KR102161367B1 - 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
달걀들의 배치 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치는 달걀들의 배치의 각각의 달걀에서의 기포를 방사선 플럭스에 노출시키도록 구성된 가열 모듈을 포함한다. 장치는 또한 달걀들이 방사선 플럭스에 노출되지 않을 때 달걀들의 배치의 열화상 이미지들을 캡처하도록 구성된 열화상 카메라를 가진 이미징 모듈을 포함한다. 장치는 열화상 이미지들로부터 각각의 달걀의 기포에서 가열된 구역의 존재를 검출하고 가열된 구역의 존재에 기초하여 뒤집힌 달걀들을 식별하도록 구성된 분석기 모듈을 추가로 포함한다. 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법은 달걀들의 나머지를 상당히 가열시키지 않고 각각의 달걀의 기포 안에 고온 구역을 발생시키기 위해, 적외선 소스와 같은, 방사선 소스로 달걀들의 배치를 가열하는 단계를 포함한다. 달걀들의 열화상 이미지들은 달걀들이 방사선 소스에 노출되지 않는 동안 캡처되며, 고온 구역의 존재를 검출하고 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위해 분석된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 "뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치 및 방법"이라는 제목의, 2016년 2월 8일에 출원된, 미국 임시 일련 번호 제62/292,554호에 관련되며, 그 전체 내용은 여기에서 참조로서 통합된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 달걀 프로세싱에 관한 것이며 보다 구체적으로는 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
양계업에서 및 특히 부화장들에서, 처리될 필요가 있는 달걀들은 셀들을 구비한 트레이들에 위치된다. 달걀들은 종래에 직립 위치에서 트레이의 셀들에 배치되며, 즉 달걀에 존재하는 기포가 위쪽으로 향한다. 대부분의 달걀 프로세싱들, 예로서 포란, 부화, 및 종란 주입(in ovo injection)은 직립 위치에 위치된 달걀들에 대해 수행되도록 설계된다.
예를 들면 종란 주입들에서, 백신들 또는 영양제들과 같은, 다양한 물질들은 종래에 바늘이 껍데기, 기포를 관통하며, 양막 안에 물질들을 전달하는 것을 통해 달걀로 주입된다. 이러한 주입 기술들은 통상적으로 부화-후 폐사율들을 감소시키거나 또는 부화된 새들의 생장률들을 증가시키기 위해 상업적 양계업에서 이용된다.
종란 주입이 뒤집힌 달걀에 대해 수행되면, 기포보다는 배아 및 노른자가 바늘에 의해 천공될 수 있으며 이것은 배아를 손상시키거나 또는 죽일 수 있다.
불운하게도, 달걀의 형태로 인해, 달걀이 직립 위치에 있는지를 결정하는 것은 어려울 수 있다. 이러한 문제점에 대해 개선하기 위해, 여러 종래의 장치들이 개시되어 왔다.
이들 종래의 장치들은 달걀 안에서 기포 위치를 결정하기 위해 검란 기술을 사용하며, 결과적으로 달걀이 뒤집힌 위치에 있는지를 검출한다. 검란 기술은 껍데기를 통해 세부사항들, 및 특히 기포 위치를 보여주기 위해 달걀 뒤에 밝은 광원을 사용한다. 이러한 기술은 사용된 원래 광원들이 양초들이었기 때문에 그렇게 불리운다.
이들 종래의 장치들 중 대부분은 트레이에 포함된 각각의 달걀의 반대 측면들 상에 배치되도록 구성된 복수의 광 검출기들 및 복수의 광자 방출기들을 포함한다. 광 빔은 각각의 광자 방출기로부터 방출되며 대응하는 광 검출기는 기포의 위치를 검출하기 위해 달걀을 통한 광 빔의 굴절의 강도를 모니터링한다.
이러한 종래의 장치들은 뒤집힌 위치에 있는 달걀들을 검출하는데 성공하였지만, 그것들은 다수의 단점들을 가진다. 다수의 광자 검출기들 및 대응하는 광 검출기들에 의존하는 그것들의 복잡한 설계들 때문에, 이들 장치들은 고장 및/또는 부정확한 검출들을 하기 쉬우며 결국 프로세스의 속도를 늦출 수 있다. 예를 들면, 달걀들 및 복수의 방출기들 및 검출기들 사이에서의 오정렬은 부정확한 결과들을 제공할 수 있다. 또한, 복수의 광자 검출기들 및 대응하는 광 검출기들은 종종 트레이 안에 있는 달걀들 모두가 하나의 단일 단계에서보다는 오히려 한 라인씩 프로세싱될 수 있도록 배열되며 이것은 검출의 신속성을 감소시킨다.
따라서, 뒤집힌 달걀들을 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 장치 및 방법이 요구된다.
따라서, 본 개시의 목적은 상기 언급된 제한들 중 적어도 일부를 극복하거나 또는 완화시키는 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 장치 및 방법은 달걀의 다른 구성 성분들에 비교하여 달걀에 존재하는 기포의 낮은 열적 관성을 이용함으로써 정확성 및 신속성의 제한들을 다룬다.
제안된 장치 및 방법은 단지 달걀들의 기포들 안에서의 온도가 상당히 증가되는 반면 달걀들의 다른 부분들 안에서의 온도는 실질적으로 변경되지 않은 채로 있도록 달걀들의 배치를 맞춤식 열 플럭스에 노출시키기 위해 구성된다. 이러한 맞춤식 열 플럭스는, 달걀들을 노출시키는 적외선 코팅(IRC) 램프들을 가진 가열 모듈에 의해 생성된 단파 적외선 광을 통해 투과될 수 있는 방사선 플럭스일 수 있다.
또한, 열화상 이미지 프로세싱을 통해 상기 장치 및 방법은 달걀의 어떤 부분(예로서, 최상부 또는 최하부)에서 상당한 온도 증가가 위치되는지를 효율적으로 검출하며 결과적으로 달걀이 뒤집힌 위치에 있는지를 검출하는 것이 가능하다.
비-제한적인 예시적 예는 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 상기 달걀들의 배치를 적외선 광에 노출시키며 각각의 달걀의 기포에 고온 구역을 생성하도록 구성된 적외선 광원을 포함한 가열 모듈을 포함한다. 상기 장치는 상기 달걀들의 배치의 열화상 이미지들을 캡처하도록 구성된 열화상 카메라를 가진 이미징 모듈을 추가로 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 열화상 이미지들로부터 각각의 달걀의 기포에서 고온 구역의 존재를 검출하며 상기 달걀들의 배치에서 각각의 달걀의 배향을 식별하도록 구성된 분석기 모듈을 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 적외선 광원으로부터 상기 열화상 카메라로 상기 달걀들을 이동시키기 위해 컨베이어 시스템을 포함할 수 있다. 상기 컨베이어는 상기 적외선 광원에서 및/또는 상기 열화상 카메라에서 상기 달걀들을 정지시킬 수 있거나; 또는 대안적으로, 상기 컨베이어는 상기 달걀들을 프로세싱하기 위한 레이트를 최적화하기 위해 상기 달걀들의 가열 및 그것들의 이미징 동안 상기 달걀들을 계속해서 이동시킬 수 있다.
또 다른 비-제한적인 예시적 예는 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 예를 들면, 단파 적외선 광 램프와 같은, 방사선 소스로 상기 달걀들의 배치를 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 방사선 소스를 통해 각각의 달걀의 기포 안에 고온 구역을 발생시키는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 달걀들의 다른 구성 성분들은 상기 적외선 광 램프에 의해 상당히 가열되지 않는다. 상기 방사선 소스로의 상기 달걀들의 배치의 가열은 그 후, 예를 들면, 상기 방사선 소스로부터 멀리 상기 달걀들을 이동시킴으로써, 정지될 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 달걀들의 배치의 가열이, 정지되는 동안, 예를 들면, 상기 달걀들이 상기 방사선 소스로부터 멀리 이동하며 상기 열화상 카메라 위로 이동하는 동안 열화상 카메라를 갖고 상기 달걀들의 배치의 열화상 이미지들을 캡처하는 단계를 포함한다. 상기 열화상 이미지들은 그 후 상기 고온 구역의 존재를 검출하기 위해 분석되며; 상기 뒤집힌 달걀들이 검출된다.
임의의 특정한 요소 또는 동작의 논의를 쉽게 식별하기 위해, 참조 번호에서 최상위 숫자 또는 숫자들은 요소가 처음 소개되는 도면 부호를 나타낸다.
도 1은, 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 단면도이다;
도 2는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 가열 모듈의 단면도이다;
도 3은 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 이미징 모듈의 단면도이다;
도 4는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 방법의 흐름도이다; 및
도 5는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 이미징 모듈의 분석기 모듈의 하드웨어 다이어그램의 개략도이다.
도 1은, 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 단면도이다;
도 2는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 가열 모듈의 단면도이다;
도 3은 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 장치의 이미징 모듈의 단면도이다;
도 4는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이에 포함된 달걀들의 배치로부터 뒤집힌 달걀들을 검출하기 위한 방법의 흐름도이다; 및
도 5는 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 이미징 모듈의 분석기 모듈의 하드웨어 다이어그램의 개략도이다.
여기에서 논의된 모든 시스템들, 재료들, 방법들, 및 예들은 단지 예시적이며 제한적이도록 의도되지 않는다.
도면들에서, 유사한 참조 번호들은 여러 뷰들 전체에 걸쳐 동일하거나 또는 대응하는 부분들을 표기한다. 뿐만 아니라, 여기에서 사용된 바와 같이, 단어들("a", "an" 등)은 달리 서술되지 않는다면, "하나 이상"의 의미를 포함한다. 도면들은 일반적으로 달리 특정되거나 또는 개략적인 구조들 또는 흐름도들을 예시하지 않는다면 일정한 비율로 그려지지 않는다.
도 1은 본 개시의 특정한 양상들에 따라, 트레이(110)에 포함된 달걀들의 배치(100)로부터 뒤집힌 달걀(100d)을 검출하기 위한 장치(1000)의 단면도이다.
달걀들의 배치(100)를 포함한 트레이(110)는 복수의 셀들(112)을 포함하며, 여기에서 복수의 셀들(112)의 각각의 셀은 하나의 달걀(100)을 유지하도록 설계된다. 각각의 셀(112)은 제 1 개구(112a) 및 제 2 개구(112b)에 의해 특성화된다. 제 1 개구(112a)는 위쪽 방향으로 달걀(100)의 제 1 극한(104a)을 노출시키는 반면, 제 2 개구(112b)는 아래 방향으로 달걀(100)의 제 2 극한(104b)을 노출시킨다.
각각의 달걀(100)은 제 1 극한(104a)에 또는 제 2 극한(104b)에 위치될 수 있는 기포(102)를 포함한다. 기포(102)가 제 1 극한(104a)에 위치될 때, 달걀(100)은 달걀(100u)로 도 1에 예시된 바와 같이, 직립 위치에 있다. 기포(102)가 제 2 극한(104b)에 위치될 때, 달걀(100)은 달걀(100d)로 도 1에 예시된 바와 같이, 뒤집힌 위치에 있다.
장치(1000)는 열화상 이미지 프로세싱을 수행하기 위해 컨베이어 시스템(1400), 가열 모듈(1100), 이미징 모듈(1200), 및 분석기 모듈(1300)을 포함한다.
컨베이어 시스템(1400)은 가열 모듈(1100)의 최상부 및 이미징 모듈(1200)의 최상부를 통과하는 수송 경로를 따라 달걀들의 배치(100)를 포함한 트레이(110)를 운반한다.
가열 모듈(1100)은 달걀(100)의 다른 부분들, 예로서 양막, 노른자, 배아, 및 요막의 온도 증가들이 상당히 적거나 또는 심지어 무시해도 될 정도인 동안 기포(102)의 검출 가능한 온도 증가를 제공하도록 구성되고 동작된다.
열 거동들에서 이러한 차이는 기포(102) 및 달걀(100)의 다른 부분들 사이에서의 중요한 열적 관성 차이로 인해 가능하다.
가열 모듈(1100)은 일반적으로 각각의 달걀(100)의 기포(102)에 국한되고 이미징 모듈(1200)에 의해 검출 가능한 고온 구역을 발생시키기 위해 시간을 지키며 빠른 열 플럭스를 갖고 달걀들의 배치(100)를 노출시킨다. 기포(102) 안에 고온 구역을 발생시키기 위해, 노출 기간 및 노출 온도와 같은 열 플럭스의 파라미터들이 조정될 수 있다. 예를 들면, 노출 온도는 대략 60℃일 수 있으며 노출 시간은 1 내지 9초 사이에 있을 수 있다.
컨베이어 시스템(1400)은 가열 모듈(1100)로부터, 달걀들의 배치(100)의 열화상 이미지들이, 열 노출들 후, 이미징 모듈(1200)의 적어도 하나의 열화상 카메라(1210)에 의해 캡처되는, 이미징 모듈(1200)로 달걀들의 배치(100)를 옮긴다.
이미징(1200) 바로 옆의 전기 캐비넷 안에 위치될 수 있는, 분석기 모듈(1300)은 열화상 이미지들을 분석하며 달걀들의 배치(100)에서 뒤집힌 달걀들(100d)을 검출하기 위해 소프트웨어 지시들을 수신하고 실행한다. 비-제한적인 실시예에서, 하나 이상의 커버들(1160)이 달걀들 위에 위치될 수 있다. 커버(들)(1160)는 가열 단계 동안 및/또는 이미징 단계 동안 열 손실을 감소시키도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 개시의 특정한 양상들에 따른, 장치(1000)의 가열 모듈(1100)의 단면도이다.
비-제한적인 실시예에서, 가열 모듈(1100)은 하나 이상의 램프들(1110), 반사기들(1120), 스크린(1130), 냉각 시스템(1140), 및 지지 구조(1150)를 포함한다.
램프들(1110) 및 반사기들(1120)은 달걀들의 배치(100) 상에 단파 적외선 광을 투사하도록 구성된다.
램프들(1110) 및 반사기들(1120)은 트레이(110)의 세로 방향을 따라 또는 그것에 걸쳐 확장될 수 있다. 램프들의 배향 및 수는 트레이의 크기 및 다른 속성들, 트레이의 속도, 달걀들의 유형들 등에 의존한다. 비-제한적인 실시예에서, 한 쌍의 램프들은 이동 방향을 따라 배향된다.
램프들(1110)은 최소 노출 기간, 예로서 1초 동안 최대 전력을 제공하기 위해 0.76 내지 2.00㎛ 사이에서의 폭 길이를 가진 적외선 파동을 방출하는 적외선 코팅(IRC) 램프들일 수 있다. 예를 들면, 램프들은 1000W의 하나 이상의 상업적으로 이용 가능한 적외선 할로겐 램프들을 포함할 수 있다.
또한, 램프들(1110)은 달걀들의 배치(100)에 의해 수용된 열 플럭스에 맞추기 위해 트레이(110)로부터 노출 거리(D1)에 위치될 수 있다. 노출 거리(D1)는 상이한 인자들, 예로서 트레이(110)의 유형, 컨베이어 시스템(1400) 상에서의 트레이(110)의 속도, 달걀들의 수, 램프들의 수, 달걀 크기들 및/또는 주변 온도에 의존하여 조정될 수 있다. 예를 들면, 노출 거리(D1)는 500W 내지 5000W 사이에서의 공칭 램프 전력을 갖고 한 쌍의 램프들(1110)에 대해 60mm에서 200mm까지 달라질 수 있다.
반사기들(1120)은 열 낭비를 제한하기 위해 및 달걀들의 배치(100) 상에 단파 적외선 광을 향하게 하기 위해 램프들(1110) 아래에 위치된다. 반사기들(1120)은 연마된 알루미늄 합금들과 같은, 고온, 예로서 60℃보다 높은 온도들을 견딜 수 있는 반사성 재료들로 만들어질 수 있다.
스크린(1130)은 램프들(1110) 및 달걀들의 배치(100) 사이에 위치될 수 있다. 스크린(1130)은 달걀들의 배치(100)로부터 떨어질 수 있는 잔해들, 예로서 깃털들, 껍데기 조각들 및 달걀들의 배치(100)로부터의 파편에 대해 램프들(1110)을 보호한다. 스크린(1130)은 단파 적외선 광이 통하도록 허용하기 위해 설계된 유리 패널일 수 있으며, 예를 들면 스크린(1130)은 실리카 및 석영의 혼합물로 만들어질 수 있다. 이 경우, 스크린(1130)은 적외선을 통과시킬 수 있다.
또한, 스크린(1130)은 쉽게 제거되고 세척되도록 지지 구조(1150)에 착탈 가능하게 부착될 수 있다. 예를 들면, 스크린(1130)은 한 쌍의 레일들(1132)을 통해 세로 방향으로 삽입되고 빼내어질 수 있다. 레일들의 쌍(1132)은 적어도 하나의 쌍의 램프들(1110) 위에 위치될 수 있으며 가열 모듈(1100)의 길이를 따라 세로 방향으로 확장될 수 있다.
가열 모듈(1100)은 또한 스크린(1130)이 가열 모듈(1100)로부터 제거될 때 램프들(1110)의 사용을 방지하는 보안 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보안 시스템은 스크린(1130)이 제거될 때 램프들(1110)에 전력 공급을 차단하며, 스크린(1130)이 가열 모듈(1100) 상에 삽입될 때 램프들(1110)에 전력 공급을 복구하는 전기 스위치를 포함할 수 있다.
냉각 시스템(1140)은 램프들(1110)의 수명을 연장시키도록 구성될 수 있다. 냉각 시스템(1140)은 가열 모듈(1100) 아래에 위치된 하나 이상의 팬들(1142)에 의존할 수 있다. 팬들(1142)은 적외선 광원 주변의 공기를 달걀들의 배치(100) 및 이미징 모듈(1200)로부터 멀어지도록 이동시키고 또한 램프들(1110)의 최상부로부터 가열 모듈(1100)의 최하부로 공기 순환을 발생시키도록 구성될 수 있다. 공기 순환의 하향식 방향은 달걀들의 배치(100) 및/또는 이미징 모듈(1200)을 향해 전송되는 고온 공기를 피하고 달걀들의 배치(100)의 열화상 이미지들에 대한 섭동들을 생성하기 위해 구현된다. 이러한 공기 순환은 램프들(1110) 및 반사기들(1120) 양쪽 모두를 냉각시킨다.
지지 구조(1150)는 램프들(1110), 반사기들(1120), 스크린(1130), 및 냉각 시스템(1140)을 지지하는 하우징일 수 있다. 지지 구조(1150)는 스테인리스 스틸 합금들과 같은, 고온들, 예로서 60℃보다 높은 온도들을 견딜 수 있는 강성 재료들로 만들어질 수 있다.
도 3은 본 개시의 특정한 양상들에 따른, 이미징 모듈(1200)의 단면도이다.
이미징 모듈(1200)은 카메라 하우징(1230)에 의해 보호된 하나 이상의 열화상 카메라들(1210)을 포함한 절연 하우징(1220)을 포함한다. 예를 들면, 열화상 카메라(들)는 판독의 5%의 정확도, 1.25의 F-수 및 고정 초점을 갖고 30℃에서 0.05℃ 미만의 열 민감도를 가진 640×512 픽셀들의 IR 분해능을 가진 상업적으로 이용 가능한 적외선 카메라일 수 있다.
절연 하우징(1220)은 달걀들의 배치(100)의 열화상 이미지들에 영향을 줄 수 있는 열적 교란을 피하기 위해 외부 환경으로부터 열적으로 분리될 수 있다. 절연 하우징(1220)의 열 절연은 외부 열적 섭동들, 예로서 기류에 대한 배리어로서 동작하도록, 및 작은 온도 누출들을 갖고 절연 하우징(1220) 안에 실질적으로 균일한 온도 교란을 제공하도록 구성된다. 절연 하우징(1220)은 분리된 스테인리스 스틸 합금들과 같은 강성 및 분리 재료로 만들어질 수 있다.
카메라 하우징(1230)은 엔클로저를 형성하고 먼지 및/또는 수분과 같은 외부 요소들에 대해 적어도 하나의 열화상 카메라(1210)를 보호하기 위해 함께 부착된 복수의 패널들(1234)에 의해 지지된 보호 윈도우(1232)를 포함할 수 있다. 보호 윈도우(1232)는 열화상 카메라(들)(1210)의 렌즈(1236)의 최상부 상에 위치되며 열화상 카메라(들)(1210)에 의해 캡처된 열화상 이미지들의 품질을 방해하지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 보호 윈도우(1232)는 FLUKE®로부터의 Fluke CV 시리즈 적외선 윈도우로부터 형성될 수 있으며 열화상 카메라(1210)의 렌즈(1236)에 대응하는 치수들을 갖는다.
카메라 하우징(1230)을 형성하는 복수의 패널들(1234)은 알루미늄 및/또는 스테인리스 스틸과 같은 열 전도성 재료들로 만들어질 수 있으며 카메라(1210)로부터의 열 추출을 가능하게 하도록 허용하며 열적 섭동들의 확산을 제한한다. 더욱이, 카메라 하우징(1230)은 또한 압축 공기, 물, 강제 주변 공기, 열 싱크들 또는 그것의 조합을 이용한 카메라 냉각 시스템을 포함할 수 있다.
카메라 하우징(1230)은 열화상 카메라(1210)의 위치 및 시야를 조정하기 위해 다-축 위치결정 시스템에 장착될 수 있다. 다-축 위치결정 시스템은 랙-앤-피니언 시스템들 및/또는 볼 앤 그립 시스템들에 의존할 수 있다.
열화상 카메라(1210)는 기포(102) 및 달걀(100)의 다른 부분들 사이에서의 온도의 차이를 검출할 수 있는, 즉 기포(102)에 발생된 고온 구역을 검출할 수 있기에 충분히 큰 오브젝트 온도 범위 및 충분히 높은 열 민감도를 가질 수 있다. 예를 들면, 열화상 카메라(1210)는 0℃ 내지 100℃ 사이에서의 최소 온도 범위 및 FLIR®로부터의 FLIR A35와 같은 대략 0.1℃의 열 민감도를 가질 수 있다.
트레이(110)의 크기 및 트레이(110)가 이미징 모듈(1200)의 최상부에서 지나가는 레이트에 의존하여, 열화상 카메라(들)(1210)는 8개까지의 열화상 카메라들을 포함할 수 있지만, 보다 많은 카메라들이 가능하다. 또한, 열화상 카메라(1210) 및 달걀들의 배치(100) 사이에서의 노출 거리(D1)는 사용된 열화상 카메라들의 수 및 각각의 열화상 카메라의 시야에 의존하여 조정될 수 있다.
도 4는 본 개시의 특정한 양상들에 따른, 뒤집힌 달걀(100d)을 검출하기 위한 방법의 흐름도이다. 단계(S10)에서, 컨베이어 시스템(1400)은 가열 모듈(1100) 상에 달걀들의 배치(100)를 포함한 트레이(110)를 위치시킨다. 단계(S20)에서, 가열 모듈(1100)은 램프들(1110)에 의해 발생된 단파 적외선 광을 통해 시간을 지키며 빠른 열 플럭스에 달걀들의 배치(100)를 노출시킨다. 단파 적외선 광은 각각의 달걀(100)의 제 2 극한(104b)에 부딪치며 이를 예열한다. 달걀들의 배치(100)의 노출은 일반적으로 각각의 달걀(100)의 기포(102)에 국한된 고온 구역을 발생시키기 위해 시간을 지키며 빠른 열 플럭스를 통해 수행된다. 기포(102) 안에 이러한 고온 구역을 발생시키기 위해, 노출 기간 및 노출 온도와 같은 열 플럭스의 파라미터들이 조정될 수 있다.
미리 결정된 노출 기간 및 노출 거리(D1), 램프들(1110)의 공칭 전력, 및 트레이(110)가 가열 모듈(1100)의 최상부에서 지나가는 레이트, 프로세싱될 시간당 달걀들의 수와 같은, 다른 파라미터들은 달걀(100)의 다른 부분들의 온도를 실질적으로 변경되지 않은 채 유지하면서 열화상 카메라(1210)에 의해 캡처된 열화상 이미지들로부터 검출되기에 충분히 뜨거운 고온 구역을 발생시키기 위해 조정된다.
예를 들면, 노출 기간은 500W 내지 5000W 사이, 예를 들면 1000W의 공칭 전력을 전달하는 적어도 하나의 쌍의 램프들(1110)에 대해 1 내지 9초 사이에 있을 수 있으며, 60mm 내지 200mm 사이에서의 노출 거리(D1)에서 달걀들의 배치(100)로부터 위치된다. 바람직하게는, 최적의 에너지 생산, 즉 노출 기간으로 곱해진 공칭 전력은 400J 내지 5000J 사이에 있을 수 있고, 최적의 온도 증가율, 즉 고온 구역의 온도 증가 및 노출 기간 사이에서의 비는 1℃/s 내지 15℃/s 사이에 있을 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 시스템은 약 23cm/s의 트레이 속도, 약 60mm의 거리(D1), 및 한 쌍의 램프들의 각각에 대한 1500W의 전력을 사용하여, 약 30,000 달걀들/h의 카덴스로 달걀들을 프로세싱할 수 있다.
단계(S30)에서, 컨베이어 시스템(1400)은 달걀들의 배치(100)를 포함한 트레이(110)를 가열 모듈(1100)의 최상부로부터 이미징 모듈(1200)의 최상부로 옮겼다.
단계(S40)에서, 열화상 카메라(1210)는 달걀들의 배치(100)의 열화상 이미지들을 캡처한다. 캡처된 열화상 이미지들은 단계(S20)에서 방출된 단파 적외선 광에 노출된 각각의 달걀(100)의 제 2 극한(104b), 뿐만 아니라 트레이(110)의 노출 부분에 대한 온도 분포를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 단계들(S20 및 S40)은 컨베이어 시스템을 정지시키지 않고 및 트레이 및 달걀들이 이동하는 동안 수행된다. 비-제한적인 실시예에서, 컨베이어 시스템은 트레이가 상이한 속도들로 이동하는 동안 S20 및 S40이 수행될 수 있도록 트레이의 속도를 늦추고 및/또는 가속시키기 위해 조정될 수 있다. 컨베이어 시스템은 또한 트레이의 위치에 의존하여 트레이의 속도를 설정하기 위해 조정될 수 있다.
단계(S50)에서, 뒤집힌 달걀들(100d)은, 분석기 모듈(1300)의 프로세서(1302)에 의해 실행된 소프트웨어 지시들을 통해, 단계(S40)에서 캡처된 열화상 이미지들을 이미징함으로써 검출된다.
달걀들의 배치(100) 안에서 뒤집한 달걀들(100d)의 검출은 각각의 달걀(100)의 제 2 극한(104b) 주위에서 고온 구역의 존재 또는 부재를 결정함으로써 수행된다.
제 2 극한(104b)의 주위에서 고온 구역의 존재가 검출되면, 프로세스는 기포(102)가 제 2 극한(104b) 가까이에 위치되며 달걀(100)이, 달걀(100d)로 도 1에 예시된 바와 같이, 뒤집힌 위치에 있다고 결론을 내린다.
그렇지 않다면, 제 2 극한(104b)의 주위에서 고온 구역의 부재가 검출되면, 프로세스는 기포(102)가 제 2 극한(104b)이 아닌, 제 1 극한(104a) 가까이에 위치되며, 달걀(100)은 달걀(100u)로 도 1에 예시된 바와 같이, 직립 위치에 있다고 결론을 내린다.
고온 구역의 존재 또는 부재의 검출을 위한 소프트웨어 지시들은 열화상 이미지들에 존재하는 상관없는 부분들, 예로서 트레이(110)의 노출 부분들 또는 열 잡음들을 제거하기 위해 마스크들 및/또는 필터들의 사용에 의존할 수 있다.
소프트웨어 지시들은 또한 전역적 통계 측정들, 예로서 달걀들(100)의 전체 배치에 걸친 온도 변화, 및 국소적 통계 측정들, 예로서 각각의 달걀에 대한 온도 변화에 기초하여 고온 구역에 대한 임계 값을 계산하는 것에 의존할 수 있다.
또한, 이미지 프로세싱 툴들, 예로서 강도 차들 및 변화들, 에지 검출, 이미지 세그멘테이션, 이미지 강화, 잡음 감소, 기하학적 변환들, 또는 이미지 등록은 또한 기포(102)의 존재를 검출할 뿐만 아니라 기포(102)의 크기 및 온도와 같은 달걀(100)의 다른 특성들을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
비-제한적인 바람직한 실시예에서, 단계들(S10 내지 S50)은 달걀들의 포란 전에 수행된다. 종래에, 닭들이 알들을 낳은 직후, 달걀들은, 그것들의 성장을 정지시키거나 또는 속도를 늦추기 위해, 온도가 섭씨 약 12°내지 21°사이에 있는, 냉각 챔버에 위치된다. 달걀들은 나중에 온도가 섭씨 약 35°내지 38°사이에 있는 포란 챔버에 위치된다. 본 발명의 비-제한적인 바람직한 실시예에 따른 방법은 달걀들의 포란 직전 수행되며, 즉 가열 모듈(1100) 및 이미징 모듈(1200)은 냉각 챔버 및 포란 챔버 사이에 위치된다.
도 5는 본 개시의 특정한 양상들에 따른, 장치(1000)의 제어 모듈(1300)의 하드웨어 다이어그램의 개략도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 시스템들, 동작들, 및 프로세스들은 프로세서(1302) 또는 적어도 하나의 애플리케이션 특정 프로세서(ASP)를 사용하여 구현될 수 있다. 프로세서(1302)는, 본 개시의 시스템들, 동작들, 및 프로세스들을 수행하고 및/또는 제어하도록 프로세서(1302)를 제어하기 위해 구성된, 메모리(1304)(예로서, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 정적 메모리, DRAM, SDRAM, 및 그것들의 등가물들)와 같은, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 이용할 수 있다. 또한, 메모리(1304)는 열화상 카메라(1210)에 의해 찍힌 달걀들(100)의 배치의 열화상 이미지들을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 다른 저장 매체들은 디스크 제어기(1306)와 같은, 제어기를 통해 제어될 수 있으며, 이것은 하드 디스크 드라이브(1308) 또는 광 디스크 드라이브(1310)를 제어할 수 있다.
프로세서(1302) 또는 그것의 양상들은, 대안적인 실시예에서, 본 개시를 증가시키거나 또는 완전히 구현하기 위해 로직 디바이스를 포함하거나 또는 배타적으로 포함할 수 있다. 이러한 로직 디바이스는, 이에 제한되지 않지만, 애플리케이션-특정 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 일반-어레이 로직(GAL), 및 그것들의 등가물들을 포함한다. 프로세서(1302)는 별개의 디바이스 또는 단일 프로세싱 메커니즘일 수 있다. 뿐만 아니라, 본 개시는 다중-코어 프로세서의 병렬 프로세싱 능력들로부터 이익을 얻을 수 있다. 또 다른 양상에서, 본 개시에 따른 프로세싱의 결과들은 디스플레이 제어기(1312)를 통해 제어 모듈(1300)의 주변에 있거나 또는 그것의 부분일 수 있는 모니터(1314)에 디스플레이될 수 있다. 모니터(1314)는 도 1에 예시된 바와 같이, 열화상 카메라(1210)에 의해 찍힌 달걀들(100)의 배치의 열 화상들을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 모니터(1314)는 명령/지시 인터페이스에 대한 터치-민감형 인터페이스를 제공받을 수 있다. 디스플레이 제어기(1312)는 또한 개선된 계산 효율을 위해 적어도 하나의 그래픽 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 부가적으로, 제어 모듈(1300)은, 센서들(1318)로부터 센서 데이터를 입력하며 작동기들(1322)로의 오더들을 출력하기 위해 제공된, I/O(입력/출력) 인터페이스(1316)를 포함할 수 있다. 센서들(1318) 및 작동기들은 열화상 카메라(1210)와 같은, 본 개시에서 설명된 센서들 및 작동기들 중 임의의 것에 대해 예시한다.
뿐만 아니라, 다른 입력 디바이스들은 주변 장치들로서 또는 제어 모듈(1300)의 부분으로서 I/O 인터페이스(1316)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 키보드 또는 마우스(1320)와 같은 포인팅 디바이스는 본 개시의 다양한 프로세스들 및 알고리즘들의 파라미터들을 제어할 수 있으며, 부가적인 기능 및 구성 옵션들을 제공하기 위해, 또는 디스플레이 특성들을 제어하기 위해 I/O 인터페이스(1316)에 연결될 수 있다. 본 개시에서 설명된 자동 장치들의 요소들 중 임의의 것에서 구체화될 수 있는 작동기들(1322)은 또한 I/O 인터페이스(1316)에 연결될 수 있다. 상기-주지된 하드웨어 구성요소들은 제어 가능한 파라미터들을 포함한, 데이터의 송신 또는 수신을 위해 네트워크 인터페이스(1326)를 통해 네트워크(1324)에 결합될 수 있다. 중앙 버스(BUS)(1328)는 상기 주지된 하드웨어 구성요소들을 함께 연결하기 위해, 및 그 사이에 디지털 통신을 위한 적어도 하나의 경로를 제공하기 위해 제공될 수 있다.
앞서 말한 논의는 본 개시의 목적의 단지 대표적인 실시예들만을 개시하고 설명한다. 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해될 바와 같이, 본 개시의 목적은 그것의 사상 또는 본질적인 특성들로부터 벗어나지 않고 다른 특정 형태들로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 개시는 예시적이도록 의도되며, 본 개시의 목적뿐만 아니라 청구항들의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 대한 다수의 수정들 및 변화들이 상기 교시들을 고려하여 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 본 발명은 여기에서 구체적으로 설명된 것 외에 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
Claims (22)
- 복수의 달걀(100)의 각각의 달걀(100d)의 배향을 식별하기 위한 장치(1000)에 있어서,
적외선 광에 상기 복수의 달걀을 노출시키며 각각의 달걀의 기포에 고온 구역을 생성하도록 구성된 적외선 광원을 포함한 가열 모듈(1100);
상기 복수의 달걀(100)의 열화상 이미지들을 캡처하도록 구성된 열화상 카메라(1210)를 가진 이미징 모듈(1200); 및
상기 열화상 이미지들로부터 각각의 달걀의 기포(102)에서 상기 고온 구역의 존재를 검출하며 상기 복수의 달걀(100)에서 각각의 달걀의 배향을 식별하도록 구성된 분석기 모듈(1300)을 포함하고,
상기 가열 모듈(1100)은 상기 적외선 광원을 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템(1140)을 더 포함하며, 상기 냉각 시스템(1140)은 상기 적외선 광원 주변의 공기를 상기 복수의 달걀(100) 및 상기 이미징 모듈(1200)로부터 멀어지도록 이동시키도록 구성되는 적어도 하나의 팬(1142)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 팬(1142)은 상기 적외선 광원의 최상부로부터 상기 가열 모듈(1100)의 최하부로의 공기 순환을 발생시키도록 구성되는, 복수의 달걀의 각각의 달걀의 배향을 식별하기 위한 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 적외선 광원은 노출 기간 동안 및 상기 복수의 달걀(100)로부터의 노출 거리에서 단파 적외선 광을 방출하는 적외선 코팅 램프(1110)를 포함하고, 상기 적외선 광원은 열 낭비를 제한하고 상기 단파 적외선 광을 상기 복수의 달걀(100)로 향하도록 구성된 반사기(1120)를 포함하며, 상기 노출 기간은 1 내지 9초 사이에 있으며 상기 노출 거리는 60mm 내지 200mm 사이에 있는, 복수의 달걀의 각각의 달걀의 배향을 식별하기 위한 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 가열 모듈(1100)은 상기 복수의 달걀(100)로부터의 파편으로부터 상기 적외선 광원을 보호하도록 구성된 스크린(1130)을 더 포함하고, 상기 스크린(1130)은 적외선을 통과시키고(transparent) 실리카 및 석영의 혼합물로 만들어지는, 복수의 달걀의 각각의 달걀의 배향을 식별하기 위한 장치. - 복수의 달걀(100) 중 뒤집힌 달걀들(100d)을 식별하기 위한 장치(1000)에 있어서,
상기 복수의 달걀(100)의 각각의 달걀을 방사선 소스로부터의 방사선 플럭스에 노출시키도록 구성된 가열 모듈(1100);
상기 달걀들이 상기 방사선 플럭스에 노출될 때 상기 복수의 달걀(100)의 열화상 이미지들을 캡처하도록 구성된 열화상 카메라(1210)를 가진 이미징 모듈(1200); 및
상기 열화상 이미지들로부터 각각의 달걀의 기포(102)에서 가열된 구역의 존재를 검출하며 상기 가열된 구역의 존재에 기초하여 뒤집힌 달걀들을 식별하도록 구성된 분석기 모듈(1300)을 포함하고,
상기 가열 모듈(1100)은 상기 방사선 소스를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템(1140)을 더 포함하며, 상기 냉각 시스템(1140)은 상기 방사선 소스 주변의 공기를 상기 복수의 달걀(100) 및 상기 이미징 모듈(1200)로부터 멀어지도록 이동시키도록 구성되는 적어도 하나의 팬(1142)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 팬(1142)은 상기 방사선 소스의 최상부로부터 상기 가열 모듈(1100)의 최하부로의 공기 순환을 발생시키도록 구성되는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 이미징 모듈(1200)은 상기 복수의 달걀(100) 및 상기 열화상 카메라(1210) 사이에서 열 손실을 제한하기 위해 절연 하우징(1220)을 더 포함하는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 열화상 카메라(1210)는 외부 요소들로부터 상기 열화상 카메라(1210)를 보호하도록 구성된 카메라 하우징(1230)의 엔클로저 내부에 배치되는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 열화상 카메라(1210)로부터의 열이 상기 카메라 하우징으로 전달되도록 상기 카메라 하우징(1230)은 열 도체 재료들로 만들어지는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 카메라 하우징(1230)은 냉각 시스템을 포함하는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 분석기 모듈(1300)은 상기 가열된 구역을 검출하기 위해 상기 열화상 이미지들에 대한 전역적 및 국소적 통계 측정들을 수행하도록 구성되는, 복수의 달걀 중 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 장치. - 청구항 4 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 장치(1000)를 이용하여, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법에 있어서,
방사선 소스로 상기 복수의 달걀(100)을 가열하는 단계;
상기 방사선 소스를 통해 각각의 달걀(100d)의 기포 안에 고온 구역을 발생시키는 단계;
상기 방사선 소스로의 상기 복수의 달걀의 가열을 정지시키는 단계;
상기 복수의 달걀(100)의 상기 가열이 정지되는 동안 열화상 카메라(1210)를 갖고 상기 복수의 달걀(100)의 열화상 이미지들을 캡처하는 단계;
상기 고온 구역의 존재를 검출하기 위해 상기 열화상 이미지들을 분석하는 단계; 및
상기 뒤집힌 달걀들을 식별하는 단계를 포함하는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 달걀(100)의 상기 가열은 노출 기간 동안, 공칭 전력으로, 및 노출 거리로부터 상기 복수의 달걀(100) 상에 적외선 광을 방출하는 단계를 포함하는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 노출 기간은 1 내지 9초 사이에 있고, 상기 공칭 전력은 1000w 내지 5000w 사이에 있으며, 상기 노출 거리는 60mm 내지 200mm 사이에 있는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 고온 구역의 상기 발생은 각각의 달걀의 기포 이외의 다른 부분을 가열하지 않도록 수행되는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 가열의 상기 정지는 상기 방사선 소스로부터 멀리 상기 달걀들을 이동시킴으로써 수행되고, 상기 가열, 상기 발생 및 상기 캡처는 상기 달걀들이 상기 방사선 소스에 노출되는 위치로부터 상기 달걀들이 상기 열화상 카메라에 노출되는 또 다른 위치로 상기 달걀들을 이동시키도록 구성된 컨베이어 시스템을 갖고 상기 달걀들을 이동시키면서 수행되는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 가열, 상기 발생 및 상기 캡처는 상기 달걀들의 포란 전에 수행되는, 복수의 달걀로부터 뒤집힌 달걀들을 식별하기 위한 방법. - 삭제
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