KR20150051817A - The desktop apparatus of non-destructive measurement of sugar contents for pears - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배의 당도를 비파괴적으로 측정하기 위한 탁상용 당도측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비파괴 측정기술의 한 분야인 근적외선(NIR : Near Infra-Red) 분광분석(Spectroscopic Analysis) 기술의 공지 기능과 구성을 적용하되, 사용 장소와 용도에 구애받지 않고 배의 당도 측정을 가능하게 하기 위하여 상기 배가 거치되는 측정헤드부 및 상기 측정헤드부를 구성하는 발광부와 수광/분광헤드부의 구성을 통해 경량, 소형화가 가능한 탁상용 비파괴 배 당도측정기에 관한 것이다.
The present invention relates to a table sugar meter for nondestructively measuring the sugar content of a boat, and more particularly, to a table sugar meter for non-destructive measurement, which comprises a known function of a near infrared (NIR) spectroscopic analysis technique And a light receiving unit and a light receiving / spectroscopic head unit constituting the measuring head unit, the light receiving unit and the light receiving / spectroscopic head unit are configured so as to enable the measurement of the sugar content of the boat, And more particularly to a nondestructive nondestructive testing apparatus capable of miniaturization.
배의 당도는 품종별 또는 수확 시기나 재배환경과 재배기술, 저장기술의 차이에 의해서 개체별로 차이가 발생한다. 따라서 수확 후 선별 및 판매에 있어서 배의 실시간 당도측정을 통한 품질평가 수단으로써 비파괴 당도측정기술이 요구되고 있다.The sugar content of the pear varies depending on the species, the harvesting season, the cultivation environment, the cultivation technique, and the storage technology. Therefore, there is a demand for nondestructive banding measurement technique as a quality evaluation means through real-time sugar level measurement of a ship in selection and sale after harvest.
현재 과일 선별장에서 수확 후 선별을 목적으로 고속, 대형의 이송선별기에 장착되어 동작하는 비파괴 당도측정기는 비싼 가격으로 인해서 보급화가 미흡한 실정이고, 소량의 표본 과일을 착즙하여 샘플링 검사를 통한 통계적 분류방법이 실시되고 있는데 표본오차가 매우 커서 소비자의 신뢰를 만족시키지 못하고 있다. 따라서 수확 후 선별단계에서 비파괴 당도측정기의 사용을 확대하는 수단일 뿐만 아니라, 과수 관련 유통기관, 심지어는 과일 매장에서 소비자가 직접 과일의 당도를 확인할 수 있도록 하는 수단으로써 소형, 저가형의 탁상용 비파괴 당도측정기술이 요구되고 있다.Currently, the non-destructive glucose meter, which is installed in high-speed and large-sized transfer sorters for the purpose of sorting after harvesting in fruit sorting area, is inadequate to be supplied due to high price. Statistical classification method by sampling a small amount of sample fruit The sample error is so large that it fails to satisfy consumer confidence. Therefore, it is not only a means for expanding the use of non-destructive glucose meters in the selection stage after harvest, but also as a means of enabling consumers to directly check the sugar content of fruit in fruit distribution establishments and even fruit stores. Technology is required.
일반적으로 과일의 당도를 비파괴적으로 측정하는 근적외선 분광분석기술은 과일 내부에 빛을 조사하는 수단인 광대역파장의 발광부와 과일 내부로부터 출력되는 빛을 수집하고 파장별로 검출하는 수단인 수광부 및 분광기를 포함하는 구성인 당도측정기를 이용한다. 이로부터 획득한 흡수파장스펙트럼으로부터 과일당도와의 상관관계는 회귀분석(Regression Analysis), 수전처리(Math Preprocessing) 및 보정(Correction)식을 이용한 검량모델식(Calibration Model Equation)으로 작성되어 과일을 파괴하거나 착즙하지 않고서도 과일 내부의 당도, 산도, 내부결함 등 과일의 물리적, 화학적 성질들을 비파괴적으로 측정할 수 있다.NIR spectroscopy, which measures nondestructively the sugar content of fruit, generally involves a light emitting part with a broadband wavelength, which is a means for irradiating light inside the fruit, and a light receiving part and a spectroscope, which collect light output from the inside of the fruit and detect it by wavelength, Use a sugar content meter, which is the included configuration. From the absorption spectrum obtained from this, correlation with fruit sugar content is made by Calibration Model Equation using Regression Analysis, Math Preprocessing and Correction Equation, Without physically or juice, the physical and chemical properties of fruits such as sugar content, acidity, and internal defects can be measured nondestructively.
이와 같은 근적외선 분광분석기술을 이용한 과일당도측정기는 일반적으로 발광부를 구성하는 할로겐램프와 수광부를 구성하는 광섬유에 연결된 분광기를 사용하는데, 분광기는 입력 슬릿을 통해서 들어온 빛을 렌즈와 회절격자를 통하여 파장별로 이미지센서에서 검출한다. 상기와 같은 종래의 분광기는 입력 슬릿, 렌즈, 회절격자, 이미지센서가 개별적으로 제작되어 일정한 배치 공간이 필요하고, 정밀하고 복잡한 광 정렬작업으로 인하여 대량생산을 어렵게 한다. 더불어, 검출된 신호처리와 구동회로 기능의 회로기판을 포함한 패키지는 소형화가 어렵고, 가격 또한 비싼 편이다.The fruit sugar measuring apparatus using the near infrared ray spectroscopy technique generally uses a halogen lamp constituting a light emitting unit and a spectroscope connected to an optical fiber constituting a light receiving unit. The spectroscope measures light passing through the input slit through a lens and a diffraction grating, Image sensor. In the conventional spectroscope, the input slit, the lens, the diffraction grating, and the image sensor are individually manufactured, and a certain arrangement space is required, and mass production is difficult due to precise and complex optical alignment work. In addition, the package including the circuit substrate of the detected signal processing and the drive circuit function is difficult to miniaturize, and the price is also high.
그리고, 종래의 소형 당도측정기를 구성하는 발광부는 할로겐램프를 채용하는데, 상기 할로겐램프의 낮은 광세기로 인해서 과일 내부에서 측정 깊이가 얇아지고, 측정각이 좁아지는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 할로겐램프의 광세기를 증가시키는 것은 전구의 수명과 사용시간을 단축하거나, 불필요한 적외선영역의 파장에 의한 과피의 열상을 일으키는 문제가 있다.In addition, the light emitting portion constituting the conventional small-sized sugar content measuring device employs a halogen lamp, which has a problem that the measurement depth is reduced and the measurement angle is narrowed due to the low light intensity of the halogen lamp. Increasing the light intensity of a halogen lamp to solve such a problem has a problem of shortening the lifetime and use time of the bulb or causing a lump in the skin due to the wavelength of the unnecessary infrared rays.
한편, 휴대용 과일 당도측정기로서 특허공개공보 제10-2010-0006143호에 제안된 바 있다. 상기 종래 기술은 복수 개의 할로겐램프로 과일의 측면 또는 상부를 조사하여 과일의 하부에서 측정하도록 구성하여 탁상용 측정 장치를 제공하지만, 과일의 크기와 형상에 따라서 조사하는 빛의 세기와 광축의 방향 조정이 필요하고, 할로겐램프 사용에 따른 측정구조의 크기와 소비전류의 증가, 할로겐램프 주변 산란광의 눈부심과 고열발생에 따른 안전성과 불편함이 발생할 뿐만 아니라, 과피의 열상이 우려되고, 배와 같이 크기의 변위가 큰 과일의 당도를 정확하게 측정하기 위한 안착구조 및 발광부와 수광부의 차별화된 구조에 대해서는 기재가 없다는 한계가 있다.On the other hand, the portable fruit sugar meter has been proposed in Patent Publication No. 10-2010-0006143. The above-mentioned prior art provides a tabletop measurement device by irradiating a side or an upper part of fruits with a plurality of halogen lamps and measuring the lower part of the fruits. However, the intensity of the light and the direction of the optical axis It is necessary to increase the size of the measurement structure and the current consumption according to the use of the halogen lamp, the glare of the scattered light around the halogen lamp and the safety and inconvenience due to the generation of high heat, There is a limitation in that there is no description of the seating structure for accurately measuring the sugar content of the fruit having a large displacement and the differentiated structure of the light emitting portion and the light receiving portion.
(특허문헌 1) KR10-1106729 B1
(Patent Document 1) KR10-1106729 B1
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배의 다양한 크기에 구애받지 않고, 배의 당도를 측정할 수 있도록 소형화, 경량화하는 동시에 낮은 소비전력화, 저가격화된 탁상용 당도측정기의 구현방법을 제공한다.It is an object of the present invention to solve the above-described problems and provide a method for realizing a low-power, low-priced desktop sugar content measuring apparatus that can be miniaturized, lightweight, do.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 할로겐램프로 이루어진 발광부의 단점을 보완하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 발광다이오드 집적모듈화 구성과 종래의 분광기의 크기와 고비용의 단점을 보완하는 초소형 패키지의 수광/분광헤드부의 구성을 갖도록 제공한다.It is another object of the present invention to provide a light emitting diode integrated modular structure capable of further improving the performance of a conventional light emitting unit made up of a halogen lamp, and a light receiving / spectroscopic And a head unit.
더불어, 본 발명의 목적은 배의 다양한 크기와 형상 등의 영향을 고려한 측정헤드부의 구성에 있어서 배의 측정부위가 안착되도록 하는 구성방안을 제공하도록 한다.
In addition, it is an object of the present invention to provide a configuration for allowing a measurement site of a ship to be seated in a configuration of a measurement head unit considering the influence of various sizes and shapes of the ship.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기는 측정헤드부; 상기 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 배에 빛을 조사하는 발광부; 상기 당도 측정 대상물체인 배가 거치되는 상기 측정헤드부를 지지하도록 관통형성된 부위를 지닌 본체 케이스; 상기 발광부와 소정의 이격거리를 유지한 채 상기 측정헤드부에 배치되며, 상기 배로부터 빛을 검출하는 수광/분광헤드부; 및 상기 측정헤드부의 전방에 밀착 고정되는 탄성패드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a desktop nondestructive testing apparatus, A light emitting unit disposed in the measurement head unit and configured to irradiate light onto a chain of objects to be measured; A body case having a portion penetrated to support the measurement head portion to which the sugar content measurement object is attached; A light receiving / spectroscopic head unit disposed in the measurement head unit while maintaining a predetermined distance from the light emitting unit and detecting light from the ship; And an elastic pad closely attached to the front of the measurement head portion.
바람직하게는, 상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부로부터 각각 연장되는 가상의 광축들의 교차점이 배 중과의 중심점과 일치하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the intersection point of the imaginary optical axes extending from the light emitting portion and the light receiving / spectroscopic head portion coincides with the center point of the spots.
바람직하게는, 상기 당도측정기는, 상기 측정헤드부에 배치되는 탄성패드를 포함하되, 상기 탄성패드는 상기 발광부의 광축들의 내측으로는 배 소과가 밀착되고, 외측으로는 배 대과가 밀착되는 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the sugar content meter includes an elastic pad disposed on the measurement head portion, wherein the elastic pad has a shape in which the gathers are in close contact with the inside of the optical axes of the light emitting portion, and the gathers are in close contact with the outside .
바람직하게는, 상기 발광부는 기판, 상기 기판에 배열되는 발광다이오드칩, 상기 발광다이오드칩을 둘러싸는 원통형 몰드, 상기 원통형 몰드 내부에 채워지는 수지 및 상기 기판의 후면에 고정 배치되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting unit includes a substrate, a light emitting diode chip arranged on the substrate, a cylindrical mold surrounding the light emitting diode chip, a resin filled in the cylindrical mold, and a heat sink fixedly arranged on a rear surface of the substrate .
바람직하게는, 상기 발광다이오드칩은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합되며, 700nm 내지 950nm 파장대역에서 발광하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode chips are combined at six different center wavelengths and emit light in a wavelength band of 700 nm to 950 nm.
바람직하게는, 상기 수광/분광헤드부는 몸체, 상기 몸체에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈 고정용 경통, 상기 경통의 끝단에 부착된 비구면렌즈, 상기 몸체의 일측에 형성되는 입력창, 상기 몸체의 내측에 상기 입력창과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿, 상기 입력슬릿과 이미지 센서가 함께 형성되는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 하부면에 부착되는 유리회로기판, 상기 유리회로기판의 하부에 배치되는 동시에 회절격자가 새겨진 볼록렌즈, 및 상기 유리회로기판에 전기적으로 연결되는 리드프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the light receiving / spectroscopic head unit includes a body, a lens barrel for fixing the lens barrel fixed to the body, an aspherical lens attached to an end of the barrel, an input window formed on one side of the body, An input slit arranged to be in line with the input window, a silicon substrate formed with the input slit and the image sensor, a glass circuit board attached to a lower surface of the silicon substrate, a diffraction grating An engraved convex lens, and a lead frame electrically connected to the glass circuit board.
상기한 바와 같은 본 발명의 구성을 통해 이동이 가능한 탁상용 당도측정기를 구현할 수 있으며, 수확 후 선별 단계에서 당도 측정뿐만 아니라, 과일 매장에서 소비자가 직접 배의 당도를 확인할 수 있도록 하는 등 다양한 목적으로 간편하게 활용할 수 있고, 여러 가지 과일의 당도측정기에도 유사한 방법으로 쉽게 적용할 수 있다.The above-described configuration of the present invention can be used to implement a tabletop sugar meter capable of moving, and it is possible to easily measure the sugar content of the fruit at the fruit selection stage, And can be easily applied in a similar manner to the sugar meter of various fruits.
본 발명에서 발광다이오드 집적모듈화로 구성되는 발광부는 장기적인 수명과 우수한 재현성, 대량생산에 따른 저가격 구조가 가능할 뿐만 아니라, 할로겐램프와 비교하여 상대적으로 높은 광세기인 반면에 배 과피의 열상 문제가 없고, 측정부위를 확대할 수 있어서 당도측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.In the present invention, the light-emitting part composed of the light-emitting diode integrated module is not only capable of long-term service life, excellent reproducibility and low cost structure due to mass production, but also has a relatively high light intensity as compared with a halogen lamp, It is possible to enlarge the measurement site and improve the accuracy of the sugar content measurement.
본 발명과 같은 탁상용 비파괴 배 당도측정기는 초소형 수광/분광헤드부와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.The nondestructive nondestructive testing apparatus according to the present invention can be miniaturized, lightweight, low power consumption and low cost because of the structure including the ultra-small light receiving / spectroscopic head unit and the light emitting diode integrated module.
특히, 본 발명의 초소형 분광헤드는 미세전자기계시스템(MEMS : Micro Electromechanical Systems) 기술과 나노임프린트(Nano Imprint) 기술을 적용하여 구현함으로써 소형화와 대량생산이 가능하다.
Particularly, the micro-spectroscopic head of the present invention can be miniaturized and mass-produced by implementing Micro Electromechanical Systems (MEMS) technology and Nano Imprint technology.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기의 구성도,
도 2a는 본 발명에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기를 구성하는 발광부의 단면도,
도 2b는 본 발명에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기를 구성하는 발광부의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 비파괴 배 당도측정기를 구성하는 수광/분광헤드부의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 발광부와 수광/분광헤드부의 파장스펙트럼 특성을 나타낸 그래프,
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기의 사시도,
도 5b는 도 5a의 탁상용 당도측정기의 평면도,
도 5c는 도 5a의 탁상용 당도측정기의 배면도,
도 5d는 도 5a의 탁상용 당도측정기의 배단면도, 및
도 5e는 도 5a의 탁상용 당도측정기의 측단면도이다.1 is a block diagram of a nondestructive nondestructive testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of a light emitting portion constituting a nondestructive testing apparatus for desktops according to the present invention,
FIG. 2B is a plan view of a light emitting unit constituting a nondestructive apparatus for measuring nondestructive testing of a desktop according to the present invention,
3 is a cross-sectional view of a light receiving / spectroscopic head unit constituting a nondestructive embryo-saccharifying apparatus according to the present invention,
4 is a graph showing the wavelength spectrum characteristics of the light emitting unit and the light receiving /
5A is a perspective view of a nondestructive testing apparatus for a desktop according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5B is a plan view of the tablet sugar meter of FIG. 5A,
FIG. 5C is a rear view of the table sugar meter of FIG. 5A,
FIG. 5D is a sectional view of the tablet vessel of FIG. 5A,
FIG. 5E is a side cross-sectional view of the table sugar meter of FIG. 5A. FIG.
본 발명의 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)를 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.The components constituting the
본 발명에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
A preferred embodiment of the nondestructive
1. 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)의 전체적인 구조 설명1. Overall structure description of the desktop nondestructive testing apparatus (100)
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)의 전체적인 구조를 설명한다.First, referring to FIG. 1, the overall structure of a desktop
탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)는 측정헤드부(10), 측정헤드부(10)의 중심에 배치되는 수광/분광헤드부(30), 수광/분광헤드부(30)와 소정의 이격거리를 유지한 채 측정헤드부(10)의 양쪽에 배치되는 발광부(20), 수광/분광헤드부(30)와 소정의 이격거리를 유지한 채 측정헤드부(10)에 배치되는 적외선온도센서(40), 측정헤드부(10)의 전방에 배측 방향으로 밀착 고정되는 탄성패드(50) 및 컨트롤러부(110)를 포함한다. 여기에서, 상기 수광/분광헤드부(30)는 수광부 및 분광헤드부 기능을 겸한다.The nondestructive
측정헤드부(10)는 측정 대상물인 배가 안정적으로 안착되는 거치대 기능을 하는 것으로서 소정의 곡률을 갖도록 설계된다.The
상기 측정헤드부(10)에 고정되는 발광부(20)와 수광/분광헤드부(30)로부터 각각 연장되는 가상의 광축들(4)의 교차점은 적도 부위의 직경이 100mm인 배 중과(2)의 중심점과 일치하는 것이 바람직할 수 있다. 더불어, 직경이 140mm인 배 대과(1)와 직경이 80mm인 배 소과(3)의 적도부가 상기 발광부(20)의 광축들(4)과 교차하는 지점을 포함하도록 한다. 즉, 배 대과(1)와 배 소과(3)의 적도부가 발광부(20)의 광축들(4)에서 교차하여 위치하도록 탄성패드(50)를 측정헤드부(1)에 부착한다. 상기의 결과로서, 측정대상인 배의 크기와 형상의 차이에 따른 광축들(4)의 편차를 최소화하고, 배의 내부에서 확산 반사된 빛이 상기 수광/분광헤드부(30)에서 검출할 수 있게 한다.The intersection point of the imaginary optical axes 4 extending from the
상기 탄성패드(50)는 내측으로 배 소과(3)가 밀착되고, 그 외측으로 배 대과(1)가 밀착되는 형상으로 구성된다. 탄성패드(50)는 일 예로서 접시 형상일 수 있고, 배의 표피 또는 당도측정기(100) 내부의 잡음 산란광을 차광하도록 구성한다. 더불어, 탄성패드(50)는 자연광 또는 외부의 산란광의 유입을 차광하도록 과일의 둘레를 감싸면서 돌출부가 과일 표피에 맞닿도록 구성한다.The
상기 탄성패드(50)는 측정헤드부(10)에 부착되어 측정 대상물인 배가 직접적으로 밀착하는 유연성 부재로서, 고무 또는 실리콘 등의 연성 재질을 사용할 수 있다.The
컨트롤러부(110)의 주요 기능과 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다. 광원 구동부(101)는 자체 회로를 통해 발광부(20)의 광원을 점멸하도록 함으로써 측정헤드부(10)에 고정된 배에 빛을 일정하게 조사하고, 광 검출부(102)는 수광/분광헤드부(30)로부터 배의 스펙트럼 데이터를 수집한다. 비접촉식으로 동작하는 적외선 온도센서(40)와 온도 측정부(103)에서 배의 표면온도를 수집한 후에, 연산 제어부(105)는 자체 메모리에 저장된 배의 당도 검량모델식을 이용하여 연산하고, 배의 온도에 따른 보정을 실시하여 최종의 당도측정치를 표시 입력부(107)의 화면을 통해 표시하거나 내부 메모리에 저장하고, 외부 통신부(106)를 통해 컴퓨터로 전송한다. 여기에서, 연산 제어부(105)는 온도 측정부(103), 광원 구동부(101), 전원 입력부(104), 외부 통신부(106) 및 표시 입력부(107)에 전기적으로 접속된다.The main functions and operations of the
이하, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명에 따른 발광부(20)를 설명한다.Hereinafter, the
발광부(20)는 전극과 회로패턴이 형성된 금속회로기판(21), 상기 금속회로기판(210에 전기적으로 연결된 상태로 배열되는 발광다이오드칩(22), 상기 발광다이오드칩(22)을 에워싸도록 금속회로기판(21) 상에 돌출 형성되는 원통형 몰드(23), 상기 원통형 몰드(23) 내부에 채워지는 동시에 열경화하여 구성되는 에폭시 수지(24), 및 금속회로기판(21)의 후면에 고정되는 방열판(25)을 포함한다. 상기 투명한 에폭시 수지(24)는 발광다이오드칩(22)을 완전히 밀봉(Hermetic)하여 외부환경으로부터 보호한다. 원통형 몰드(23)는 측정헤드부(10)의 광축(4) 상에 고정됨으로써 발광부(20)를 측정헤드부(10)에 정렬되도록 한다. 방열판(25)은 금속회로기판(21)의 뒷면에 열전도크림을 도포하여 고정한다.The
상기의 발광다이오드칩(22)은 일 실시예로서 6행 6열의 배열로서 총 36개의 발광다이오드칩(22)으로 조합될 수 있고, 700nm 내지 950nm의 중첩된 넓은 파장대역에서 발광한다. 상기 발광다이오드칩(22)은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합될 수 있다. 구체적으로는, 금속회로기판(21)의 양전극과 음전극 단자로 광원 구동부(103)의 회로에 연결되어 동작되고, 필요에 따라서는 발광다이오드칩(22)의 개수와 중심파장을 변경하여 발광부(20)의 광세기와 파장대역을 결정하게 한다.
The light emitting
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 수광/분광헤드부(30)를 설명한다.Hereinafter, the light receiving /
본 발명에서의 수광/분광헤드부(30)는 수광부 및 분광헤드부의 기능을 일체적으로 갖도록 구성한다. 수광/분광헤드부(30)는 몸체(30a)의 일측에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈고정용 경통(34), 상기 경통(34)의 끝단에 부착된 비구면렌즈(31), 몸체몰드(30a)의 일측에 형성되는 투명한 입력창(32), 몸체몰드(30a)의 내측에 입력창(32)과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿(33), 입력슬릿(33)이 형성된 실리콘 기판(30b) 상에 형성되는 이미지 센서(37), 실리콘 기판(30b)의 하부면에 결합되는 동시에 전기회로패턴이 형성된 투명한 유리회로기판(38), 상기 유리회로기판(38)의 하부에 배치되는 동시에 그 외측 표면에 회절격자(36)가 새겨진 볼록렌즈(35), 유리회로기판(38)에 전기적으로 연결되는 리드프레임(39)를 포함한다. 입력슬릿(33)은 식각법(ething)으로 형성되고, 실리콘 기판(30b)은 유리회로기판(38)의 상부면에 플립칩접속(Flip chip Bonding)으로 고정된다. 여기에서, 경통(34) 및 비구면렌즈(31)를 통해 수광과 집광 기능을 담당하게 하고, 입력슬릿(33), 이미지센서(37), 유리회로기판(38), 볼록렌즈(35), 및 리드프레임(39)을 통해 분광헤드부 기능을 담당하게 한다.The light receiving /
상기 분광헤드부 기능을 갖는 수광/분광헤드부(30)는 저렴한 비용으로 초소형 제품의 대량생산이 가능한 미세전자기계시스템 기술과 나노임프린트 기술을 적용하여 구현할 수 있고, 구성되는 광소자들의 집적화와 수동 광정렬(Passive Optical Alignment) 공정을 통해 소형화, 저가격화 및 대량생산을 가능하게 한다.The light receiving /
상기 수광/분광헤드부(30)의 구성에 의해서, 배 내부로부터 방사한 빛은 비구면렌즈(31)를 통해 집광되어 입력슬릿(33)을 통과하고, 제한된 크기로 확산된 빛은 볼록렌즈(35)의 표면에 새겨진 회절격자(36)에서 각 파장 별로 회절하여 이미지센서(37)의 각 픽셀(pixel)에서 광전류로 변환된다. 이후, 리드프레임(39)을 통하여 광 검출부(101)의 회로와 연결되어 동작한다.
The light emitted from the inside of the ship is condensed through the
이하, 도 4를 참조하여 본 발명인 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)에서의 파장스펙트럼 특성을 설명한다. 발광부(20)는 일 예로서 6개의 서로 다른 중심 파장의 발광다이오드칩스펙트럼(400)으로 조합되어 약 700nm 내지 950nm의 중첩된 넓은 파장대역의 발광부스펙트럼(300)이 발광한다. 도 4의 가로축을 참조할 때, 본 발명의 수광/분광헤드부(30)는 전체적으로 588nm 내지 1100nm 파장영역에서 분광하는 응답특성을 나타낸다.Hereinafter, the characteristics of the wavelength spectrum in the desktop
종래의 할로겐램프스펙트럼(200)을 보면, 588nm 내지 1100nm 파장대역을 따라 비교적 넓은 파장대역을 발광하는 데 비해, 본 발명에 따른 발광부 스펙트럼(300)은 770nm 및 860nm 부근에서 피크점을 형성하는 것을 알 수 있다. 이를 볼 때, 본 발명의 당도측정기(100)를 이용하는 경우에, 측정 배의 당도와 반응이 크고, 흡광도(Absorbance)의 동적영역(Dynamic Range)을 증가시키는 파장대역의 발광다이오드칩(22)을 선택적으로 조합할 수 있다. 결과적으로 할로겐램프의 경우처럼 불필요한 파장대영역을 사용하지 않고, 배의 당도와 관련한 파장대역의 광세기 만을 선택적으로 증가하여 사용할 수 있게 한다.
The conventional
2. 탁상용 비파괴 배 당도측정기의 작동구조2. Operation structure of nondestructive apparatus
다음으로는, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 탁상용 비파괴 배 당도측정기(100)의 작동구조를 설명한다.Next, referring to Figs. 5A to 5E, the operation structure of the desktop
탁상용 비파괴 당도측정기(100)는 컨트롤러부(110)가 내장되며 측정헤드부(10)가 상부에 고정되는 본체케이스(60), 본체케이스(60)의 전면에 설치된 표시 입력부(107), 표시 입력부(107) 내에 장착되는 조작스위치(112)를 포함한다.The tabletop
상기 구성에 의해서, 당도측정기(100)의 측정헤드부(10)의 중앙에 배(5)의 적도부 중심이 위치하도록 올려 놓고, 표시 입력부(107)에 장착된 조작스위치(112)를 누르면 측정이 이루어진다. 이때, 측정 중에는 배(50와의 밀착상태를 유지하도록 효과음이나 표시램프를 사용할 수 있다.When the
상기 당도측정기(100)는 본체케이스(60)의 전면에 설치된 표시 입력부(107) 내의 액정표시장치(111)를 통해 측정 데이터를 표시하거나 또는 외부 통신부(106)의 USB 커넥터(90)를 통하여 외부의 컴퓨터 등으로 전송한다.The
표시 입력부(107) 내의 조작스위치(112)는 전원공급 및 차단, 측정대상 과종과 품종의 선택, 당도 측정조건 등을 설정하는 별도의 부가 기능을 선택적으로 실행하도록 복수 개의 스위치를 포함한다.The
한편, 본체케이스(60)의 후면에는 전원입력단자(70), 전원스위치(80) 및 USB 커넥터(90)를 설치할 수 있다.On the other hand, a
상기와 같이 본 발명과 같은 탁상용 비파괴 배 당도측정기는 초소형 분광헤드와 발광다이오드 집적모듈을 포함한 구성으로 인해서 소형화, 경량화, 저소비전력화 및 저가격 구조가 가능할 수 있다.As described above, the desktop nondestructive testing apparatus of the present invention can be miniaturized, lightweight, low power consumption, and low cost because of the configuration including the ultra-small spectroscopic head and the LED integrated module.
더불어, 본 발명의 구성을 통해 사용 장소와 용도에 구애받지 않고 이동이 가능한 당도측정기를 구현할 수 있으며, 수확 후 선별, 저장, 유통 및 판매 등에서 다양한 목적으로 간편하게 활용할 수 있고, 여러 가지 과일의 당도측정기에도 유사한 방법으로 쉽게 적용할 수 있다.
In addition, through the composition of the present invention, it is possible to implement a sugar content meter capable of moving regardless of the use place and use, and it can be easily utilized for various purposes in selection, storage, distribution and sale after harvest, In a similar manner.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the present invention can be changed.
1 : 배 대과
2 : 배 중과
3 : 배 소과
4 : 광축
5 : 배
10 : 측정헤드부
20 : 발광부
21 : 금속회로기판
22 : 발광다이오드칩
23 : 원통형 몰드
24 : 에폭시 수지
25 : 방열판
30 : 수광/분광헤드부
30a : 몸체몰드
30b : 실리콘 기판
31 : 비구면렌즈
32 : 입력창
33 : 입력슬릿
34 : 렌즈고정용 경통
35 : 볼록렌즈
36 : 회절격자
37 : 이미지 센서
38 : 유리회로기판
39 : 리드프레임
40 : 적외선 온도센서
50 : 탄성패드
60 : 본체케이스
70 : 전원스위치
80 : 전원입력단자
90 : USB 커넥터
100 : 당도측정기
101 : 광원 구동부
102 : 광 검출부
103 : 온도 측정부
104 : 전원 입력부
105 : 연산 제어부
106 : 외부 통신부
107 : 표시 입력부
110 : 컨트롤러부
111 : 액정표시장치
112 : 조작 스위치
200 ; 할로겐램프스펙트럼
300 : 발광부스펙트럼
400 : 발광다이오드스펙트럼1: ship line
2: abdominal cavity
3: Drainage Department
4:
5: times
10: Measurement head section
20:
21: metal circuit board
22: Light Emitting Diode Chip
23: Cylindrical mold
24: Epoxy resin
25: Heat sink
30: light receiving /
30a: Body mold
30b: silicon substrate
31: Aspherical lens
32: Input window
33: input slit
34: lens barrel for fixing the lens
35: convex lens
36: diffraction grating
37: Image sensor
38: glass circuit board
39: Lead frame
40: Infrared temperature sensor
50: elastic pad
60: Body case
70: Power switch
80: Power input terminal
90: USB connector
100: Brix meter
101: Light source driver
102:
103: Temperature measuring unit
104: Power input unit
105:
106: External communication unit
107: display input unit
110:
111: liquid crystal display
112: Operation switch
200; Halogen lamp spectrum
300: emission spectrum
400: Light Emitting Diode Spectrum
Claims (6)
상기 측정헤드부에 배치되어 당도 측정 대상물체인 배에 빛을 조사하는 발광부;
상기 당도 측정 대상물체인 배가 거치되는 상기 측정헤드부를 지지하도록 관통형성된 부위를 지닌 본체 케이스;
상기 발광부와 소정의 이격거리를 유지한 채 상기 측정헤드부에 배치되며, 상기 배로부터 빛을 검출하는 수광/분광헤드부; 및
상기 측정헤드부의 전방에 밀착 고정되는 탄성패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.
Measuring head;
A light emitting unit disposed in the measurement head unit and configured to irradiate light onto a chain of objects to be measured;
A body case having a portion penetrated to support the measurement head portion to which the sugar content measurement object is attached;
A light receiving / spectroscopic head unit disposed in the measurement head unit while maintaining a predetermined distance from the light emitting unit and detecting light from the ship; And
And an elastic pad closely attached to the front of the measurement head part.
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
상기 발광부와 상기 수광/분광헤드부로부터 각각 연장되는 가상의 광축들의 교차점이 배 중과의 중심점과 일치하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.
The method according to claim 1,
And an intersection point of imaginary optical axes extending from the light emitting section and the light receiving /
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
상기 당도측정기는,
상기 측정헤드부에 배치되는 탄성패드를 포함하되, 상기 탄성패드는 상기 발광부의 광축들의 내측으로는 배 소과가 밀착되고, 외측으로는 배 대과가 밀착되는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.
The method according to claim 1,
The sugar content measuring device comprises:
And an elastic pad disposed on the measurement head. The elastic pad has a shape in which a discharge port is in close contact with an inner side of optical axes of the light emitting unit, and a discharge port is in close contact with an outer side of the optical axis.
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
상기 발광부는 기판, 상기 기판에 배열되는 발광다이오드칩, 상기 발광다이오드칩을 둘러싸는 원통형 몰드, 상기 원통형 몰드 내부에 채워지는 수지 및 상기 기판의 후면에 고정 배치되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting portion comprises a substrate, a light emitting diode chip arranged on the substrate, a cylindrical mold surrounding the light emitting diode chip, a resin filled in the cylindrical mold, and a heat sink fixedly arranged on a rear surface of the substrate.
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
상기 발광다이오드칩은 6개의 서로 다른 중심파장으로 조합되며, 700nm 내지 950nm 파장대역에서 발광하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.
5. The method of claim 4,
Wherein the light emitting diode chips are combined at six different center wavelengths and emit light in a wavelength band of 700 nm to 950 nm.
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
상기 수광/분광헤드부는 몸체, 상기 몸체에 고정되는 중공 원통형상의 렌즈 고정용 경통, 상기 경통의 끝단에 부착된 비구면렌즈, 상기 몸체의 일측에 형성되는 입력창, 상기 몸체의 내측에 상기 입력창과 일직선을 이루도록 배치되는 입력슬릿, 상기 입력슬릿과 이미지 센서가 함께 형성되는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 하부면에 부착되는 유리회로기판, 상기 유리회로기판의 하부에 배치되는 동시에 회절격자가 새겨진 볼록렌즈, 및 상기 유리회로기판에 전기적으로 연결되는 리드프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
탁상용 비파괴 배 당도측정기.The method according to claim 1,
The light receiving / spectroscopic head unit includes a body, a hollow cylindrical lens fixing lens barrel fixed to the body, an aspheric lens attached to an end of the lens barrel, an input window formed on one side of the body, A glass substrate attached to a lower surface of the silicon substrate; a convex lens disposed under the glass substrate and engraved with a diffraction grating; And a lead frame electrically connected to the glass circuit board.
Nondestructive nondestructive testing apparatus for tablets.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130133811A KR20150051817A (en) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | The desktop apparatus of non-destructive measurement of sugar contents for pears |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101690073B1 (en) * | 2015-12-28 | 2016-12-27 | (주)해아림 | The Apparatus of Spectroscopic Analysis with compact structure |
CN108303379A (en) * | 2018-01-08 | 2018-07-20 | 中国农业大学 | The potato detection device of hand-held |
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2013
- 2013-11-05 KR KR1020130133811A patent/KR20150051817A/en active Search and Examination
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment |