KR20030009825A - 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근적외선 분광기술로 다양한 종류의 과일로부터 당도시료를 추출하여 당도에 따른 과일을 선별하기 위한 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치에 관한 것이다. 본 광원자동보정장치는 광원으로부터 방사되는 빛을 측정시료가 놓인 위치에 까지 유도하는 광로유도부와, 상기 측정시료측에 위치한 상기 광로유도부에 유도된 광원을 방사(조사)하고 이를 수광하는 방사 및 수광조립체와, 상기 광로유도부 간에 설치되어 상기 광원으로부터 방사되는 경로를 선택적으로 차단하는 광원경로차단부재와, 상기 방사 및 수광조립체로부터 수광된 광원의 빛세기를 산출하여 상기 측정시료의 당도와 산도를 선별하도록 분광스펙트럼을 분석하고 해석하며, 수광된 광원의 세기가 점차적으로 감소하고 있다면 상기 광원경로차단부재에게 광원경로를 차단하도록 제어하는 광검출기를 포함한다. 이에 따라, 수동으로 행하던 번거로움이 해소될 뿐만 아니라 당도판정오차가 크게 줄어들고, 이를 자동화된 라인에 채택하게 되면 선별능률과 정밀도의 향상 및 기계의 신뢰성 증대 등에 크게 기여하는 효과가 있다.

Description

과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치{the automatic calibration system and for measuring internal qualities of fruits on both side}

본 발명은 과일의 당도선별장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근적외선 분광기술로 다양한 종류의 과일로부터 당도시료를 추출하여 당도에 따른 과일을 선별하기 위한 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 과일에 대한 당도의 선별은 작업자가 다년간의 경험에 의하여 시각과 촉각과 후각으로 판단해왔다. 그러나, 이와 같은 과일의 당도판별은 다소 부정확하게 선별되기 때문에 품질에 대한 신뢰도가 떨어지고, 당도의 등급별로 선별하기가 거의 불가능하기 때문에 당도별로 품질을 분류할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 근적외선 분광기술이 이용되는데, 이는 과일의 당도나 산도 등 품질을 비교적 정확하게 판정할 수 있다. 판정은 수동으로 과일을 올려 놓은 후, 일측면을 향한 근적외선의 반사율과 투과율을 측정하고 이에 기초하여 당도함량별로 등급화한다. 여기서, 상기 반사율은 반사된 빛의 세기에 대한 광원의 빛세기의 비율이고, 상기 투과율은 투과된 빛의 세기에 대한 광원의 빛세기의 비율이다. 이 때, 상기 광원은 시간에 관계없이 거의 일정한 세기를 가지고 있어야 한다.

그러나, 과일의 당도선별용으로 사용되는 광원은 작동상태에서 시간이 경과하게 되면 광원의 출력이 저하되기 때문에 당도의 판정오차는 시간이 경과함에 따라 점차적으로 증가한다. 이와 같은 판정오차를 줄이기 위하여 1시간정도의 시간간격을 두고 투과 또는 반사용 기준시료(황산바륨 압착고형물 또는 테프론 블록)에 빛을 조사하여 투과되거나 반사되는 빛에너지를 광원의 빛세기로 한다. 따라서, 외부환경의 오염에 노출되기 쉽고, 기준시료에 대해 일정한 시간간격으로 투과 및 반사되는 에너지를 산출하여야 하는 번거로운 조작이 필요한 문제점이 있다.

또한, 과일의 산도와 당도 등의 내부품질은 과일 한 개의 내부에서도 상하, 좌우 등 위치에 따라서도 차이가 있기 때문에 과일 한 면에 빛을 조사하여 반사되는 에너지로는 그 과일의 내부품질을 정확하게 판정하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 근적외선을 과일의 양쪽면에 조사하고 반사된 광에너지를 측정하여 분석함으로서 당도판정오차를 줄여 과일 내부의 품질판정을 위한 선별정밀도를 향상시키도록 한 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 광원으로부터 방사되는 빛을 측정시료가 놓인 위치에 까지 유도하는 광로유도부와, 상기 측정시료측에 위치한 상기 광로유도부에 유도된 광원을 방사(조사)하고 이를 수광하는 방사 및 수광조립체와, 상기 광로유도부 간에 설치되어 상기 광원으로부터 방사되는 경로를 선택적으로 차단하는 광원경로차단부재와, 상기 방사 및 수광조립체로부터 수광된 광원의 빛세기를 산출하여 상기 측정시료의 당도와 산도를 선별하도록 분광스펙트럼을 분석하고 해석하며, 수광된 광원의 세기가 점차적으로 감소하고 있다면 상기 광원경로차단부재에게 광원경로를 차단하고 개방하도록 제어하는 광검출기를 포함하는 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 광원경로차단부재는 12V의 전원으로부터 작동되는 소정의 회동각만큼 반복적으로 움직이는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 결합되어 회동하면서 광원을 차단하고 통과하는 광차단판과, 상기 솔레노이드와 상기 광차단판을 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱의 외측에 마련되어 상기 솔레노이드에게 12V의 전원을 인가하기 위한 전원단자와, 상기 광차단판에 의해 광원이 차단되도록 일부가 광섬유로 노출되어 상기 케이싱에 결합되어 있으며, 상기 솔레노이드에 의해 관통된 광을 광검출기에게로 향하는 광로유도부를 포함하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치를 나타낸 전체 평면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치의 광섬유다발을 나타낸 평면도이고,

도 3a는 도 1에 따른 광원경로차단부재의 시료반사광 및 광원세기 측정시 나타낸 평면도이고,

도 3b는 도 3a의 측단면도이고,

도 4a는 도 1에 따른 광원경로차단부재의 광차단시 나타낸 평면도이고,

도 4b는 도 4a의 측단면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 ; 광섬유다발12, 28 ; 광로유도부

14 ; 방사 및 수광조립체15 ; 방사

17 ; 수광20 ; 광원경로차단부재

22 ; 솔레노이드24 ; 광차단판

26 ; 전원단자30 ; 케이싱

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치를 나타낸 전체 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치의 광섬유다발을 나타낸 평면도이고, 도 3a는 도 1에 따른 광원경로차단부재의 시료반사광 및 광원세기 측정시 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 측단면도이고, 도 4a는 도 1에 따른 광원경로차단부재의 광차단시 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 측단면도이다.

본 광원자동보정장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 2분기식 광섬유다발(10), 광원경로차단부재(20), 광검출기(미도시)로 구성되어 있다.

상기 광섬유다발(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원으로부터 방사되는 빛을 측정시료가 놓인 위치에 까지 유도하는 광로유도부(12)와, 상기 측정시료측에 위치한 상기 광로유도부(12)에 유도된 광원을 방사(조사)하고 이를 수광하는 방사 및 수광조립체(14)로 이루어져 있다. 여기서, 상기 광로유도부(12)는 동심원의 구조로 되어 있으며, 그의 중심에 광섬유가 마련되어 있고, 광섬유의 외경에는 광로를 따라 성형할 수 있는 굴곡용 벨로우즈관이 감싸고 있다. 상기 광로유도부(12) 간에는 상기 광원으로부터 방사되는 경로를 선택적으로 차단하는 광원경로차단부재(20)가 설치되어 있다. 상기 방사 및 수광조립체(14)는 광로유도부(12)와 비슷한 동심원구조로 되어 있으며, 그 중심 내경에는 빛을 방출하는 방사부(15)가 있고, 그 외경에는 빛을 수광하는 수광부(17)가 있다.

상기 광원경로차단부재(20)는 도 3a 및 도 3b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 12V의 전원으로부터 작동되는 소정의 회동각만큼 반복적으로 움직이는 솔레노이드(22)와, 솔레노이드(22)에 결합되어 회동하면서 광원을 차단하고 통과하는 광차단판(24)과, 솔레노이드(22)에게 12V의 전원을 인가하기 위한 전원단자(26)와, 솔레노이드(22)에 의해 관통된 광을 광검출기에게로 향하도록 한 광로유도부(28)를 가지고 있다. 상기 광로유도부(28)가 양측으로 결합되어 있고, 상기 솔레노이드(22)와, 상기 광차단판(24)을 수용하고 있는 사각형상의 케이싱(30)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 케이싱(30) 내측에 위치한 상기 광로유도부(28)는 광섬유가 노출되어 있다.

상기 광검출기는 상기 방사 및 수광조립체(14)로부터 수광된 광원의 빛세기를 산출하여 과일의 당도와 산도를 선별하도록 분광스펙트럼을 분석하고 해석할 수 있도록 한다. 수광된 광원의 세기가 점차적으로 감소하고 있다면 상기 광원경로차단부재(20)에게 광원경로를 차단하도록 제어한다.

상술한 바와 같은 본 광원자동보정장치의 동작은 먼저, 광원에서 나오는 빛은 광로유도부(12)를 통하여 진행되면서 2분기로 나뉘어져 종단에 있는 측정시료로 조사되는데, 이 때, 나뉘어진 광로유도부(12)의 측정시료 측에는 상호 상대편을 향하는 구조로 배치되어 있다. 각각의 광로유도부(12)의 종단에 위치한 방사 및 수광조립체(14)의 내부에는 시료를 향하여 광이 방사되는 부분이고, 외부에는 시료에서 반사되는 광을 수광하여 검출기(미도시)로 전달하는 감지역할을 한다. 그래서 검출기는 시료로부터 발생하는 반사율과 투과율을 산출하여 당도와 산도를 산출한다.

여기서, 시료가 있을 경우에는 반사된 빛이 광 검출기를 향한 광섬유로 전달되지만, 시료가 없을 경우에는 방사 및 수광조립체(14)가 서로 대향된 구조이기 때문에 광원에서 출력되는 많은 량의 빛이 광로유도부(12)를 통하여 광검출기로 직접 전달된다. 이 때, 광원에서 출력된 빛이 광검출기로 곧 바로 전달될 때, 검출된 신호는 상위기준신호가 되며, 반사된 빛의 세기의 비율을 측정하기 위한 반사율 환산에 적용된다.

시료에서 반사되거나 아니면 시료를 통과하지 않고 직접 빛이 전달될 경우 그 두 빛 모두는 광원경로차단부재(20)를 통하여 광검출기로 전달된다.

즉, 도 3a 및 3b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(22)가 작동되지 않는 개방(off)상태에서는 시료에서의 반사되는 빛과 광원에서 나오는 빛 모두를 광검출기로 전달하지만, 일정한 폭으로 광원의 출력이 약화되거나 변화되었을 경우는 솔레노이드를 작동시켜 광차단판(24)으로 광경로를 막아 광검출기로 향하는 빛을 차단한다. 이 때, 광신호를 하위기준신호(또는 암신호)로 설정한다.

이와 같이 전기신호를 이용하여 신속하면서도 자동적으로 반사광의 세기, 상위기준신호, 하위기준신호를 측정할 수 있다. 여기서 분광학에서 반사율이란 (시료에서 반사된 광의 세기-하위기준신호)/(광원의 세기 또는 상위기준신호-하위기준신호)이다.

본 발명은 근적외선을 과일의 양쪽면에 조사하고 반사된 광에너지를 측정하여 분석함으로서 당도판정오차를 줄여 과일의 품질판정을 위한 선별정밀도를 향상시키기 때문에 수동으로 행하던 번거로움이 해소될 뿐만 아니라 당도판정오차가 크게 줄어들고, 이를 자동화된 라인에 채택하게 되면 선별능률과 정밀도의 향상 및 기계의 신뢰성 증대 등에 크게 기여하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 광원으로부터 방사되는 빛을 측정시료가 놓인 위치에 까지 유도하는 광로유도부와;

   상기 측정시료측에 위치한 상기 광로유도부에 유도된 광원을 방사(조사)하고 이를 수광하는 방사 및 수광조립체와;

   상기 광로유도부 간에 설치되어 상기 광원으로부터 방사되는 경로를 선택적으로 차단하는 광원경로차단부재와;

   상기 방사 및 수광조립체로부터 수광된 광원의 빛세기를 산출하여 상기 측정시료의 당도와 산도를 선별하도록 분광스펙트럼을 분석하고 해석하며, 수광된 광원의 세기가 점차적으로 감소하고 있다면 상기 광원경로차단부재에게 광원경로를 차단하도록 제어하는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치.
2. 제1항에 있어서;

   상기 광원경로차단부재는,

   12V의 전원으로부터 작동되는 소정의 회동각만큼 반복적으로 움직이는 솔레노이드와;

   상기 솔레노이드에 결합되어 회동하면서 광원을 차단하고 통과하는 광차단판과;

   상기 솔레노이드와 상기 광차단판을 수용하는 케이싱과;

   상기 케이싱의 외측에 마련되어 상기 솔레노이드에게 12V의 전원을 인가하기 위한 전원단자와;

   상기 광차단판에 의해 광원이 차단되도록 일부가 광섬유로 노출되어 상기 케이싱에 결합되어 있으며, 상기 솔레노이드에 의해 관통된 광을 광검출기에게로 향하는 광로유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과일의 당도선별을 위한 광원자동보정장치.