KR20190084170A - 곤충 선별기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식용 곤충 사육시설에서 출하되는 곤충을 성숙 단계별로 자동 선별하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 곤충 투입을 위한 호퍼, 곤충 정렬을 위한 회전식 정렬 유니트, 곤충 식별 및 분류를 위한 비전 및 분배 유니트, 선별 곤충 수집을 위한 분류함의 조합으로 이루어진 자동화 개념의 새로운 곤충 선별방식을 구현함으로써, 대량 선별이 가능하고 정확한 선별 품질을 확보할 수 있으며 구조 및 취급이 단순하여 경제적으로 운용할 수 있는 곤충 선별기를 제공한다.

Description

곤충 선별기{Insect sorter}

본 발명은 곤충 선별기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식용 곤충 사육시설에서 출하되는 곤충을 성숙 단계별로 자동 선별하는 장치에 관한 것이다.

최근 세계 인구의 증가와 맞물려 빈곤, 식량 공급의 불안정 및 영양실조의 주요 원인은 빈약한 농업 생산량과 지구 온난화를 통해 농업 생산량은 더욱 저하되고 있는 실정이다.

이러한 문제점에 대하여 유엔식량농업기구에서 내놓은 대안으로는 곤충을 제시하고 있다.

보통 곤충 중에서 사슴벌레, 장수풍뎅이, 반딧불이, 동애등에, 꽃무지, 뒤영벌, 귀뚜라미 등과 같이 농림축산식품부령으로 정하는 식용 곤충은 단백질, 칼슘 등의 함량이 높아 아주 귀중한 식용 소재로 활용되고 있다.

이와 같은 식용 곤충은 동물이나 식물의 먹이 또는 사람이 식용할 수 있도록 사육하고 있으며, 최근에는 곤충을 이용한 기능식품, 의약용품, 보건용품, 환경재료, 방직, 강제막 생산 등 광범위한 응용 가능성 때문에 이와 관련한 업계가 주목받고 있는 등 이러한 수요에 따라 곤충 사육과 관련한 시설이 증가하고 있는 추세이다.

일반적으로 곤충 사육시설에서 곤충을 출하할 때, 곤충의 성장 단계별, 크기별, 종류별 등의 선별작업을 거치게 된다.

기존의 곤충 선별작업은 스크린 망 등을 이용하여 단순히 망의 크기에 따라 선별하는 작업으로서, 작업자의 수작업에 의존하고 있는 관계로 정확한 선별이 어렵고 대량으로 선별할 수 없는 등 선별 상품의 품질을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여 한국 등록특허 10-1747928호, 한국 등록특허 10-1372332호 등에서는 곤충을 기계적으로 선별할 수 있는 장치를 제시하고 있으나, 구조가 복잡할 뿐만 아니라 선별 방식이 까다롭고, 이 역시도 대량 선별이 어렵고 선별 상품의 품질을 확보하는데 어려움이 있다.

한국 등록특허 10-1747928호 한국 등록특허 10-1372332호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 곤충 투입을 위한 호퍼, 곤충 정렬을 위한 회전식 정렬 유니트, 곤충 식별 및 분류를 위한 비전 및 분배 유니트, 선별 곤충 수집을 위한 분류함의 조합으로 이루어진 자동화 개념의 새로운 곤충 선별방식을 구현함으로써, 대량 선별이 가능하고 정확한 선별 품질을 확보할 수 있으며 구조 및 취급이 단순하여 경제적으로 운용할 수 있는 곤충 선별기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 곤충 선별기는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 곤충 선별기는 이동 및 고정이 가능한 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되는 호퍼와, 상기 본체의 중간부에 설치되면서 호퍼의 하부에 위치되고 구동부의 동력으로 동작하는 회전판과 곤충을 정렬시키는 분리 가이드를 이용하여 호퍼측에서 낙하되는 곤충을 일렬로 정렬시키면서 배출하는 정렬 유니트와, 상기 본체의 하부에 설치되는 복수 개의 분류함과, 상기 정렬 유니트의 배출측과 각 분류함측 사이에 연결 설치되는 복수 개의 슈트와, 상기 슈트 상의 분기 전(前) 구간에 설치되어 곤충을 촬영하는 카메라와 곤충을 분배하는 로터 및 상기 로터의 동작을 위한 분배 모터로 구성되는 비전 및 분배 유니트를 포함하는 구조로 이루어진다.

특히, 상기 정렬 유니트는 일측에 배출구를 가지는 커버 드럼과, 상기 커버 드럼의 내부에 동축구조로 설치되는 회전판과, 상기 커버 드럼의 상단부 내측에 동축구조로 설치됨과 더불어 회전판의 상면에 근접 배치되고 나선형의 가이드를 이용하여 곤충의 일렬 진행을 유도하는 분리 가이드와, 상기 커버 드럼의 저부에 설치되면서 회전판의 저면측과 연결되는 구동부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 정렬 가이드는 커버 드럼의 내부에 설치됨과 더불어 회전판의 저면을 받쳐주면서 회전판의 회전 동작을 안내하는 복수 개의 회전지지용 슬라이더를 더 포함할 수 있으며, 이때의 회전지지용 슬라이더는 커버 드럼의 내부에서 회전판의 저면에 동축구조로 설치되는 지지판의 외곽을 따라 형성되는 가이드 레일을 따라 안내를 받을 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 정렬 가이드는 커버 드럼의 저면에 설치되어 회전판에 형성되어 있는 다수 개의 홀을 통해 분리 가이드의 내측으로 공기를 분사하는 복수 개의 블로워를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 구동부는 정렬 모터와, 회전판의 저면에 결합되는 회전체와, 상기 정렬 모터의 축과 회전체측 사이에 연결되는 풀리 및 벨트로 구성될 수 있다.

이러한 구동부의 회전체는 본체 상의 장착베이스 플레이트에 설치되는 회전슬라이더 베어링에 의한 회전 안내를 받을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예로서, 상기 분배 유니트의 로터는 후면이 개방됨과 더불어 내부가 비어 있고 벽체 일측에 곤충 배출을 위한 절개부 및 갭이 형성되어 있는 원통형의 블록체로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 곤충 선별기는 본체의 중간부 일측에 설치되어 분배 유니트의 카메라로부터 입력받은 촬영 신호를 바탕으로 분배 모터의 작동을 제어하는 컨트롤 박스를 더 포함할 수 있으며, 이러한 컨트롤러는 학습하는 인공지능인 딥러닝 소프트웨어를 이용하여 곤충 선별을 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 곤충 선별기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 곤충 투입에서부터 정렬, 선별 및 분배, 수집까지의 전체 선별 과정이 자동으로 이루어지므로, 선별 작업을 신속하게 할 수 있고 대량 선별이 가능하며 노동력을 절감할 수 있는 등 생산성 향상과 선별 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 곤충 선별 시 카메라 촬영 정보와 학습형 인공지능(딥러닝 소프트웨어) 방식을 이용하여 선별함으로써, 선별 작업의 정확성을 높일 수 있는 등 선별 품질을 확보할 수 있고, 분류용 데이터 베이스의 업데이트만으로 하나의 선별기로 다양한 곤충을 종류별, 크기별, 성숙 단계별 등으로 선별할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본체 상에 호퍼, 정렬 유니트, 비전 및 분배 유니트 및 분류함이 서로 연계적으로 배치되는 콤팩트한 구조이므로, 전체적으로 구조가 단순하고 사이즈가 적어 쉽고 저렴하게 제작할 수 있으며, 공간 점유율이 적어 설치 장소에 제약이 없는 등 공장 레이아웃 설계의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기를 나타내는 사시도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기의 정렬 유니트를 나타내는 사시도, 평면도 및 단면도
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기의 비전 및 분배 유니트를 나타내는 사시도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기를 나타내는 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 곤충 선별기는 곤충 투입을 위한 호퍼, 곤충 정렬을 위한 회전식 정렬 유니트, 곤충 식별 및 분류를 위한 비전 및 분배 유니트, 선별 곤충 수집을 위한 분류함 등을 연계적으로 구성하여, 곤충 투입에서부터 정렬, 선별 및 분배, 수집까지의 전체 선별 과정을 자동으로 수행할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 곤충 선별기는 이동 및 고정이 가능한 본체(10)를 포함한다.

상기 본체(10)는 저면에 이동을 위한 바퀴(42)와 이동 후 위치 고정 및 수평 조절을 위한 높이조절대(41)를 갖춘 박스형의 프레임 구조물로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 본체(10)의 중간부에는 장착베이스 플레이트(34)가 설치되며, 이렇게 설치되는 장착베이스 플레이트(34)에는 정렬 유니트(15)가 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

이러한 본체(10)의 상부에는 덮개를 가지면서 곤충을 담아놓을 수 있는 호퍼(11)가 설치되고, 중간부에는 곤충의 정렬 진행을 위한 정렬 유니트(15)가 설치되며, 하부에는 선별된 곤충을 담아놓을 수 있는 분류함(16)이 설치되는 동시에 정렬 유니트(15)와 분류함(16) 사이에는 비전 및 분배 유니트(21)가 설치된다.

이에 따라, 상기 호퍼(11)에 저장되어 있는 곤충들은 그 아래쪽에 있는 정렬 유니트(15)측으로 보내지게 되고, 이렇게 정렬 유니트(15)로 보내진 곤충들은 일렬로 정렬된 상태로 배출되면서 비전 및 분배 유니트(21)측으로 보내지게 되며, 이렇게 비전 및 분배 유니트(21)로 보내진 곤충들은 카메라 촬영과 로터 분배 동작에 의해 성장 단계별, 예를 들면 성충, 애벌래, 번데기 등의 성장 단계별로 선별된 상태로 분배되면서 각각의 분류함(16)에 수집될 수 있게 된다.

이와 같은 분류함(16)은 성장 단계별로 분류되는 곤충을 각각 개별적으로 담을 수 있는 복수 개, 예를 들면 3개가 구비될 수 있게 되고, 이러한 각각의 분류함(16)으로는 슈트(17)의 각 분기 슈트(17c∼17e)가 하나씩 배속될 수 있게 된다.

여기서, 상기 호퍼(11)의 저면 중심에 있는 배출부위는 그 바로 밑에 배치되어 있는 정렬 유니트(15)의 중심선상에 위치되며, 이에 따라 호퍼(11)에 담겨진 곤충의 일정량은 배출 시에 정렬 유니트(15)의 중심부에 곧바로 쏟아질 수 있게 된다.

이때, 상기 호퍼(11)의 배출부위에는 배출량 조절을 위한 댐퍼(미도시)를 설치하여, 호퍼(11)에서 정렬 유니트(15)측으로 공급되는 곤충의 양을 적절히 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 곤충 선별기는 곤충의 성장 단계별 상태를 판별하는 수단으로 컨트롤 박스(37)를 포함한다.

상기 컨트롤 박스(37)에는 학습하는 인공지능인 딥러닝 소프트웨어가 탑재되어 있으며, 이때의 딥러닝 소프트웨어를 통해 곤충을 선별할 수 있게 된다.

예를 들면, 카메라의 촬영 정보로부터 획득한 수십만장의 곤충 이미지(애벌레 이미지, 번데기 이미지, 성충 이미지 등)를 통해 곤충을 분류할 수 있는 정보인 가중치 데이터베이스(학습된 분류규칙)를 만들고, 딥러닝 소프트웨어는 학습된 분류규칙 정보를 이용하여 곤충을 선별할 수 있게 된다.

즉, 상기 딥러닝 소프트웨어는 다수의 곤충사진(데이터)을 통해 분류하는 방법을 스스로 학습할 수 있고, 이렇게 축적되어 있는 데이터를 이용하여 곤충을 선별할 수 있게 된다.

이러한 컨트롤 박스(37)는 본체(10)의 중간부 일측, 예를 들면 정렬 유니트(15)의 한쪽 옆에 위치되면서 장착베이스 플레이트(34) 상에 설치되고, 후술하는 카메라(18)측과 전기적으로 접속되어 있어서 카메라(18)에 의해 촬영된 정보를 입력받을 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 비전 및 분배 유니트(21)의 카메라(18)에서 촬영한 곤충 이미지 정도가 컨트롤 박스(37)에 입력되면, 컨트롤 박스(37)에서는 학습된 분류규칙 정보에 기초하여 판단한 제어신호를 출력하고, 이러한 출력 제어에 의해 분배 모터(20)의 회전 방향 및 회전량이 컨트롤되면서 로터(19)의 위치에 따라 곤충이 각 성장 단계별 구분되어, 즉 애벌레, 번데기, 성충으로 구분되어 해당 분류함(16)에 수집될 수 있게 된다.

또한, 상기 곤충 선별기는 곤충을 일렬로 정렬시켜서 배출하기 위한 수단으로 정렬 유니트(15)를 포함한다.

이러한 정렬 유니트(15)는 본체(10)의 중간부에 설치되면서 호퍼(11)의 바로 아래쪽에 위치되고, 구동부(12)의 동력으로 동작하는 회전판(13)과 곤충을 정렬시키는 분리 가이드(14)를 이용하여 호퍼(11)측에서 낙하되는 곤충을 일렬로 정렬시키면서 배출하는 역할을 하게 되며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 상기 곤충 선별기는 곤충 선별을 위한 곤충 이미지를 카메라(18)로 촬영하고 또 선별되는 곤충을 모터 동력으로 동작하는 로터(19)를 이용하여 각각의 분류함(16)측으로 유도하는 수단으로 비전 및 분배 유니트(21)를 포함한다.

이러한 비전 및 분배 유니트(21)는 슈트(17) 상의 분기 전(前) 구간에 설치되어 곤충을 촬영하는 카메라(18), 곤충을 분배하는 로터(19), 로터(19)의 동작을 위한 분배 모터(20) 등을 포함하며, 이때의 비전 및 분배 유니트(21)에 대해서도 후술하기로 한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기의 정렬 유니트를 나타내는 사시도, 평면도 및 단면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 정렬 유니트(15)는 일측에 배출구(22)를 가지는 커버 드럼(23), 상기 커버 드럼(23)의 내부에 동축구조로 설치되는 회전판(13), 상기 커버 드럼(23)의 상단부 내측에 동축구조로 설치됨과 더불어 회전판(13)의 상면에 근접 배치되고 나선형의 가이드(24)를 가지는 분리 가이드(14), 상기 커버 드럼(23)의 저부에 설치되면서 회전판(13)의 저면측과 연결되는 구동부(12) 등을 포함하며, 호퍼(11)로부터 공급된 대량의 곤충들을 일렬로 정렬시킨 상태로 곤충을 하나씩 배출시킬 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 본체(10)에 있는 장착베이스 플레이트(34)에는 중심의 홀과 외곽의 다수의 홀을 가지면서 상부 개방구조의 원통형 하우징 형태로 이루어지는 커버 드럼(23)이 수평 자세로 설치된다.

이러한 커버 드럼(23)의 외주면 일측에는 곤충 배출을 위한 배출구(22)가 형성된다.

이때의 배출구(22)는 원통형 하우징의 외주면 접선방향으로 형성되며, 이에 따라 나선형 흐름을 따라 진행되는 곤충은 커버 드럼(23)의 내측 외곽 둘레를 따라 진행되다가 자연스럽게 배출구(22)가 있는 쪽으로 유도될 수 있게 된다.

여기서, 상기 배출구(22)의 내측에는 배출구(22)측과 슈트(17)측을 이어주는 역할의 연결덕트(39)가 삽입 설치되며, 이때의 연결덕트(39)는 곤충이 나선형으로 유도된 후에 최종 배출되어 나오는 높이에 곧바로 연통되는 높이로 위치되면서 배출구(22)를 빠져나오는 곤충을 슈트(17)쪽으로 유도하는 역할을 할 수 있게 된다.

또한, 상기 커버 드럼(23)의 상단부 내측에는 상부 개방구조의 원통형 하우징 형태로 이루어지는 분리 가이드(12)가 설치된다.

이때의 분리 가이드(12)는 상단 테두리 둘레에 있는 플랜지 부분을 이용하여 커버 드럼(23)의 상단부 둘레를 따라 얹혀진 상태로 나사에 의해 체결되는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 분리 가이드(12)의 경우 커버 드럼(23)측에 설치 시 커버 드럼(23)에 있는 배출구(22)의 위치에 상응하는 위치의 외주 벽체 한쪽이 개방되어 있어서, 이곳을 통해 분리 가이드(12)에서 곤충이 빠져나가 배출구(22) 내로 진입할 수 있게 된다.

특히, 상기 분리 가이드(12)의 내부에는 나선형의 형태로 이루어진 가이드(24)가 동축 구조로 배치되며, 이렇게 배치되는 가이드(24)는 분리 가이드(12)의 내벽면에서 직경 방향으로 뻗어 있는 다수 개의 가이드 지지대(38)에 의해 그 상단부를 통해 고정되는 구조로 설치된다.

예를 들면, 상기 가이드(24)는 띠편형 부재를 세운 상태에서 마치 시계의 태엽 형상으로 감아놓은 형태로서, 이때의 띠편형 부재 간에는 가이드 부재(38)에 의해 고정되면서 일정한 간격이 유지될 수 있게 되며, 이에 따라 분리 가이드(12)의 내부에는 중심부에서부터 외곽쪽으로 이어지는 일방향의 나선형 경로가 조성될 수 있게 되고, 결국 이러한 나선형 경로를 따라 곤충도 중심부에서 외곽쪽으로 이동될 수 있게 된다.

이때, 상기 가이드(24)의 띠편형 부재 간의 간격(나선형 경로의 폭)은 곤충 하나의 크기에 맞게 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 가이드(24)를 포함하는 분리 가이드(12) 전체는 커버 드럼(23)으로부터 분해 및 결합이 가능한 구조로 설치될 수 있으며, 이에 따라 곤충의 종류나 크기가 변경되는 경우 해당 곤충의 사이즈에 맞는 나선형 경로의 폭을 가지는 가이드(24)를 포함하는 분리 가이드(12)로 교체하여 사용할 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 가이드(24)의 표면에는 테프론, 나일론, 등과 같은 엔지니어링 플라스틱 소재로 코팅 처리되어 있으며, 이에 따라 곤충의 이동 시에 곤충이 가이드(24)를 타고 기어 오를 경우 미끄러운 코팅면에 의해 곧바로 떨어질 수 있게 되므로, 곤충은 가이드(12)가 만들어내는 나선형 경로 내에서만 이동될 수 있게 된다.

이때, 상기 가이드(24)가 금속인 경우에는 전해 연마나 아노다이징 처리가 된 것을 적용할 수도 있다.

특히, 상기 커버 드럼(23)의 내부에는 원형의 플레이트 형태로 이루어진 회전판(13)이 설치되며, 이때의 회전판(13)의 회전 작동에 의해 실질적으로 곤충들이 이동될 수 있게 된다.

이러한 회전판(13)은 커버 드럼(23)의 내부에 동축 구조로 배치됨과 더불어 분리 가이드(14)의 저면부, 예를 들면 가이드(24)의 하단부와 근접 위치되고, 이렇게 위치된 상태에서 커버 드럼(23)의 중심부에 있는 홀을 통해 세워지는 컬럼(43)에 의해 지지되는 구조로 설치된다.

즉, 상기 컬럼(43)은 후술하는 회전슬라이더 베어링(35) 상에 수직 설치되고, 이렇게 설치되는 컬럼(43)의 상면에 회전판(13)의 중심부가 용접 또는 체결되므로서, 상기 회전판(13)은 컬럼(43)에 의해 지지되면서 회전가능한 구조로 설치될 수 있게 된다.

이때, 상기 회전판(13)의 상면과 가이드(24)의 하단부 사이의 갭은 최소한의 치수로 유지하여, 즉 회전판(13)의 상면과 가이드(24)의 하단부가 거의 밀착될 수 있을 정도로 근접되게 하여, 회전판(13)의 곤충이 회전판(13)의 상면과 가이드(24)의 하단부 간의 틈새로 빠져나가지 못하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 회전판(13)에는 플레이트 두께를 관통하는 구조의 홀(28a)이 다수 형성되어 있으며, 이때의 홀(28a)을 통해 분사되는 바람에 의해 곤충들은 움직임에 제약을 받을 수 있게 된다.

즉, 상기 회전판(13)의 상면쪽으로 지속해서 공기를 분사함으로써, 가이드(24)를 타고 넘는 움직임을 보이는 곤충들을 바람의 힘으로 다시 밑으로 떨어뜨릴 수 있게 된다.

또한, 상기 커버 드럼(23)의 내부에는 회전판(13)의 회전 작동이 원활하게 이루어지도록 해주는 역할을 하는 다수의 회전지지용 슬라이더(25) 및 지지판(26)이 설치된다.

즉, 상기 지지판(26)은 중심부에 컬럼(43)의 관통을 위한 홀을 갖는 원형의 플레이트 형태로서, 커버 드럼(23)의 내부에 동축구조로 배치됨과 더불어 회전판(13)의 저부에 위치되고, 이렇게 위치되는 지지판(26)은 커버 드럼(23)의 내벽면에서 중심쪽으로 연장 형성되는 다수의 리브 구조물 위에 놓여져 고정됨과 더불어 커버 드럼(23)의 바닥면으로부터 일정 높이를 유지하는 구조로 설치된다.

그리고, 상기 지지판(26)의 상면 가장자리 둘레에는 요홈 구조의 단면을 가지면서 원형 궤적을 그리는 가이드 레일(27)이 형성되고, 이때의 가이드 레일(27)의 내부에 다수 개의 회전지지용 슬라이더(25)가 장착된다.

이때의 각 회전지지용 슬라이더(25)는 회전판(13)의 저면을 받쳐줌과 더불어 회전판(13)과 함께 지지판(26)의 가이드 레일(27)을 따라 구름운동하면서 회전판(13)의 회전 작동을 안내할 수 있게 된다.

여기서, 상기 회전지지용 슬라이더(25)는 스러스트 니들베어링 형태로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 회전지지용 슬라이더(25)는 가이드 레일(27) 내의 제자리 위치에서 베어링 구조를 통해 회전판(13)의 회전 작동을 안내할 수 있게 된다.

이와 같은 지지판(26)에도 플레이트 두께를 관통하는 구조의 홀(28b)이 다수 형성되어 있으며, 이때의 홀(28b)을 빠져나가는 바람이 회전판(13)까지 도달될 수 있게 된다.

특히, 상기 커버 드럼(23)에는 회전판(13)측으로 공기를 분사하는 역할을 하는 복수 개의 블로워(29)가 형성된다.

이러한 블로워(29)는 커버 드럼(23)의 저면 일측, 예를 들면 커버 드럼(23)의 바닥판 외곽쪽에 형성되어 있는 홀 위치에 설치된다.

여기서, 상기 블로워(29)는 4개를 구비하여 커버 드럼(23)의 저면 둘레를 따라 90°간격으로 배치하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 블로워(29)의 작동에 의해 발생되는 바람은 지지판(26)에 형성되어 있는 다수 개의 홀(28b)과 회전판(13)에 형성되어 있는 다수 개의 홀(28a)을 통해 분리 가이드(14)의 내측으로 분사되고, 이렇게 분사되는 강한 바람에 의해 곤충들의 움직임이 규제되면서 곤충들이 나선형 경로로부터의 이탈없이 이동될 수 있게 된다.

또한, 상기 회전판(13)의 회전 작동을 위한 동력을 제공하는 수단으로 구동부(12)가 마련된다.

상기 구동부(12)는 정렬 모터(30)의 동력과 풀리 및 벨트 전동을 이용하여 회전판(13)을 회전시켜주는 역할을 하게 된다.

이를 위하여, 상기 본체(10)에 설치되어 있는 장착베이스 플레이트(34)의 일측에는 홀이 형성되고, 이렇게 형성되는 홀 내에는 회전슬라이더 베어링(35)이 동축구조로 설치된다.

이때의 회전슬라이더 베어링(35)의 외륜은 커버 드럼(23)의 밑면과 장착베이스 플레이트(34)의 윗면 사이에 개재되면서 볼트 체결을 통해 커버 드럼(23)측 및 장착베이스 플레이트(34)측에 고정되고, 회전 슬라이더 베어링(35)의 내륜의 윗면에는 회전판(13)을 지지하고 있는 컬럼(43)의 하단부가 결합되는 동시에 밑면에는 회전체(31)의 상단부가 결합된다.

그리고, 상기 장착베이스 플레이트(34)의 저면 일측에는 축을 아래로 한 자세의 정렬 모터(30)가 설치되고, 이때의 정렬 모터(30)의 축과 회전체(31)의 하단부에는 각각의 풀리(32a,32b)가 장착되는 동시에 각 풀리(32a,32b) 사이에는 벨트(33)가 연결된다.

이에 따라, 상기 정렬 모터(30)의 작동 시 풀리(32a,32b)와 벨트(33)의 전동에 의해 회전체(31)가 회전되고, 계속해서 회전체(31)의 윗쪽으로 일체 결합되어 있는 회전 슬라이더 베어링(35)의 내륜, 컬럼(43), 회전판(13)이 함께 회전될 수 있게 되며, 결국 회전판(13)의 회전에 의해 그 상면에 놓여져 있는 곤충들 또한 분리 가이드(14)의 가이드(24)에 의한 안내를 받으면서 나선형 궤적을 따라 함께 이동될 수 있게 된다.

도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 선별기의 비전 및 분배 유니트를 나타내는 사시도이다.

도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 비전 및 분배 유니트(21)는 컨트롤 박스(37)의 곤충 식별 판정을 위한 입력 소스인 곤충 촬영 이미지를 제공하고, 또 컨트롤 박스(37)의 출력 제어신호, 예를 들면 학습된 분류규칙 정보에 따른 출력 제어신호를 받아 곤충을 기계적으로 분류하는 역할을 하게 된다.

이를 위하여, 상기 비전 및 분배 유니트(21)는 곤충을 촬영하기 위한 카메라(18)와 곤충을 각 분류함(16)으로 선별하여 보내주기 위한 로터(19) 및 분배 모터(20)를 포함하며, 이러한 카메라(18)와 로터(19) 및 분배 모터(20)는 슈트(17) 상에 설치된다.

이때의 상기 슈트(17)는 원통형의 센터 슈트(17a)와, 상기 센터 슈트(17a)에서 상측으로 연통되는 구조로 형성되는 유입 슈트(17b)와, 상기 센터 슈트(17a)의 좌측으로 약 45°정도의 각도를 유지하면서 연통되는 구조로 형성되는 제1배출 슈트(17c)와, 상기 센터 슈트(17a)의 하측으로 연통되는 구조로 형성되는 제1배출 슈트(17d)와, 상기 센터 슈트(17a)의 우측으로 약 45°정도의 각도를 유지하면서 연통되는 구조로 형성되는 제3배출 슈트(17e)의 일체형 구조로 이루어질 수 있게 된다.

이러한 슈트(17)는 유입 슈트(17b)를 이용하여 정렬 유니트(15)의 커버 드럼(23)에 있는 배출구(22), 실질적으로는 배출구(22)의 내부에 배치되는 연결덕트(39)측과 서로 통하는 구조로 연결되고, 제1배출 슈트(17c) 내지 제3배출 슈트(17e)를 이용하여 3개의 분류함(16)측으로 각각 연결된다.

그리고, 실질적으로 곤충 이미지를 촬영하는 카메라(18)는 슈트(17) 상의 분기 전(前) 구간 위치, 예를 들면 유입 슈트(17b)의 경사진 전면 벽체 상의 위치에 설치되며, 이렇게 설치되는 카메라(18)는 곤충이 유입되어 들어오는 앞쪽, 즉 유입 슈트(17b)의 입구쪽으로 바라보면서 슈트 내로 들어오는 곤충을 하나씩 촬영할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 유입 슈트(17b)의 입구측에 곤충을 감지할 수 있는 공지의 센서(미도시)를 설치하고, 상기 센서에 의한 곤충 감지신호가 컨트롤 박스(37)에 입력되므로서, 컨트롤 박스(37)의 출력 제어에 의해 카메라(18)가 작동되면서 곤충을 촬영할 수 있게 된다.

또한, 실질적으로 곤충을 분류하는 로터(19)는 슈트(17)의 센터 슈트(17a) 내에 센터 슈트측과 동축구조로 설치되고, 이때의 로터(19)의 회전 위치에 따라 각 배출 슈트측을 통해 각각의 분류함(16)으로 구분되어 보내질 수 있게 된다.

이러한 로터(19)는 후면이 개방됨과 더불어 내부가 비어 있고 벽체 일측에 곤충 배출을 위한 절개부(36)가 형성되어 있는 동시에 절개부(36)의 반대쪽 벽체, 예를 들면 절개부(36)에 대해 180°위상차를 갖는 위치에 갭(44)이 형성되어 있는 원통형의 블록체로 이루어질 수 있게 된다.

여기서, 상기 갭(44)의 경우, 애벌레의 크기를 고려하여 이보다 큰 폭을 갖는 동시에 성충이나 번데기의 크기를 고려하여 이보다 작은 폭을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 슈트(17)의 전면에는 모터 브라켓(40)이 설치되고, 이렇게 설치되는 모터 브라켓(40)에는 분배 모터(20)가 설치되며, 이때의 분배 모터(20)의 축과 로터(19)의 축은 커플링에 의해 서로 연결된다.

이에 따라, 상기 분배 모터(20)의 작동에 의해 로터(19)가 회전되거나 고정된 상태에서 로터 내에 들어 있는 곤충(성충,번데기,애벌레)이 제1배출 슈트(17c) 내지 제3배출 슈트(17e)를 통해 각각의 분류함(16)으로 보내질 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 로터(19)는 절개부(36)를 윗쪽을 향하도록, 다시 말해 유입 슈트(17b)가 있는 쪽을 향하도록 한 자세에서 곤충을 건네받게 되고, 이때의 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대, 성충으로 판별된 경우, 반시계 방향으로 일정각도, 예를 들면 약 135°정도 회전하게 되므로서, 로터(19)의 절개부(36)가 제1배출 슈트(17c)쪽을 향하게 되고, 결국 이때의 성충은 제1배출 슈트(17c)를 타고 내려가 좌측의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

마찬가지로, 상기 로터(19)의 내부로 들어온 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대, 번데기로 판별된 경우, 시계 방향으로 일정각도, 예를 들면 약 135°정도 회전하게 되므로서, 로터(19)의 절개부(36)가 제3배출 슈트(17e)쪽을 향하게 되고, 결국 이때의 번데기는 제3배출 슈트(17e)를 타고 내려가 우측의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

마찬가지로, 상기 로터(19)의 내부로 들어온 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대, 애벌레로 판별된 경우, 이때의 로터(19)는 회전되지 않게 되며, 로터(19) 내의 애벌레는 곧바로 아래쪽의 갭(44)을 빠져나가 제2배출 슈트(17d)를 타고 내려가 가운데의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 곤충 선별기의 전체적으로 작동상태를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 작업자가 본체(10)의 상부에 있는 호퍼(11)의 내부에 성충, 번데기, 애벌레 등이 섞여 있는 대량의 곤충을 투입한다.

다음, 상기 호퍼(11)의 아래쪽 배출구에 있는 댐퍼가 주기적으로 열리면서 호퍼(11) 내의 곤충은 정렬 유니트(15)에 있는 분리 가이드(14)의 중심 영역으로 공급된다.

다음, 상기 분리 가이드(14)의 중심 영역으로 공급된 곤충은 회전판(13)의 회전에 의해 함께 이동되면서 분리 가이드(14)에 있는 나선형의 가이드(14)의 안내를 받아 나선형 경로를 따라 일렬로 진행된다.

이렇게 나선형 경로를 따라 중심 영역에서 외곽 영역으로 일렬로 정렬된 상태로 진행되는 곤충은 하나씩 차례대로 커버 드럼(23)의 배출구(22)를 빠져나가게 된다.

다음, 상기 배출구(22)를 빠져나온 곤충은 연이어서 진행되는 곤충들에 의해 밀려나면서 연결덕트(39)를 거쳐 슈트(17)의 유입 덕트(17b)로 들어오게 된다(또는 슈트쪽으로 약간 낮게 경사진 구조의 연결덕트를 타고 자연스럽게 미끄러져 유입덕트측으로 진입되도록 할 수도 있다).

다음, 상기 슈트(17)의 유입 덕트(17b)로 곤충이 진입하면 카메라(18)가 이때의 곤충을 촬영하게 되고, 이렇게 촬영된 이미지는 컨트롤 박스(37)측으로 입력되며, 이와 동시에 컨트롤 박스(37)에서는 카메라(18)로부터 입력되는 이미지에 대해 학습된 분류규칙 정보를 적용하여 이때의 곤충이 성충인지, 번데기인지, 애벌레인지를 판정함과 더불어 이에 상응하는 제어신호를 분배 모터(20)측으로 출력한다.

다음, 상기 카메라(18)에 의해 촬영된 곤충은 곧바로 절개부(36)를 윗쪽으로 하고 있는 로터(19)의 내부로 떨어져 로터 내에 수용되고, 계속해서 컨트롤 박스(37)의 출력 제어를 받아 회전 방향 및 회전량이 제어되는 분배 모터(20)의 작동에 의해 곤충을 수용하고 있는 로터(19)가 반시계 방향 또는 시계 방향으로 일정량 회전하게 되므로서, 로터(19) 내에 들어 있는 곤충은 제1배출 슈트(17c) 내지 제3배출 슈트(17e)를 거쳐 각각의 분류함(16)에 수집된다.

예를 들면, 카메라(18)로 촬영된 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대 성충으로 판별된 경우, 로터(19)가 반시계 방향으로 일정각도, 예를 들면 약 135°정도 회전하게 되면서 로터(19)의 절개부(36)가 제1배출 슈트(17c)쪽을 향하게 되고, 결국 성충은 제1배출 슈트(17c)를 타고 내려가 좌측의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

마찬가지로, 카메라(18)로 촬영된 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대 번데기로 판별된 경우, 로터(19)가 시계 방향으로 일정각도, 예를 들면 약 135°정도 회전하게 되면서 로터(19)의 절개부(36)가 제3배출 슈트(17e)쪽을 향하게 되고, 결국 번데기는 제3배출 슈트(17e)를 타고 내려가 우측의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

마찬가지로, 카메라(18)로 촬영된 곤충이 컨트롤 박스(37)의 판정에 의해 예컨대 애벌레로 판별된 경우, 로터(19)는 회전되기 않게 되며, 로터(19) 내의 애벌레는 아래쪽의 갭(44)을 빠져나가 제2배출 슈트(17d)를 타고 내려가 가운데의 분류함(16)으로 들어갈 수 있게 된다.

그리고, 1개의 곤충에 대한 선별을 마친 로터(19)는 분배 모터(20)의 작동에 의해 초기 위치(절개부를 유입 슈트가 있는 윗쪽을 향하도록 한 초기 위치)로 복귀되어 그 다음의 곤충을 받아낼 준비를 하고 있게 되므로서, 곤충 1개를 선별하기 위한 1사이클이 완료되고, 이러한 과정이 반복적으로 수행되면서 곤충 선별 작업이 연속 자동화 과정으로 진행될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 곤충 투입을 위한 호퍼, 곤충 정렬을 위한 회전식 정렬 유니트, 곤충 식별 및 분류를 위한 비전 및 분배 유니트, 선별 곤충 수집을 위한 분류함의 조합으로 이루어진 새로운 곤충 선별기를 제공함으로써, 자동화 공정을 통한 곤충의 대량 선별이 가능할 뿐만 아니라 노동력을 대폭 줄일 수 있고, 신속하고 정확한 선별이 가능하여 선별 품질을 높일 수 있으며, 곤충 선별기 설비의 구조가 단순하고 취급이 간편하여 적은 공간에서도 경제적으로 운용할 수 있다.

10 : 본체 11 : 호퍼
12 : 구동부 13 : 회전판
14 : 분리 가이드 15 : 정렬 유니트
16 : 분류함 17 : 슈트
18 : 카메라 19 : 로터
20 : 분배 모터 21 : 비전 및 분배 유니트
22 : 배출구 23 : 커버 드럼
24 : 가이드 25 : 회전지지용 슬라이더
26 : 지지판 27 : 가이드 레일
28a,28b : 홀 29 : 블로워
30 : 정렬 모터 31 : 회전체
32a,32b : 풀리 33 : 벨트
34 : 장착베이스 플레이트 35 : 회전슬라이더 베어링
36 : 절개부 37 : 컨트롤 박스
38 : 가이드 지지대 39 : 연결덕트
40 : 모터 브라켓 41 : 높이조절대
42 : 바퀴 43 : 컬럼
44 : 갭

Claims (10)

1. 이동 및 고정이 가능한 본체(10);
   상기 본체(10)의 상부에 설치되는 호퍼(11);
   상기 본체(10)의 중간부에 설치되면서 호퍼(11)의 하부에 위치되고 구동부(12)의 동력으로 동작하는 회전판(13)과 곤충을 정렬시키는 분리 가이드(14)를 이용하여 호퍼(11)측에서 낙하되는 곤충을 일렬로 정렬시키면서 배출하는 정렬 유니트(15);
   상기 본체(10)의 하부에 설치되는 복수 개의 분류함(16);
   상기 정렬 유니트(15)의 배출측과 각 분류함(16)측 사이에 연결 설치되는 복수 개의 슈트(17);
   상기 슈트(17) 상의 분기 전(前) 구간에 설치되어 곤충을 촬영하는 카메라(18)와 곤충을 분배하는 로터(19) 및 상기 로터(19)의 동작을 위한 분배 모터(20)로 구성되는 비전 및 분배 유니트(21);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 정렬 유니트(15)는 일측에 배출구(22)를 가지는 커버 드럼(23)과, 상기 커버 드럼(23)의 내부에 동축구조로 설치되는 회전판(13)과, 상기 커버 드럼(23)의 상단부 내측에 동축구조로 설치됨과 더불어 회전판(13)의 상면에 근접 배치되고 나선형의 가이드(24)를 이용하여 곤충의 일렬 진행을 유도하는 분리 가이드(14)와, 상기 커버 드럼(23)의 저부에 설치되면서 회전판(13)의 저면측과 연결되는 구동부(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 정렬 가이드(15)는 커버 드럼(23)의 내부에 설치됨과 더불어 회전판(13)의 저면을 받쳐주면서 회전판(13)의 회전 동작을 안내하는 복수 개의 회전지지용 슬라이더(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 회전지지용 슬라이더(25)는 커버 드럼(23)의 내부에서 회전판(13)의 저면에 동축구조로 설치되는 지지판(26)의 외곽을 따라 형성되는 가이드 레일(27)을 따라 안내를 받을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 정렬 가이드(15)는 커버 드럼(23)의 저면에 설치되어 회전판(13)에 형성되어 있는 다수 개의 홀(28a)을 통해 분리 가이드(14)의 내측으로 공기를 분사하는 복수 개의 블로워(29)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동부(12)는 정렬 모터(30)와, 회전판(13)의 저면에 결합되는 회전체(31)와, 상기 정렬 모터(30)의 축과 회전체(31)측 사이에 연결되는 풀리(32a,32b) 및 벨트(33)로 구성되는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 구동부(12)의 회전체(21)는 본체(10) 상의 장착베이스 플레이트(34)에 설치되는 회전슬라이더 베어링(35)에 의한 회전 안내를 받을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배 유니트(21)의 로터(19)는 후면이 개방됨과 더불어 내부가 비어 있고 벽체 일측에 곤충 배출을 위한 절개부(36) 및 갭(44)이 형성되어 있는 원통형의 블록체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체(10)의 중간부 일측에 설치되어 분배 유니트(21)의 카메라(18)로부터 입력받은 촬영 신호를 바탕으로 분배 모터(20)의 작동을 제어하는 컨트롤 박스(37)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 컨트롤러(37)는 학습하는 인공지능인 딥러닝 소프트웨어를 이용하여 곤충 선별을 위한 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 곤충 선별기.

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