KR102097216B1 - Weeds removal system using sunlight - Google Patents

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    • A01B39/18Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture for weeding
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    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/10Control of position or direction without using feedback
    • G05D3/105Solar tracker

Abstract

The present invention provides a weed removal system using sunlight, comprising: a flat lens which collects sunlight and irradiates the collected sunlight onto the ground in a linear shape or a rectangular shape; a sun tracking unit which measures changes in the sun′s altitude and sun angle such that the collected sunlight is irradiated in a uniform size with respect to the ground while the flat lens is unmoving or moving; a flat lens operating unit comprising a first motor and a second motor, wherein the first motor receives sun angle information transferred from the sun tracking unit to change an angle of the flat lens, and changes the angle of the first lens to a first axis, and the second motor changes the angle of the flat lens to a second axis perpendicular to the first axis; a transport unit which, while the flat lens is elevated from the ground, moves the flat lens, the sun tracking unit, and the flat lens operating unit in one direction, so as to scan the collected sunlight onto the ground; and an integrated control unit which controls each motor of the flat lens operating unit according to the sun angle information transferred from the sun tracking unit, and changes the moving speed of the transport unit according to the intensity of the sunlight.

Description

태양광을 이용한 잡초 제거 시스템 {Weeds removal system using sunlight}Weeds removal system using sunlight}

본 발명은 잡초 제거 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 제초제 등 화학 약품을 사용하지 않고 정밀하게 집광된 태양광을 조사하여 토양에 존재하는 잡초를 쉽게 제거할 수 있는 새로운 시스템을 제안한다.The present invention relates to a weed removal device, and in detail, proposes a new system that can easily remove weeds present in the soil by irradiating precisely concentrated sunlight without using chemicals such as herbicides.

농사는 재배 작물에 따라 곡류, 채소, 과일 등 여러 종류로 분류되지만 대부분의 농작물은 기본적으로 밭갈이나 논갈이, 기비(밭만들기), 파종 또는 정식, 병충해방지 및 농약 및 비료 살포, 수확 등의 프로세스로 이루어진다. 이외에도 작물에 따른 추가적인 단계가 필요한 경우가 있고, 날씨 및 기상 상황에 따라 시설물의 온습도를 조절하거나 바람 등의 영향을 최소화시키는 작업들이 요구되기도 한다. Farming is classified into various types such as grains, vegetables, and fruits depending on the cultivated crops, but most crops are basically processes such as plowing or paddying, fertilizing (creating fields), sowing or planting, preventing pests, spraying pesticides and fertilizers, and harvesting. Is done. In addition, there are cases in which additional steps are required depending on the crop, and operations to control the temperature and humidity of the facility or minimize the influence of wind, etc. are required depending on weather and weather conditions.

실제 농사 현장에서 농업인들에게 큰 어려움을 주는 것은 기본적인 농사 프로세스 이외에도 시시때때로 무성하게 자라는 잡초이다. 농사를 짓는 입장에서 잡초는 이로움보다 해로움이 많은 식물이라고 여겨지는데, 그 이유는 토양으로부터 양분을 흡수하여 농작물의 생장을 방해하고 수확량을 감소시키며, 햇빛을 차단하거나 병해충을 유발시켜 농작물의 상품성을 떨어뜨린다. In addition to the basic farming process, it is weeds that grow lush from time to time that give farmers great difficulty in the field. From a farming standpoint, weeds are considered to be more harmful than beneficial, because they absorb nutrients from the soil, hinder crop growth, reduce yields, block sunlight, or cause pests, thereby reducing the commodity marketability. Knock down.

흔히 작물을 재배하는 농사를 잡초와의 전쟁이라고 일컫는데, 어렵게 귀농 귀촌을 결심한 초보 농부는 물론이고 오랜기간 농사에 매달려 온 전문 농업인에게도 잡초는 농업 생산성 향상 측면에서 큰 골칫거리가 아닐 수 없다. Farming that grows crops is often referred to as war against weeds, but weeds are a big headache in terms of improving agricultural productivity, as well as for beginner farmers who have decided to return to their hometowns for a long time.

잡초는 통상 잡초씨가 바람에 날려와 생장하는 경우(예를 들어, 민들레 등)와 흙에 묻힌 잡초씨가 자라 성장하는 경우가 있다. 어느 경우에건 잡초가 성장한 후에 제거하는 것은 매우 힘든데 잡초가 깊게 뿌리내려 일일히 제거하기가 어려울 뿐만 아니라 잡초를 제거하면서 인근의 농작물에도 직접적인 피해를 줄 수 있기 때문이다. 토양에서 잡초가 나오기 시작하면 그것을 제거하는데 몇 배의 시간과 에너지가 필요하기 때문에 잡초가 나오지 못하게 미리 방지하는 것이 최선이다. Weeds are usually grown when weed seeds are blown by the wind (for example, dandelion) and weed seeds buried in the soil grow. In either case, it is very difficult to remove the weeds after they have grown, because weeds are deeply rooted, which makes it difficult to remove them individually, and can remove the weeds and directly damage nearby crops. When weeds begin to emerge from the soil, it is best to prevent weeds from coming out because they require several times the time and energy to remove them.

또한, 잡초가 나오는 것을 완전하게 막는 것은 불가능하지만 나오기 힘든 환경을 미리 만들어주어 억제하는 것도 좋은 방법이다. 가장 많이 알려진 일반적인 방법은 비닐멀칭이며, 비닐 대신에 왕겨나 볏짚을 사용하기도 한다. 그러나 비닐멀칭은 고구마, 감자 등 일부 밭작물에만 적용할 수 있고 멀칭 기계가 요구되며 과수원을 포함한 각종 농사에 범용적으로 활용하기 어렵다. 또한, 멀칭 사이의 고랑에서 잡초가 나와서 고랑에 김매기를 해야 하는 경우가 대부분이다. In addition, it is impossible to completely prevent weeds from coming out, but it is also a good way to suppress them by creating an environment in which it is difficult to come out. The most commonly known method is vinyl mulching, and rice husks and rice straws are sometimes used instead of vinyl. However, vinyl mulching can be applied only to some field crops such as sweet potatoes and potatoes, and a mulching machine is required, and it is difficult to use it universally for various farming including orchards. In addition, weeds often come out of the furrows between mulching, so it is often necessary to gimmae the furrows.

작물에 따라서 다르기는 하지만 어느 정도 묘목이 자랐을 때 멀칭 사이의 고랑을 퇴비로 덮어놓으면 잡초가 잘 나오지 않는 경우도 있다. 고랑에 쌓여 있는 퇴비가 잡초들에게 염류장애를 일으켜서 풀이 썩어버리기 때문이다. 퇴비를 이용하여 잡초도 잡고 농작물에 영양분도 공급하는 일을 한 번에 할 수 있다. 다만, 이 경우에도 멀칭 사이의 거리가 너무 넓으면 잡초 생장을 억제하는 효과를 보기 어렵다. Although it depends on the crop, weeds may not come out well if the furrows between mulching are covered with compost when the seedlings grow to some extent. This is because the compost piled up in the furrow causes salt damage to the weeds and the grass decays. Using compost, we can catch weeds and supply nutrients to crops at once. However, even in this case, if the distance between mulching is too wide, it is difficult to see an effect of suppressing weed growth.

밭의 고랑에 자라는 잡초를 제거하기 위하여 종래에 고랑 제초기가 제안된 바 있다(공개특허 10-2007-0027152). 이 기술에 따르면, 하나의 작업기로 고랑에 대한 제초작업과 두둑에 대한 배토작업을 동시에 실시할 수 있는 장점이 있으나, 잡초 성장에 따라 매번 잡초 제거 작업을 진행해야 하는 불편함은 여전하다. In order to remove weeds growing in a furrow of a field, a furrow mower has been proposed in the past (Public Patent 10-2007-0027152). According to this technique, there is an advantage in that weeding and furrowing for the furrow can be carried out simultaneously with one work machine, but the inconvenience of weeding work every time as weed growth continues.

이와 같은 잡초 제거의 어려움 때문에 많은 농사 현장에서는 부득이 제초제를 주로 사용한다. 제초제는 잡초를 선택적 또는 비선택적으로 고사시키는 약제로서 특별한 식물종에만 영향을 미치는 것과 대부분의 식물에 영향을 미치는 것이 있다. 제초제는 잡초 제거에는 효과적인 측면이 있지만, 토양을 오염시키고 유용 미생물도 함께 제거되어 재배되는 작물의 향을 떨어뜨리는 등 부작용도 크다. 특히, 제초제 살포를 반복적으로 실시함으로써 고된 노동이 증가될 뿐만 아니라, 제초제로 인한 건강 악화도 무시할 수 없다. 이러한 제초제의 문제점을 보완하기 위해 친환경 제초제가 개발되기도 하였다. 예를 들어 등록특허 10-0546890호, 공개특허 10-2008-0035780호 등은 목초액을 함유한 친환경 제초제로서, 목초액, 초산, 소금물 혼합액에, 끈끈한 전착액과 제초기능을 향상시키는 첨가물을 혼합되어 제조하는 제초제를 제안한 바 있다. 그러나, 제초제는 기본적으로 재배되는 작물에 영향을 미치지 않을 수 없으며, 시시때때로 제초제를 살포해야 하는 제초 작업 자체를 근원적으로 없애는데 한계가 있다.Due to this difficulty in weed removal, herbicides are inevitably used in many agricultural fields. Herbicides are agents that selectively or non-selectively kill weeds, affecting only certain plant species and affecting most plants. Herbicides have effective aspects in weed removal, but they also have significant side effects, such as contaminating the soil and removing useful microorganisms, thereby reducing the aroma of the crop being grown. In particular, not only labor is increased by repeatedly applying the herbicide, but the deterioration of health caused by the herbicide cannot be ignored. Eco-friendly herbicides have also been developed to compensate for these problems. For example, Patent Registration No. 10-0546890, Patent Publication No. 10-2008-0035780, etc. are eco-friendly herbicides containing wood vinegar, and are mixed with wood vinegar, acetic acid, and brine mixtures to form a sticky electrodeposition solution and additives that improve the weeding function. Has suggested a herbicide. However, herbicides cannot help affecting the crops that are basically cultivated, and there are limitations in fundamentally eliminating the weeding work itself, which is sometimes necessary to spray herbicides.

또한, 화학 비료나 농약을 사용하지 않고 퇴비 같은 유기 비료를 쓰며, 생물학적인 방법으로 병충해를 방지하는 농업이 조금씩 대두되고 있으나, 농업 전분야로 확산되기에는 아직 미흡한 실정이다. In addition, agriculture using composting without chemical fertilizers or pesticides and using organic fertilizers to prevent pests by biological means is emerging little by little, but it is still insufficient to spread to all fields of agriculture.

이러한 실정을 감안할 때, 각종 농업 작물 재배에 있어서, 제초작업에서 필요한 화학약품인 제초제 대체 방안이 필요하며, 잡초가 자라기 전 예를 들어 파종 전에 잡초를 제거할 수 있는 방안이 요구된다. 특히 제초제를 사용함으로써 토양 미생물이 파괴되는 현상을 줄이고 유기농 실현을 위한 근본 기술 개발이 절실하다.Given this situation, in the cultivation of various agricultural crops, it is necessary to replace the herbicide, which is a chemical required for weeding, and a method for removing weeds before weeding, for example, before sowing, is required. In particular, the use of herbicides reduces the phenomenon of soil microbial destruction and the development of fundamental technologies for organic realization is urgently needed.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 제초제를 사용하지 않고 잡초를 제거할 수 있는 새로운 방안을 제공하는 것이다.The present invention was created under the above technical background, and an object of the present invention is to provide a new method for removing weeds without using a herbicide.

구체적으로 본 발명의 목적은 제초작업에서 사용되는 화학약품을 대체하여 토양 미생물에 영향을 주지 않는 친환경적 잡초 제거 시스템을 제공하는 것이다. Specifically, an object of the present invention is to provide an eco-friendly weed removal system that does not affect soil microorganisms by replacing chemicals used in weeding.

또한, 본 발명의 다른 목적은 잡초가 성장하기 전에 씨앗 상태 또는 발아 상태에서 잡초를 빠른 시간 안에 제거할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a system capable of removing weeds in a seed state or a germination state in a short time before weeds grow.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 재배 작물의 파종 전에, 에너지 소모가 적으면서도 대규모 토양에 대해서 효과적으로 잡초를 제거하고 작물 재배 시 잡초의 성장 가능성을 저하시키는 새로운 잡초 제거 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a new weed removal system that effectively removes weeds on large soils while reducing energy consumption and lowers the growth potential of weeds when growing crops before sowing of cultivated crops.

뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 목적은 농업인의 노동 시간을 절감시키면서도 토양에 대한 악영향을 최소화하는 한편, 유기농업 실현에 기여할 수 있는 친환경적 잡초 제거 시스템을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide an eco-friendly weed removal system that can contribute to the realization of organic farming while minimizing adverse effects on soil while reducing the working time of the farmer.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.Other, other objects and technical features of the present invention will be presented in more detail in the following detailed description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광을 집광시켜 지면에 선형 또는 직사각 형상으로 조사하는 평면 렌즈와, 상기 평면 렌즈가 정지 상태 또는 이동 중에 지면에 대해 일정한 크기로 집광된 태양광이 조사되도록 태양 고도와 태양각의 변화를 측정하는 태양 추적부, 상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보를 수신하여 상기 평면 렌즈의 각도를 변화시키며, 제1축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제1모터 및 상기 제1축과 직각인 제2축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제2모터를 포함하는 평면 렌즈 구동부와, 상기 평면 렌즈가 지면에 대해 상승된 상태로 평면 렌즈, 태양 추적부, 및 평면 렌즈 구동부를 일방향으로 이동시켜 집광된 태양광을 지면에 주사(走査)하는 운반부와, 상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보에 따라 상기 평면 렌즈 구동부의 각 모터를 제어하며, 태양의 광량에 따라 상기 운반부의 이동속도를 변화시키는 통합 제어부를 포함하는 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a flat lens for condensing sunlight and irradiating the ground in a linear or rectangular shape, and so that the condensed sunlight is irradiated at a constant size to the ground while the flat lens is stationary or moving A sun tracking unit that measures changes in sun altitude and sun angle, a first motor that receives sun angle information transmitted from the sun tracking unit, changes the angle of the flat lens, and changes the angle of the flat lens in the first axis And a second motor that changes the angle of the planar lens in a second axis perpendicular to the first axis, and a planar lens, a sun tracking unit, and a planar surface in a state where the planar lens is raised with respect to the ground. A moving unit that moves the lens driving unit in one direction to scan the collected sunlight onto the ground, and the sun angle information transmitted from the sun tracking unit Depending controls the respective motors of the lens driving plane, it provides a weed control system using the sun light including an integrated control unit for changing the moving speed of the delivery according to the amount of light of the sun.

본 발명에 있어서, 상기 태양 추적부는 복수의 조도센서 어레이와, 조도센서 어레이 중앙에 상방으로 이격되어 배치되는 차광공으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 차광공은 조도센서 어레이로부터 이격된 불투명체이고, 조도센서 어레이 중앙으로부터 수직으로 형성된 투명 기둥의 끝단에 결합되는 것이 바람직하다. In the present invention, the sun tracking unit may be composed of a plurality of illuminance sensor arrays, and a light blocking hole spaced upwardly in the center of the illuminance sensor array. In this case, the light blocking hole is an opaque body spaced apart from the illuminance sensor array, and is preferably coupled to the end of the transparent pillar formed vertically from the center of the illuminance sensor array.

또한, 본 발명에 있어서, 태양 추적부는 제1축 및 제1축에 수직인 제2축을 중심으로 회동하여 태양에 대한 각도를 변화시킬 수 있고, 태양 추적부의 회동에 연동하여 상기 평면 렌즈 구동부가 평면 렌즈의 각도를 변화되는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, the sun tracking unit may change the angle with respect to the sun by rotating about the first axis and the second axis perpendicular to the first axis, and the flat lens driving unit is flat in connection with the rotation of the sun tracking unit It is desirable to change the angle of the lens.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 평면 렌즈는 박형의 프레넬 렌즈이고, 지면에 대한 각도 및 방향이나 높이를 조절하여 지면에 선형 또는 직사각형상으로 집광된 태양광을 조사하는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, the planar lens is a thin Fresnel lens, and it is preferable to irradiate sunlight condensed in a linear or rectangular shape on the ground by adjusting the angle, direction, or height with respect to the ground.

한편, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 상기 평면 렌즈 구동부와 운반부에 전원을 공급하는 태양전지 또는 배터리를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the weed removal system of the present invention may further include a solar cell or a battery that supplies power to the flat lens driving unit and the transportation unit.

본 발명에 따르면, 화학적 제초제 대신 자연에너지인 태양광을 집광하여 형성되는 고온의 열로 토양의 잡초를 제거하고 해충을 박멸함으로써 제초제를 살포해야 하는 노동력을 줄이고 제초제 사용을 억제할 수 있다. According to the present invention, it is possible to reduce the labor force to spray the herbicide and suppress the use of the herbicide by removing weeds from the soil and eradicating pests with high temperature heat formed by condensing sunlight, which is natural energy, instead of the chemical herbicide.

또한, 대면적의 밭이나 각종 농업용 토지에 적용하여 단시간에 잡초 제거 작업을 수행할 수 있으며, 잡초 제거를 위한 반복적인 노동을 절감할 수 있다.In addition, it can be applied to large-scale fields or various agricultural lands to perform weed removal in a short time, and it is possible to reduce repetitive labor for weed removal.

본 발명을 통하여, 토양 내 미생물의 손상을 막고 토양 환경을 개선하여 작물성장에 도움을 줄 수 있으며, 안전한 먹거리 생산 및 유기 농업 실현에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다. Through the present invention, it is expected to prevent damage to microorganisms in the soil and improve the soil environment to help crop growth, and to greatly contribute to safe food production and realization of organic farming.

도 1은 본 발명의 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템을 보인 모식도
도 2a 내지 2c는 프레넬 렌즈를 이용한 평면 렌즈를 보인 사시도 및 프레넬 렌즈의 집광 영역 형성을 보인 사진
도 3은 평면 렌즈 구동부를 보인 평면도
도 4는 태양광 추적부를 보인 모식도
도 5는 태양광 추적부의 조도 센서 어레이를 보인 평면도
도 6은 평면 렌즈를 통해 태양광으로 잡초를 제거하는 모습을 보인 모식도
도 7은 토양 위의 잡초를 보인 사진
도 8은 와이어 이동 시스템을 보인 사시도
도 9는 와이어 이동 시스템의 일부분을 보인 측면도
1 is a schematic view showing a weed removal system using sunlight of the present invention
2a to 2c are perspective views showing a planar lens using a Fresnel lens and photographs showing the formation of a condensing area of a Fresnel lens.
3 is a plan view showing a planar lens driver
4 is a schematic view showing a solar tracking unit
5 is a plan view showing an array of illumination sensors of the solar tracking unit
Figure 6 is a schematic view showing a state of removing weeds with sunlight through a flat lens
Figure 7 is a photograph showing weeds on the soil
8 is a perspective view showing a wire movement system
9 is a side view showing a part of the wire movement system

본 발명은 제초 작업에서 사용되는 화학약품을 대체하여 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템을 제안한다.The present invention proposes a weed removal system using sunlight by replacing chemicals used in weeding operations.

본 발명의 잡초 제거 시스템은 예를 들어 재배 작물의 파종 전에, 작물 재배지에 잡초가 아직 성장하기 전 씨앗 상태 또는 발아 상태의 잡초들을 태양광으로 만들어지는 높은 온도의 강한 빛을 주사 방식으로 조사하여 짧은 시간에 잡초를 제거한다. 이와 같은 태양열을 이용한 잡초 제거를 통해 토양 내 유용 미생물에는 영향을 최소화시키면서 친환경적 농업에 일조하는 한편, 각종 유기 농업과도 연계하여 농업 선진화에 기여할 수 있다. The weed removal system of the present invention, for example, before the sowing of cultivated crops, before the weeds are still growing on the crop cultivation, the seeds or germination weeds are irradiated with high temperature strong light, which is made of sunlight, by scanning method, Remove weeds in time. Through this removal of weeds using solar heat, while contributing to eco-friendly agriculture while minimizing the impact on useful microorganisms in the soil, it can also contribute to the advancement of agriculture in connection with various organic agriculture.

이를 위하여 본 발명의 잡초 제거 시스템은 먼저 태양열을 이용하여 집광할 수 있는 렌즈를 포함한다. 이 렌즈는 태양광을 집광하여 넓은 면적에 대해 집광된 태양광을 조사할 수 있도록 띠형 초점부를 제공하는 평면 렌즈를 사용한다. To this end, the weed removal system of the present invention first includes a lens that can focus using solar heat. This lens uses a planar lens that provides a band-shaped focusing part so that sunlight can be collected to irradiate the collected sunlight over a large area.

또한, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 평면 렌즈를 통해 집광되는 태양열이 시스템의 정지 중 또는 이동 중에도 균일한 초점부를 유지할 수 있도록 태양 고도와 태양각의 변화에 대해 연동하여 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 태양 추적부를 더 포함한다. 또한, 태양 추적부를 통해 감지되는 태양 고도와 태양각의 변화에 연동하여 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 평면 렌즈 구동부가 포함된다. In addition, the weed removal system of the present invention is a sun that changes the angle of the planar lens by interlocking with changes in the solar altitude and the sun angle so that the solar heat condensed through the planar lens can maintain a uniform focus even while the system is stationary or moving. It further includes a tracking unit. In addition, a planar lens driver for changing the angle of the planar lens is included in connection with a change in the solar altitude and the sun angle sensed through the sun tracker.

또한, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 평면 렌즈를 통해 집광되는 태양광이 토양의 지면에 대해 주사 방식으로 조사될 수 있도록 운반부를 더 포함하며, 상기 운반부는 대규모 토양에서도 지면 상태의 불균일함과 상관없이 부드러운 동작으로 시스템 전체를 이동할 수 있도록 와이어 이동 시스템으로 구성될 수 있다. In addition, the weed removal system of the present invention further includes a transport unit so that sunlight condensed through a planar lens can be irradiated to the ground of the soil in a scanning manner, and the transport unit is irrespective of the unevenness of ground conditions even in large-scale soil. It can be configured as a wire movement system to move the entire system in a smooth motion.

이하에서는 본 발명의 각 구성 요소에 대해 도면을 참조하며 바람직한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings for each component of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments.

도 1은 본 발명의 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템(100)을 모식적으로 보인 것이다. 전체 구성 요소를 지지하면서 후술하는 운반부 상측에 배치되는 지지 프레임(102) 내부에 평면 렌즈(110)와 태양 추적부(120), 제어부(130) 및 태양전지(140)가 배치되어 있다. 각각의 구성 요소들의 배치 위치 및 사이즈는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 전체적으로 하나의 프레임 내에 구비된 복수의 판상 구조물의 조합으로 구성될 수 있다. 각 구성 요소들은 지지 프레임에 안착되어 지지된 채로 별도의 운반부에 의해 이동 가능한데, 도 1에는 운반부의 일례로서 와이어 이동 시스템의 와이어(40)에 잡초 제거 시스템이 안착되어 있으며, 이에 관해서는 후술한다. 또한, 상기 제어부는 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보에 따라 상기 평면 렌즈의 각도를 제어하고, 태양의 광량에 따라 상기 운반부의 이동속도를 변화시킨다.1 schematically shows a weed removal system 100 using sunlight of the present invention. The flat lens 110, the sun tracking unit 120, the control unit 130, and the solar cell 140 are disposed inside the support frame 102 which is disposed on the upper side of the transport unit, which will be described later, while supporting the entire components. The arrangement position and size of each component may be changed as necessary, and may be composed of a combination of a plurality of plate-like structures provided in one frame as a whole. Each of the components is mounted on a support frame and is movable by a separate carrier while being supported. In FIG. 1, a weed removal system is mounted on the wire 40 of the wire movement system as an example of the carrier, which will be described later. . In addition, the control unit controls the angle of the flat lens according to the sun angle information transmitted from the sun tracking unit, and changes the moving speed of the transport unit according to the amount of sunlight.

본 발명에 있어서 상기 평면 렌즈는 태양광을 집광시켜 지면에 선형 또는 직사각 형상으로 조사하며, 박형의 대면적 프레넬 렌즈를 이용하는 것이 바람직하다. 프레넬 렌즈는 집광렌즈의 일종으로 렌즈 두께를 줄이기 위하여 여러 개의 굴절면을 하나의 평면에 가공하여 구현한 평면형 렌즈로서 과거에는 빛을 좁은 영역으로 모으기 위한 목적으로 등대나 탐조등에 이용되었다. 동심원상의 원형 굴절면이 반복적으로 형성되는 프레넬 렌즈의 경우 원형의 초점 내지 집광부가 형성되는데, 본 발명에서는 집광부의 면적을 넓히면서 토양에 대해 주사 방식으로 조사할 수 있도록 선형 굴절면이 형성된 리니어 프레넬 렌즈를 이용한다.In the present invention, the planar lens is condensed with sunlight and irradiated to the ground in a linear or rectangular shape, and it is preferable to use a thin, large-area Fresnel lens. Fresnel lens is a type of condensing lens. It is a planar lens implemented by processing multiple refractive surfaces on a single plane to reduce the thickness of the lens. In the past, it was used for lighthouses or searchlights for the purpose of collecting light into a narrow area. In the case of a Fresnel lens in which circular concentric circular refracting surfaces are repeatedly formed, a circular focal point or condensing part is formed. In the present invention, a linear Fresnel lens having a linear refracting surface is formed so as to increase the area of the condensing part and irradiate the soil with a scanning method. To use.

박형의 프레넬 렌즈는 플라스틱으로 주조하여 제조할 수 있으며, 두께가 수 밀리미터 수준으로 작기 때문에 대형 사이즈일 경우에도 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다. 일반적인 유리 렌즈가 볼록하게 제조되고 좁은 영역의 원형 초점이 형성되는 것과 달리, 리니어 프레넬 렌즈는 가벼우면서도 띠형(또는 직사각형) 초점 내지 집광면을 제공할 수 있어 넓은 면적의 토양에 대해 스캔 방식으로 집광된 태양에너지를 조사할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 리니어 프레넬 렌즈를 사용한 평면 렌즈(110)는 태양광의 조사에 따라 지면에 렌즈 형태와 유사하게 옅은 음영(110')이 나타나고 그 내부에는 렌즈에 의해 태양광이 집광되어 띠 형상으로 된 밝고 고온의 초점 영역(C)이 형성된다. The thin Fresnel lens can be manufactured by casting from plastic, and since it has a small thickness of several millimeters, it has an advantage of reducing weight even in a large size. Unlike typical glass lenses that are made convex and a narrow area circular focal point is formed, linear Fresnel lenses can provide a banded (or rectangular) focal or condensing surface that is light and scan-condensing over a large area of soil. Solar energy can be investigated. Referring to Figure 2a, the planar lens 110 using a linear Fresnel lens has a light shade (110 ') similar to the lens form on the ground according to the irradiation of sunlight, and the light is condensed by the lens inside the band A bright, hot focal region C in the shape is formed.

도 2b는 본 발명의 일실시예에서 사용한 리니어 평면 렌즈로 토양 표면에 띠형으로 집광된 초점 영역(사진 속 밝은 부분)을 보이고 있으며, 토양 위 잡초 씨앗이나 발아 상태의 작은 잡초가 집광 온도로 인하여 짧은 시간에 타버리는 것을 확인하였다. 도 2c의 경우 비교를 위하여 동심원상의 원형 굴절면이 형성된 프레넬 렌즈의 집광 모습을 보이고 있다. 도 2c의 실시예에서는 프레넬 렌즈를 통해 원형으로 집광된 초점 영역의 온도가 매우 높아 나뭇가지가 금방 타버리고 토양 위 잡초들도 순식간에 연기를 내며 타는 것을 확인할 수 있다. Figure 2b is a linear planar lens used in an embodiment of the present invention showing a focus area (bright part in the photo) condensed in a band shape on the soil surface, and small weeds in the weed seed or germination state on the soil are short due to the condensing temperature. It was confirmed to burn in time. 2C shows a condensed state of a Fresnel lens having a concentric circular refracting surface for comparison. In the embodiment of Fig. 2c, it can be seen that the temperature of the focal region condensed circularly through the Fresnel lens is very high, so that the branches burn out quickly and the weeds on the soil burn with smoke in an instant.

프레넬 렌즈의 면적 및 가공 형태를 변화시켜 태양에너지 집광도를 다르게 하고 고출력의 태양열을 모을 수 있으며, 프레넬 렌즈의 지면에 대한 각도 및 방향이나 높이를 조절함으로써 지면에 선형 또는 직사각형상의 집광 형태를 변화시키거나 집광된 태양광의 온도를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 초점 부위 온도가 과도하게 높을 경우, 초점 거리를 조절하여 띠 형상이 아닌 직사각 형상의 집광면이 지면에 형성되도록 할 수 있으며, 초점 거리를 달리하여 집광면의 사이즈를 조절하고 200 ~ 300℃ 범위의 집광 온도가 유지되도록 하면 0.5 ~ 2초 정도에 작은 잡초들을 모두 태워 제거할 수 있다. 평면 렌즈의 크기는 잡초가 제거될 토양 내지 경작지의 면적에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 1.5 ~ 3m 길이, 1.0 ~ 2m 폭의 렌즈를 사용할 수 있다. By changing the area and processing form of the Fresnel lens, the solar energy concentration can be changed and high-power solar heat can be collected. By adjusting the angle, direction, or height of the Fresnel lens, a linear or rectangular condensing form can be applied to the ground. You can also change or control the temperature of the condensed sunlight. For example, when the temperature of the focal region is excessively high, the focusing distance can be adjusted so that a condensing surface having a rectangular shape rather than a band shape is formed on the ground, and the focal length is varied to adjust the size of the condensing surface and 200 ~ If the condensing temperature in the 300 ° C range is maintained, all small weeds can be burned and removed in 0.5 to 2 seconds. The size of the planar lens may vary depending on the area of the soil or arable land where weeds will be removed. For example, a lens of 1.5 to 3 m long and 1.0 to 2 m wide may be used.

평면 렌즈를 통해 집광되는 태양광은 잡초 제거 작업 중에 토양 표면에 대해 일정한 형태를 유지하는 것이 작업 효율 및 잡초 제거 효과 측면에서 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 태양 추적부를 통해 태양 고도와 태양각의 변화를 측정하여 상기 평면 렌즈가 정지 상태 또는 이동 중에 지면에 대해 일정한 크기로 집광된 태양광이 조사되도록 한다.It is preferable in terms of work efficiency and weed removal effect that the sunlight collected through the planar lens maintains a constant shape with respect to the soil surface during weed removal. To this end, the weed removal system of the present invention measures changes in sun altitude and sun angle through a sun tracker, so that the flat lens is irradiated with sunlight focused at a constant size to the ground while stationary or moving.

또한, 태양 추적부를 통해 측정된 정보를 통해 평면 렌즈가 태양 조사각에 대해 항상 수직을 유지하면서 토양 표면에 잡초 제거가 가능한 온도 범위의 집광면 또는 초점 영역을 유지하기 위하여 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 구동부가 요구된다. 이를 위하여 본 발명의 잡초 제거 시스템은 상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보를 수신하여 제1축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제1모터 및 상기 제1축과 직각인 제2축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제2모터를 포함하는 평면 렌즈 구동부를 더 포함한다. 도 3은 평면 렌즈 구동부를 보인 평면도로서, 평면 렌즈(110)를 제1축(A1)에 대해 회동시키기 위하여 제1프레임(112)에 제1회동축(151a)과 제1모터(151b)가 장착되어 있고, 제2축(A1)에 대해 평면 렌즈를 회동시키기 위하여 제2프레임(114)에 제2회동축(152a)과 제2모터(152b)가 장착되어 있다. 두 축을 중심으로 평면 렌즈를 회동시킴으로써 태양광의 조사각에 대응하여 평면 렌즈의 각도를 변화시키며 평면 렌즈면이 태양광에 대해 수직을 유지하도록 할 수 있다. 한편, 두 축의 회동만으로 태양광의 조사각에 대한 평면 렌즈의 각도를 변화시킬 수 있으나, 필요에 따라 제3축을 중심으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키거나 지면에 대해 수직 방향으로 평면 렌즈의 상하 높이를 변화시키는 구동 수단이 더 구비될 수도 있다.In addition, through the information measured through the sun tracker, the angle of the flat lens is changed so that the flat lens is always perpendicular to the sun irradiation angle while maintaining a condensing surface or focal region in a temperature range capable of weed removal on the soil surface. A drive is required. To this end, the weed removal system of the present invention receives the sun angle information transmitted from the sun tracker and changes the angle of the flat lens in the first axis, and the flat lens in the second axis perpendicular to the first axis. It further includes a planar lens driver including a second motor for changing the angle of. 3 is a plan view showing a planar lens driving unit, in order to rotate the planar lens 110 with respect to the first axis A1, the first rotating shaft 151a and the first motor 151b are provided in the first frame 112. It is mounted, and the second rotating shaft 152a and the second motor 152b are mounted on the second frame 114 to rotate the planar lens about the second shaft A1. By rotating the flat lens around two axes, the angle of the flat lens can be changed in response to the irradiation angle of sunlight, and the flat lens surface can be maintained perpendicular to the sunlight. On the other hand, it is possible to change the angle of the flat lens with respect to the irradiation angle of sunlight by rotating only two axes, but if necessary, change the angle of the flat lens around the third axis or increase the vertical height of the flat lens in the vertical direction with respect to the ground. A driving means for changing may be further provided.

평면 렌즈의 회동 여부는 태양 추적부의 태양광 조사각 측정 정보에 따라 결정된다. 태양 추적부는 평면 렌즈와 유사하게 제1축 및 제1축에 수직인 제2축을 중심으로 회동하여 태양에 대한 각도를 변화시킬 수 있고, 태양 추적부의 회동에 연동하여 상기 평면 렌즈 구동부가 평면 렌즈의 각도가 변화된다. Whether or not the planar lens is rotated is determined according to the solar irradiation angle measurement information of the solar tracking unit. The sun tracking unit may rotate the first axis and the second axis perpendicular to the first axis to change the angle with respect to the sun, similar to the planar lens, and the planar lens driving unit may rotate the sun of the sun tracking unit to form a flat lens. The angle changes.

이를 위하여 상기 평면 렌즈 구동부는 평면 렌즈와 태양 추적부를 제1축 및 제2축 방향으로 함께 회동시킬 수 있도록 지지 프레임(102) 내에 설계될 수도 있다. 또한, 전체 시스템의 무게를 줄이기 위해 모터 출력 및 사이즈 등을 고려하여 평면 렌즈 구동부가 평면 렌즈만 회동되도록 설계될 경우, 태양 추적부를 제1축(예를 들어 X축) 및 제2축 방향(예를 들어 Y축)으로 회동시킬 수 있는 구동부가 별도로 마련되는 것이 바람직하다. 어느 경우에도 평면 렌즈의 각도 조절을 위한 회동과 태양 추적부의 각도 변화에 대한 회동은 연동되는 것이 바람직하며, 태양광 조사각 또는 토양 표면에 대한 평면 렌즈의 기울기와 태양 추적부의 기울기가 항상 동일하게 유지되는 것이 보다 바람직하다. To this end, the flat lens driving unit may be designed in the support frame 102 so that the flat lens and the sun tracking unit can be rotated together in the first and second axis directions. In addition, in order to reduce the weight of the entire system, when the planar lens driving unit is designed to rotate only the planar lens in consideration of the motor output and size, the solar tracking unit is provided in the first axis (eg X axis) and second axis direction (eg For example, it is preferable that a driving unit capable of rotating in the Y axis) is separately provided. In any case, it is preferable that the rotation for adjusting the angle of the flat lens and the rotation for the angle change of the sun tracker are interlocked, and the tilt of the flat lens and the sun tracker relative to the solar irradiation angle or soil surface is always the same. It is more preferable.

도 4는 태양광 추적부를 보인 모식도이고, 도 5는 태양광 추적부의 조도 센서 어레이를 보인 평면도이다. 태양 추적부는 복수의 조도센서(도 5의 작은 사각형 구조물들 참조)가 격자 모양으로 배열된 조도센서 어레이와, 조도센서 어레이 중앙에 상방으로 이격되어 배치되는 차광공(122)으로 구성된다. 조도센서로는 CDS 센서를 이용할 수 있으며, 평면 프레임 상면에 조도센서를 일정한 간격으로 복수 배열한다. 상기 차광공은 태양광(S)으로부터 태양 추적부 표면에 음영(122')을 형성하며, 태양 고도나 태양각의 변화에 따라 태양 추적부 표면에 형성되는 음영의 위치가 변화하게 된다. 상기 차광공은 조도센서 어레이로부터 이격된 불투명체이고, 조도센서 어레이 중앙으로부터 수직으로 형성된 투명 기둥(123)의 끝단에 결합되도록 할 수 있다.4 is a schematic view showing a solar tracking unit, and FIG. 5 is a plan view showing an illumination sensor array of the solar tracking unit. The sun tracking unit is composed of a plurality of illuminance sensors (refer to the small square structures in FIG. 5) and an illuminance sensor array arranged in a grid shape, and a light blocking hole 122 spaced upwardly in the center of the illuminance sensor array. A CDS sensor can be used as the illuminance sensor, and a plurality of illuminance sensors are arranged at regular intervals on the top surface of a flat frame. The shading hole forms a shadow 122 'on the surface of the sun tracker from the sunlight S, and the position of the shadow formed on the surface of the sun tracker changes according to a change in solar altitude or sun angle. The light blocking hole is an opaque body spaced apart from the illuminance sensor array, and can be coupled to the end of the transparent pillar 123 formed vertically from the center of the illuminance sensor array.

차광공에 의해 형성되는 음영에 의해 조도센서에 발생하는 저항값의 변화를 측정하고, 음영의 위치가 태양 추적부의 중앙에 위치하도록 즉 정중앙의 조도센서가 기준점이 되어 태양광의 조사각과 태양 추적부 표면이 수직이 되도록 태양 추적부의 각도를 변화시키며, 이에 연동하여 전술한 평면 렌즈 구동부를 동작시켜 평면 렌즈가 태양광의 조사각에 수직이 되도록 변화시킨다. The change in the resistance value generated by the light intensity sensor by the shading formed by the light shielding hole is measured, so that the position of the shadow is located in the center of the sun tracking unit, that is, the center of the illuminance sensor becomes the reference point, and the irradiation angle of the sun and the surface of the solar tracking unit The angle of the sun tracker is changed to be perpendicular to this, and the planar lens driver is operated in conjunction with this to change the flat lens to be perpendicular to the irradiation angle of sunlight.

도 5를 참조하면, 태양 추적부 조도센서 어레이상에 차광공의 음영이 좌측 하부에 위치한 조도센서(120R)에 형성되는 경우 해당 센서의 저항값이 달라지며, 조도센서 어레이의 나머지 조도센서들은 동일한 저항값을 유지한다. 제어부(130)에서 태양 추적부의 조도센서 어레이의 저항값 정보 및 해당 센서의 좌표 정보를 수신한 후, 중앙 조도센서(120C)의 저항값에 변화가 발생할 때까지 태양 추적부를 회동시킨다. 예를 들어 음영이 형성된 조도센서의 좌표가 x축 +4, y축 -6 인 경우, x축 방향으로 -4 만큼 이동하고 Y축 방향으로 +6 만큼 이동하여 중앙 조도센서에 음영이 형성되도록 태양 추적부를 회동시킨다. Referring to FIG. 5, when a shade of a light shielding hole is formed on the solar tracking unit illuminance sensor array on the illuminance sensor 120R located at the lower left, the resistance value of the corresponding sensor is changed, and the remaining illuminance sensors of the illuminance sensor array are the same. Maintain the resistance value. After receiving the resistance value information of the solar sensor array and the coordinate information of the sensor from the control unit 130, the solar tracking unit is rotated until a change in the resistance value of the central illumination sensor 120C occurs. For example, when the coordinates of the shading illuminance sensor are x-axis +4 and y-axis -6, the sun moves so as to move by -4 in the x-axis direction and +6 in the y-axis direction to form a shadow in the central illuminance sensor. Rotate the tracer.

태양 고도나 태양각의 변화에 따라 음영이 형성되지 않은 조도센서는 같은 저항값을 가지게 되고 음영이 형성된 조도센서는 저항값이 변하므로 태양각의 변화를 쉽게 추적할 수 있게 된다. 중앙 조도센서로부터 벗어난 차광공의 음영으로 인한 조도센서 어레이의 저항값 변화를 실시간으로 추적하고, 원하는 좌표값만큼 태양 추적부를 제1축 및 제2축 방향으로 회동시키며, 이에 연동하여 평면 렌즈를 회동시킴으로써 평면 렌즈면이 태양광의 조사각과 항상 수직을 유지할 수 있고, 평면 렌즈의 정지 상태 뿐만 아니라 이동 중에도 토양 표면에 균일한 집광 영역을 형성할 수 있다. The illumination sensor without shading has the same resistance value according to the change in solar altitude or angle, and the shaded illuminance sensor changes the resistance value, so it is easy to track the change in solar angle. Real-time tracking of changes in the resistance value of the illumination sensor array due to the shading of the light-shielding hole deviating from the central illumination sensor, and rotating the sun tracker in the first and second axis directions as much as the desired coordinate value, and rotating the flat lens in conjunction with this By doing so, the planar lens surface can always be maintained perpendicular to the irradiation angle of sunlight, and it is possible to form a uniform condensing area on the soil surface during movement as well as the stationary state of the planar lens.

이와 같이 태양 추적부를 통해 태양고도와 태양각의 변화가 쉽게 추적되므로 본 발명의 잡초 제거 시스템은 복잡한 기구 설계나 고가의 장비가 요구되지 않으며, 농업 현장에서 쉽게 사용될 수 있도록 소규모 시스템으로 구현될 수도 있다. 도 6은 평면 렌즈를 통해 태양광으로 잡초를 제거하는 모습을 보인 모식도로서, 태양광이 조사되면서 평면 렌즈의 각도를 조절해 토양 표면에 초점이 형성되도록 하고, 초점 영역의 고온의 열이 토양 표면의 잡초, 잡초씨앗, 해충을 태워 제거하게 된다. 식물의 수분은 100℃ 이상의 온도를 견디지 못하기 때문에 평면 렌즈를 통해 집광된 태양열로 잡초를 제거할 수 있으며, 성장이 진행된 잡초들은 렌즈로 집광된 고온의 태양광으로 비교적 오래 조사해야 하므로 잡초가 씨앗 상태 또는 초기 발아상태일 때 제거하는 것이 보다 효율적이다. 도 7은 토양 위의 발아 상태의 작은 잡초를 보인 사진으로서, 수분 함량이 적은 초기 잡초나 씨앗을 짧은 시간 내에 고온의 집광된 태양열로 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명의 잡초 제거 시스템을 통한 작업은 경작지에 재배 작물의 파종 전에 실시하는 것이 보다 효과적이다. As the solar altitude and the angle of the sun are easily tracked through the solar tracking unit, the weed removal system of the present invention does not require complicated instrument design or expensive equipment, and may be implemented as a small system so that it can be easily used in agricultural fields. . 6 is a schematic view showing the removal of weeds with sunlight through a planar lens, while the sunlight is irradiated, the angle of the planar lens is adjusted so that focus is formed on the soil surface, and the heat of the high temperature in the focal region is the soil surface Weeds, weed seeds and pests are burned and removed. Plant moisture does not withstand temperatures above 100 ° C, so weeds can be removed with solar heat condensed through a flat lens, and weeds that have grown must be irradiated for a relatively long time with high-temperature sunlight condensed with a lens, so weed seeds It is more efficient to remove when in a state or in an early germination state. FIG. 7 is a photograph showing a small weed in a germinated state on the soil, and the initial weed or seed having a low moisture content can be removed by condensing solar heat at a high temperature within a short time. Therefore, it is more effective to perform the work through the weed removal system of the present invention before sowing of cultivated crops on arable land.

또한, 토양 표면의 잡초 씨앗이나 발아 상태의 작은 잡초들을 태울 때 평면 렌즈를 통해 집광된 고온의 태양광이 스캔하듯이 훑어 지나가면서 조사되므로, 열전도도가 작은 토양 내부로는 고온의 열이 미치지 못하며 그 결과 토양 내 유용한 미생물에는 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 토양이 작물 재배에 미치는 긍정적인 요소는 최소화하면서 트랙터 등으로 쟁기작업을 마친 토양 표면에서 잡초만을 선별적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.In addition, when burning weed seeds or germinated weeds on the surface of the soil, it is irradiated as the high-temperature sunlight collected through a flat lens scans through as it scans, so that the heat inside the soil with small thermal conductivity does not reach the high temperature heat. As a result, it does not affect useful microorganisms in the soil. Therefore, the weed removal system of the present invention has the advantage of selectively removing only weeds from the soil surface that has been plowed with a tractor or the like while minimizing the positive factors that the soil has on crop cultivation.

농경지 등 넓은 토양에 대해 신속한 잡초 제거 작업을 실시하기 위해서는 평면 렌즈 및 태양 추적부를 함께 이동시킬 수 있는 수단이 요구된다. 뿐만 아니라, 시스템의 이동 및 태양 추적에 따른 평면 렌즈의 회동 동작을 제어할 필요가 있다. In order to quickly remove weeds on a wide range of soil, such as farmland, a planar lens and a means to move the sun tracker together are required. In addition, there is a need to control the rotational motion of the planar lens according to the movement of the system and sun tracking.

이를 위하여, 본 발명의 잡초 제거 시스템은 평면 렌즈가 지면에 대해 상승된 상태로 평면 렌즈, 태양 추적부, 및 평면 렌즈 구동부를 일방향으로 이동시켜 집광된 태양광을 지면에 주사(走査)하는 운반부를 더 포함하며, 상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보에 따라 상기 평면 렌즈 구동부의 각 모터를 제어하고 태양의 광량에 따라 상기 운반부의 이동속도를 변화시키는 제어부(130)를 더 포함한다. To this end, the weed removal system of the present invention moves the flat lens, the sun tracking unit, and the flat lens driving unit in one direction while the flat lens is raised with respect to the ground, and carries a carrier that scans the collected sunlight onto the ground. It further includes a control unit 130 for controlling each motor of the flat lens driving unit according to the sun angle information transmitted from the sun tracking unit and changing the moving speed of the transport unit according to the amount of light of the sun.

제어부는 도 1에 도시한 바와 같이 지지 프레임 상에 평면 렌즈 및 태양 추적부 등 다른 구성 요소와 함께 배치할 수 있으나, 운반부의 경우 지지 프레임의 하부나 별도의 배치 설계가 필요하다. 운반부는 예를 들어 일반적인 휠 형태의 구동 바퀴를 포함하는 구동체를 이용할 수 있으나, 토양 표면이 고르지 못하거나 경사진 경우 구동체 바퀴에 전달되는 충격 또는 높이 변화 등이 평면 렌즈의 초점 영역 형성에 방해될 수 있으며, 이러한 변화 요인 등을 보상하기 위한 제어부 회로 구성이 복잡해질 수도 있다.As illustrated in FIG. 1, the control unit may be disposed on the support frame together with other components such as a planar lens and a sun tracking unit, but in the case of the transport unit, a lower or separate arrangement design of the support frame is required. The transport unit may use, for example, a driving body including a driving wheel in the form of a general wheel, but if the soil surface is uneven or inclined, impact or height change transmitted to the driving wheel may interfere with the formation of the focal region of the flat lens. It may be, and the control circuit configuration for compensating for such a change factor may be complicated.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명자가 이전에 개발한 와이어 이동 시스템을 통해 평면 렌즈의 이동 시 지면으로부터의 충격이 전달되지 않도록 공중에 띄운 상태에서 일방향으로 이동하여 태양광 집광 영역을 토양 표면에 스캔 방식으로 조사할 수 있는 운반부를 제안한다. 이러한 와이어 이동 시스템은 농경지 등의 토양 표면으로부터 일정한 높이로 시스템을 띄우고 공중에서 아무런 저항없이 원하는 간격으로 이동시킴으로써 대면적의 토양에 대해 빠른 시간에 태양광 집광 영역의 조사 작업이 실시될 수 있다. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, when the flat lens is moved through the wire moving system previously developed by the present inventor, the solar condensing area is moved in one direction while floating in the air so that impact from the ground is not transmitted. We propose a carrier that can be investigated by scanning method. Such a wire movement system can be carried out to irradiate a solar condensing area in a short time for a large area of soil by floating the system at a constant height from a soil surface such as an agricultural land and moving it at a desired distance without any resistance in the air.

도 8 및 도 9는 운반부로서 와이어 이동 시스템을 보인 사시도 및 측면도이다. 와이어 이동 시스템은 고정대(10), 제1방향이동가이드부(20), 제1방향이동대차(30), 제2방향이동가이드부(40), 잡초 제거 시스템(100)를 포함하여 이루어진다. 고정대(10)는 농작물 등이 경작되는 논이나 밭 등의 경작지(G)의 경계에 설치된다. 본 실시예에서 잡초 제거 시스템은 편의상 작은 사이즈로 표현되어 있으나, 실제로는 평면 렌즈의 크기를 감안하여 수평 방향으로 대면적의 시스템이 제2방향이동가이드 상부에 안착된다. 상기 고정대(10)는 파이프 형상으로 형성되고, 경작지(G)의 일측 경계와, 이의 맞은 편 경계에 복수개가 경작지(G)의 형상에 맞게 배치된다. 경작지(G)의 좌측 경계에 복수개의 고정대(10A)가 일정 간격으로 이격되게 배치되고, 그 맞은편인 경작지(G)의 우측 경계에 복수개의 고정대(10B)가 일정 간격으로 이격되게 배치된다. 8 and 9 are a perspective view and a side view showing a wire moving system as a transport unit. The wire moving system includes a fixing table 10, a first direction moving guide part 20, a first direction moving cart 30, a second direction moving guide part 40, and a weed removal system 100. The fixing table 10 is installed at the boundary of the farmland G, such as a rice field or a field in which crops are cultivated. In this embodiment, the weed removal system is expressed in a small size for convenience, but in reality, a system having a large area in the horizontal direction is mounted on the upper portion of the second direction movement guide in consideration of the size of the planar lens. The fixing table 10 is formed in a pipe shape, and a plurality of arranging lands G is arranged in accordance with the shape of the arable land G on one side of the border and opposite borders thereof. A plurality of anchors (10A) are spaced apart at regular intervals on the left border of the arable land (G), and a plurality of anchors (10B) are spaced apart at regular intervals at the right border of the arable land (G).

제1방향이동가이드부(20)는 복수개의 고정대(10) 상에 제1방향이동대차(30)의 제1방향(도 8의 Y방향) 이동을 안내하도록 설치된다. 제1방향이동가이드부(20)는 레일 형상으로 형성될 수 있으며, 이 외의 형상이라도 제1방향이동대차(30)의 이동을 안내할 수 있다면 대체 가능하다. 제1방향이동가이드부(20)는 한 쌍이 일 조(組)를 이루며, 일측과 타측의 고정대(10A, 10B)에 각각 설치된다. 또한, 제1방향이동대차(30)는 일측의 제1방향이동가이드부(20A) 상에 설치되는 일측의 제1방향이동대차(30)와 타측의 제1방향이동가이드부(20B) 상에 설치되는 타측의 제1방향이동대차(30)가 한 쌍으로 일 조를 이룬다. 한 쌍의 제1방향이동대차(30)는 서로 동일한 방향과 속도로 제1방향이동가이드부(20) 상을 이동할 수 있으며, 경작지(G)의 형상에 따라 서로 다른 방향 또는 서로 다른 속도로 제1방향이동가이드부(20) 상을 이동할 수 있도록 개별적으로 작동 제어된다. The first direction movement guide part 20 is installed to guide the movement of the first direction movement vehicle 30 in the first direction (Y direction in FIG. 8) on the plurality of fixtures 10. The first direction movement guide part 20 may be formed in a rail shape, and even a shape other than this can be replaced if it can guide the movement of the first direction movement cart 30. The first direction movement guide part 20 is a pair of one pair (組), is installed on each side and the other side of the fixture (10A, 10B). Further, the first direction moving cart 30 is on the first direction moving cart 30 on one side and the first direction moving guide section 20B on the other side, which is installed on the first direction moving guide unit 20A on one side. The other side of the installed first direction moving cart 30 is paired. The pair of first direction moving carts 30 may move on the first direction moving guide part 20 in the same direction and speed with each other, and may be made in different directions or at different speeds depending on the shape of the arable land G. Operation is individually controlled to move on the one-way movement guide portion 20.

제1방향이동대차(30)는 제1방향이동가이드부(20)에 이동 가능하게 장착되는 제1방향이동본체와, 제1방향이동본체의 회전축에 회전 가능하게 설치되는 제1방향회동부(35)를 포함한다. 제1방향회동부(35)에는 잡초 제거 시스템(100)의 X방향 이동이 이루어지는 제2방향이동가이드부(40)인 한 쌍의 와이어(40A, 40B)가 각각 설치된다. 제2방향이동가이드부(40)는 서로 마주보는 한 쌍의 제1방향이동대차(30)를 연결한다. 제1방향이동가이드부(20)가 경작지(G)의 길이 방향(Y방향)으로 배치된다면, 제2방향이동가이드부(40)는 경작지(G)의 폭 방향(X방향)으로 배치된다. 경지정리가 되어 네모 반듯한 경작지(G)이라면 제1방향이동가이드부(20)와 제2방향이동가이드부(40)는 서로 직교되는 방향으로 배치될 수 있다. 제2방향이동가이드부(40)는 제1방향이동대차(30) 상에 배치되는 한 쌍의 제1방향이동대차(30)의 위치에 따라 Y방향의 위치가 지정된다. 제2방향이동가이드부(40)는 잡초 제거 시스템(100)의 제2방향(도 8의 X방향) 이동을 안내한다. The first direction moving cart 30 includes a first direction moving body movably mounted on the first direction moving guide part 20, and a first direction rotating part rotatably installed on a rotation axis of the first direction moving body ( 35). A pair of wires 40A and 40B, which are second direction movement guide parts 40 in which the weed removal system 100 moves in the X direction, is installed in the first direction rotation part 35, respectively. The second direction movement guide part 40 connects a pair of first direction movement carts 30 facing each other. If the first direction movement guide part 20 is arranged in the longitudinal direction (Y direction) of the arable land G, the second direction movement guide part 40 is arranged in the width direction (X direction) of the arable land G. In the case of arable land arranging and arranging the square, the first direction movement guide part 20 and the second direction movement guide part 40 may be arranged in a direction orthogonal to each other. The second direction movement guide part 40 is designated in the Y direction according to the position of the pair of first direction movement carts 30 disposed on the first direction movement cart 30. The second direction movement guide part 40 guides the movement of the second direction (the X direction in FIG. 8) of the weed removal system 100.

제2방향이동가이드부(40)는 제1방향회동부(35)에 설치되는 릴부재에 권취되거나 권출된다. 제2방향이동가이드부(40)는 탑재되는 잡초 제거 시스템(100)의 이동을 위해 일정 이상의 장력이 제공되어야 하며, 이에 따라 한 쌍의 제1방향이동대차(30)의 간격에 맞춰 제2방향이동가이드부(40)는 릴부재에 권취되거나 권출되면서 장력이 조절된다. The second direction movement guide part 40 is wound or unwound on a reel member installed in the first direction rotation part 35. The second direction movement guide part 40 must be provided with a predetermined tension or higher for the movement of the weed removal system 100 to be mounted, and accordingly, the second direction according to the interval of the pair of first direction movement carts 30 The moving guide part 40 is tensioned while being wound or unwound on the reel member.

본 실시예에서 한 쌍의 제1방향이동대차(30)는 Y방향으로 서로 동일한 거리로 이동하면서 토양 표면에 집광된 태양광을 조사하여 잡초를 제거한다. 잡초 제거 시스템(100)에서 평면 렌즈에 의해 형성되는 태양광 집광 영역의 Y축 방향 조사 길이가 예를 들어 a인 경우 한 쌍의 제1방향이동대차(30)는 X축 방향으로 전진하면서 평면 렌즈에 의해 집광된 태양광을 경작지(G)에 조사한 후 단위 조사 길이(a)만큼 Y방향으로 이동하여 X축 방향으로 후진하면서 경작지(G)의 다음 구역에 대한 잡초 제거작업을 진행할 수 있다. 이와 같이 X축 방향으로 전진 및 후진을 반복하면서 Y축 방향으로는 단위 조사 길이만큰 이동하여 넓은 경작지에 대해서 빠른 시간안에 효과적으로 잡초 제거 작업을 완료할 수 있게 된다. In this embodiment, the pair of first direction moving carts 30 removes weeds by irradiating sunlight condensed on the soil surface while moving at the same distance from each other in the Y direction. When the irradiation length of the Y-axis direction of the sunlight condensing area formed by the planar lens in the weed removal system 100 is, for example, a, the pair of first-direction traveling carts 30 advances in the X-axis direction while being flat lens After irradiating the sunlight condensed by the arable land G, the weed removal operation for the next area of the arable land G may be performed while moving in the Y direction by a unit irradiation length (a) and retracting in the X-axis direction. Thus, while repeating the forward and backward movements in the X-axis direction, the unit irradiation length is moved larger in the Y-axis direction, so that weeds can be effectively removed in a short time over a wide area.

이와 같은 와이어 이동 시스템의 동작 및 구조에 대한 상세한 내용은 본 발명자가 출원한 특허출원 제2017-0182319호(발명의 명칭: 자동농업설비 및 자동이동시스템)를 참조할 수 있다.For details of the operation and structure of such a wire movement system, refer to Patent Application No. 2017-0182319 filed by the present inventor (name of the invention: automatic agricultural equipment and automatic movement system).

본 발명의 잡초 제거 시스템은 태양광 측정을 위한 광량계를 장착하여 태양의 광량에 따른 와이어 이동 시스템의 이동 속도를 제어할 수 있고, 어두워지면 잡초 제거 시스템의 이동 동작을 멈추도록 제어부의 회로를 추가로 구성할 수도 있다. 특히 광량계를 통해 날씨, 계절에 따른 태양 고도와 태양 광량의 차이를 고려하여 일정 온도 범위의 집광면을 형성하도록 제어하는 것이 바람직하며, 적절한 집광면의 이동 속도와 집광 영역의 면적을 산출할 수도 있다.The weed removal system of the present invention can be equipped with a photometer for solar measurement to control the movement speed of the wire movement system according to the amount of sunlight, and when dark, add a circuit of the control unit to stop the movement operation of the weed removal system It can also be configured as. Particularly, it is preferable to control the formation of a condensing surface of a certain temperature range in consideration of the difference between the solar altitude and the amount of solar light according to weather and season through a photometer, and it is also possible to calculate the movement speed of the appropriate condensing surface and the area of the condensing area have.

또한, 본 발명의 잡초 제거 시스템에 있어서, 평면 렌즈의 회동을 위한 모터 는 저속으로 동작해도 충분하기 때문에 많은 전력이 요구되지 않으며, 야외 작업 시 전원 공급을 위하여 배터리를 장착할 수도 있으나 전체 시스템의 무게 증가를 고려하여 도 1에 도시한 바와 같이 지지 프레임에 태양전지(140)를 다른 구성요소들과 함께 배치할 수도 있다. In addition, in the weed removal system of the present invention, the motor for rotation of the flat lens does not require much power because it is sufficient to operate at a low speed, and a battery may be installed to supply power when working outdoors, but the weight of the entire system In consideration of the increase, the solar cell 140 may be disposed along with other components on the support frame as illustrated in FIG. 1.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.The present invention has been exemplarily described through preferred embodiments, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various forms within the scope of the technical idea, specifically, the claims described in the present invention. Can be modified, changed, or improved.

100:잡초 제거 시스템 102:지지 프레임
110:평면 렌즈 120:태양 추적부
122:차광공 123:투명 기둥
130:제어부 140:태양전지
151a:제1회동축 151b:제1모터
152a:제2회동축 152b:제2모터
100: weed removal system 102: support frame
110: flat lens 120: solar tracking unit
122: light blocker 123: transparent pillar
130: control unit 140: solar cell
151a: 1st coaxial 151b: 1st motor
152a: Second coaxial 152b: Second motor

Claims (5)

태양광을 집광시켜 지면에 선형 또는 직사각 형상으로 조사하는 평면 렌즈와,
상기 평면 렌즈가 정지 상태 또는 이동 중에 지면에 대해 일정한 크기로 집광된 태양광이 조사되도록 태양 고도와 태양각의 변화를 측정하는 태양 추적부,
상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보를 수신하여 상기 평면 렌즈의 각도를 변화시키며, 제1축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제1모터 및 상기 제1축과 직각인 제2축으로 평면 렌즈의 각도를 변화시키는 제2모터를 포함하는 평면 렌즈 구동부와,
상기 평면 렌즈가 지면에 대해 상승된 상태로 평면 렌즈, 태양 추적부, 및 평면 렌즈 구동부를 일방향으로 이동시켜 집광된 태양광을 지면에 주사(走査)하는 운반부와,
상기 태양 추적부로부터 전달되는 태양 각도 정보에 따라 상기 평면 렌즈 구동부의 각 모터를 제어하며, 태양의 광량에 따라 상기 운반부의 이동속도를 변화시키는 통합 제어부를 포함하며,
상기 태양 추적부는 복수의 조도센서 어레이와, 조도센서 어레이 중앙에 상방으로 이격되어 배치되는 차광공으로 구성되는 것을 특징으로 하는
태양광을 이용한 잡초 제거 시스템.
A flat lens that condenses sunlight and irradiates the ground in a linear or rectangular shape;
A solar tracking unit that measures changes in solar altitude and solar angle so that the flat lens is irradiated with a fixed amount of sunlight to the ground while stationary or moving,
A first motor for changing the angle of the flat lens by receiving the sun angle information transmitted from the sun tracking unit, and changing the angle of the flat lens in the first axis, and the flat lens in the second axis perpendicular to the first axis A planar lens driving unit including a second motor for changing the angle of,
The flat lens is moved with respect to the ground, the flat lens, the sun tracking unit, and the flat lens driving unit in one direction to move the condensed sunlight to the ground (운반), and
It includes an integrated control unit for controlling each motor of the planar lens driving unit according to the solar angle information transmitted from the sun tracking unit, and changing the moving speed of the transport unit according to the amount of the sun,
The sun tracking unit is composed of a plurality of illuminance sensor arrays, and a light blocking hole spaced upwardly in the center of the illuminance sensor array.
Weed removal system using sunlight.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 평면 렌즈는 박형의 프레넬 렌즈이고, 지면에 대한 각도 및 방향이나 높이를 조절하여 지면에 선형 또는 직사각형상으로 집광된 태양광을 조사하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템.
According to claim 1,
The planar lens is a thin Fresnel lens, and weed removal system using sunlight, characterized by irradiating sunlight collected in a linear or rectangular shape on the ground by adjusting the angle, direction, or height with respect to the ground.
제1항에 있어서,
상기 평면 렌즈 구동부와 운반부에 전원을 공급하는 태양전지 또는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템.
According to claim 1,
Weed removal system using sunlight, characterized in that it further comprises a solar cell or a battery for supplying power to the flat lens driving unit and the transport unit.
제1항에 있어서,
상기 차광공은 조도센서 어레이로부터 이격된 불투명체이고, 조도센서 어레이 중앙으로부터 수직으로 형성된 투명 기둥의 끝단에 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 잡초 제거 시스템.
According to claim 1,
The light blocking hole is an opaque body spaced from the illuminance sensor array, the weed removal system using sunlight, characterized in that coupled to the end of the transparent column formed vertically from the center of the illuminance sensor array.
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