KR20200054616A

KR20200054616A - 대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200054616A
Application number: KR1020180138126A
Authority: KR
Inventors: 윤성조; 박지현; 최영호
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-05-20
Also published as: KR102148940B1

Abstract

본 발명은 정량 절단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 대상체(10)의 중량을 측정하는 중량측정부(100); 대상체(10)를 이송하는 이송수단; 기입력된 대상체(10)의 대표밀도, 절단 경사각(θ) 및 상기 중량에 기초하여 부피를 연산하는 제어부(300); 이송수단 상에서 이송중인 대상체(10)를 촬영하여 부피 프로파일을 측정하는 스캐너부(200); 중량, 연산된 부피, 부피 프로파일 및 절단 경사각(θ)에 기초하여 대상체(10)를 정량체(440)로 나누는 절단위치(430)를 결정하는 위치결정수단; 및 이송수단의 이송거리(l) 및 이송속도(v)에 기초하여 절단위치(430)에서 절단이 이루어지도록 하는 커터구동부(340);를 포함하고, 커터구동부(340)는 수직으로 부터 경사각(θ)만큼 기울일 수 있어서 대상체(10)를 경사지게 절단하는 것이 제공된다.

Description

대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법{Device for regular weight cutting of an object and method thereof}

본 발명은 정량 절단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 육류(소고기, 돼지고기, 닭고기, 오리고기 등), 수산물(생선, 조개류, 미역 등), 농산물, 임산물 등을 대량으로 가공하여 포장하는 경우, 균일한 무게(이하 "정량"이라 함) 단위로 포장이 이루어진다. 그리고 이렇게 포장된 제품은 마트, 재래시장, 홈쇼핑, 인터넷 주문 택배 등을 통해 전국으로 유통된다. 따라서, 하나의 대상체(육류, 수산물, 농산물 등)가 중량이 서로 다르고, 가공에 필요한 정량보다 크다면, 가공과정에서 정량으로 절단할 필요가 생긴다.

더욱이, 커다란 대상체를 작고 균일한 정량으로 나누어서 반복적으로 절단하고자 하는 경우(예 : 생선회), 신속하면서도 정확하게 절단작업이 이루어져야 한다.

그런데, 종래에는 작업자들이 본인의 경험으로 생선을 절단하거나 표준화된 방식으로 생선을 절단하였다. 그리고 절단된 생선 토막의 무게를 1g 단위로 측정하여 가격을 산정하였다(예 : 생선 반토막 243g, 4,520원). 또한, 반복적인 절단작업(예 : 생선회 절단)은 숙련된 작업자에게 전적으로 의존하는 수 밖에 없었다.

따라서, 생선을 정량 단위(예 300g) 단위로 연속하여 절단하기는 매우 어려웠다. 예를 들어, 더 크게 절단하는 경우(예 : 310g)에는 수작업으로 정량을 맞출 수 있으나, 더 작게 절단하는 경우(예 : 290g)에는 폐기하거나 다른 용도로 사용해야만 했다. 특히, 절단 작업을 위해 매일 매일 입고되는 생선(예 : 고등어)이 계절(예 : 여름, 겨울)별로 다르고, 원산지(예 : 국내, 수입산)별로 다르며, 양식형태(예 : 자연산, 양식)에 따라 다르고, 상태(예 : 생물, 반건조, 냉동)에 따라 다르기 때문에 대량으로 정량 절단하는 것은 필수적이면서도 기술적으로 요원한 과제였다.

또한, 최근에는 생선이나 육류를 직각으로 절단하기 보다는 시각적 이유 또는 요리의 편리성을 위해 경사지게 비스듬히 절단하는 사례가 있다. 이 경우, 경사지게 절단된 대상체가 일정한 정량을 갖기는 더욱 더 어려운 상황이다.

1. 대한민국 특허공개 제 10-2007-0022579호(2007년 2월 27일 공개) 2. 대한민국 특허공개 제 10-2016-0104469호(2016년 9월 5일 공개)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 대상체를 반복적으로 정량절단할 수 있는 대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대상체를 수직으로 절단하는 것외에 비스듬히 절단하는 경우에도 정량이 되도록 하는 대상체의 정량절단을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은, 대상체(10)의 중량을 측정하는 중량측정부(100); 대상체(10)를 이송하는 이송수단; 기입력된 대상체(10)의 대표밀도, 절단 경사각(θ) 및 중량에 기초하여 부피를 연산하는 제어부(300); 이송수단 상에서 이송중인 대상체(10)를 촬영하여 부피 프로파일을 측정하는 스캐너부(200); 중량, 연산된 부피, 부피 프로파일 및 절단 경사각(θ)에 기초하여 대상체(10)를 정량체(440)로 나누는 절단위치(430)를 결정하는 위치결정수단; 및 이송수단의 이송거리(l) 및 이송속도(v)에 기초하여 절단위치(430)에서 절단이 이루어지도록 하는 커터구동부(340);를 포함하고, 커터구동부(340)는 수직으로 부터 경사각(θ)만큼 기울일 수 있어서 대상체(10)를 경사지게 절단하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 장치에 의해 달성된다.

또한, 절단 경사각(θ)은 수직으로부터 60°범위내이다.

또한, 위치결정수단은, 절단위치(430)의 수직절단면(560)으로 구획되는 제 1 부피(530)의 중량을 합산하는 제 1 합산수단; 및 절단위치(430)에서 경사각(θ)만큼 기울어진 경사절단면(520) 하부의 삼각부피를 합산하는 제 2 합산수단;을 포함하고, 제 1 합산수단의 합산된 중량과 제 2 합산수단의 합산된 중량을 합산하여 정량이 되는 위치를 절단위치(430)로 결정한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로써, 카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산하는 단계(S100); 복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량이 입력되는 단계(S110); 중량측정부(100)가 대상체(10)의 중량을 측정하는 단계(S120); 제어부(300)가 중량 및 DB부(320)중에서 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S130)하여 부피를 연산하는 단계(S140); 카메라부(220)가 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성하는 단계(S150); 제어부(300)가 단위체적, 정량, 중량, 부피 및 부피 프로파일(510)에 기초하여 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정하는 단계(S160); 및 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 커터(360)를 1회전 시켜서 절단하는 단계(S170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법에 의해 달성될 수 있다.

또한, 결정단계(S160)는, 대표밀도를 이용하여 정량에 대응하는 단위체적의 갯수를 연산하는 단계(S162); 이미지(400) 상의 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 합산하는 단계(S164); 및 연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 절단위치(430)로 결정하는 단계(S166);를 포함한다.

또한, 절단위치(430)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 합산하는 단계(S168); 및 대상체(10)의 마지막 픽셀까지 S166단계 및 S168 단계를 반복하는 단계;를 더 포함한다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은, 또 다른 실시예로서, 카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산하는 단계(S200); 복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량 및 커터(360)의 경사각(θ)이 입력되는 단계(S210); 중량측정부(100)가 대상체(10)의 중량을 측정하는 단계(S220); 제어부(300)가 중량 및 DB부(320)중에서 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S230)하여 부피를 연산하는 단계(S240); 카메라부(220)가 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성하는 단계(S250); 제어부(300)가 단위체적, 정량, 중량, 경사각(θ), 부피 및 부피 프로파일(510)에 기초하여 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정하는 단계(S260); 및 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 경사각(θ)만큼 기울어진 커터(360)를 1회전 시켜서 절단하는 단계(S270);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법에 의해 달성될 수 있다.

또한, 결정단계(S260)는, 대표밀도를 이용하여 정량에 대응하는 단위체적의 갯수를 연산하는 단계(S262); 이미지(400) 상의 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 수직절단면(560)까지의 단위체적의 합과 경사각(θ)만큼 기울어진 경사절단면(520) 아래의 삼각부피를 합산하는 단계(S264); 및 연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 절단위치(430)로 결정하는 단계(S266);를 포함한다.

또한, 절단위치(430)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 합산하는 단계(S268); 및 대상체(10)의 마지막 픽셀까지 S26단계 및 S268 단계를 반복하는 단계;를 더 포함한다.

또한, 삼각부피를 합산하는 단계(S264)는, 수직절단면(560), 경사절단면(520) 및 경사각(θ)을 포함하는 직각삼각형의 단면적에 기초한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 대상체를 반복하여 정량으로 절단할 수 있다. 따라서, 대상체의 가공 품질이 표준화되고, 작은 정량이라도 반복하여 절단할 수 있으므로 숙련된 작업자가 필요하지 않는 효과가 있다.

또한, 대상체를 직각단면으로 절단할 수 있을 뿐만 아니라 경사지게 절단할 수 있다. 따라서, 시각적 상품성을 높이거나 요리하기 쉽도록 식자재를 가공해서 제공할 수 있는 특징이 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 대상체의 정량절단을 위한 시스템으로서, 커터(360)가 수직인 상태의 개략적인 정면도,
도 1b는 도 1a에 도시된 커터(360)가 경사각(θ)만큼 기울어진 상태의 개략적인 정면도,
도 2는 도 1a중 커터(360)의 정면도,
도 3은 도 1에 도시된 시스템의 블럭도,
도 4a는 도 1a의 시스템을 이용한 정량 절단의 방법을 나타내는 흐름도,
도 4b는 도 4a중 위치결정단계(S160)의 상세 흐름도,
도 4c는 도 1b의 시스템을 이용한 정량 절단의 방법을 나타내는 흐름도,
도 4d는 도 4c중 위치결정단계(S260)의 상세 흐름도,
도 5는 본 발명의 카메라부(220)가 촬영한 이미지(400)의 일예,
도 6은 본 발명에 적용되는 실제 부피 곡선(500)과 디지털된 부피 프로파일(510)의 일예,
도 7은 본 발명에 투입된 대상체(10) 및 정량으로 절단하기 위해 복수의 절단위치(430)가 표시된 이미지,
도 8은 본 발명의 커터(360)가 경사각(θ)만큼 기울어진 상태에서 절단되는 순간을 도식적으로 나타내는 이미지,
도 9a는 도 8에 도시된 이미지로부터 부피를 합산하는 방법을 설명하기 위한 단면설명도,
도 9b는 도 9a중 A-부분의 확대단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예에서는 대상체를 생선으로 한정하여 예시하고 설명한다, 다만, 이는 당업자의 이해를 돕기 위한 것으로 권리범위에 속하는 대상체의 범위에 육류(소고기, 돼지고기, 닭고기, 오리고기 등), 수산물(생선, 미역 등), 농산물, 임산물 등이 포함되는 것은 물론이다.

먼저, 생선을 정량으로 절단하고자 하는 경우, 생선의 밀도 정보가 중요한 요소이다. 따라서, 정확한 밀도, 부피 및 부피 프로파일에 기초하여 정량 절단위치를 결정하고, 수시로 또는 필요에 따라 밀도를 교정한다. 밀도는 [수학식 1]에 따라 연산된다.

[수학식 1]

밀도 = 중량 / 부피

도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 대상체의 정량절단을 위한 시스템으로서, 커터(360)가 수직인 상태의 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1a중 커터(360)의 정면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 시스템의 블럭도이다. 도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 중량측정부(100), 스캐너부(200), 디스플레이부(130), 커터구동부(340), 컨베이어 구동부(140), DB부(320) 및 통신부(320)와 연결된다.

중량측정부(100)는 대상체(10)가 올려졌을 경우 중량을 측정하고, 측정된 중량 데이터는 제어부(300)로 전송된다. 중량측정부(100)는 제 1 컨베이어(120)의 전단부에 설치되어 미리 중량을 측정한다. 이를 위해, 중량측정부(100)는 전자저울 또는 디지털 저울이 선택될 수 있다.

스캐너부(200)는 제 1 컨베이어(120)위에서 이송중인 대상체(10)를 스캔하여 부피를 측정하거나 이미지를 촬영한다. 스캐너부(200)는 3D 스캐너가 될 수 있고, 보다 구체적으로는 카메라부(220)와 레이저부(210)로 구분된다.

레이저부(210)는 컨베이어(120)를 향해 라인 레이저(215)를 조사한다.

카메라(220)는 레이저(215)가 조사되는 대상체(10)를 이미지(스틸 영상) 또는 동영상으로 촬영할 수 있는 디지털 카메라이다. 카메라(220)는 한대로 구현할 수도 있고, 스테레오 카메라로 구현할 수도 있다. 이러한 촬영을 위해 카메라(220) 인근에는 별도의 LED 조명(미도시)을 구비한다. 그리고, 카메라(220)의 이미지나 동영상은 제어부(300)로 전송된다.

디스플레이부(130)는 터치 가능한 LED 스크린으로서 전체 시스템의 제어동작, 입출력 등을 표시하거나 작업자로부터 메뉴를 선택받는다. 특히, 디스플레이부(130)는 터치 가능한 LED 스크린을 통해 대상체(10)의 종류(예 : 고등어), 정량(예 : 30g), 회전각(θ = 30°)의 입력이 가능하다.

컨베이어 구동부(140)는 대상체(10)의 이송수단이다. 컨베이어 구동부(140)는 제어부(300)와 연결되어 제 1, 2 컨베이어(120, 150)를 일정한 속도로 동작시키고, 이를 카메라부(220)의 데이터와 연동하여 정확한 부피 프로파일의 측정이나 절단위치 결정에 사용한다.

특히, 제 1 컨베이어(120)는 상류에 위치하고, 제 2 컨베이어(150)는 제 1 컨베이어(120)와 연계하여 소정 간격만큼 이격된 채 하류에 위치한다. 따라서, 대상체(10)는 제 1 컨베이어(120)에서 제 2 컨베이어(150)로 쉽게 옮겨갈 수 있다. 이러한 제 1, 2 컨베이어(120, 150) 사이의 간격으로 커터(360)가 통과한다. 또한, 제 1 컨베이어(120)는 일정한 이송속도(v)로 움직이고, 레이저부(210)와 커터(360) 사이에서 고정된 이송거리(l)를 갖는다.

커터구동부(340)는 제어부(300)와 연동하며, 제어부(300)로부터 제어명령을 입력 받고, 커터(360)의 회전각 위치를 제어부(300)로 피드백할 수 있다. 커터구동부(340)는 크게 서보모터(350)와 커터(360)로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 서보모터(350)는 디스크(380)의 중앙에 위치하며, 제어명령에 따라 즉각적인 회전과 멈춤이 가능하다. 서보모터(350)는 감속기(미도시)와 엔코더(미도시)가 일체형일 수 있다.

커터(360)는 대상체(10)를 절단하는 것으로 일단은 서보모터(350)와 연결되고, 타단은 원형의 가이드(370) 내에서 회전 자유로운 자유단이다. 무게추(355)는 서보모터(350)상에서 커터(360)의 반대측에 설치되어 회전 균형을 잡는 기능을 한다. 이러한 커터(360)의 속도는 커터회전각속도(ω)로 표현될 수 있다.

디스크(380)는 중앙에 서보모터(350)가 설치되고, 원주에 가이드(370)가 설치되며, 일측으로 관통구(375)가 형성되어 대상체(10)가 통과할 수 있다. 가이드(370)는 커터(360)의 자유단에 인접하도록 설치되어 회전중이거나 절단시 발생하는 커터(360)의 진동을 억제하고 안정적인 회전과 멈춤이 가능하도록 한다.

도 3의 DB부(320)는 대상체(10)의 종류 및 각 대상체(10)에 대응하는 대표밀도가 연계하여 저장되어 있다. DB부(320)는 데이터베이스 테이블이고, 밀도 데이터를 저장하거나 검색하여 출력할 수 있다. 이를 위해 DB부(320)는 메모리, 하드디스크, SSD 등으로 구현할 수 있다.

통신부(330)는 제어부(300)와 연결되어, 제어부(300)의 제어명령이나 연산결과, 이미지, DB 등을 외부(예: 중앙의 서버장치)로 전송하고, 외부로부터 데이터나 제어명령을 수신한다.

도 1b는 도 1a에 도시된 커터(360)가 경사각(θ)만큼 기울어진 상태의 개략적인 정면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 커터(360)와 서보모터(350)는 수직선을 중심으로 경사각(θ)만큼 기울여 고정할 수 있다. 이러한 경사각은 디스플레이(130)를 통해 입력되는 경사각(θ)과 동일하며, 커터(360)가 대상체(10)를 비스듬히 경사지게 절단하는 각이 된다. 커터(360)와 서보모터(350)를 가변적으로 기울여서 고정하는 수단(예 : 볼트와 너트)은 공지의 수단이므로 구체적인 설명은 생략한다.

수직 절단 동작

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 시스템을 이용하여 대상체를 수직으로 절단하는 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 4a는 도 1a의 시스템을 이용한 정량 절단의 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 4b는 도 4a중 위치결정단계(S160)의 상세 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 카메라부(220)가 촬영한 이미지(400)의 일예이다.

먼저, 카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산한다(S100). 즉, 해당 카메라의 CCD중 한개의 픽셀이 촬영하는 대상체의 정사각형을 포함하는 정육면체를 단위체적으로 정의한다. 이는 카메라부(220)의 해상도(예 : 30 메가 픽셀, 100 메가 픽셀 등)에 따라 달라진다.

그 다음, 복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량이 입력된다(S110). 즉, 작업자는 투입에 앞서 디스플레이(130)로부터 고등어를 터치하여 선택하고, 정량(예 : 30g)을 입력한 후, 고등어를 투입하게 된다. 제어부(300)는 선택된 고등어(대상체)에 대한 대표밀도를 DB부(320)로부터 독출하게 된다.

그 다음, 중량측정부(100)가 대상체(10)의 중량을 측정한다(S120).

그 다음, 제어부(300)가 중량 및 DB부(320)중에서 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S130)하여 부피를 연산한다(S140). 그 결과 연산된 부피값이 출력된다.

그 다음, 카메라부(220)가 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성한다(S150). 도 6은 본 발명에 적용되는 실제 부피 곡선(500)과 디지털된 부피 프로파일(510)의 일예이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실제 부피 곡선(500)은 부드럽게 연속되는 곡선이고, 부피 프로파일(510)은 단위체적이 쌓여 이루어진 디지털화된 직선의 집합이다.

그 다음, 제어부(300)는 단위체적, 정량, 중량, 연산된 부피 및 생성된 부피 프로파일(510)에 기초하여 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정한다(S160). 도 7은 본 발명에 투입된 대상체(10) 및 정량으로 절단하기 위해 복수의 절단위치(430)가 표시된 이미지이다. 도 4b 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 대표밀도를 이용하여 정량(예 : 30g)에 대응하는 단위체적의 갯수를 연산한다(S162). 즉, 정량에 필요한 단위체적의 갯수는 "정량/대표밀도"로 연산한다.

그 다음, 이미지(400) 상의 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 합산한다(S164).

그 다음, 연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 절단위치(430)로 결정한다(S166). 이와 같은 과정을 통해 첫픽셀(420)로부터 첫번째 절단위치(430)가 결정된다.

그 다음, 합산한 단위체적을 초기화한 후, 첫번째 절단위치(430)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 다시 합산한다(S168).

그 다음, 전술한 S166 단계를 반복 수행하여 두번째 절단위치(430)를 결정한다. 그리고, 이와 같은 과정은 대상체(10)의 마지막 픽셀에 도달할 때까지 S166단계 및 S168 단계를 반복한다. 그러면, 도 7과 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 7은 본 발명에 투입된 대상체(10) 및 정량으로 절단하기 위해 복수의 절단위치(430)가 표시된 이미지이다.

그 다음, 결정된 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 커터(360)를 1회전시켜서 절단한다(S170). 도 2에 도시된 바와 같이, 커터(360)는 수평상태에서 대기하고 있다가 제어부(300)로부터 절단 명령어가 입력되면 커터회전각속도(ω)를 최대로 하여 1회전을 한 후 다시 초기 위치에서 대기하게 된다. 이와 같은 과정으로 첫번째 절단위치(430)에 대한 절단과정이 완료된다.

만약, 도 7과 같이 반복적인 절단을 위해 절단해야 할 절단위치(430)가 남아 있는 경우 상기 절단단계(S170)가 각 절단위치(430)마다에서 실행된다. 그러면, 각 절단위치(430) 사이의 덩어리는 각각 동일한 중량을 갖는 정량체(400a, 440b. 440c, 440d)가 된다. 이 때, 각 절단위치(430) 사이의 간격은 서로 다르게 된다.

경사 절단 동작

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 시스템을 이용하여 대상체를 경사지게 절단하는 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다. 도 4c는 도 1b의 시스템을 이용한 정량 절단의 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 4d는 도 4c중 위치결정단계(S260)의 상세 흐름도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 커터(360)가 경사각(θ)만큼 기울어진 상태에서 절단되는 순간을 도식적으로 나타내는 이미지이고, 도 9a는 도 8에 도시된 이미지로부터 부피를 합산하는 방법을 설명하기 위한 단면설명도이며, 도 9b는 도 9a중 A-부분의 확대단면도이다. 단, 앞서 설명한 수직 절단과 유사한 단계는 중복 기재를 피하기 위해 간략히 설명하도록 한다.

먼저, 카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산한다(S200).

그 다음, 복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량 및 커터(360)의 경사각(θ)이 입력된다(S210).

그 다음, 중량측정부(100)는 대상체(10)의 중량을 측정한다(S220).

그 다음, 제어부(300)는 중량 및 DB부(320)중에서 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S230)하여 부피를 연산한다(S240).

그 다음, 카메라부(220)는 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성한다(S250).

그 다음, 제어부(300)는 단위체적, 입력된 정량, 측정된 중량, 입력된 경사각(θ), 연산된 부피 및 생성된 부피 프로파일(510)에 기초하여 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정한다(S260). 이러한 결정단계(S260)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 대표밀도를 이용하여 정량에 대응하는 단위체적의 갯수를 연산한다(S262).

그 다음, 도 9a의 제 1 부피(530)를 구하기 위해 이미지(400) 상의 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 수직절단면(560)까지의 단위체적의 합을 구한다. 그리고, 경사각(θ)만큼 기울어진 경사절단면(520) 아래의 삼각부피(540)를 구한다. 삼각부피(540)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 절단위치(430)에 위치하는 단위체적(550)의 좌표를 이용한다. 즉, 절단위치(430)에 위치하는 단위체적(550)의 높이로부터 수직절단면(560)의 길이를 알 수 있고, 경사각(θ)을 가진 직각삼각형이라 가정하면 삼각형의 면적을 알 수 있다. 이렇게 연산된 삼각형의 면적을 부피 프로파일에 적용하면 삼각부피(540)를 구할 수 있다.

그 다음, 제 1 부피(530)와 삼각부피(540)를 합산한다(S264)(도 9a 참조).

그 다음, 연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 절단위치(430)로 결정한다(S266). 이와 같은 과정을 통해 첫픽셀(420)로부터 첫번째 절단위치(430)가 결정된다.

그 다음, 합산한 단위체적을 초기화한 후, 첫번째 절단위치(430)로부터 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 단위체적을 다시 합산한다(S268).

그 다음, 전술한 S266 단계를 반복 수행하여 두번째 절단위치(430)를 결정한다. 그리고, 이와 같은 과정은 대상체(10)의 마지막 픽셀에 도달할 때까지 S266단계 및 S268 단계를 반복한다. 그러면, 도 7과 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 7은 본 발명에 투입된 대상체(10) 및 정량으로 절단하기 위해 복수의 절단위치(430)가 표시된 이미지이다.

그 다음, 결정된 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 커터(360)를 1회전시켜서 절단한다(S270). 도 8에 도시된 바와 같이, 커터(360)는 대상체(10)에 대해 수직으로부터 경사각(θ)만큼 기울어진 각을 유지한 채 절단하게 된다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 대상체,
100 : 중량측정부,
120 : 제 1 컨베이어,
130 : 디스플레이부,
140 : 컨베이어 구동부,
150 : 제 2 컨베이어,
200 : 스캐너부,
210 : 레이저부,
215 : 레이저,
220 : 카메라부,
300 : 제어부,
320 : DB부,
330 : 통신부,
340 : 커터구동부,
350 : 서보모터,
355 : 무게추,
360 : 커터,
370 : 가이드,
375 : 관통구,
380 : 디스크,
400 ; 이미지,
410 : 이송방향,
420 : 첫픽셀,
430 : 절단위치,
440a, 440b, 440c, 440d : 정량체,
500 : 실제 부피곡선,
510 : 부피 프로파일,
520 : 경사절단면,
530 : 제 1 부피,
540 : 삼각부피,
550 : 단위체적,
560 : 수직절단면,
l : 이송거리,
v : 이송속도,
θ : 경사각,
ω: 커터회전각속도,

Claims

대상체(10)의 중량을 측정하는 중량측정부(100);
상기 대상체(10)를 이송하는 이송수단;
기입력된 상기 대상체(10)의 대표밀도, 절단 경사각(θ) 및 상기 중량에 기초하여 부피를 연산하는 제어부(300);
상기 이송수단 상에서 이송중인 대상체(10)를 촬영하여 부피 프로파일을 측정하는 스캐너부(200);
상기 중량, 연산된 상기 부피, 상기 부피 프로파일 및 상기 절단 경사각(θ)에 기초하여 상기 대상체(10)를 정량체(440)로 나누는 절단위치(430)를 결정하는 위치결정수단; 및
상기 이송수단의 이송거리(l) 및 이송속도(v)에 기초하여 상기 절단위치(430)에서 절단이 이루어지도록 하는 커터구동부(340);를 포함하고,
상기 커터구동부(340)는 수직으로 부터 상기 경사각(θ)만큼 기울일 수 있어서 상기 대상체(10)를 경사지게 절단하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 절단 경사각(θ)은 수직으로부터 60°범위내인 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 위치결정수단은,
상기 절단위치(430)의 수직절단면(560)으로 구획되는 제 1 부피(530)의 중량을 합산하는 제 1 합산수단; 및
상기 절단위치(430)에서 상기 경사각(θ)만큼 기울어진 경사절단면(520) 하부의 삼각부피를 합산하는 제 2 합산수단;을 포함하고,
상기 제 1 합산수단의 합산된 중량과 상기 제 2 합산수단의 합산된 중량을 합산하여 상기 정량이 되는 위치를 상기 절단위치(430)로 결정하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 장치.
카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산하는 단계(S100);
복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량이 입력되는 단계(S110);
중량측정부(100)가 상기 대상체(10)의 중량을 측정하는 단계(S120);
제어부(300)가 상기 중량 및 DB부(320)중에서 상기 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S130)하여 부피를 연산하는 단계(S140);
상기 카메라부(220)가 상기 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성하는 단계(S150);
상기 제어부(300)가 상기 단위체적, 정량, 중량, 부피 및 부피 프로파일(510)에 기초하여 상기 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정하는 단계(S160); 및
상기 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 커터(360)를 1회전 시켜서 절단하는 단계(S170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 결정단계(S160)는,
상기 대표밀도를 이용하여 상기 정량에 대응하는 상기 단위체적의 갯수를 연산하는 단계(S162);
상기 이미지(400) 상의 상기 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 상기 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 상기 단위체적을 합산하는 단계(S164); 및
연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 상기 절단위치(430)로 결정하는 단계(S166);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 절단위치(430)로부터 상기 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 상기 단위체적을 합산하는 단계(S168); 및
상기 대상체(10)의 마지막 픽셀까지 상기 S166단계 및 상기 S168 단계를 반복하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
카메라부(220)의 픽셀 피치에 대응하는 단위체적을 계산하는 단계(S200);
복수의 대상체(10)중에서 지정된 대상체(10)가 투입되고, 정량 및 커터(360)의 경사각(θ)이 입력되는 단계(S210);
중량측정부(100)가 상기 대상체(10)의 중량을 측정하는 단계(S220);
제어부(300)가 상기 중량 및 DB부(320)중에서 상기 지정된 대상체(10)의 대표밀도를 독출(S230)하여 부피를 연산하는 단계(S240);
상기 카메라부(220)가 상기 대상체(10)를 촬영하여 이미지(400) 및 부피 프로파일(510)을 생성하는 단계(S250);
상기 제어부(300)가 상기 단위체적, 정량, 중량, 경사각(θ), 부피 및 부피 프로파일(510)에 기초하여 상기 이미지(400) 상에 정량 절단위치(430)를 결정하는 단계(S260); 및
상기 정량 절단위치(430)에서 커터구동부(340)가 상기 경사각(θ)만큼 기울어진 커터(360)를 1회전 시켜서 절단하는 단계(S270);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 결정단계(S260)는,
상기 대표밀도를 이용하여 상기 정량에 대응하는 상기 단위체적의 갯수를 연산하는 단계(S262); 및
상기 이미지(400) 상의 상기 대상체(10)의 첫픽셀(420)로부터 상기 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 수직절단면(560)까지의 상기 단위체적의 합과 상기 경사각(θ)만큼 기울어진 경사절단면(520) 아래의 삼각부피를 합산하는 단계(S264);
연산된 단위체적의 갯수와 합산된 단위체적의 갯수가 같은 지점을 상기 절단위치(430)로 결정하는 단계(S266);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 절단위치(430)로부터 상기 부피 프로파일(510)을 따라 가면서 상기 단위체적을 합산하는 단계(S268); 및
상기 대상체(10)의 마지막 픽셀까지 상기 S26단계 및 상기 S268 단계를 반복하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 삼각부피를 합산하는 단계(S264)는,
상기 수직절단면(560), 상기 경사절단면(520) 및 상기 경사각(θ)을 포함하는 직각삼각형의 단면적에 기초하는 것을 특징으로 하는 대상체의 정량절단을 위한 방법.