KR20190065604A - 피검체의 품질 판별방법 - Google Patents

피검체의 품질 판별방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190065604A
KR20190065604A KR1020170164935A KR20170164935A KR20190065604A KR 20190065604 A KR20190065604 A KR 20190065604A KR 1020170164935 A KR1020170164935 A KR 1020170164935A KR 20170164935 A KR20170164935 A KR 20170164935A KR 20190065604 A KR20190065604 A KR 20190065604A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
subject
unit
apple
sound
quality
Prior art date
Application number
KR1020170164935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102103167B1 (ko
Inventor
구경형
정문철
박기재
구민선
김동만
조영진
Original Assignee
한국식품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국식품연구원 filed Critical 한국식품연구원
Priority to KR1020170164935A priority Critical patent/KR102103167B1/ko
Publication of KR20190065604A publication Critical patent/KR20190065604A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102103167B1 publication Critical patent/KR102103167B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/025—Fruits or vegetables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

피검체의 품질 판별방법이 개시된다. 본 발명에 따른 피검체의 품질 판별방법은 영상 촬영장치를 이용하여 피검체를 촬영하며 피검체를 촬영한 영상으로부터 피검체 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하는 단계; 근적외선 분광 측정장치를 이용하여 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수신하고 분광하며 분광된 근적외선으로부터 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 단계; 타격음 측정장치를 이용하여 피검체를 타격하고 피검체의 타격음 주파수를 획득하는 단계; 및 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수를 포함하는 물리화학적 특성으로부터 피검체의 품질을 판별하는 단계를 포함한다.

Description

피검체의 품질 판별방법{METHOD FOR DETERMINING QUALITY OF OBJECT}
본 발명은 피검체의 품질 판별방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비파괴 측정법에 따른 피검체의 물리화학적 특성에 따라 피검체의 품질을 정확히 판별할 수 있는 피검체의 품질 판별방법에 관한 것이다.
농산물 특히 과일의 부가가치를 향상시키기 위해서는 수확된 과일을 품질 등급별로 선별 또는 판별하는 작업이 수반되어야 한다.
종래에 과일은 중량 및 색상 등에 따라 품질을 선별하였으나 과일의 품질을 제대로 대변하지 못하고 등급 판정의 정확도도 주관적인 문제점이 있었다.
이에 따라 최근에는 객관적이고 정확한 등급 판정을 위하여 비파괴 측정법으로 과일의 품질을 측정하는 연구가 진행되고 있다.
비파괴 측정법의 일 예인 근적외선 분광기술은 과일에 근적외선을 조사하고 과일 내부로부터 확산반사된 근적외선을 수광하여 과일의 당도, 산도 등을 측정한다. 즉 근적외선 분광기술에 따라 획득한 흡수 파장 스펙트럼으로부터 과일별 상관관계는 회귀분석(Regression Analysis), 수전처리(Math Preprocessing) 및 보정을 통한 검량모델식(Calibration Model Equation)으로 작성되어 과일을 파괴하거나 착즙하지 않고서도 과일의 당도, 산도 등의 물리화학적 특성을 측정할 수 있다.
또한, 수확한 과일의 품질을 결정하는 데 있어 표면의 색채가 중요한 인자이며 종래에는 주로 사람의 육안을 이용해 색채를 판별하였으나 많은 노동력과 작업시간이 소용되고 기준이 주관적이므로 부정확한 문제점이 있었다.
이에 따라 최근에는 과일의 색채를 기계적으로 선별하는 방법이 대두되고 있으며, 과일의 색채를 선별하는 방법은 흑백영상을 이용하는 방법과 컬러영상을 이용하는 방법으로 나뉜다. 흑백영상을 이용하는 방법은 과일의 표면 색의 밝기로 판별하므로 그 정확도에 있어 한계가 있다. 예를들어 사과의 옅은 녹색부위와 노란색부위는 비슷한 명암을 가지므로 동일한 것으로 인식되는 문제점이 있다. 이에 반하여 컬러영상을 이용하는 경우에는 흑백영상에 따른 선별의 문제점을 극복할 수 있으나 과일의 외형이 갖는 굴곡에 따라 과일 표면의 명암이 생기거나 과일 외형에 따라 색채가 달라지는 등 정확성을 확보하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한 근적외선 분광기술과 컬러영상을 이용한 과일의 색채 선별기술을 별개로 하여 과일의 품질을 판별하므로 각각에 따라 과일의 품질 판별에 차이가 있었다.
따라서 과일의 물리화학적 특성을 측정하고 각각의 물리화학적 특성을 종합하여 과일 품질 판별에 대한 신뢰성 및 정확성을 확보할 수 있는 연구가 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0015157호(2004.02.18. 공개) 대한민국 등록특허 제10-0290764호(2001.05.15. 공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 피검체의 품질을 나타내는 복수 개의 물리화학적 특성을 비파괴방식으로 측정하고 피검체의 물리화학적 특성들을 통합하여 피검체의 품질을 정확히 판별할 수 있는 피검체의 품질 판별방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 영상 촬영장치를 이용하여 피검체를 촬영하며 상기 피검체를 촬영한 영상으로부터 상기 피검체 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하는 단계; 근적외선 분광 측정장치를 이용하여 상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수신하고 분광하며 분광된 근적외선으로부터 상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 단계; 타격음 측정장치를 이용하여 상기 피검체를 타격하고 상기 피검체의 타격음 주파수를 획득하는 단계; 및 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수를 포함하는 물리화학적 특성으로부터 상기 피검체의 품질을 판별하는 단계를 포함하는 피검체의 품질 판별방법이 제공될 수 있다.
상기 피검체의 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하는 단계는, 상기 영상 촬영장치로 상기 피검체를 촬영하여 영상을 획득하는 단계; 상기 영상으로부터 상기 피검체의 형태와 색채 분포에 따라 상기 영상을 복수의 처리영역으로 분할하는 단계; 및 복수의 상기 처리영역이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 영상 촬영장치는, 상기 피검체를 촬영하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 이격되게 배치되어 조명광을 조사하는 조명부; 상기 조명부에 인접하게 배치되며 상기 조명부에서 조사되는 조명광을 산란시켜 상기 피검체에 조사하는 산란부; 및 상기 피검체를 사이에 두고 상기 촬영부에 대향되게 배치되며 상기 산란부에서 조사된 조명광을 흡수하는 스크린부를 포함할 수 있다.
상기 산란부는, 상기 조명부의 상부에 배치되어 조명광을 산란시키는 판형부; 및 상기 판형부에 결합되어 상기 판형부를 지지하는 판형지지부를 포함할 수 있다.
상기 피검체가 사과인 경우에 상기 촬영부는 사과의 꽃받침 영역을 촬영할 수 있다.
상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 단계는, 상기 근적외선 분광 측정장치로 상기 피검체에 근적외선을 조사하고 상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 분광하는 단계; 및 분광된 근적외선으로부터 상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득할 수 있다.
상기 근적외선 분광 측정장치는, 상기 피검체에 근적외선을 조사하는 근적외선 광원부; 및 상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 분광하는 디텍터부를 포함할 수 있다.
상기 근적외선 분광 측정장치는, 상기 피검체의 하부에 배치되며 상기 근적외선 광원부와 상기 디텍터부가 수용되는 하우징부; 상기 피검체가 안착되는 안착유닛; 및 상기 하우징부와 상기 안착유닛 사이에 배치되어 상기 하우징부로 외부의 빛이 빛이 유입되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 피검체의 타격음을 획득하는 단계는, 상기 타격음 측정장치로 상기 피검체를 타격하고 타격음을 수신하는 단계; 및 상기 피검체의 단단한 정도를 파악하기 위해 상기 타격음에 포함된 노이즈를 제거하고 타격음의 주파수를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타격음 측정장치는, 상기 피검체를 타격하는 타격부와, 상기 타격부가 결합된 본체부를 구비한 타격유닛; 상기 본체부를 지지하되 상기 본체부가 회전가능하게 결합되는 지지유닛; 및 상기 지지유닛의 일측에 마련되어 상기 본체부를 회전시키는 회전유닛을 포함할 수 있다.
상기 회전유닛은, 상기 본체부의 일측에 결합된 자성체에 척력을 가하여 상기 본체부를 회전시켜 상기 피검체를 타격하고 상기 자성체에 인력을 가하여 상기 본체부를 복귀시키는 전자석부를 포함할 수 있다.
상기 회전유닛은, 상기 전자석부가 수용되는 수용부; 및 상기 자성체와 접촉되는 상기 수용부의 표면에 부착되어 상기 자성체가 접촉되는 탄성패드를 더 포함할 수 있다.
로드셀을 이용하여 상기 피검체의 무게를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는, 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 수신받는 단계; 및 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 포함하는 상기 피검체의 물리화학적 특성을 품질판별모델에 적용하여 상기 피검체의 품질을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는, 수신받은 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 수치화한 후 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 품질판별모델은, 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게 각각을 독립변수로 하고 수치화된 각각의 상기 독립변수의 값에 가중치를 적용하여 소비자의 기호도(P)를 수치화할 수 있다.
상기 피검체가 사과인 경우에, 상기 기호도(P) = 66.647 + 1.221*A + 1.942*B + 35.578*C - 1.363*D + 0.029*E - 0.007*F이며, 상기 기호도(P)의 점수가 높을수록 사과의 단맛과 신맛이 강해지고 상기 기호도(P)의 점수가 높을수록 사과의 단단함 정도가 작아지고 아삭한 정도가 커질 수 있다.
(여기서, A는 사과의 알지 비율(R/G ratio) 데이터이고, B는 사과의 당도(brix,%)이고, C는 사과의 산도(acidity,%)이고, D는 사과의 수분함량(moisture,%)이고, E는 사과의 타격음 주파수(Hz)이고, F는 사과의 무게(g))
상기 기호도(P)의 점수가 7이상인 경우에 사과는 상등품이고, 상기 기호도(P)의 점수가 4 이상 ~ 7미만인 경우에 사과는 중등품이고, 상기 기호도(P)의 점수가 4미만인 경우에 사과는 하등품으로 판별될 수 있다.
상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는, 상기 품질판별모델에 따라 판별된 상기 피검체의 상기 기호도의 점수에 따라 상기 피검체를 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 비파괴 측정법인 영상 촬영장치로 피검체 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하고 근적외선 분광측정장치로 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하고 타격음 측정장치로 피검체의 타격음을 획득하고 로드셀로 피검체의 무게를 획득한 후 피검체의 물리화학적 특성인 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수 및 무게 등을 종합하여 피검체의 품질을 정확하게 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비파괴 품질 측정시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 촬영장치와 근적외선 분광 측정장치 및 타격음 측정장치를 나타내는 확대사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 촬영장치와 근적외선 분광 측정장치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 근적외선 분광 측정장치를 나타내는 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 안착유닛과 제1 지지유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 타격음 측정장치의 타격동작을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 피검체의 품질 판별동작을 나타내는 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 실시예에서 피검체는 사과와 배 등의 과일, 알갱이 형태의 곡물, 야채류 등의 농산물 및 어류, 육류, 그외의 식품 등을 포함하며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 사과를 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 비파괴 품질 측정시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상 촬영장치와 근적외선 분광 측정장치 및 타격음 측정장치를 나타내는 확대사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 영상 촬영장치와 근적외선 분광 측정장치를 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 근적외선 분광 측정장치를 나타내는 측단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 안착유닛과 제1 지지유닛의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 타격음 측정장치의 타격동작을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 비파괴 품질 측정시스템(100)은 영상 촬영장치(200)와, 근적외선 분광 측정장치(300)와, 타격음 측정장치(400)와, 로드셀(600)과, 제어유닛(700) 및 디스플레이유닛(800)을 포함한다.
본 발명에 따른 비파괴 품질 측정시스템(100)은 영상 촬영장치(200)로 피검체(M) 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하고, 근적외선 분광 측정장치(300)로 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하고, 타격음 측정장치(400)로 피검체(M)의 타격음을 획득하고, 로드셀(600)으로 피검체(M)의 무게를 획득한 후, 획득한 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게로부터 피검체(M)의 품질을 판별한다.
본 실시예에 따른 영상 촬영장치(200)는 피검체(M)의 표면을 촬영하여 피검체(M)의 형태와 피검체(M) 표면 영상을 획득하는 역할을 한다.
영상 촬영장치(200)는 피검체(M)를 촬영하는 촬영부(210)와, 촬영부(210)로부터 이격되게 배치되어 조명광을 조사하는 조명부(220)와, 조명부(220)에 인접하게 배치되며 조명부(220)에서 조사된 조명광을 산란시켜 피검체(M)에 조사하는 산란부(230)와, 피검체(M)를 사이에 두고 촬영부(210)에 대향되게 배치되며 산란부(230)에서 조사된 조명광을 흡수하는 스크린부(240)를 포함한다.
촬영부(210)는 피검체(M)의 표면을 촬영하며, 절곡되게 형성된 촬영지지부(211)의 일측 끝단에 결합되어 지지된다.
피검체(M) 예를들어 사과의 꽃받침영역(F)을 촬영하는 것이 전체 피검체(M)의 색채를 측정하는데 적합하므로 촬영부(210)는 피검체(M) 예를들어 사과의 남반구(S)인 꽃받침영역(F)을 촬영한다. 이때 피검체(M)인 사과의 꽃받침영역(F)이 촬영부(210)에 대향되게 배치된다. 아울러 촬영부(210)는 피검체(M)인 사과의 남반구(S)인 꽃받침영역(F)과 피검체(M)인 사과의 남반구(S)와 북반구(N)인 꼭지 영역 사이인 적도영역(E)을 모두 촬영할 수 있도록 수평면(X-Y평면)에 대해 하방으로 30~50 경사지게 배치될 수 있다.
조명부(220)는 촬영부(210)로부터 이격되게 배치되어 피검체(M)에 조명을 비추는 역할을 한다. 본 실시예에서는 조명부(220)가 촬영부(210)로부터 이격되고 후술할 산란부(230)의 하부에 배치된다. 조명부(220)는 피검체(M)의 색채를 정확히 촬영할 수 있도록 피검체(M)에 조명한다.
형광등이나 LED 조명등을 사용하여 촬영하는 경우에 태양광과 같은 천연 조명 조건하에서 촬영하는 것보다 블루(blue) 값이 크게 측정되므로 조명부(220)는 태양광과 유사한 할로겐 램프를 사용하는 것이 바람직하다.
산란부(230)는 조명부(220)에 인접하게 배치되며 조명부(220)에서 조사되는 조명을 산란시켜 피검체(M)에 조사하는 역할을 한다. 즉 산란부(230)는 조명광이 피검체(M)의 표면에 골고루 확산되게 하여 피검체(M)에 생기는 명암을 방지하는 면광원 역할을 한다.
산란부(230)는 조명광이 피검체(M)에 직접조사되는 것을 방지함으로써 조명광에 의한 피검체(M) 표면의 번쩍임 현상을 방지하여 피검체(M) 표면의 정확한 색채를 측정할 수 있도록 한다.
본 실시예에서 산란부(230)는 조명부(220)의 상부에 배치되어 조명광을 산란시키는 판형부(231)와, 판형부(231)에 결합되어 판형부(231)를 지지하는 판형지지부(233)를 포함한다.
본 실시예에서 판형부(231)는 원판 형상으로 도시되었으나 사각판, 다각판 등 다양한 형태가 가능하다. 그리고 판형부(231)는 수평면(X-Y평면)에 대해 경사지게 배치되어 조명광이 피검체(M) 방향으로 많은 양이 조사될 수 있도록 한다. 또한 판형부(231)는 높이방향(Z축)으로 피검체(M)의 위치보다 더 높게 설치되어 조명부(220)에서 조사되는 조명광이 피검체(M)의 꽃받침영역(F)에 조사되게 한다.
판형지지부(233)는 판형부(231)가 상부에 결합되어 판형부(231)를 지지한다. 또한 촬영지지부(211)의 타측 끝단이 판형지지부(233)에 결합되므로 판형지지부(233)는 촬영지지부(211) 및 촬영부(210)를 지지한다.
스크린부(240)는 피검체(M)를 사이에 두고 촬영부(210)에 대향되게 배치되어 산란부(230)에서 조사되는 조명광을 흡수하는 역할을 한다. 이는 산란부(230)를 통과한 조명광이 피검체(M)를 통과한 후 다시 반사되어 피검체(M)에 도달하지 않도록 하기 위함이다. 스크린부(240)는 무광택의 면재질로 이뤄질 수 있다.
본 실시예에 따른 근적외선 분광 측정장치(300)는 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 역할을 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 근적외선 분광 측정장치(300)는 피검체(M)에 근적외선을 조사하는 근적외선 광원부(310)와, 피검체(M)의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 분광하는 디텍터부(detector,320)를 포함한다.
근적외선 광원부(310)는 피검체(M)에 근적외선을 조사하는 역할을 한다. 본 실시예에서 근적외선 광원부(310)는 피검체(M)의 하부에 배치된다.
디텍터부(320)는 피검체(M)의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 수광된 근적외선을 분광하는 역할을 한다. 본 실시예에서 디텍터부(320)는 근적외선 광원부(310)를 사이에 두고 양측에 각각 배치되어 피검체(M)의 내부에서 확산반사된 근적외선을 효율적으로 수광하도록 한다.
한편, 본 실시예에 따른 근적외선 분광 측정장치(300)는 피검체(M)의 하부에 배치되며 근적외선 광원부(310)와 디텍터부(320)가 수용되는 하우징부(330)와, 피검체(M)가 안착되는 안착유닛(350)과, 안착유닛(350)을 지지하는 제1 지지유닛(360)과, 하우징부(330)와 안착유닛(350) 사이에 배치되어 하우징부(330)로 외부의 빛이 유입되는 것을 차단하는 차단부(340)를 더 포함할 수 있다.
하우징부(330)의 내부에는 근적외선 광원부(310)와 디텍터부(320)가 수용된다. 근적외선 광원부(310)는 하우징부(330)의 내부에서 상방으로 피검체(M)에 근적외선을 조사하고 피검체(M)의 내부에서 확산반사된 근적외선은 하우징부(330)의 내부에 마련된 디텍터부(320)에 수광된 후 분광된다.
차단부(340)는 하우징부(330)와 안착유닛(350)의 사이메 배치되며 하우징부(330)에 외삽되는 형태도 제작될 수 있다. 차단부(340)는 외부의 빛 또는 조명이 하우징의 내부로 유입되는 것을 차단한다. 차단부(340)는 후술할 안착유닛(350)의 하면에 밀착되며 안착유닛(350)에 결합되는 플랜지(341)와, 플랜지(341)와 일체로 형성되고 하우징부(330)에 외삽되는 삽입부(343)를 포함한다. 삽입부(343)는 하우징부(330)와 연통되게 중공(344)형상으로 형성된다.
본 실시예에서 차단부(340)와 하우징부(330)는 영상 촬영장치(200)와 근적외선 분광 측정장치(300)를 동시에 사용하는 경우에 근적외선 분광 측정장치(300)가 정확한 측정이 가능하도록 영상 촬영장치(200)의 조명부(220)에서 조사된 조명광이 근적외선 광원부(310) 및 디텍터부(320)로 조사되지 않도록 한다.
안착유닛(350)은 피검체(M)가 안착되며 피검체(M)의 크기와 무게에 따라 피검체(M)를 지지하는 하부형태가 변경된다.
안착유닛(350)은 상부가 피검체(M)의 외측부에 접촉되어 피검체(M)의 외측부를 감싸는 콘 형상으로 형성된 측면부(351)와, 측면부(351)의 하단에서 연장되게 형성되며 차단부(340)의 플랜지(341)에 접촉되는 안착하부(353)와, 측면부(351)의 내면에서 상방으로 돌출된 반구 형상으로 형성되고 피검체(M)의 하면에 접촉되는 탄성부(355)와, 측면부(351)의 하단에서 외측으로 돌출된 테두리부(357)를 포함한다.
측면부(351)는 콘 형상으로 형성되며 피검체(M)가 탄성부(355)에 안착된 경우에 피검체(M)의 외측부를 감싼다. 또한 측면부(351)의 내면에는 후술할 타격음 측정장치(400)에 따른 타격음을 녹음할 수 있는 마이크(440)가 설치될 수 있다.
안착하부(353)는 전술한 차단부(340)의 플랜지(341)에 접촉결합되어 외부의 조명광이 차단부(340) 및 하우징부(330)로 유입되는 것을 차단한다.
탄성부(355)는 측면부(351)와 일체로 형성되며 측면부(351)의 내면에서 상방으로 돌출되게 형성되고, 근적외선 광원부(310)에서 조사되는 근적외선이 피검체(M)의 표면에 조사될 수 있도록 중심에 관통홀(356)이 형성된다. 탄성부(355)는 피검체(M)의 크기나 무게와 관계없이 피검체(M)가 안착될 수 있도록 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
테두리부(357)는 측면부(351)와 일체로 형성되고 후술할 제1 지지유닛(360)에 결합되어 제1 지지유닛(360)이 안착유닛(350)을 지지할 수 있도록 한다.
제1 지지유닛(360)은 안착유닛(350)의 하측에 배치되며 안착유닛(350)을 지지하는 역할을 한다.
제1 지지유닛(360)은 안착유닛(350)의 테두리부(357)와 결합되는 받침부(361)와, 받침부(361)의 하면을 지지하는 복수의 기둥부(363)를 포함한다.
도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 받침부(361)는 링 형상으로 형상되며 테두리부(357)의 하면에 밀착된다. 그리고 받침부(361)의 하면에 소정간격 이격되게 복수 개의 기둥부(363)를 설치한다.
한편, 본 발명에 따른 비파괴 품질 측정시스템(100)은 전술한 바와 같이 안착유닛(350)의 측면부(351) 내면에 설치된 한 쌍의 전극패드(500)를 더 포함할 수 있다.
한 쌍의 전극패드(500)는 안착유닛(350)의 측면부(351)의 내면에 설치되어 피검체(M)의 표면에 접촉된다. 한 쌍의 전극패드(500)는 피검체(M)에 전류를 흘려보내고 이에 따른 피검체(M)의 전기전도도를 측정하여 피검체(M)의 신선도 또는 시듦정도를 판별한다.
구체적으로 [표 1]은 신선한 사과와 저장 사과의 전기전도도 또는 유전율 비교를 나타내는 것으로, 사과를 안착유닛(350)에 올려놓고 15 V로 약 2초간 통전한 뒤 사과의 전압을 측정한 것으로 시든 사과와 신선한 사과의 전압 차이가 있음을 알 수 있어 이를 이용해 사과의 시듦 정도를 판단할 수 있다.
Figure pat00001
로드셀(600)은 제1 지지유닛(360)의 하부에 설치되어 피검체(M)의 무게를 측정하는 역할을 한다. 로드셀(600)은 제1 지지유닛(360)의 하측에 설치되어 근적외선 분광 측정장치(300)와 안착유닛(350)과 제1 지지유닛(360)의 무게를 측정한 후 근적외선 분광 측정장치(300)와 안착유닛(350)과 제1 지지유닛(360) 및 피검체(M)의 무게를 측정하여 피검체(M)의 무게를 측정한다.
본 실시예에 따른 타격음 측정장치(400)는 피검체(M)의 단단한 정도 또는 신선도를 파악하기 위해 피검체(M)를 타격하고 타격음을 수신하며 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 획득하는 역할을 한다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 타격음 측정장치(400)는 피검체(M)를 타격하는 타격유닛(410)과, 본체부(415)를 지지하되 본체부(415)가 회전가능하게 결합되는 제2 지지유닛(420)과, 제2 지지유닛(420)의 일측에 마련되어 본체부(415)를 회전시키는 회전유닛(430)을 포함한다.
타격유닛(410)은 피검체(M)를 타격하는 타격부(411)와, 타격부(411)가 결합되며 제2 지지유닛(420)에 지지된 상태에서 회전되는 본체부(415)를 포함한다.
타격부(411)는 본체부(415)에 결합되는 막대(412)와, 막대(412)의 일측에 형성되며 피검체(M)를 직접 타격하는 헤드(413)를 포함한다. 본 실시예에서 타격부(411)는 목재로 형성될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
막대(412)는 일측이 본체부(415)에 결합되며, 헤드(413)는 막대(412)의 타측에 형성되어 피검체(M)를 직접 타격한다. 헤드(413)는 막대(412)의 직경보다 직경이 큰 타원형태로 형성될 수 있다.
헤드(413)는 피검체(M)의 적도영역(E)에 대향되게 배치되어 피검체(M)의 적도영역(E)을 타격할 수 있다. 피검체(M)의 적도영역(E)을 타격하는 것이 피검체(M)의 단단한 정도를 측정함에 있어서 적합하다.
본체부(415)는 일측이 제2 지지유닛(420)에 회전가능하게 결합된다. 본체부(415)는 회전축(416)에 의해 제2 지지유닛(420)의 상면에 회전가능하게 결합된다. 그리고 본체부(415)의 타측에는 타격부(411)의 막대(412)가 결합된다.
제2 지지유닛(420)의 상면은 수평면(X-Y평면)에 대해 약 30정도 경사지게 형성되며, 타격부(411)는 제2 지지유닛(420)의 상면에서 회전축(416)을 중심으로 회전운동한다. 따라서 타격부(411)는 제2 지지유닛(420)의 경사진 상면에서 회전되어 본체부(415)보다 높은 위치에 배치되어 피검체(M)를 타격한다.
회전유닛(430)은 제2 지지유닛(420)의 일측에 마련되어 본체부(415)를 회전시키는 역할을 한다.
회전유닛(430)은 본체부(415)의 일측에 결합된 자성체(417)에 척력을 가하여 본체부(415)를 회전시켜 피검체(M)를 타격하고 자성체(417)에 인력을 가하여 본체부(415)를 복귀시키는 전자석부(미도시)와, 전자석부가 수용되는 수용부(431)와, 자성체(417)와 접촉되는 수용부(431)의 표면에 부착되어 자성체(417)가 접촉되는 탄성패드(433)를 포함한다.
자성체(417)는 본체부(415)의 일측에 결합되고 전자석부에 대향되게 배치된다. 본 실시예에서 자성체(417)는 영구자석으로 구성될 수 있다.
그리고 전자석부는 자성체(417)와 전자기적인 상호 작용을 하며 타격부(411)를 회전시키는 역할을 한다.
전자석부는 솔레노이드(미도시)와, 솔레노이드에 전원을 공급하는 전원부(미도시)를 포함한다. 솔레노이드는 전원부에서 공급된 전원에 의해 전자기력을 발생시키고 자성체(417)에 전자기력을 미친다. 그리고 전자석부에 공급되는 전류의 방향을 조절함으로써 자성체(417)에 인력과 척력을 발생시킨다.
수용부(431)는 전자석부를 수용하며, 탄성패드(433)는 자성체(417)에 대향되는 수용부(431)의 일측 표면에 부착된다.
탄성패드(433)는 자성체(417)와 접촉되는 수용부(431)의 일측 표면에 부착되어 전자석부에 의해 자성체(417)와 수용부(431)가 접촉되는 경우에 발생되는 소음을 흡수한다.
타격음 측정장치(400)의 동작을 살펴보면, 도 6(a)는 타격부(411)가 피검체(M)를 타격하는 동작으로 전자석부과 자성체(417) 사이에 척력이 작용하여 타격부(411)가 회전축(416)을 중심으로 시계방향으로 회전하면서 피검체(M)에 접근하고 피검체(M)를 타격한다. 반면에 도 6(b)는 타격부(411)가 피검체(M)를 타격한 후 원위치로 복귀하는 동작으로 전자석부와 자성체(417) 사이에 인력이 작용하여 타격부(411)가 회전축(416)을 중심으로 반시계방향으로 회전하면서 피검체(M)로부터 이격되고 자성체(417)가 자성체(417)가 수용부(431)의 일측 표면에 접촉된다.
한편, 타격부(411)가 피검체(M)를 타격한 후 전자석부와 자성체(417) 사이에 인력이 작용하여 타격부(411)가 회전되는 경우에 자성체(417)와 수용부(431) 표면이 접촉됨에 따라 발생되는 소음을 최소화하기 위해 자성체(417)가 접촉되는 수용부(431)의 표면에 탄성패드(433)가 부착된다.
그리고 본 실시예에서는 타격부(411)가 피검체(M)를 타격할 때 발생되는 타격음을 녹음하기 위해 전술한 안착유닛(350)의 측면부(351) 내면에 마이크(440)가 설치된다. 마이크(440)는 타격부(411)에 대향되는 위치인 안착유닛(350)의 측면부(351) 내면에 설치되어 타격음을 수신한다.
마이크(440)는 타격부(411)가 피검체(M)를 타격할 때 발생되는 타격음을 수신하며, 마이크(440)는 안착유닛(350)의 측면부(351) 내면에 설치되어 다른 외부 소음의 방해를 차단하여 타격음을 효과적으로 수신할 수도 있다.
마이크(440)로 수신된 타격음은 후술할 제어유닛(700)으로 전송되며, 제어유닛(700)은 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 산출한다.
본 실시예에 따른 제어유닛(700)은 영상 촬영장치(200)와, 근적외선 분광 측정장치(300)와, 타격음 측정장치(400) 및 로드셀(600)에 인접하게 배치되며, 영상 촬영장치(200)와, 근적외선 분광 측정장치(300)와, 타격음 측정장치(400) 및 로드셀(600)을 제어한다.
또한 제어유닛(700)은 영상 촬영장치(200)로부터 쵤영된 영상을 수신하고 영상으로부터 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 산출 및 획득하며, 근적외선 분광 측정장치(300)로부터 확산반사된 근적외선을 수신받아 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 산출 및 획득하며, 타격음 측정장치(400)으로부터 타격음을 수신하여 타격음 주파수를 산출 및 획득한다.
이를 위해 제어유닛(700)은 피검체(M)를 촬영한 영상으로부터 피검체(M) 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 산출하는 영상 처리부(미도시)와, 분광된 근적외선으로부터 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 산출하는 데이터 처리부(미도시)와, 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 산출하는 주파수 처리부(미도시)를 포함한다.
영상 처리부는 피검체(M)를 촬영한 영상으로부터 피검체(M) 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 연산하는 역할을 한다.
영상 처리부는 촬영부(210)에서 획득한 영상을 수신하며 수신된 영상에 포함된 노이즈를 제거한 후 노이즈가 제거된 영상으로부터 피검체(M)의 형태와 색채 분포에 따라 영상을 복수의 처리영역으로 분할한다. 그리고 영상 처리부는 복수의 처리영역으로 분할된 영상에 대해 복수의 처리영역 각각에 배치된 픽셀들이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 연산하여 획득할 수 있다. 또한 영상 처리부는 복수의 처리영역을 갖는 영상에서 복수의 처리영역 각각을 획득한 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값으로 재처리할 수도 있다.
피검체(M)가 사과인 경우에 사과가 성숙되기 전에는 엽록소가 많은 상태이므로 사과의 표면 색채가 녹색이며, 사과가 성숙됨에 따라 사과의 표면 색채가 빨간색으로 변한다. 따라서, 사과의 표면 색채가 녹색과 빨간색이 혼재될 수 있으므로, 영상 처리부는 하여금 사과 표면을 사과 표면 색채를 잘 반영할 수 있는 복수의 처리영역으로 분할하고 복수의 처리영역 각각에 대한 영상처리를 통해 복수의 처리영역 각각을 복수의 처리영역이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값으로 나타낸다.
구체적으로 영상 처리부는 복수의 처리영역 각각에 배치된 픽셀(pixel)들이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 산출한다. 영상처리부는 처리영역 내에 대상물의 형태를 나타내는 경계선이 존재하는 경우에, 처리영역 중 피검체(M) 형태를 나타내는 경계선의 외측에 위치한 처리영역 내의 픽셀들이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 제외하고 경계선의 내측에 위치한 처리영역 내의 픽셀들이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 산출 및 획득한다.
데이터 처리부는 디텍터부(320)에서 수광되고 분광된 근적외선을 전기신호로 광전변환하고 광전변환된 전기신호에 기초하여 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 산출 및 획득한다.
주파수 처리부는 마이크(440)로부터 타격음을 수신하며 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 산출 및 획득한다.
또한 제어유닛(700)은 로드셀(600)로부터 피검체(M)의 무게를 수신한다.
그리고 제어유닛(700)은 피검체(M)의 물리화학적 특성인 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음 주파수와 무게를 수치화하고 이를 디스플레이유닛(800)에 디스플레이할 수 있다. 디스플레이유닛(800)은 터치 조작이 가능한 터치스크린으로 구성될 수 있으며, 제어유닛(700)은 피검체(M)의 물리화학적 특성을 수신받아 그래프 또는 텍스트 형태로 디스플레이유닛(800)에 시각화할 수 있다.
그리고 제어유닛(700)은 피검체(M)의 물리화학적 특성을 기초로 피검체(M)의 품질을 판별할 수 있다.
피검체(M)의 품질 판별은 피검체(M)의 물리화학적 특성을 품질판별모델에 적용하여 피검체(M)의 품질을 판별한다. 그리고 품질판별모델에 따라 판별된 피검체(M)는 품질등급에 따라 분류되어 외부로 반송될 수 있다. 품질판별모델은 다음과 같이 방법으로 얻어질 수 있다.
예를들어 피검체가 사과의 한 품종인 후지사과로 수요자의 기호도를 판별하면 다음과 같다.
[표 2]는 후지사과의 품질 판별 항목의 분포도를 나타낸다.
Figure pat00002
[표 3]은 9점법에 따른 후지사과 576개에 대한 소비자 기호도를 나타낸다.
Figure pat00003
<실험 방법>
소비자 기호도 검사는 한국식품연구원에 근무하고 있는 20-40대 소비자 30명이 비파괴 측정법에 의해 분석한 사과 576개를 랜덤화된 순서로 4개씩 제시하였고 전반적인 기호도를 평가하게 하였다.
이때 기호도의 점수 1은 기호도가 낮은 것을 나타내고, 기호도의 점수가 9점으로 갈수록 기호도가 높은 것으로 평가하게 하였다. 기호도의 점수가 높을수록 사과의 단맛과 신맛이 강해지며, 기호도 점수가 높을수록 단단함 정도가 작아지며 아삭한 정도를 나타낸다.
관능검사에 사용한 시료는 후지사과를 자동박피기를 이용하여 껍질을 제거한 후, 사과 분할기를 이용하여 균일하게 8등분으로 분할하고, 갈변방지제(Ascorbic acid 0.2%, Citric acid 0.2%, Calcium chloride 0.5%)에 10초 동안 담근 뒤 물기를 제거하여 시료로 사용하였다. 후지사과 시료는 소비자 1인당 2~3조각을 제공하고 동일한 시료를 같은 소비자에게 2번 이상 제공하여 소비자의 관능검사 수행 능력을 조사하였다. 이때 관능검사 시간은 오전 10시, 오후 2시에 개인용 검사대가 설치된 관능검사실에서 진행하였다. 관능검사 결과의 분석은 SPSS를 이용한 분산분석과 Xlstat를 사용하여 PCA, PLS 판별 분석을 하였다.
본 실시예에 따른 판별 분석 결과 품질판별모델은 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도(Brix,%)와 산도(Acidity,%)와 수분함량(Moisture,%))과 타격음 주파수(Hitting sound,Hz)와 무게(Weight,g) 각각을 독립변수로 한다. 그리고, 수치화된 독립변수 값에 가중치를 적용하여 기호도(P)를 수치화한다.
기호도(P) = 66.647 + 1.221*A + 1.942*B + 35.578*C - 1.363*D + 0.029*E - 0.007*F 이다.
여기서, A는 사과의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 나타내며, B는 사과의 당도(Brix,%)를 나타내며, C는 사과의 산도(Acidity,%)를 나타내며, D는 사과의 수분함량(Moisture,%))을 나타내며, E는 사과의 타격음 주파수(Hitting sound,Hz)를 나타내며, F는 사과의 무게(Weight,g)를 나타낸다.
기호도(P)는 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도(Brix,%)와 산도(Acidity,%)와 수분함량(Moisture,%)과 타격음 주파수(Hitting sound,Hz)와 무게(Weight,g) 값을 대입하여 얻을 수 있다.
[표 4]는 기호도(P)에 따른 후지사과의 품질 판별을 나타낸다.
Figure pat00004
여기서, 기호도의 점수가 7이상인 경우에 후지사과의 품질을 상등품으로 판별하며, 기호도의 점수가 4이상 ~ 7미만인 경우에 후지사과의 품질을 중등품으로 판별하며, 기호도의 점수가 4미만인 경우에 후지사과의 품질을 하등품으로 판별할 수 있다.
기호도의 점수에 따른 상등품, 중등품 및 하등품 품질 판별은 전체적인 사과의 기호도 점수에 따른 것이다.
한편 기호도의 점수가 높을수록 사과의 단맛과 신맛이 강해지고 기호도의 점수가 높을수록 사과의 단단함 정도가 작아지고 아삭한 정도가 커지는 것을 나타내므로 소비자는 본인의 기호에 따라 기호도의 점수를 참조하여 후지사과를 선정할 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검체(M)의 품질 판별방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 피검체의 품질 판별동작을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 피검체(M)의 품질을 판별하기 위해 피검체(M)의 물리화학적 특성을 측정하고 그에 따른 데이터를 획득한다(S100).
본 실시예에서는 영상 촬영장치(200)를 이용하여 피검체(M)의 표면 영상을 촬영하고 피검체(M)의 표면 영상으로부터 피검체(M) 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득한다(S110).
사과와 같은 과일의 경우에 사과의 꽃받침영역(F)을 촬영하고 촬영된 영상으로부터 영상 처리부는 피검체(M)의 형태와 색채 분포에 따라 영상을 복수의 처리영역으로 분할한 후, 복수의 처리영역이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 획득한다.
또한 본 실시예에서는 근적외선 분광 측정장치(300)를 이용하여 피검체 내부로 근적외선을 조사하고 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수신하며 수신된 근적외선을 기초로 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 획득한다(S130).
피검체(M)의 하부에 마련된 근적외선 광원부(310)에서 피검체(M)에 근적외선을 조사하고 피검체(M)의 하부에 마련된 디텍터부(320)에서 피검체(M)의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광한 후 분광한다. 그리고 데이터 처리부는 분광된 근적외선으로부터 피검체(M)의 당도와 산도 및 수분함량을 산출 및 획득한다.
또한 본 실시예에서는 타격음 측정장치(400)를 이용하여 피검체(M)의 타격음을 수신하며, 주파수 처리부는 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 산출 및 획득한다(S150).
전자석부와 자석부의 전자기적 상호작용에 의해 전자석부와 자석부 사이에 척력이 작용하면 타격부(411)가 제2 지지유닛(420)의 상면에서 회전되어 피검체(M)를 타격하며, 마이크(440)는 피검체(M)의 타격음을 수신한다. 그리고 주파수 처리부는 타격음에 포함된 노이즈를 제거한 후 타격음의 주파수를 산출하고 이를 기초로 피검체(M)의 단단한 정도를 획득한다.
또한 본 실시예에서는 로드셀(600)을 이용하여 피검체(M)의 무게를 획득한다(S170). 피검체(M)가 안착되는 안착유닛(350)의 하부에 로드셀(600)을 설치하여 피검체(M)의 무게를 측정할 수 있다.
그리고 제어유닛(700)은 피검체(M)의 물리화학적 특성인 획득한 후 획득된 피검체(M)의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음 주파수와 무게를 수치화한 후 디스플레이유닛(800)에 그래프 또는 텍스트 형태로 디스플레이하여 시각화한다(S200).
그리고 제어유닛(700)은 피검체(M)의 품질을 판별하기 위해 전술한 피검체(M)의 물리화학적 특성인 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음 주파수와 무게를 각각의 독립변수로 하고, 수치화된 독립변수 값에 가중치를 적용하여 기호도를 수치화한 품질판별모델에 적용하여 피검체(M)의 품질을 판별한다(S300).
본 실시예에서 피검체(M)의 품질 판별을 위한 품질판별모델은 피검체(M)의 물리화학적 특성에 따른 기호도(P)를 나타낸다.
기호도(P) = 66.647 + 1.221*A + 1.942*B + 35.578*C - 1.363*D + 0.029*E - 0.007*F 이다.
피검체가 후지사과인 경우에 기호도(P)를 판별하면, A는 사과의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 나타내며, B는 사과의 당도(Brix,%)를 나타내며, C는 사과의 산도(Acidity,%)를 나타내며, D는 사과의 수분함량(Moisture,%)을 나타내며, E는 사과의 타격음 주파수(Hitting sound,Hz)를 나타내며, F는 사과의 무게(Weight,g)를 나타낸다.
여기서, 기호도의 점수가 7이상인 경우에 후지사과의 품질을 상등급으로 판별하며, 기호도의 점수가 4이상 ~ 7미만인 경우에 후지사과의 품질을 중등급으로 판별하며, 기호도의 점수가 4미만인 경우에 후지사과의 품질을 하등급으로 판별할 수 있다.
기호도의 점수에 따른 상등품, 중등품 및 하등품 품질 판별은 전체적인 기호도에 따른 것이며, 한편 기호도의 점수가 높을수록 사과의 단맛과 신맛이 강해지고 기호도의 점수가 높을수록 단단함 정도가 작아지고 아삭한 정도가 커지는 것을 나타내므로 소비자는 본인의 기호에 따라 기호도의 점수를 참조하여 후지사과를 선정할 수 있을 것이다.
그리고 제어유닛(700)은 품질판별모델에 따라 수치화된 기호도에 따라 피검체(M)를 품질 등급별로 분류한다(S400).
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 비파괴 품질 측정시스템 200: 영상 촬영장치
210: 촬영부 220: 조명부
230: 산란부 240: 스크린부
300: 근적외선 분광 측정장치 310: 근적외선 광원부
320: 디텍터부 330: 하우징부
340: 차단부 350: 안착유닛
351: 측면부 353: 안착하부
355: 탄성부 357: 테두리부
360: 제1 지지유닛 400: 타격음 측정장치
410: 타격유닛 411: 타격부
415: 본체부 417: 자성체
420: 제2 지지유닛 430: 회전유닛
431: 수용부 433: 탄성패드
440: 마이크 500: 전극패드
600: 로드셀 700: 제어유닛
800: 디스플레이유닛

Claims (19)

  1. 영상 촬영장치를 이용하여 피검체를 촬영하며 상기 피검체를 촬영한 영상으로부터 상기 피검체 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하는 단계;
    근적외선 분광 측정장치를 이용하여 상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수신하고 분광하며 분광된 근적외선으로부터 상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 단계;
    타격음 측정장치를 이용하여 상기 피검체를 타격하고 상기 피검체의 타격음 주파수를 획득하는 단계; 및
    상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수를 포함하는 물리화학적 특성으로부터 상기 피검체의 품질을 판별하는 단계를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피검체의 표면의 알지 비율(R/G ratio) 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 영상 촬영장치로 상기 피검체를 촬영하여 영상을 획득하는 단계;
    상기 영상으로부터 상기 피검체의 형태와 색채 분포에 따라 상기 영상을 복수의 처리영역으로 분할하는 단계; 및
    복수의 상기 처리영역이 갖는 알지 비율(R/G ratio) 데이터의 평균값을 획득하는 단계를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 촬영장치는,
    상기 피검체를 촬영하는 촬영부;
    상기 촬영부로부터 이격되게 배치되어 조명광을 조사하는 조명부;
    상기 조명부에 인접하게 배치되며 상기 조명부에서 조사되는 조명광을 산란시켜 상기 피검체에 조사하는 산란부; 및
    상기 피검체를 사이에 두고 상기 촬영부에 대향되게 배치되며 상기 산란부에서 조사된 조명광을 흡수하는 스크린부를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산란부는,
    상기 조명부의 상부에 배치되어 조명광을 산란시키는 판형부; 및
    상기 판형부에 결합되어 상기 판형부를 지지하는 판형지지부를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 피검체가 사과인 경우에 상기 촬영부는 사과의 꽃받침 영역을 촬영하는 피검체의 품질 판별방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 단계는,
    상기 근적외선 분광 측정장치로 상기 피검체에 근적외선을 조사하고 상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 분광하는 단계; 및
    분광된 근적외선으로부터 상기 피검체의 당도와 산도 및 수분함량을 획득하는 피검체의 품질 판별방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 근적외선 분광 측정장치는,
    상기 피검체에 근적외선을 조사하는 근적외선 광원부; 및
    상기 피검체의 내부에서 확산반사된 근적외선을 수광하고 분광하는 디텍터부를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 근적외선 분광 측정장치는,
    상기 피검체의 하부에 배치되며 상기 근적외선 광원부와 상기 디텍터부가 수용되는 하우징부;
    상기 피검체가 안착되는 안착유닛; 및
    상기 하우징부와 상기 안착유닛 사이에 배치되어 상기 하우징부로 외부의 빛이 빛이 유입되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 피검체의 타격음을 획득하는 단계는,
    상기 타격음 측정장치로 상기 피검체를 타격하고 타격음을 수신하는 단계; 및
    상기 피검체의 단단한 정도를 파악하기 위해 상기 타격음에 포함된 노이즈를 제거하고 타격음의 주파수를 획득하는 단계를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타격음 측정장치는,
    상기 피검체를 타격하는 타격부와, 상기 타격부가 결합된 본체부를 구비한 타격유닛;
    상기 본체부를 지지하되 상기 본체부가 회전가능하게 결합되는 지지유닛; 및
    상기 지지유닛의 일측에 마련되어 상기 본체부를 회전시키는 회전유닛을 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전유닛은,
    상기 본체부의 일측에 결합된 자성체에 척력을 가하여 상기 본체부를 회전시켜 상기 피검체를 타격하고 상기 자성체에 인력을 가하여 상기 본체부를 복귀시키는 전자석부를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전유닛은,
    상기 전자석부가 수용되는 수용부; 및
    상기 자성체와 접촉되는 상기 수용부의 표면에 부착되어 상기 자성체가 접촉되는 탄성패드를 더 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  13. 제1항에 있어서,
    로드셀을 이용하여 상기 피검체의 무게를 획득하는 단계를 더 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는,
    상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 수신받는 단계; 및
    상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 포함하는 상기 피검체의 물리화학적 특성을 품질판별모델에 적용하여 상기 피검체의 품질을 판별하는 단계를 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는,
    수신받은 상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게를 수치화한 후 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 품질판별모델은,
    상기 피검체의 알지 비율(R/G ratio) 데이터와 당도와 산도와 수분함량과 타격음의 주파수와 무게 각각을 독립변수로 하고 수치화된 각각의 상기 독립변수의 값에 가중치를 적용하여 소비자의 기호도(P)를 수치화하는 피검체의 품질 판별방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 피검체가 사과인 경우에,
    상기 기호도(P) = 66.647 + 1.221*A + 1.942*B + 35.578*C - 1.363*D + 0.029*E - 0.007*F이며,
    상기 기호도(P)의 점수가 높을수록 사과의 단맛과 신맛이 강해지고 상기 기호도(P)의 점수가 높을수록 사과의 단단함 정도가 작아지고 아삭한 정도가 커지는 피검체의 품질 판별방법.
    (여기서, A는 사과의 알지 비율(R/G ratio) 데이터이고, B는 사과의 당도(brix,%)이고, C는 사과의 산도(acidity,%)이고, D는 사과의 수분함량(moisture,%)이고, E는 사과의 타격음 주파수(Hz)이고, F는 사과의 무게(g))
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기호도(P)의 점수가 7이상인 경우에 사과는 상등품이고, 상기 기호도(P)의 점수가 4 이상 ~ 7미만인 경우에 사과는 중등품이고, 상기 기호도(P)의 점수가 4미만인 경우에 사과는 하등품으로 판별되는 피검체의 품질 판별방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 피검체의 품질을 판별하는 단계는,
    상기 품질판별모델에 따라 판별된 상기 피검체의 상기 기호도의 점수에 따라 상기 피검체를 분류하는 단계를 더 포함하는 피검체의 품질 판별방법.
KR1020170164935A 2017-12-04 2017-12-04 피검체의 품질 판별방법 KR102103167B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170164935A KR102103167B1 (ko) 2017-12-04 2017-12-04 피검체의 품질 판별방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170164935A KR102103167B1 (ko) 2017-12-04 2017-12-04 피검체의 품질 판별방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190065604A true KR20190065604A (ko) 2019-06-12
KR102103167B1 KR102103167B1 (ko) 2020-04-23

Family

ID=66845730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170164935A KR102103167B1 (ko) 2017-12-04 2017-12-04 피검체의 품질 판별방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102103167B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210087729A (ko) * 2020-01-03 2021-07-13 재단법인대구경북과학기술원 영상데이터를 이용한 딸기의 당도 및 산도 예측 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100290764B1 (ko) 1999-03-16 2001-05-15 김희용 과일의 색상 및 외형상태 선별방법
KR20040015157A (ko) 2001-04-25 2004-02-18 히로무 마에다 핸디타입의 내부품질 검사장치
JP2004069506A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Maki Mfg Co Ltd 農産物の内部品質検査装置
KR20110006143A (ko) * 2009-07-13 2011-01-20 한국산업기술대학교산학협력단 휴대용 비파괴 내부품질 측정 장치 및 그 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100290764B1 (ko) 1999-03-16 2001-05-15 김희용 과일의 색상 및 외형상태 선별방법
KR20040015157A (ko) 2001-04-25 2004-02-18 히로무 마에다 핸디타입의 내부품질 검사장치
JP2004069506A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Maki Mfg Co Ltd 農産物の内部品質検査装置
KR20110006143A (ko) * 2009-07-13 2011-01-20 한국산업기술대학교산학협력단 휴대용 비파괴 내부품질 측정 장치 및 그 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'비파괴 과일 품질판정기술 개발', 농사로 포털서비스, (2017.11.07)* *
정문철, 식품과학과 산업, Vol. 30(4), 1997, pp. 152-162.* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210087729A (ko) * 2020-01-03 2021-07-13 재단법인대구경북과학기술원 영상데이터를 이용한 딸기의 당도 및 산도 예측 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102103167B1 (ko) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. Non-destructive defect detection of apples by spectroscopic and imaging technologies: a review
Fu et al. Comparison of diffuse reflectance and transmission mode of visible-near infrared spectroscopy for detecting brown heart of pear
Xu et al. Comparison of hyperspectral imaging and computer vision for automatic differentiation of organically and conventionally farmed salmon
Jiménez-Jiménez et al. Table olive cultivar susceptibility to impact bruising
US8054458B2 (en) Optical device for detecting live insect infestation
JP2006170669A (ja) 青果物の品質検査装置
Triglia et al. Delayed luminescence as an indicator of tomato fruit quality
Lukinac et al. Application of computer vision and image analysis method in cheese-quality evaluation: a review
Radi et al. Study on electronic-nose-based quality monitoring system for coffee under roasting
EP3417276B1 (en) Method, apparatus and computer program for estimating a property of an optically diffuse medium
Wang et al. Quantitative determination of onion internal quality using reflectance, interactance, and transmittance modes of hyperspectral imaging
Throop et al. Application of computer vision for detecting watercore in apples
Chaudhry et al. Bison muscle discrimination and color stability prediction using near-infrared hyperspectral imaging
KR102103167B1 (ko) 피검체의 품질 판별방법
Bodria et al. Optical techniques to estimate the ripeness of red-pigmented fruits
Khairunniza-Bejo et al. Chokanan mango sweetness determination using hsb color space
KR102074401B1 (ko) 비파괴 품질측정장치
KR20190056785A (ko) 근적외선 분광법을 이용한 비파괴 품질측정장치
Slaughter et al. Comparison of instrumental and manual inspection of clingstone peaches
Corollaro et al. An overview of sensory quality of apple fruit
Li Development of a structured illumination reflectance imaging system for enhanced detection of subsurface and surface defects in apple fruit
Abd Shaib et al. Investigating maturity state and internal properties of fruits using non-destructive techniques-a review
Kawano New application of nondestructive methods for quality evaluation of fruits and vegetables in Japan (quality and its evaluation of horticultural products, for further development of horticulture in East Asia)
Choi et al. Nondestructive quality evaluation technology for fruits and vegetables using near-infrared spectroscopy
Throop et al. Camera system effects on detecting watercore in ‘Red Delicious’ apples

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right