 조절)하여 검사할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 농산물 및 축산물 검사 장치
110 : 광원부
120 : 각도변경부
130 : 링빔 형성부
140 : 링빙 집광부
150 : 검사 대상 물체
160 : 조절부
170 : 검출부

Claims (23)

  1. 광을 생성하는 광원부;
    상기 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부;
    상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈와, 내부에 공간이 형성되고 크기가 가변되는 원형 렌즈이며, 상기 제 1 렌즈를 투과한 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 제 2 렌즈를 포함하고, 형성된 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 링빔 집광부;
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절하는 조절부; 및
    상기 링빔이 상기 검사 대상 물체에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 검출하는 검출부;를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 형성부에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 제 1 렌즈와 상기 링빔 형성부 사이의 간격을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 링빔 형성부 및 상기 제 1 렌즈와 기계적으로 연결되고, 상기 링빔 형성부 및 상기 제 1 렌즈 중 어느 하나를 이동시켜 간격을 조절하는 이동부를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 제 2 렌즈의 크기를 가변시켜, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 링빔 형성부의 내부에 구비되고, 상기 링빔이 상기 검사 대상 물체에 집광되어 발생하는 확산 반사광을 수집하는 대물 렌즈를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 대물 렌즈를 통과한 확산 반사광을 반사시키는 반사거울을 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 반사거울을 통해 반사된 확산 반사광을 검출하는 카메라를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 반사거울로부터 반사된 광을 수집하는 튜브 렌즈; 및
    상기 튜브 렌즈를 투과한 빛을 검출하는 카메라를 더 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 링빔 형성부는,
    형성되는 링빔의 직경이 상기 광원부에서 생성된 빔의 파장보다 작게 형성되는 꼭지각을 갖는 엑시콘 렌즈인, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부로부터 입사되는 빔의 각도를 작게 변경시켜 상기 링빔 형성부로 입사시키는 각도 변경부를 더 포함하고,
    상기 조절부는
    내부에 홀을 구비하여 대물렌즈를 상기 홀의 내부에 구비하고, 상기 대물렌즈를 이동시키는 리니어 모터; 및
    제 1 렌즈, 상기 리니어 모터 및 상기 대물렌즈를 내부에 포함 렌즈 경통을 이동시키는 이동 모터 스테이지를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 광원부로부터 생성된 광을 이용하여 링(ring) 빔을 형성하는 링빔 형성부;
    상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈와, 내부에 공간이 형성되고 크기가 가변되는 원형 렌즈이며, 상기 제 1 렌즈를 투과한 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 제 2 렌즈를 포함하고, 형성된 링빔을 검사 대상 물체로 집광시키는 링빔 집광부; 및
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도를 조절하는 조절부;를 포함하는, 농산물 및 축산물 검사 모듈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 링빔 형성부에서 형성되는 링빔의 직경을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 심도의 길이를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 모듈.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 링빔 집광부는,
    상기 링빔 형성부로부터 상기 링빔을 집광하는 제 1 렌즈를 포함하고,
    상기 조절부는,
    상기 검사 대상 물체의 성질에 따라 상기 제 1 렌즈와 상기 링빔 형성부 사이의 간격을 조절하여, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 모듈.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 제 2 렌즈의 크기를 가변시켜, 상기 링빔 집광부에 의해 상기 검사 대상 물체에 집광되는 링빔의 초점 위치를 조절하는, 농산물 및 축산물 검사 모듈.


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