KR20180015895A

KR20180015895A - 마늘 꼭지 자동 제거 장치

Info

Publication number: KR20180015895A
Application number: KR1020160099478A
Authority: KR
Inventors: 강정근
Original assignee: (주)로보토보
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-02-14
Also published as: KR101837513B1

Abstract

본 발명은 마늘 꼭지 자동 제거 장치에 관한 것이다.
본 발명은 마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼, 호퍼로부터 마늘이 투입되며, 세로홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트, 제1 컨베이어 벨트로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트, 제2 컨베이어 벨트의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라, 제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 제2 컨베이어 벨트의 이동 경로에서 카메라보다 후방에 위치하며, 마늘이 삽입되는 홈을 외주에 복수 개 구비하며, 마늘의 꼭지만 돌출하는 두께를 가지는 원판형 인덱스 테이블, 제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 인덱스 테이블의 홈과 일부가 겹쳐 돌출된 마늘 꼭지를 절단할 수 있는 원형 회전 칼날, 제2 컨베이어 벨트 상의 마늘을 인덱스 테이블의 홈으로 이송하는 로봇 팔 및 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 로봇 팔을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

Description

마늘 꼭지 자동 제거 장치{AUTOMATIC GARLIC CLOVE BASE CUTTING MACHINE}

본 발명은 마늘 꼭지 자동 제거 장치에 관한 것이다.

마늘쪽은 껍질이 제거되면 깐 마늘이 되는데, 이러한 깐마늘 상태에서도 식용으로 이용되기 위해서는 그 꼭지부가 제거되어야 한다.

종래에는 작업자가 일일이 수작업으로 마늘 꼭지를 제거하여야 해서, 마늘 꼭지를 제거하는 데에 많은 시간이 소요되고, 작업자가 정해진 시간에 처리할 수 있는 물량이 한정적임은 물론 과다한 인건비가 발생되어 생산성이 떨어지는 문제가 있고, 수작업으로 인해 꼭지가 제거된 마늘의 품질이 균일하지 못한 문제가 있었다.

이러한 점을 개선하기 위해 자동으로 마늘 꼭지를 제거할 수 있는 장치가 개발되어 왔다.

대한민국 등록특허 10-1465897에 개시된 마늘꼭지 절단기는, 마늘의 위치를 인식하여 마늘의 꼭지를 기준 방향으로 정렬하여 꼭지를 절단하는 구성이 개시되어 있으나, 마늘이 낱개로 콘베어수단(50)으로 공급되어 절단됨으로써 시간 당 처리 속도가 떨어진다는 단점이 있었다.

또한 대한민국 등록특허 10-1595761에 개시된 마늘 꼭지 제거 장치 역시, 마늘 이송 부재에 의해 이송된 마늘의 꼭지를 절단하는 꼭지 절단 부재를 포함하고, 마늘을 이송시키는 컨베이어 벨트와 마늘을 받치는 마늘 받침체, 마늘을 눌러주는 마늘 누름체 등이 컨베이어 벨트 상에 연속적으로 형성되어 연속적으로 이송되는 마늘의 꼭지를 제거하는 구성이 개시되어 있다. 그러나, 다소 복잡한 형상의 마늘 받침체, 마늘 누름체 등을 컨베이어 벨트에 직접 형성해야 하며, 마늘 받침체와 마늘 누름체 및 컨베이어 벨트 사이의 간격에 이물질의 유입 및 끼임이 쉬우나 이물질의 배출이 어렵다는 단점이 있었다. 또한 마늘 받침체와 마늘 누름체에 이물질이 끼어있는 경우 마늘을 제대로 고정하기 어려워 마늘 꼭지의 절단이 제대로 이루어지지 않는다는 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-1465897 대한민국 등록특허 10-1595761

본 발명은 단위 시간당 마늘 꼭지의 제거 효율이 좋은 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 마늘 꼭지의 제거 후 컨베이어 벨트에 잔류하는 이물질의 배출이 용이하여 고장 또는 오작동의 발생을 줄일 수 있는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼, 호퍼로부터 마늘이 투입되며, 세로홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트, 제1 컨베이어 벨트로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트, 제2 컨베이어 벨트의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라, 제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 제2 컨베이어 벨트의 이동 경로에서 카메라보다 후방에 위치하며, 마늘이 삽입되는 홈을 외주에 복수 개 구비하며, 마늘의 꼭지만 돌출하는 두께를 가지는 원판형 인덱스 테이블, 제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 인덱스 테이블의 홈과 일부가 겹쳐 돌출된 마늘 꼭지를 절단할 수 있는 원형 회전 칼날, 제2 컨베이어 벨트 상의 마늘을 인덱스 테이블의 홈으로 이송하는 로봇 팔 및 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 로봇 팔을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 카메라의 촬영 영역에 UVA를 조사하는 조명을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제1 컨베이어 벨트와 제2 컨베이어 벨트 사이에 설치되며, 이물질을 걸러내기 위한 복수 개의 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼, 호퍼로부터 마늘이 투입되며, 세로홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트, 제1 컨베이어 벨트로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트, 제2 컨베이어 벨트의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라, 제2 컨베이어 벨트 상의 마늘의 꼭지를 제거하는 커팅 핸드, 커팅 핸드를 3차원 적으로 이동시키는 로봇 팔 및 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 커팅 핸드 및 로봇 팔을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 컨베이어 벨트의 하측에 접하도록 설치되며, 제2 컨베이어 벨트의 이물질을 긁어내는 스크래퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 컨베이어 벨트의 단부에 설치되며, 이물질 및 절단된 꼭지를 걸러내고 마늘만을 배출하기 위한 복수 개의 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치를 제공한다.

본 발명이 제공하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치는 종래 장치에 비해 단위 시간당 마늘 꼭지의 제거 효율이 높다.

또한 본 발명이 제공하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치는 마늘 꼭지의 제거 후 컨베이어 벨트에 잔류하는 이물질의 배출이 용이하여 고장 또는 오작동의 발생을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치가 구비하는 인덱스 테이블과 회전 칼날을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 사시도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 측면도,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 모습을 나타낸 사진이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 측면도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치는, 마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼(100), 호퍼(100)로부터 마늘이 투입되며, 세로 홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트(210), 제1 컨베이어 벨트(210)로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트(220), 제2 컨베이어 벨트(220)의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라(300), 제2 컨베이어 벨트(220)의 측면에 설치되며, 제2 컨베이어 벨트(220)의 이동 경로에서 카메라(300)보다 후방에 위치하며, 마늘이 삽입되는 홈을 외주에 복수 개 구비하며, 마늘의 꼭지만 돌출하는 두께를 가지는 원판형 인덱스 테이블(510), 제2 컨베이어 벨트(510)의 측면에 설치되며, 인덱스 테이블(510)의 홈과 일부가 겹쳐 돌출된 마늘 꼭지를 절단할 수 있는 원형 회전 칼날(520), 제2 컨베이어 벨트(220) 상의 마늘을 인덱스 테이블(510)의 홈으로 이송하는 로봇 팔(400), 및, 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 로봇 팔(400)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

제1 컨베이어 벨트(210)는 마늘을 균일하게 분포시킬 수 있도록 제1 컨베이어 벨트(210)를 진동시켜줄 수 있는 진동부(미도시)가 설치될 수도 있다.

또한, 제1 컨베이어 벨트(210)와 제2 컨베이어 벨트(220) 사이에는 복수 개의 롤러(미도시)가 설치되며, 롤러 사이의 간격을 마늘 크기보다 조금 작게 조정함으로써, 마늘보다 작은 크기의 이물질은 롤러 하부로 배출할 수 있도록 할 수 있다.

제2 컨베이어 벨트(220) 상의 마늘 촬영 영역에서는 카메라에 의한 마늘의 판독을 돕기 위한 UVA 조명(미도시)이 추가로 설치될 수 있다. UVA는 대략 300nm~400nm 파장대의 빛을 조사한다. UVA 조명은 투과효과가 있어, 일반적인 촬영 시에는 판독이 쉽지 않은 꼭지 부분도 비교적 선명하게 드러난다. 또한 부가적인 효과로 UVA에 의한 살균 효과도 얻을 수 있다.

제어부는, 촬영 영역에 위치한 마늘의 영상을 카메라(300)가 획득하도록 카메라(300) 및 UVA 조명(미도시)에 신호를 보낸다. 신호를 받은 UVA 조명(미도시)은 ON 되며, 카메라(300)는 영상을 촬영하여 제어부로 보낸다. 제어부에 탑재된 영상 처리 프로그램이 해당 영상을 처리하여 마늘 꼭지의 위치 및 마늘의 합불 판정을 한 후 최종 결과를 도출한다.

그 다음, 최종 결과에 따라 제어부는 로봇 팔(400)을 제어한다. 마늘 꼭지의 위치가 인덱스 테이블(510)의 홈 바깥으로 돌출되도록 로봇 팔(400)이 마늘 꼭지를 집은 다음 인덱스 테이블(510)의 홈으로 삽입한다. 이때, 마늘의 상태가 불량하거나, 마늘의 크기가 지나치게 작은 불량품의 경우 인덱스 테이블(510)로 옮기지 않는다. 즉 불합격 판정을 받은 마늘들은 제2 컨베이어 벨트(220) 상에 방치함으로써, 제2 컨베이어 벨트(220)의 끝에서 하방으로 낙하하며, 제2 컨베이어 벨트(220)의 끝단 하부에 위치한 수거함(620)에 모이게 된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치가 구비하는 인덱스 테이블과 회전 칼날을 도시한 도면이다. 인덱스 테이블(510)은 도 3에서 보는 바와 같이 마늘의 꼭지만을 노출시키며, 마늘 몸체의 대부분을 수용하는 홈(512)을 형성할 수 있을 정도의 두께를 가진 원판으로 이루어지며, 홈(512)은 4~8개 정도의 갯수를 가지도록 형성될 수 있다. 로봇 팔(400;도 1 및 도 2 참조)이 마늘을 집어 제일 상부에 위치한 홈(512)에 삽입하며, 인덱스 테이블(510)이 시계 방향으로 약 60~120° 회전할 때, 회전 칼날(520)과 인덱스 테이블(510)의 외주가 겹쳐지며, 회전 칼날(520)에 의해 마늘 꼭지가 절단된다. 이때 인덱스 테이블(510)과 회전 칼날(520)은 축 방향으로 약간의 거리를 두고 배치되어, 인덱스 테이블(510)과 회전 칼날(520) 사이의 접촉 또는 간섭은 발생하지 않는다. 한편, 인덱스 테이블(510)의 회전 시에 마늘이 인덱스 테이블(510) 밖으로 의도치 않게 탈출하는 것을 방지하기 위해 누름판(530)이 추가적으로 구비될 수 있다. 누름판(530)은 인덱스 테이블(510)의 외주에 약간 간격을 두고 형성되며, 인덱스 테이블(510)과 동심을 이루며 인덱스 테이블(510)보다 지름이 약간 큰 원통의 일부인 것이 바람직하다. 이때, 누름판(530) 역시 회전 칼날(520)과 접촉하거나 간섭되지 않도록 간격을 회전 칼날(520)과 소정의 간격을 두고 배치된다. 누름판(530)은 인덱스 테이블(510)의 최상단과 최하단은 덮지 않도록 원주의 반보다 짧은 길이로 형성되며, 최상단으로부터 인덱스 테이블(510)의 회전 방향으로 조금 떨어진 위치에 설치된다. 인덱스 테이블(510)의 홈(512)에 삽입된 마늘은 최상단으로부터 90° 회전한 이후 시점부터는 자중에 의해 떨어질 수 있으나, 누름판(530)에 의해 인덱스 테이블(510)로부터 이탈이 방지되며, 누름판(530)을 통과한 이후 자중에 의해 인덱스 테이블(510)로부터 이탈하게 된다. 이때, 이탈 위치에 수거함(610; 도 1 및 도 2 참조)을 설치하여 꼭지가 제거된 마늘을 수거한다. 또한 누름판(530)에 의해 마늘의 이탈이 방지되면서, 회전 칼날(520)과 접촉하여 마늘 꼭지가 제거되는 위치의 하방에는 마늘 꼭지가 모이게 된다. 이때, 마늘과 마늘 꼭지를 구분하여 수거하기 위해 수거함(610)에는 칸막이가 설치될 수 있으며, 칸막이는 누름판(530)의 하방 단부 위치에 대해 정렬하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 사시도, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치의 측면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 마늘 꼭지 자동 제거 장치는 마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼(100), 호퍼(100)로부터 마늘이 투입되며, 세로 홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트(210), 제1 컨베이어 벨트(210)로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트(220), 제2 컨베이어 벨트(220)의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라(300), 제2 컨베이어 벨트(220) 상의 마늘의 꼭지를 제거하는 커팅 핸드(420), 커팅 핸드(420)를 3차원 적으로 이동시키는 로봇 팔(400) 및 카메라(300)가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 커팅 핸드(420) 및 로봇 팔(400)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 또한 제1 실시예와 마찬가지로 카메라(300)가 획득한 영상에서 꼭지를 판독하는데 도움을 줄 수 있는 UVA 조명(미도시)을 더 구비할 수도 있다.

호퍼(100), 제1 컨베이어 벨트(210), 제2 컨베이어 벨트(220), 카메라(300)의 구성 및 작동은 제1 실시예와 동일하며, 마늘 꼭지를 제거하는 기구부만이 상이하다.

제2 실시예에서 마늘 꼭지의 제거는 로봇 팔(400)의 단부에 설치된 커팅 핸드(420)에 의해 이루어진다. 제어부는, 촬영 영역에 위치한 마늘의 영상을 카메라(300)가 획득하도록 카메라(300) 및 UVA 조명(미도시)에 신호를 보낸다. 신호를 받은 UVA 조명(미도시)은 ON 되며, 카메라(300)는 영상을 촬영하여 제어부로 보낸다. 제어부에 탑재된 영상 처리 프로그램이 해당 영상을 처리하여 마늘 꼭지의 위치 및 마늘의 합불 판정을 한 후 최종 결과를 도출한다.

제어부는 최종 결과에 따라 로봇 팔(400)을 이동시켜 커팅 핸드(420)가 마늘의 꼭지를 절단하도록 한다. 커팅 핸드(420)는 공압, 전동장치 또는 모터 등으로 조절될 수 있다.

절단된 마늘과 마늘 꼭지는 제2 컨베이어 벨트(220) 상에서 계속 이동하며, 제2 컨베이어 벨트(220)의 단부에 설치된 복수 개의 롤러(700)를 지나면서 롤러(700) 사이의 간격보다 작은 절단된 마늘 꼭지와 이물질은 롤러(700) 사이로 배출되며, 마늘만이 이동하여 하방에 설치된 수집함(620)에 수집된다. 롤러(700)는 모터에 의해 회전할 수도 있고, 복수 개의 롤러(700)를 설치 위치가 점점 낮아지도록 비스듬하게 설치하여 마늘이 자중에 의해 롤러(700) 위를 굴러 수집함(620) 쪽으로 이동할 수도 있다.

한편, 절단된 마늘과 마늘 꼭지가 제2 컨베이어 벨트(220) 상에 놓인 상태로 이동하기 때문에 절단면에서 발생하는 마늘즙에 의해 이물질이나 마늘 꼭지가 제2 컨베이어 벨트(220)에 달라붙기 쉽다. 그에 따라, 제2 컨베이어 벨트(220)의 하측에 접하도록 설치되며, 제2 컨베이어 벨트(220)에 달라붙은 이물질을 긁어내는 스크래퍼(800)가 추가로 설치될 수 있다.

도 6 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 모습을 나타낸 사진이다. 도 6은 컨베이어 벨트 상의 마늘을 일반적인 컬러 카메라로 촬영하여 영상처리한 것으로, 절대해야할 꼭지 부분을 빨간색으로 표시하여 보여주며, 로봇 핸드가 집어야 할 마늘의 무게 중심을 녹색으로 표시하여 보여준 것이다.

도 7은 UVA 조명을 조사하여 마늘을 촬영한 것으로, 개별 마늘을 더욱 자세히 볼 수 있으며, 마늘의 꼭지 부분도 판별하기 용이하다. 사람의 육안으로는 컬러 영상과 비슷해 보이나, UVA 조명을 조사할 경우 컴퓨터 영상처리에는 훨씬 효과적이다. 도 8은 UVA 조명을 조사하여 컴퓨터로 영상 처리한 결과를 컬러 영상으로 표시한 것이다.

UVA 조명은 본 발명에서 마늘의 꼭지를 판별하기 위한 영상 처리에서 매우 중요한 요소로서, 파란색 가시광선 파장대와 UVA 파장대 사이의 조명, 즉, 300nm~400nm 파장대의 조명이 마늘 꼭지와 마늘의 형상을 판별하는데 가장 우수한 효과를 나타내었다.

Claims

마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼;
호퍼로부터 마늘이 투입되며, 세로홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트;
제1 컨베이어 벨트로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트;
제2 컨베이어 벨트의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라;
제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 제2 컨베이어 벨트의 이동 경로에서 카메라보다 후방에 위치하며, 마늘이 삽입되는 홈을 외주에 복수 개 구비하며, 마늘의 꼭지만 돌출하는 두께를 가지는 원판형 인덱스 테이블;
제2 컨베이어 벨트의 측면에 설치되며, 인덱스 테이블의 홈과 일부가 겹쳐 돌출된 마늘 꼭지를 절단할 수 있는 원형 회전 칼날;
제2 컨베이어 벨트 상의 마늘을 인덱스 테이블의 홈으로 이송하는 로봇 팔; 및
카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 로봇 팔을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제1항에 있어서,
카메라의 촬영 영역에 UVA를 조사하는 조명;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제1항에 있어서,
제1 컨베이어 벨트와 제2 컨베이어 벨트 사이에 설치되며, 이물질을 걸러내기 위한 복수 개의 롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
마늘이 일시적으로 저장되는 호퍼;
호퍼로부터 마늘이 투입되며, 세로홈이 복수 개 형성된 제1 컨베이어 벨트;
제1 컨베이어 벨트로부터 마늘이 투입되는 제2 컨베이어 벨트;
제2 컨베이어 벨트의 상측에 설치되어 마늘의 영상을 획득하는 카메라;
제2 컨베이어 벨트 상의 마늘의 꼭지를 제거하는 커팅 핸드;
커팅 핸드를 3차원 적으로 이동시키는 로봇 팔; 및
카메라가 획득한 마늘의 영상을 처리한 결과에 따라 커팅 핸드 및 로봇 팔을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제4항에 있어서,
카메라의 촬영 영역에 UVA를 조사하는 조명;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제4항에 있어서,
제1 컨베이어 벨트와 제2 컨베이어 벨트 사이에 설치되며, 이물질을 걸러내기 위한 복수 개의 롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제4항에 있어서,
제2 컨베이어 벨트의 하측에 접하도록 설치되며, 제2 컨베이어 벨트의 이물질을 긁어내는 스크래퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.
제4항에 있어서,
제2 컨베이어 벨트의 단부에 설치되며, 이물질 및 절단된 꼭지를 걸러내고 마늘만을 배출하기 위한 복수 개의 롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마늘 꼭지 자동 제거 장치.