KR102382159B1 - 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법 - Google Patents
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Abstract
외부의 반사거울을 사용하지 않고 제조원가를 낮추면서 검사 정확도를 높일 뿐 아니라 다양한 크기의 농산물의 당도 또는 산도를 측정 가능하도록 광원보정기능을 내장한 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법이 개시된다. 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기는 파지 가능하게 이루어진 본체부; 상기 본체부의 일측에 배치되고, 샘플에 근적외선을 조사하는 발광부; 및 상기 본체부의 일측에 발광부와 나란하게 배치되며, 샘플로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하며, 상기 발광부 및 수광부는 본체부에 대해 각도 조절가능하게 구비된다.
Description
본 발명은 당도측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샘플이 없는 상태에서 측정을 수행하고 측정된 신호를 기준으로 광원보정에 활용하는 광원 보정기능을 갖추고 휴대가 가능하면서 농산물을 파괴하지 않고 당도, 산도 등의 내부품질을 측정하며 분광데이터를 이용하여 농산물의 성분 분석을 수행하는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 과일 등의 농산물 당도측정기는 농가에서 출하시기 판단용으로 사용되며 유통단계에서는 품질 판단용으로 활용된다. 과일의 당도 값이 정확하면 제품의 신뢰성, 제품선호도, 출하가격 등이 높아지는 효과가 있다. 최근에는 농업 생산 인구의 감소, 고령화, 노동력 부족 등의 이유로 농산물의 수확 후 선별작업의 자동화 및 무인화 기술개발이 요구된다.
과일의 당도측정기는 작동 구조에 따라 여러 가지가 있으며, 그 중의 하나인 비파괴 당도측정기는 근적외선 대역 분광스펙트럼을 이용할 수 있다. 또한, 비파괴 당도측정기는 휴대 가능 여부에 따라 휴대형(Portable) 또는 설치형으로 구분할 수 있다. 설치형 측정기는 신뢰도가 높은 반면에 가격이 비싸고 휴대형 측정기는 가격이 비교적 싼 반면에 신뢰도는 설치형에 비해 떨어진다.
선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-0414186호(2003.12.23)에는 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치가 개시된바 있다.
종래의 휴대용 비파괴 당도측정기는 측정헤드부, 발광부, 수광/분광헤드부 및 탄성패드를 포함하여 이루어진다. 발광부는 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 과일에 빛을 조사한다. 수광/분광헤드부는 발광부와 이격되고 측정헤드부에 배치되며, 과일로부터 빛을 검출한다. 탄성패드는 측정헤드부의 전방에 밀착 고정된다.
한편, 성분 예측의 일반적인 순서는, 먼저 시료에 여러 파장의 빛을 조사한 후, 이에 대해 파장별로 시료가 빛을 흡수하는 정도를 측정한다. 그리고, 다중회귀분석(Multiple Linear Regression Method)이나 부분최소제곱회귀분석법(Partial Least Square Regresstion Method) 등의 기법으로 당도 등 내부 품질과 가장 유의한 관계를 나타내는 파장을 선발하고, 이러한 파장의 흡광도가 인자로 이루어진 품질예측모델을 개발한다.
흡광도는 직접적으로 측정하기 어려우므로 반사율이나 투과율을 이용해 간접적으로 흡광도를 측정할 수 있다. 반사율과 투과율은 광원이 가진 에너지에 대해 시료가 흡수하고 남은 에너지가 반사나 투과의 형태로 나타난다. 반사율은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
여기서, R(λ):파장 λ㎚에 대한 광반사율(%), λ:파장(㎚), S(λ):파장 λ㎚에 대한 시료에서 방사된 광의 세기, B(λ):항상 측정되는 잡음신호, L(λ):파장 λ㎚에 대한 광원의 세기 또는 상위기준신호.
또한, 흡광도는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
이렇게 구해진 흡광도에 대해 각 파장과 내부품질과의 상관관계를 구명하여 품질을 예측하기 위한 예측식의 개발 방법으로는 다중회귀분석법, 부분최소제곱회귀법 등이 이용되며, 다중회귀분석법의 경우 내부품질 예측식은 흡광도를 아래의 식에 대입함으로써 구할 수 있다.
여기서 Q: 내부품질지수, λx:파장 x㎚, X(λx):파장 x㎚에 대한 시료의 흡광도, a,b,c,....n,D:회귀계수.
상기의 방법에서 반사율을 측정하여 과일의 당도 등 내부품질을 판정하기 위해 사용되는 근적외선 광원은 작동상태에서 시간의 경과에 따라 광원의 출력이 저하되어 당도의 판정오차는 시간이 흐를수록 점차적으로 증가한다. 이러한 판정오차를 줄이기 위해 반사율을 측정시 필요한 광원의 세기 L(λ)와 하위기준신호 B(λ) 등의 측정은 다음과 같이 수행한다.
광원의 세기 L(λ)는 반사용 기준시료에 빛을 조사하여 반사되는 빛에너지를 측정해 이용하거나, 광원의 전면에 거울을 설치하고 정반사되는 에너지를 측정함으로써 광원의 세기 L(λ)를 설정한다. 또한, 하위기준신호 B(λ)는 광원을 OFF 시킨 상태에서 측정하거나 O으로 무시한채 반사율을 측정한다.
종래의 비파괴 당도측정기는 측정기기간 차이 또는 시간이 흐르면서 광원이 열화되어 정확도가 저하된다. 즉, 발광부의 광원은 지속적으로 사용함에 따라 성능이 열화되기 때문에 이에 대한 보정이 필요하다. 이러한 광원 보정을 위해 종래에는 반사성능이 최대화된 테프론(Teflon) 등의 특수물질을 거울로 이용하여 측정을 수행하기도 하는데, 이는 제조원가가 커지고 반사물질의 상태변화에 따라 정확도가 달라지는 등의 문제가 있다.
아울러, 휴대형 당도측정기는 구조적인 특성상 다양한 크기의 과일의 당도를 측정하기 불가능하고 크기별로 또는 품종별로 여러 개의 측정기를 구비하여야 하는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 종래의 비파괴 당도측정기는 유통업체에서 사용될 경우 농산물이 전국의 산지에서 모이는 특성으로 인해 휴대형은 사용이 불가능한 문제가 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 외부의 반사거울을 사용하지 않고 제조원가를 낮추면서 검사 정확도를 높일 뿐 아니라 다양한 크기의 농산물의 당도 또는 산도를 측정 가능하도록 광원보정기능을 내장한 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기는 파지 가능하게 이루어진 본체부; 상기 본체부의 일측에 배치되고, 샘플에 근적외선을 조사하는 발광부; 및 상기 본체부의 일측에 발광부와 나란하게 배치되며, 샘플로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하며, 상기 발광부 및 수광부는 본체부에 대해 각도 조절가능하게 구비된다.
상기 발광부 및 수광부는, 샘플의 당도 측정시 샘플을 향하며, 광원보정시 서로 대향하도록 구성된다.
또한, 본체부의 제1 지지체에 회전 가능하게 지지되는 제1 회전축을 구비하는 링크부재를 포함하고, 상기 발광부 및 수광부는 각각 제2 회전축을 구비하며, 상기 제2 회전축은 링크부재를 관통하여 본체부의 제2 지지체에 회전 가능하게 지지되어, 샘플의 당도 측정시 상기 발광부 및 수광부는 제2 회전축을 중심으로 본체부에 대해 회전 가능하여 샘플을 향하며, 광원보정시 상기 링크부재는 제1 회전축을 중심으로 본체부에 대해 회전됨과 아울러 상기 발광부 및 수광부는 제2 회전축을 중심으로 링크부재에 대해 회전되어 서로 대향한다.
상기 발광부의 둘레 및 수광부의 둘레를 따라 외부광(외부잡음광)을 차단하기 위한 차광재를 구비하며, 상기 발광부의 차광재와 수광부의 차광재는 광원보정시 서로 마주하여 면접촉한다.
상기 발광부 및 수광부는 광을 안내하는 광원가이드를 각각 구비하고, 상기 차광재는 광원가이드의 단부에 결합되어 돌출 연장된다.
상기 발광부 및 수광부는 각각 인쇄회로기판(PCB)을 구비하고, 발광부 및 수광부의 각도 조절시 PCB만 회동하도록 구성하거나, 발광부 및 수광부의 각도 조절시 발광부 모듈 및 수광부 모듈 전체가 회동하도록 구성된다.
본 발명에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정 방법은 파지 가능하게 이루어진 본체부; 상기 본체부의 일측에 배치되고, 샘플에 근적외선을 조사하는 발광부; 및 상기 본체부의 일측에 발광부와 나란하게 배치되며, 샘플로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하며, 상기 발광부 및 수광부는 본체부에 대해 각도 조절가능하게 구비되는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정 방법으로서, 광원보정시 상기 발광부와 수광부를 회전시켜 서로 대향한 상태로 발광부와 수광부 사이에 샘플이 없는 상태로 측정을 수행하고, 측정된 신호를 기준으로 광원보정에 활용한다.
본 발명에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법은 발광부 및 수광부의 각도를 조절 가능함에 따라, 비교적 작은 크기의 과일과 비교적 큰 크기의 과일에 모두 적용되어 활용 가능하다. 또한, 농가에서는 출하시기 판단용으로 활용되며 유통단계에서는 과일의 품질 판단용으로 활용할 수 있다. 과일의 당도값이 정확하면 제품의 신뢰성이 높아져 제품선호도가 향상되고 농가 입장에서는 출하가격도 높아지는 효과가 있다. 유통업체의 경우 소비자 불만에 매우 민감하므로 당도측정의 신뢰성이 요구되므로 유통단계에서도 광범위하게 활용 가능하다.
아울러, 본 발명에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법은 비파괴 방식의 당도 측정뿐 아니라 각종 농산물의 원산지 판별, 유기농 여부 판별 등에 활용할 수 있다. 또한, 분광데이터를 이용한 농산물 성분 분석 기술은 농산물의 원산지 판별, 유기농산물의 판별 등 여타 성분분석 분야와 유사한 기술적인 배경을 가지므로 다양한 분야에서 휴대형 성분분석 기술의 일반화를 촉진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 일부를 확대 도시한 분리 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정시 및 당도 측정시 작동 상태를 도시한 것이고,
도 6은 도 2의 작동 예를 도시한 것이며,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정시 작동 상태를 도시한 것이며,
도 9는 도 8의 A-A선을 따른 단면도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기가 서로 다른 크기의 샘플에 적용된 것을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 일부를 확대 도시한 분리 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정시 및 당도 측정시 작동 상태를 도시한 것이고,
도 6은 도 2의 작동 예를 도시한 것이며,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정시 작동 상태를 도시한 것이며,
도 9는 도 8의 A-A선을 따른 단면도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기가 서로 다른 크기의 샘플에 적용된 것을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 본체부(10)와, 발광부(20)와, 수광부(30)와, 차광재(40)(50)를 포함하여 이루어진다. 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 딸기, 사과, 참외, 수박 등의 농산물을 파괴하지 않고 남녀노소 용이하게 휴대가 가능하도록 비교적 소형으로 구현되며, 샘플(농산물)의 내부품질(당도, 산도 등)을 정확하게 측정 가능하다.
본체부(10)는 사용자의 손에 파지 가능하도록 이루어져 당도측정기를 휴대 가능하게 한다. 도면에는 본체부(10)의 형상을 소정의 두께를 갖는 대략 육면체 형상으로 도시하였으나, 그립감 향상을 위해 유선형이나 타원형 기둥 형상 등으로 설계 변경 가능하다. 본체부(10)의 일면에는 각종 정보를 표시하는 디스플레이패널(11) 및 복수개의 조작버튼(12) 등이 설치될 수 있다.
본체부(10)의 일측에는 발광부(20) 및 수광부(30)를 회전 가능하게 설치하기 위한 베이스(15)가 형성된다. 본체부(10) 내부에는 발광부(20) 및 수광부(30)를 작동하기 위한 부품들을 내장할 수 있도록 공간부가 마련되며, 일측(상부측)에는 베이스(15)가 마련되며 개구되어 있다. 베이스(15)는 발광부(20) 및 수광부(30)를 회전 가능하게 지지한다.
발광부(20)는 본체부(10)의 일측에 형성된 베이스(15)에 배치되며, 광원(25)을 구비한다. 발광부(20)는 샘플에 근적외선(NIR: Near Infra-Red)을 조사한다. 광원(25)은 발광다이오드(LED) 등으로 구성될 수 있으며, 대략 700㎚ 내지 2500㎚ 정도의 파악 대역으로 이루어질 수 있다.
수광부(30)는 본체부(10)의 일측에 형성된 베이스(15)에 배치됨과 아울러, 발광부(20)와 나란하게 배치된다. 수광부(30)는 샘플로부터 반사되는 빛을 수광한다. 발광부(20)에서 조사된 빛의 일부는 샘플의 내부로 들어가 흡수, 반사, 투과 등을 일으키고 샘플의 외부로 나온다.
수광부(30)는 수광센서(35) 및 온도센서(36)를 구비한다. 수광센서(35)는 발광부(20)에서 조사된 빛이 샘플 내부로 침투한 후에 확산반사되어 샘플 외부로 출사되면 이를 내부품질 분석을 위해 수집한다. 온도센서(36)는 샘플의 온도를 측정하고, 측정된 온도 정보를 제어부에 제공한다. 수광부(30)에는 분광기 등의 광검출수단이 내장 설치될 수 있다.
비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 광검출수단 및 제어부를 구비한다. 광검출수단은 샘플에서 나온 빛을 수집하고, 수집한 빛을 파장별로 분광하며, 분광된 빛을 파악 대역별로 누적시켜 전기신호로 변환한다. 아울러, 제어부는 광검출수단으로부터 전기신호를 받아 샘플의 내부품질을 판정한다. 제어부는 샘플의 내부품질 판정시 온도센서(36)로부터 수신한 온도 정보를 이용하여 온도차 보정을 수행할 수 있다.
특히, 발광부(20) 및 수광부(30)는 본체부(10)에 대해 각도 조절가능하게 구비된다. 발광부(20) 및 수광부(30)는 본체부(10)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 즉, 본체부(10)의 중심 연장선과 발광부(20)의 수직 연장선이 이루는 각도는 변경 가능하며, 본체부(10)의 중심 연장선과 수광부(30)의 수직 연장선이 이루는 각도는 변경 가능하다.
차광재(40)(50)는 발광부(20)의 둘레 및 수광부(30)의 둘레를 따라 형성되어, 외부광(외부잡음광)을 차단하는 기능을 한다. 발광부(20) 및 수광부(30)는 광을 안내하는 광원가이드를 각각 구비한다. 아울러, 차광재(40)(50)는 중심이 뚫린 원형기둥 형상이며, 광원가이드의 단부에 결합되어 광원가이드의 단부로부터 돌출 연장된다. 차광재(40)(50)는 샘플의 측정시 샘플의 표면에 밀착 접촉된다. 차광재(40)(50)는 샘플의 당도 측정시 샘플과 접촉되어 외부광을 차단할 뿐 아니라, 광원보정시 외부광을 차단하여 더욱 정확한 당도 측정 및 광원보정 수행을 가능하게 한다.
더욱 상세하게는, 발광부(20)는 케이스 내부에 광원(25), 인쇄회로기판(PCB) 등이 내장된 하나의 모듈 형태로 이루어진다. 발광부(20)의 케이스 상면에는 차광재(40)가 빛의 조사 방향과 나란한 방향으로 돌출 형성된다. 발광부(20)의 하부에는 링크부재(70)가 구비된다. 링크부재(70)는 제1 회전축(71)을 구비한다. 제1 회전축(71)은 본체부(10)의 제1 지지체(16)에 회전 가능하게 지지된다.
또한, 발광부(20)는 제2 회전축(22)을 구비한다. 제2 회전축(22)은 링크부재(70)를 관통하여 본체부(10)의 제2 지지체(17)에 회전 가능하게 지지된다. 제1 지지체(16)와 제2 지지체(17)는 본체부(10)의 상부에 형성된 베이스(15)에 나란히 형성된다. 링크부재(70)에는 제2 회전축(22)을 회전 가능하게 관통시키는 관통홀(72)이 형성된다.
제1 회전축(71) 및 제2 회전축(22)은 본체부(10)의 전후 방향으로 나란하게 연장 형성된다. 이 경우, 본체부(10)의 전후 방향은 발광부(20)와 수광부(30)가 나란하게 배치된 방향에 대해 수직하는 방향이다. 발광부(20)는 제2 회전축(22)을 중심으로 상하방향으로 회전된다. 즉, 발광부(20)가 시계 방향으로 최대 회전되면 발광부(20)에서 조사되는 빛은 대략 상부를 향하도록 뉘어진 상태가 되며, 발광부(20)가 반 시계 방향으로 최대 회전되면 발광부(20)에서 조사되는 빛은 대략 수평을 향하도록 세워진 상태가 된다.
한편, 수광부(30)는 케이스 내부에 수광센서(35), 온도센서(36), 인쇄회로기판(PCB) 등이 내장된 하나의 모듈 형태로 이루어진다. 수광부(30)의 케이스 상면에는 차광재(50)가 빛의 유입 방향과 나란한 방향으로 돌출 형성된다. 수광부(30)의 하부에는 링크부재(70)가 구비된다. 링크부재(70)는 제1 회전축(71)을 구비한다. 제1 회전축(71)은 본체부(10)의 제1 지지체(16)에 회전 가능하게 지지된다.
또한, 수광부(30)는 제2 회전축(32)을 구비한다. 제2 회전축(32)은 링크부재(70)를 관통하여 본체부(10)의 제2 지지체(17)에 회전 가능하게 지지된다. 제1 지지체(16)와 제2 지지체(17)는 본체부(10)의 상부에 형성된 베이스(15)에 나란히 형성된다. 링크부재(70)에는 제2 회전축(32)을 회전 가능하게 관통시키는 관통홀(72)이 형성된다.
제1 회전축(71) 및 제2 회전축(22)은 본체부(10)의 전후 방향으로 나란하게 연장 형성된다. 이 경우, 본체부(10)의 전후 방향은 발광부(20)와 수광부(30)가 나란하게 배치된 방향에 대해 수직하는 방향이다. 수광부(30)는 제2 회전축(32)을 중심으로 상하방향으로 회전된다. 즉, 수광부(30)가 반 시계 방향으로 최대 회전되면 수광부(30)는 대략 상부를 향하도록 뉘어진 상태가 되며, 수광부(30)가 시계 방향으로 최대 회전되면 수광부(30)는 대략 수평을 향하도록 세워진 상태가 되어, 발광부(20)와 수광부(30)는 서로 마주보게 된다.
즉, 샘플의 당도 측정시, 발광부(20) 및 수광부(30)는 각각 제2 회전축(22,32)을 중심으로 본체부(10)에 대해 회전 가능하여 샘플을 향한다. 아울러, 광원보정시, 링크부재(70)는 제1 회전축(71)을 중심으로 본체부(10)에 대해 회전됨과 아울러, 발광부(20) 및 수광부(30)는 각각 제2 회전축(22,32)을 중심으로 링크부재(70)에 대해 회전되어 서로 대향한다.
더욱 상세하게는, 도 4에 도시된 것처럼 수광부(30)에 형성된 제2 회전축(32)은 링크부재(70)의 관통홀(72)을 통과하여 관통홀(72)에 대해 회전 가능하다. 제2 회전축(32)이 본체부(10)에 형성된 제2 지지체(17)에 끼워지면, 수광부(30)는 제2 회전축(32)을 중심으로 본체부(10)에 대해 회전 가능하다. 또한, 링크부재(70)에 형성된 제1 회전축(71)은 본체부(10)에 형성된 제1 지지체(16)에 회전 가능하게 끼워진다.
링크부재(70)에 형성된 제1 회전축(71)이 제1 지지체(16)에 끼워진 상태에서, 수광부(30)에 형성된 제2 회전축(32)이 제2 지지체(17)로부터 이탈하면, 링크부재(70)는 본체부(10)에 대해 제1 회전축(71)을 중심으로 회전 가능한 상태가 되고 수광부(30)는 링크부재(70)에 대해 제2 회전축(32)을 중심으로 회전 가능한 상태가 된다. 도 4에서는 수광부(30)의 구조를 도시하였으며, 발광부(20)의 연결 구조도 수광부(30)와 동일하다.
제1 회전축(71)과 제2 회전축(22,32)은 나란한 방향으로 돌출된다. 제1 지지체(16)는 제1 회전축(71)을 탄력적으로 끼워 회전 가능하게 지지한다. 제1 회전축(71)은 제1 지지체(16)에 항상 연결되어 있다. 아울러, 제2 지지체(17)는 제2 회전축(22,32)을 탄력적으로 끼워 회전 가능하게 지지한다. 제2 회전축(22,32)이 제2 지지체(17)에 연결된 상태에서, 발광부(20) 및 수광부(30)는 제2 회전축(22,32)을 중심으로 본체부(10)에 대해 회전 가능하다. 또한, 제2 회전축(22,32)이 제2 지지체(17)로부터 이탈한 상태에서, 발광부(20) 및 수광부(30)는 제2 회전축(22,32)을 중심으로 링크부재(70)에 대해 회전 가능하다.
도 5 내지 도 9를 더 참조하면, 발광부(20) 및 수광부(30)는 샘플의 당도 측정시 샘플을 향하며, 광원보정시 서로 대향하도록 구성된다. 즉, 발광부(20)의 차광재(40)와 수광부(30)의 차광재(50)는 광원보정시 서로 마주하여 면접촉한다. 광원보정시 발광부(20)와 수광부(30)는 대향하며 샘플이 없는 상태에서 측정을 수행하고, 측정된 신호를 기준으로 광원보정에 활용한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 외부의 반사거울 구조를 사용하지 않고 광원보정수단을 내부에 내장하며, 다양한 품종과 크기의 샘플에 대하여 예측표준오차(SEP: Standard Error of Prediction)를 기준치 이하로 실증할 수 있다. 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)를 이용하여 특정 품종을 대상으로 학습데이터를 구축하고, 머신러닝(Machine Learning) 기법을 적용한 당도판정모델을 개발하고 시스템을 구현한다.
발광부(20) 및 수광부(30)는 본체부(10)에 대해 회전 가능하게 각도 조절이 가능하므로, 휴대성이 우수하면서도 효과적으로 광원보정이 가능하다. 본 실시 예에서는 발광부(20) 및 수광부(30)의 각도 조절시 발광부 모듈 및 수광부 모듈 전체가 회동하도록 구성되었으나, 다른 실시 예로 발광부 및 수광부는 각각 인쇄회로기판(PCB)을 구비하고, 발광부 및 수광부의 각도 조절시 PCB만 회동하도록 구현하는 것도 가능하다.
도 10을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 발광부(20) 및 수광부(30)의 각도를 조절 가능함에 따라, 비교적 작은 크기의 과일(91)과 비교적 큰 크기의 과일(92)에 모두 적용되어 활용 가능하다. 또한, 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 농가에서는 출하시기 판단용으로 활용되며 유통단계에서는 과일의 품질 판단용으로 활용할 수 있다. 과일의 당도값이 정확하면 제품의 신뢰성이 높아져 제품선호도가 향상되고 농가 입장에서는 출하가격도 높아지는 효과가 있다. 유통업체의 경우 소비자 불만에 매우 민감하므로 당도측정의 신뢰성이 요구되므로 유통단계에서도 광범위하게 활용 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 비파괴 방식의 당도 측정뿐 아니라 각종 농산물의 원산지 판별, 유기농 여부 판별 등에 활용할 수 있다. 또한, 분광데이터를 이용한 농산물 성분 분석 기술은 농산물의 원산지 판별, 유기농산물의 판별 등 여타 성분분석 분야와 유사한 기술적인 배경을 가지므로 다양한 분야에서 휴대형 성분분석 기술의 일반화를 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기(1)는 측정기기간 차이 또는 시간이 흐르면서 광원이 열화되어 정확도가 저하되는 문제를 해결하기 위해 광원보정기능을 내장한다. 샘플의 비파괴 당도를 예측하기 위해 스펙트럼측정 -> 전처리 -> 예측모델 구동을 거쳐 당도값을 예측할 수 있다. 근적외선을 활용한 농산물의 성분분석에 사용되는 광원은 항상 예측모델 개발시 사용된 광원과 일치하는 광특성을 보여야 한다. 광원은 지속적인 사용에 따라 성능이 열화되므로 이에 대한 보정을 수행한다.
광원의 특성을 평가하기 위해, 발광부(20) 및 수광부(30)는 대향하는 구조를 가짐에 따라, 중간 매개물없이 광원(25)의 현재 상태를 정확하게 파악 가능하고 이를 광원보정에 이용할 수 있다. 발광부(20) 및 수광부(30)가 마주보는 상태에서 발광부(20)의 차광재(40)와 수광부(30)의 차광재(50)가 서로 면접촉함에 따라, 차광재들(40)(50) 사이에 일종의 암실을 형성하고 외부광을 차단할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기
10: 본체부 11: 디스플레이패널
12: 조작버튼 15: 베이스
16: 제1 지지체 17: 제2 지지체
20: 발광부 25: 광원
30: 수광부 35: 수광센서
36: 온도센서 40,50: 차광재
70: 링크부재 71: 제1 회전축
72: 관통홀 22,32: 제2 회전축
91,92: 샘플
10: 본체부 11: 디스플레이패널
12: 조작버튼 15: 베이스
16: 제1 지지체 17: 제2 지지체
20: 발광부 25: 광원
30: 수광부 35: 수광센서
36: 온도센서 40,50: 차광재
70: 링크부재 71: 제1 회전축
72: 관통홀 22,32: 제2 회전축
91,92: 샘플
Claims (7)
- 파지 가능하게 이루어진 본체부;
상기 본체부의 일측에 배치되고, 샘플에 근적외선을 조사하는 발광부; 및
상기 본체부의 일측에 발광부와 나란하게 배치되며, 샘플로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하며,
상기 발광부 및 수광부는 본체부에 대해 각도 조절가능하게 구비되고,
상기 발광부 및 수광부는,
샘플의 당도 측정시 샘플을 향하며, 광원보정시 서로 대향하도록 구성되는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
본체부의 제1 지지체에 회전 가능하게 지지되는 제1 회전축을 구비하는 링크부재를 포함하고,
상기 발광부 및 수광부는 각각 제2 회전축을 구비하며, 상기 제2 회전축은 링크부재를 관통하여 본체부의 제2 지지체에 회전 가능하게 지지되어,
샘플의 당도 측정시 상기 발광부 및 수광부는 제2 회전축을 중심으로 본체부에 대해 회전 가능하여 샘플을 향하며,
광원보정시 상기 링크부재는 제1 회전축을 중심으로 본체부에 대해 회전됨과 아울러 상기 발광부 및 수광부는 제2 회전축을 중심으로 링크부재에 대해 회전되어 서로 대향하는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기. - 제1 항에 있어서,
상기 발광부의 둘레 및 수광부의 둘레를 따라 외부광(외부잡음광)을 차단하기 위한 차광재를 구비하며,
상기 발광부의 차광재와 수광부의 차광재는 광원보정시 서로 마주하여 면접촉하는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기. - 제4 항에 있어서,
상기 발광부 및 수광부는 광을 안내하는 광원가이드를 각각 구비하고,
상기 차광재는 광원가이드의 단부에 결합되어 돌출 연장되는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기. - 제1 항에 있어서,
상기 발광부 및 수광부는 각각 인쇄회로기판(PCB)을 구비하고, 발광부 및 수광부의 각도 조절시 PCB만 회동하도록 구성하거나,
발광부 및 수광부의 각도 조절시 발광부 모듈 및 수광부 모듈 전체가 회동하도록 구성되는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기. - 파지 가능하게 이루어진 본체부; 상기 본체부의 일측에 배치되고, 샘플에 근적외선을 조사하는 발광부; 및 상기 본체부의 일측에 발광부와 나란하게 배치되며, 샘플로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부를 포함하며, 상기 발광부 및 수광부는 본체부에 대해 각도 조절가능하게 구비되는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정 방법으로서,
광원보정시 상기 발광부와 수광부를 회전시켜 서로 대향한 상태로 발광부와 수광부 사이에 샘플이 없는 상태로 측정을 수행하고, 측정된 신호를 기준으로 광원보정에 활용하는 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기의 광원보정 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210119248A KR102382159B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 비파괴 방식의 휴대형 당도측정기 및 이의 광원보정 방법 |
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| KR102382159B1 true KR102382159B1 (ko) | 2022-04-01 |
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| KR100414186B1 (ko) | 2001-07-24 | 2004-01-07 | 대한민국 | 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치 |
| KR20100082476A (ko) * | 2009-01-09 | 2010-07-19 | 주식회사 비엔엠 | 휴대용 비파괴 과일당도 측정기 |
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-
2021
- 2021-09-07 KR KR1020210119248A patent/KR102382159B1/ko active IP Right Grant
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