WO2016122049A1 - 식물분석 자동화 시스템 - Google Patents

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양중석
장성율
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Definitions

  • the present invention relates to a plant analysis automation system, and more particularly, to reduce stress by minimizing the moving distance and the moving speed in the growth process of the plant to be analyzed, and various plant analysis data while minimizing the movement of the plant to be analyzed.
  • the present invention relates to a plant analysis automation system that can improve the accuracy and efficiency of plant analysis by enabling effective acquisition.
  • plant breeding is a set of comprehensive techniques that cultivate higher quality or unique varieties than those that are currently grown or were grown in the past.
  • Plant breeding involves cultivating a large number of plants, analyzing the characteristics of each individual within a variety of plant genetic resource populations, selecting superior individuals within the population for plant breeding, and identifying specific plant populations within plant genetically modified or artificially mutated populations. You will perform a series of processes to analyze and select variants of interest.
  • the storage transfer means 22 is arranged in a row so that the plant port 10 in which the plant is planted is stored, and the plant port of the storage transfer means 22 ( 10) shuttle robots 32 and 34 for withdrawing or drawing plant ports into the storage transport means, and belt conveyors 30 that are in contact with the storage transport means 22 for transporting the plant ports withdrawn and drawn in by the shuttle robot. ), A plurality of transfer conveyor means 28 is provided to form a loop with the belt conveyor 30 along the path for the analysis of the plant.
  • the piston 42 of the cylinder 40 of the shuttle robot 34 should be brought out and pressurized to the plant port 10, so that an impact force is applied.
  • the work In order to draw in a number of plant ports 10 by pushing the piston 42 one by one, the work must be performed at a high speed, so that the planted plants are exposed to serious stress.
  • US Patent No. 7,506,472 B2 described above is a method in which two shuttle robots 32 and 34 are moved in a single belt conveyor 30, so that an interference phenomenon occurs when a pull-in and pull-out occurs and a waiting time is generated, thereby improving work efficiency. There is a disadvantage of deterioration.
  • the present invention has been proposed in view of the above, and provides a plant analysis automation system to improve the accuracy and efficiency of plant analysis by reducing the stress by minimizing the moving distance and the moving speed in the growth process of the plant to be analyzed. There is this.
  • Another object of the present invention is to provide a plant analysis automation system that can improve the accuracy and efficiency of plant analysis by effectively obtaining a variety of plant analysis data while minimizing the movement of the plant to be analyzed.
  • the plant analysis automation system in the plant analysis automation system, a plurality of storage conveyor unit is placed in a plurality of plant growth containers planted plants are stored and moveable and disposed adjacent to each other ; Plant analysis unit for inspecting and analyzing the plants of the plant growth container; And transfer means for transferring the plant growth container stored in the storage conveyor to the plant analysis unit, wherein the storage conveyor part is disposed adjacent to each other and an inlet end into which the plant growth container is introduced and an outlet end from which the plant growth container is discharged.
  • the supply means is a feed conveyor is arranged to transport the plant growth container to the plant analysis unit, the supply is arranged to be movable in the inlet end area to supply the plant growth container discharged from the storage conveyor to the transport conveyor unit
  • the feeder characterized in that it comprises a dispensing transfer unit which is movably disposed in the discharge end area to supply and store the plant growth container discharged from the transport conveyor unit to the storage conveyor unit.
  • the storage conveyor is important that the plurality of conveyors arranged in a 'U' shape is arranged and configured in a superimposed form.
  • the storage conveyor unit is composed of an internal storage conveyor unit disposed in a 'U' shape at the center, and a plurality of external storage conveyor units arranged in a 'U' shape by being sequentially stacked in a form surrounding the internal storage conveyor unit.
  • the inlet and outlet of the internal storage conveyor unit and the external storage conveyor unit may be arranged on the same axis.
  • the internal storage conveyor unit is in contact with the inlet side belt conveyor is arranged in a straight line from the discharge end, the inlet side belt conveyor, the semi-circular curve belt conveyor is disposed in contact with the other end of the semi-circular curve belt conveyor, the inlet-side straight belt It may include a discharge side belt conveyor disposed in parallel with the conveyor, and a discharge belt conveyor disposed in contact with the discharge side straight belt conveyor.
  • the external storage conveyor unit is parallel to the inlet-shaped belt conveyor, which is arranged in a straight line from the discharge end, the arc-shaped first arc-shaped belt conveyor, one end is disposed in contact with the inlet-side belt conveyor, the inlet-shaped belt conveyor A discharge side straight belt conveyor disposed, an arc-shaped second arc curved belt conveyor having one end disposed in contact with the discharge side straight belt conveyor, and a connection belt conveyor connected between the first and second arc shaped belt conveyors, and It may be configured to include a discharge belt conveyor disposed in contact with the discharge side date belt conveyor for discharging the plant growth container to the supply transport.
  • the internal storage conveyor unit and the external storage conveyor unit may be configured in pairs to face each other based on the supply transfer unit and the distribution transfer unit.
  • the internal storage conveyor unit and the external storage conveyor unit may be composed of a plurality of layers.
  • the conveying conveyor unit is arranged in parallel with the entry-type belt conveyor for conveying the plant growth container supplied from the supply for transporting portion, the arc-shaped entry curve belt conveyor is disposed in contact with the entry-type belt conveyor, the parallel to the entry-line belt conveyor. Is to include the entry date belt conveyor for entering, the entry-shaped belt conveyor in contact with the arc shape of the entry-sided conveyor belt is disposed, and the analysis belt conveyor connected between the entry cover belt conveyor and the entrance curve belt conveyor. It can be configured by.
  • the feed for feeding portion and the feed for dispensing portion the support frame disposed across the inlet end region; A pair of transfer rails disposed on the support frame; A traverse conveyor having a guide block connected to the transfer rail and slidably moved in the transfer frame; And a conveyor moving means installed on the support frame to provide a moving force to the traverse conveyor.
  • the traverse conveyor is composed of a belt conveyor
  • the conveyor moving means is a pair of belts having a timing belt connected to the transfer frame
  • the pulley is configured on one side and the other side of the support frame and the timing belt is wound It may comprise a pulley device, and a pulley driving means for applying a rotational force to the belt pulley device.
  • the plant analysis unit configured in the plant analysis automation system according to the present invention includes: a plurality of plant analysis rooms disposed on a transport path of a plant growth container transported by the transport conveyor unit; And a plant expression body analysis device including a data acquisition unit for acquiring analysis data of an analysis target plant moved into the plant analysis room, and an acquisition unit driving device mounted and moved.
  • the acquisition unit driving apparatus the fixed frame is mounted in the form hanging on the installation; Horizontal frame rotating means is installed on the fixed frame to apply a rotation force; A horizontal frame connected to the horizontal frame rotating means and rotated; A horizontal drive unit installed in the horizontal frame and operable to move the data acquisition unit in a horizontal direction; And a mounting unit connected to the lateral drive unit and mounted with the data acquisition unit, wherein the data acquisition unit may include a plurality of cameras for capturing image information of a plant.
  • the acquiring unit driving apparatus includes an acquiring unit mounting bracket installed on the longitudinal driving unit; And it may be configured to include a rotary drive unit installed in the acquisition unit mounting bracket to angular movement of the data acquisition unit.
  • the lateral drive unit includes a first lateral drive unit coupled to and disposed on one side of the lateral frame, and a second lateral drive unit coupled to and arranged on the other side of the lateral frame, and the longitudinal drive unit is coupled to the first lateral drive unit. It may be composed of a first longitudinal drive unit and a second longitudinal drive unit coupled to the second lateral drive unit.
  • the storage conveyor unit is grown in a 'U' shape and the inlet and outlet operations of the plant to be analyzed are arranged adjacent to each other. Since the plant to be analyzed can be transferred to the plant analysis unit through the minimum movement path and the analysis work can be performed through the flow operation, the efficiency of the plant analysis can be improved.
  • the moving speed can also be reduced, thereby significantly reducing the stress of the plant.
  • growth degradation due to stress and adverse reactions due to stress can be prevented, thereby improving the reliability of the measured growth phenotype, thereby improving the accuracy of plant analysis.
  • a data acquisition unit consisting of a plurality of cameras is freely moved by an acquisition unit driving device without rotating or moving up and down the pots in which plants are planted in the plant analysis unit as conventionally. It is possible to effectively obtain the data for the plant to improve the accuracy and efficiency of the plant analysis.
  • the operation of acquiring the data for plant analysis can be conveniently performed, and the efficiency and efficiency are improved by reducing the time and time when acquiring the data for analysis, as well as rotating and growing the plant growth container in which the plant to be analyzed is planted. Since it does not have to move up and down, it is possible to prevent the growth degradation caused by stress, thereby improving the accuracy of plant analysis.
  • the position of the data acquisition unit can be freely moved by the acquisition unit driving device, even if the size and size of the plant to be analyzed is changed, the data acquisition unit can be used interchangeably while conveniently moving the position of the data acquisition unit for convenience and efficiency of analysis.
  • the analysis cost and maintenance cost can be reduced.
  • 1 is a view for explaining a conventional plant analysis automation system
  • FIG. 2a and 2b is a view showing the overall structure of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3a is a view for explaining a straight belt conveyor applicable to the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3b is a view for explaining a semi-circular belt conveyor that can be applied to the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 4A and 4B are views for explaining a feed unit for supplying an automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view for explaining the overall structure of the plant analysis unit of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a perspective view showing a plant expression body analyzing apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is an exploded perspective view of the separation of the major components of the plant expression analysis device of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8a is a perspective view for explaining the lateral drive of the plant expression system analysis apparatus of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8b is a perspective view for explaining the mounting portion of the plant expression apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8c is a perspective view for explaining the rotational drive of the plant expression apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view for explaining the operation of the plant expression analysis device of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a and Figure 2b is a view showing the overall structure of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2a is a plan view
  • Figure 2b is a perspective view.
  • the plant analysis automation system is a plurality of storage conveyor unit (1), plants to analyze the characteristics of each individual in the plant population while cultivating the plant It is composed of a transport means (3) for transporting the plant under analysis between the analysis unit (2) and the storage conveyor unit (1) and the plant analysis unit (2) can reduce the stress of the plant to be analyzed (p) It is configured to improve the accuracy and efficiency of the.
  • the storage conveyor unit 1 is a component in which a plurality of plant growth vessels (v) in which plants are planted are seated and stored so as to be movable, and an inflow from which the plant growth vessels are introduced to minimize the moving distance and movement speed of the plant to be analyzed.
  • the main feature is that stage (i) and the discharge stage (o) from which the plant growth container is discharged are arranged adjacent to each other.
  • the storage conveyor unit 1 is not particularly limited in arrangement form as long as the inlet end and the outlet end of the plant growth container v are adjacent to each other.
  • the plant growth container can be grown and arranged while being arranged in a form in which a plurality of conveyors arranged in a 'U' shape are arranged so as to minimize the moving distance and the movement speed of the plant growth container (v).
  • the storage conveyor unit 1 may also be configured as a conveyor such as a chain conveyor, a roller conveyor, etc. according to the shape and structure of the plant growth container, the type or form of the plant to be planted, but in the present embodiment, the plant growth container may be stably sensed. Consists of a belt conveyor having a conveyor belt that can be seated.
  • the storage conveyor unit 1 includes an internal storage conveyor unit 1a disposed in a 'U' shape at a center thereof, and a plurality of storage conveyor units 1a sequentially stacked in a form surrounded by the internal storage conveyor unit 1a. It consists of an external storage conveyor (1b). At this time, the inlet end (i) and the discharge end (o) region of the internal storage conveyor unit (1a) and the external storage conveyor unit (1b) is the main feature is arranged on the same axis.
  • the storage conveyor unit 1 is arranged in a 'U' shape, and the inlet (i) and outlet (o) regions are arranged on the same axis because the plant to be analyzed is analyzed through the minimum movement path. It is to be able to transfer to the negative, and to move in one direction to perform the analysis work through the flow work.
  • the internal storage conveyor unit (1a) is a semi-circular curve belt conveyor 12 is disposed in contact with the inlet side belt conveyor 11, the inlet side straight belt conveyor 11 is arranged in a straight line from the inlet end (i), A traverse conveyor which is disposed laterally in contact with the other end of the semi-circular curve belt conveyor 12 and disposed in contact with the discharge side straight belt conveyor 13 and the discharge side straight belt conveyor 13 which is disposed in parallel with the inlet side straight belt conveyor 11. It is composed of a discharge belt conveyor 14 for transporting the plant growth container.
  • Figure 3a is a view for explaining a straight belt conveyor that can be applied to the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention, a simplified perspective view of the appearance structure.
  • the above-mentioned inlet side belt conveyor 11, outlet side belt conveyor 13, and outlet belt conveyor 14 are formed in a straight shape, but have different lengths depending on the conveying distance, but the basic structure or operation method is known. It is constructed similarly to a conventional straight belt conveyor.
  • the straight belt conveyor has a conveyor frame 111, a belt roller 112, a conveyor belt 113, and a conveyor driving device 114 as shown in FIG. 3A.
  • the conveyor frame 111 is connected to the support member 111c by arranging a profile 111b or a steel material (steel such as an H-beam or -shaped steel) along a longitudinal direction on a support 111a installed at a predetermined interval along the arrangement direction. It is formed in the form of binding to each other by).
  • Belt roller 112 located inside the conveyor belt is a roller installed in the conveyor frame 111 to perform a rotational movement to guide the rotation of the conveyor belt 112 and the drive belt controller 112a for rotating the conveyor belt 113. It is composed of a guide belt controller 112b.
  • Conveyor belt 113 is a belt having a planar structure having a predetermined width wound around the belt roller 112 is disposed along the conveying direction to the conveyor frame (111).
  • Conveyor drive device 114 is a drive means for moving the conveyor belt 113 by rotating the belt roller 112 drive motor 114a, reducer 114b for reducing the rotational force of the drive motor, output shaft of the reducer 114B And a power transmission unit 114c disposed between the driving belt controller 112a and transmitting power.
  • the power transmission unit 114c includes a drive gear 114d connected to the output shaft of the reducer 114b, a driven gear 114e for rotating the drive belt controller 112a, and a drive gear 114d and driven gear 114e. It may be composed of a drive chain (not shown) connected between.
  • Figure 3b is a view for explaining a semi-circular belt conveyor that can be applied to the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention, a simplified perspective view of the appearance structure.
  • the semi-circular curve belt conveyor 12 is a belt conveyor configured for transporting the plant growth container (v) along a semi-circular path, a conveyor frame 121, a belt roller 122, a conveyor belt (not shown) ), And a structure similar to that of a known semicircular curve belt conveyor having a conveyor driving device 124.
  • the conveyor frame 121 includes an inner semicircular frame 121a, an outer semicircular frame 121b, a semicircular guide plate 121c, a support 121d, and a connecting member 121e, and the belt roller 122 is a cone. It is configured to include a drive belt controller (122a) of the shape and the guide bell controller (122b) of the cone shape.
  • Conveyor belt (not shown) is a belt of a planar structure having a predetermined width is wound around the conical drive belt controller (122a) and the guide belt controller (122b) is formed to be moved along the semi-circular endless track.
  • the conveyor driving device 124 is disposed between the drive motor 124a, the speed reducer 124b for reducing the rotational force of the drive motor, the output shaft of the speed reducer and the drive belt controller 122a, similar to the above-described straight belt conveyor. It consists of the power transmission part 124c.
  • the power transmission unit 124c includes a drive gear 124d connected to the output shaft of the reduction gear 124b, a driven gear 124e for rotating the drive belt controller 122a, and a drive gear 124d and a driven gear 124e. It may be composed of a drive chain (not shown) connected between.
  • the external storage conveyor (1b) is the arc-shaped first arc type one end is arranged in contact with the inlet side belt conveyor 15, the inlet side belt conveyor 15 is arranged in a straight line from the inlet end (i) An arc-shaped second arc-shaped curve in which one end is disposed in contact with the curved belt conveyor 16a, the discharge side straight belt conveyor 17 disposed in parallel with the inlet side straight belt conveyor 15, and the discharge side straight belt conveyor 17.
  • the feed conveyor 32 is disposed in contact with the belt conveyor 16b, the connecting belt conveyor 18 connected between the first and second arc-shaped curve belt conveyors 16a, 16b, and the discharge side belt conveyor 17. Consists of the discharge belt conveyor 19 for discharging the plant growth container.
  • FIG. 3A the inlet side belt conveyor 15, the outlet side belt conveyor 17, the connecting belt conveyor 18, and the discharge belt conveyor 19 constituting the external storage conveyor unit 1b are shown in FIG. 3A.
  • the first and second arc-shaped belt conveyors (16a, 16b) is formed to have an arc-shaped conveying path of about 90 degrees, and the conveyor frame and the conveyor belt are formed in an arc shape. Except for the semicircular curve belt conveyor shown in FIG.
  • the conveying means 3 is a means for conveying the plant growth container v stored in the storage conveyor unit 1 to the plant analysis unit 2, the conveying conveyor unit 31, the supply conveying unit 32, and It is comprised by the feed part 33 for a distribution.
  • the transfer conveyor unit 31 is disposed to supply and discharge the plant growth container to the plant analysis unit 2, as shown in FIGS. 2A and 2B, the entry date belt conveyor 31a and the entry curve belt conveyor ( 31b), the entry date belt conveyor 31c, the entrance curve belt conveyor 31d, and the analysis belt conveyor 31e.
  • belt conveyor (31a) is a conveyor for conveying the plant growth container (v) supplied from the supply for transporting portion 32 toward the plant analysis unit (2), consisting of the above-described belt conveyor as described above storage conveyor It is arrange
  • Entry curve conveyor (31b) is a conveyor belt conveyor is formed to have a feed path of the arc shape as a conveyor that feeds the plant growth container to the analysis belt conveyor (31e) one end is arranged in contact with the entry date belt conveyor (31a). Consists of.
  • Advance date belt conveyor 31c is a conveyor for transporting the plant growth container (v) discharged from the plant analysis unit (2) to the dispensing transfer unit (33). On the other side of the plant analysis part 2 spaced apart from the inflow stage (i) area of (1), it is arrange
  • the exit curve belt conveyor 31d is a conveyor arranged in contact with the discharge side of the analysis belt conveyor 31e and the entry date belt conveyor 31c for exit, and is composed of a curved belt conveyor formed to have an arc-shaped transfer path. .
  • the analysis belt conveyor 31e is composed of one or more linear belt conveyors as described above, and is installed across the plant analysis room 2c between the entrance cover belt conveyor 31b and the entrance curve belt conveyor 31d. have.
  • Figures 4a and 4b is a view for explaining the feed for transport of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4a is a perspective view showing the overall structure of the feed for transport
  • Figure 4b is a main portion of the feed for transport Is a perspective view showing an enlarged view.
  • the supply and transport unit 32 is movably disposed in the discharge end o region to supply the plant growth container discharged from the storage conveyor unit 1 to the transport conveyor unit 31. It comprises a support frame 321, the transfer rail 322, traverse conveyor 323 and the conveyor moving means 324.
  • the support frame 321 is a structure that is disposed across the discharge end (o) region, the steel constituting the profile (321b) or shaped steel (H-beam,-shaped steel, etc.) along the longitudinal direction in the struts (321a) installed at regular intervals ) Are arranged to be bound to each other by the connecting member 321c.
  • the conveying rail 322 is composed of a pair of rails disposed along both sides of the upper portion of the support frame 321 along the longitudinal direction.
  • the traverse conveyor 323 is a conveyor that is connected to the transfer rail 322 and is slidably moved. Similar to the known belt conveyor shown in FIG. 3A, the traverse conveyor 323 is a conveyor frame 323a, a belt roller (not shown), and a conveyor belt 323c. And a conveyor driving device 323d, and a lower portion of the conveyor frame 323a is installed in a transport frame 323f provided with a guide block 323e connected to the transport rail 322. .
  • the conveyor moving means 324 is installed on the support frame 321 to provide a moving force to the traverse conveyor 323, one side of the timing belt 324a, the support frame 321 connected to the transfer frame 323f. And a pair of belt pulley devices 324b, and a belt pulley device 324b having a pulley 324d configured to be wound around the drive shaft 324c and supported by a pair of bearing blocks 324f. ) Is provided with a driven pulley 324e installed on the drive shaft 324c.
  • the driven pulley 324e is omitted in FIG. 4B, the driven pulley 324e is connected to a driving pulley (not shown) coupled to the motor shaft of the pulley driving motor (not shown) via a belt (not shown) to receive rotational force. It is.
  • the dispensing conveying unit 33 is to be movable in the inlet end (i) area to supply and store the plant growth container (v) discharged from the conveying conveyor unit 31 to the storage conveyor (1), Similar to the above-mentioned supply unit 32 for supply, it is composed of a symmetrical structure including a support frame 331, a conveying rail 332, traverse conveyor 333 and the conveyor moving means 334, the detailed description of the detailed components Omit.
  • the inlet side belt conveyor 11 constituting the internal storage conveyor unit 1a, the semicircular curve belt conveyor 12, the conveyor belt upper surface of the discharge side linear belt conveyor 13, and the external storage conveyor unit 1b.
  • a plant growth container equipped with plants is carried out to carry out the cultivation process.
  • the internal storage conveyor unit 1a is performed in a predetermined order under the control of the controller.
  • the belt conveyor constituting the external storage conveyor (1b).
  • the data is stored internally.
  • Each conveyor constituting the conveyor unit 1a is operated to move the plant growth container from the inlet end i to the outlet end o.
  • the traverse conveyor 323 of the feeder for supplying part 32 is positioned on the discharge belt conveyor 14, the discharge belt conveyor 14 is operated to move the plant growth container to the upper side of the conveyor belt of the traverse conveyor 323. Let's do it.
  • the conveyor moving means 324 is operated to rotate the timing belt 324a and the transfer force is applied to the traverse conveyor 323 while the guide block 323e is transferred.
  • the rail 322 is transported to a point coinciding with the entry date belt conveyor 31a.
  • the traverse conveyor 323 is operated to transport the plant growth container to the entry-line belt conveyor 31a for the conveyor belt to rotate, successively through the entrance belt conveyor 31b and the analysis belt conveyor 31e as a medium. Entering the inside of the plant analysis room (2c) is a process of obtaining and analyzing the specified analysis data.
  • data for analysis related to the root of the plant is obtained and analyzed by a data acquisition unit (not shown) for photographing the root of the plant, and the data mounted in the acquisition unit driving device 2a described later.
  • the acquisition unit 2b acquires and analyzes data for analysis of stems, leaves, flowers, and fruits of the plant.
  • the plant growth container in which the analytical data is obtained in the plant analysis room is discharged through the entrance curve belt conveyor 31d and the entry date belt conveyor 31c, and the traverse of the distribution transfer unit 33 that has been waiting. It is mounted on the conveyor 333.
  • the traverse conveyor 333 is moved to the inlet end i of the internal storage conveyor unit 1a or the specific external storage conveyor unit 1b by the operation of the conveyor moving means 334 of the distribution transfer unit 33. In this state, the traverse conveyor 333 is operated so that the conveyor belt is rotated to enter the plant growth container back into the storage conveyor unit (1).
  • the storage conveyor unit 1 of the automated plant analysis system is arranged in a sequential form in a 'U' shape, and the introduction and withdrawal operations of the plant to be analyzed are adjacent to each other. Because it is made through the inlet (i) and the outlet (o), it is possible to shorten the movement path of the plant and transfer it to the plant analysis unit, compared to the conventional multi-row straight storage conveyor, and to perform the analysis work through the flow operation. As a result, the efficiency of the plant analysis is significantly increased.
  • the moving distance can be minimized during the analysis work of the plant to be analyzed, the moving speed can also be reduced, thereby significantly reducing the stress of the plant. This can prevent the growth degradation caused by stress and adverse reactions caused by stress.
  • the automated plant analysis system is not described separately attached drawings, but the internal storage conveyor unit (1a) and the external storage conveyor so as to respond appropriately even if the number of plants or breeding plants of the analysis target is increased
  • the part 1b can be comprised so that it may be arrange
  • the internal storage conveyor unit 1a and the external storage conveyor unit 1b are constituted in pairs facing each other on the opposite side of the supply transfer unit 32 and the distribution transfer unit 33 so that the overall shape on the plane is approximately It may be configured to have an elliptical structure.
  • the internal storage conveyor unit 1a and the external storage conveyor unit 1b may be configured in multiple stages along the vertical direction to have a plurality of layers.
  • the plant analysis unit (2) is a component for inspecting and analyzing the plants of the plant growth container, is disposed on the transport path of the plant growth container (v) transported by the transport conveyor unit 31 and placed on the partition wall
  • the plant analysis room (2c) partitioned into a plurality of plants the plant expression analysis device for acquiring and analyzing the analysis data of the analysis target plant moved into the plant analysis room is provided.
  • FIG. 5 is a view for explaining the overall structure of the plant analysis unit of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 shows a plant expression analysis device of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention
  • 7 is an exploded perspective view of the main components of the plant expression analysis apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention.
  • the plant expression body analyzing apparatus includes a data acquisition unit 2b for acquiring analysis data of an analysis target plant moved into a plant analysis room 2c, and the data acquisition unit 2b includes: There is provided an acquisition unit driving device (2a) that is mounted and moved.
  • Acquisition unit driving device (2a) is installed on the upper portion of the conveying conveyor unit 31, which is to be transferred to the plant to be analyzed in the plant analysis room (2c) as shown in Figure 5 fixed frame 21, transverse frame rotating means It consists of the 22, the horizontal frame 23, the horizontal drive part 24, and the mounting part 25. As shown in FIG.
  • the fixed frame 21 is a component that is mounted in the form of hanging on an installed part such as a support bar 2d installed across the upper part of the plant analysis room 2c, and is formed in a substantially rectangular frame shape by a steel plate.
  • Horizontal frame rotating means 22 is a component installed on the fixed frame 21 to apply a rotational force to the horizontal frame 23, the rotary motor 221 rotated at a predetermined angle in accordance with the input signal, such as a step motor And a coupling member 222 which is connected to the rotary shaft of the rotary motor 221 and installed in the connecting portion formed in the horizontal frame 23.
  • the horizontal frame 23 is a component that is connected to the horizontal frame rotating means 22 and rotated, and comprises a horizontal bar 231 formed in a plate shape and two horizontal side bars 232 provided on the left and right sides of the horizontal bar 231.
  • the connection part 233 to which the coupling member 222 is connected is formed in the center of the horizontal bar 231.
  • Figure 8a is a perspective view for explaining the lateral drive of the plant expression system analysis apparatus of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal drive part 24 is a component installed in the horizontal frame 23 so as to move the mounting part 25 including the data acquisition part 2b in the horizontal direction.
  • the first horizontal drive part 24a coupled to and disposed on one side of the second side 23 and the second horizontal drive part 24b to be coupled to and arranged on the other side of the horizontal frame 23 to move the data acquisition unit 2b inward and outward. Perform the function of moving to.
  • the first and second lateral drives 24a and 24b are not particularly limited as long as they are capable of translating the mounting portion 25 along the horizontal direction, but in this embodiment, the lateral guide member 241 and the horizontal slider ( 242 and the horizontal slider drive unit 243.
  • the horizontal guide member 241 is a rod-shaped member disposed in the longitudinal direction of the horizontal frame 23, and the horizontal slider 242 described later is mounted on one side of the body having a substantially rectangular bar shape so as to be movable.
  • the horizontal slider 242 is a member connected to the horizontal guide member 241 and advanced back and forth along the longitudinal direction of the horizontal frame 23.
  • the horizontal slider 242 includes longitudinal driving portions 25a, Fixing bracket (25c) for the installation of 25b) is coupled.
  • the horizontal slider driving unit 243 is a component for applying a driving force for the movement of the horizontal slider 242.
  • the horizontal slider driving unit 243 is connected to the servo motor 243a which is mounted on the horizontal guide member 241 and generates the driving force.
  • the ball screw (not shown) is moved to move the horizontal slider 242 back and forth while being rotated.
  • the first and second lateral drives 24a and 24b are commercially available single axis drives, commonly referred to as linear guides, and the like.
  • a ball screw (not shown)
  • the horizontal slider 242 rotated and connected through the nut part (not shown) is advanced back and forth along the horizontal guide member 241, at which time the built-in LM guide (LM guide) not linearly guides the movement of the horizontal slider. Done.
  • LM guide built-in LM guide
  • Figure 8b is a perspective view for explaining the mounting portion of the plant expression apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention.
  • the mounting portion 25 is a component connected to the lateral drive portion to mount the data acquisition portion 2b, and includes a fixed bracket 25c connected to the lateral drive portion and the fixed bracket 25c. And vertical drive units 25a and 25b which are installed at the center and operated to move the data acquisition unit in the longitudinal direction.
  • the fixed bracket 25c includes a slider coupling plate 25c1 disposed at the top to be coupled to the horizontal slider 242, a fixed plate 25c2 formed at both ends thereof by being coupled to the slider coupling plate, and formed on both sides of the fixed plate. It consists of a pair of side fixing plates 25c3.
  • the longitudinal drive part is comprised by the 1st longitudinal drive part 25a couple
  • the first and second longitudinal driving units 25a and 25 are not particularly limited as long as they are devices capable of translating the acquisition unit mounting bracket 26 to be described later along the vertical direction.
  • the longitudinal guide member 251, The vertical slider 252 and the vertical slider driver 253 are configured.
  • the longitudinal guide member 251 is a rod-shaped member disposed in the vertical direction in the longitudinal direction of the fixing bracket 25c, and the longitudinal slider 252 described below is moved and mounted on one side of the body having a substantially rectangular bar shape. .
  • the longitudinal slider 252 is a member which is connected to the longitudinal guide member 251 and moved forward and backward along the longitudinal direction of the fixing bracket 25c.
  • the longitudinal slider 252 is used for mounting the data acquisition unit 2b to be described later.
  • the acquisition unit mounting bracket 26 is provided.
  • the longitudinal slider driver 253 is a component for applying a driving force for the movement of the longitudinal slider 252, and is mounted on the longitudinal guide member 251 to generate a driving force, and the servo motor 253a.
  • the ball screw (not shown) for moving the longitudinal slider 252 back and forth while being connected to and rotated is built in.
  • the first and second longitudinal drive portions 25a and 25b are constructed using commercially available single-axis drive devices similar to the first and second horizontal drive portions 24a and 24b described above.
  • Figure 8c is a perspective view for explaining the rotational drive unit of the plant expression apparatus of the plant analysis automation system according to an embodiment of the present invention.
  • the plant expression analysis apparatus of the plant analysis automation system includes an acquisition unit mounting bracket 26 coupled to the species driving units 25a and 25b, and the acquisition unit.
  • the rotation driving unit 27 is installed on the mounting bracket 26 is further configured.
  • the acquisition unit mounting bracket 26 is formed in a substantially square plate shape and is coupled to the longitudinal slider 252, and a mounting hole in which an acquisition unit rotation motor 271, which will be described later, is mounted at the center thereof.
  • the rotary drive unit 27 is a component for angular movement of the data acquisition unit 2b, and is constituted by an acquisition unit rotation motor 271 installed in the acquisition unit mounting bracket 26 and connected to the rotation axis with the data acquisition unit 2b. It is.
  • the acquisition unit rotation motor 271 may be configured as a step motor rotated at a predetermined angle according to an input signal, and a coupling member 272 connected to the data acquisition unit 2b is provided on the rotation shaft. .
  • the data acquisition unit 2b may be composed of various devices, elements, and the like that can acquire various data of the plant to be analyzed, but in the present embodiment, the data acquisition unit 2b is composed of a plurality of cameras capable of capturing images.
  • IR Infrared
  • NIR near infrared
  • fluorescence light cameras thermal cameras
  • 3D cameras 3D cameras
  • RGB cameras etc.
  • the data acquisition unit 2b is provided only in the first and second longitudinal driving units 25a and 25b as shown in Fig. 7, the data acquisition unit 2b is also provided in the horizontal frame 23 or the horizontal driving unit 24 for the desired analysis. Data can be obtained.
  • FIG. 9 is a view for explaining the operation of the plant expression analysis device of the automated plant analysis system according to an embodiment of the present invention.
  • the plant expression body analyzing apparatus constructed as described above is assembled and the fixed frame 21 is coupled to the support bar 2d of the plant analysis room 2c. Subsequently, by operating the transport conveyor unit 31 on which the plant to be analyzed (p) is placed and entering the lower side of the plant expression body analyzing apparatus, the data acquisition unit 2b including a plurality of cameras is controlled by a controller (not shown). It is possible to analyze the height, stem, and leaf size, shape, color, number of plants, etc., by acquiring various analysis data such as thermal images, two-dimensional and three-dimensional images while operating under the following conditions.
  • the aforementioned plant expression body analyzing apparatus operates the acquisition unit driving device 2a to move and pivot the data acquisition unit 2b in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
  • the analysis data of the plant to be analyzed (p) can be obtained effectively without rotating or moving up and down.
  • the rotary motor 221 of the horizontal frame rotating means 22 can rotate the horizontal frame 23 in the forward and reverse directions to rotate the data acquisition unit 2b about the Y axis. Therefore, the data for analysis of the plant to be analyzed (p) may be obtained while rotating along the outer circumference.
  • the above-described plant expression body analyzing apparatus has a data acquisition unit based on the X-axis since the rotation driving unit 27 is configured in the acquisition unit mounting bracket 26 coupled to the first and second longitudinal driving units 25a and 25b. Analytical data of the plant to be analyzed (p) can be obtained while angling 2b).
  • the apparatus for analyzing plant expression bodies acquires data consisting of a plurality of cameras without rotating or lifting pots in which plants are planted as in the prior art in order to obtain various analysis data such as 3D image images.
  • the unit 2b can be freely moved by the acquisition unit driving device 2a operated under the control of the control unit to effectively acquire various analysis data.

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Abstract

본 발명은 식물분석 자동화 시스템에 관한 것으로서, 본 발명은 식물생육용기가 유입되는 유입단과, 식물생육용기가 배출되는 배출단이 서로 인접하여 배치되고, 상기 유입단 영역에 이동 가능하게 배치되는 공급용이송부와 상기 배출단 영역에 이동 가능하게 배치되는 분배용이송부를 포함함으로써, 분석대상 식물의 생육과정에서 이동거리 및 이동속도를 최소화하여 스트레스를 감소시킬 수 있고, 분석대상 식물의 움직임을 최소화하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있도록 함으로써 식물분석의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

식물분석 자동화 시스템
본 발명은 식물분석 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 분석대상 식물의 생육과정에서 이동거리 및 이동속도를 최소화하여 스트레스를 감소시킬 수 있고, 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있도록 함으로써 식물분석의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 식물분석 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 식물 육종은 현재 재배되고 있거나 과거에 재배되었던 품종보다 품질이 더 좋거나 독특한 품종을 육성하는 일련의 종합기술이다.
그리고 식물 육종은 다수의 식물을 재배하면서 다양한 식물 유전자원 집단 내에서 각각의 개체들의 특성을 분석하고, 식물 품종 육성을 위한 집단 내에서 우량한 개체를 선발하며, 식물 유전자 변형 또는 인위적 돌연변이 집단 내에서 특정 관심 변이체를 분석하고 선발하는 일련의 과정을 수행하게 된다.
식물의 표현체의 분석은 사람이 직접 식물의 키, 잎의 수량, 색상 및 모양 등을 직접적으로 측정하거나 식물의 일부를 채취하여 화학적으로 분석하는 등의 방법을 사용하였다. 하지만, 사람의 눈에 의존한 분석의 경우 많은 공수와 작업시간이 요구되고 사람마다 다르게 분석할 수 있으므로 신뢰성과 정확성이 저하되는 단점이 있다.
이에 따라 식물 육종의 효율성, 신뢰성, 정확성 및 편의성을 향상시키기 위해 이미지 분석, 화학적 분석 및 광학적 분석 등을 자동적으로 수행할 수 있는 식물분석 자동화 시스템이 개발되어 활용되고 있다.
예컨대 식물분석 자동화 시스템으로는 미국특허 등록번호 US 7,506,472 B2(등록일자: 2009. 3.24)로 개시되어 있는 작업 처리(WORK HANDLING)가 제안되어 있다.
상기한 미국특허 US 7,506,472 B2호는 도1에 도시된 바와 같이 식물이 식재된 식물포트(10)가 저장되도록 다열로 배치된 저장이송수단(22), 이 저장이송수단(22)의 식물포트(10)을 인출하거나 저장이송수단으로 식물포트를 인입하는 셔틀로봇(32,34), 셔틀로봇에 의해 인출 및 인입되는 식물포트를 이송하기 위해 저장이송수단(22)과 접하여 배치된 벨트컨베이어(30), 식물의 분석을 위한 경로를 따라 벨트컨베이어(30)와 루프를 형성하도록 마련되는 복수의 이송컨베이어수단(28)이 구비되어 있다.
전술한 미국특허 US 7,506,472 B2호는 식물이 식재된 식물포트(10)를 자동적으로 인입, 인출 및 이동시키면서 식물을 재배 및 분석할 수 있는 장점은 있지만 이하와 같은 여러 가지 문제점을 수반하고 있다.
먼저, 전술한 미국특허 US 7,506,472 B2호는 식물포트(10)의 인입 및 인출동작이 저장이송수단(22)의 일측 입구부분에서만 수행되므로 흐름 작업이 불가능하여 특정 위치에 배치된 식물포트에 식재된 식물을 분석위치로 이동시키고자 할 경우 상대적으로 이동거리가 길어서 식물이 스트레스를 받는 시간이 길어지게 된다. 이와 같이 식물포트의 이동거리가 길 경우 정해진 횟수의 분석을 수행하기 위해서는 이동 속도 또한 상승 되어야 하므로 식물이 받는 스트레스의 강도가 증가되는 단점이 있다.
그리고, 식물포트(10)를 저장이송수단(22)으로 인입하기 위해서는 셔틀로봇(34) 실린더(40)의 피스톤(42)을 출몰시켜 식물포트(10)에 가압동작을 수행하여야 하므로 충격력이 인가되고, 수많은 식물포트(10)를 일일이 피스톤(42)으로 밀어내는 방법으로 인입시키기 위해서는 빠른 속도로 작업을 수행하여야 하므로 식재된 식물은 심각한 스트레스에 노출되는 단점이 있다.
전술한 바와 같이 분석대상 식물이 반복적으로 다양한 스트레스에 노출될 경우 식물생육을 저해하게 되고, 스트레스에 따른 이상반응이 유발되어 스트레스 반응을 정상적인 생육 표현형수치로 오해함으로써 식물분석의 정확도가 저하되므로 안정적인 식물 품종 육성이 불가능하게 되는 단점이 있다.
또한, 전술한 미국특허 US 7,506,472 B2호는 단일의 벨트컨베이어(30)에서 2대의 셔틀로봇(32,34)이 이동되는 방식이므로 인입 및 인출시 간섭현상이 유발되고 대기시간이 발생되어 작업효율이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 분석대상 식물의 생육과정에서 이동거리 및 이동속도를 최소화하여 스트레스를 감소시킴으로써 식물분석의 정확성 및 효율성이 향상되도록 한 식물분석 자동화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있도록 함으로써 식물분석의 정확성 및 효율성이 향상되도록 한 식물분석 자동화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템은 식물분석 자동화 시스템에 있어서, 식물이 식재된 복수의 식물생육용기가 안착되어 이동 가능하게 저장되고 서로 인접하여 배치되는 복수의 저장컨베이어부; 식물생육용기의 식물을 검사 및 분석하는 식물분석부; 및 상기 저장컨베이어부에 저장된 식물생육용기를 상기 식물분석부로 이송시키는 이송수단을 포함하고, 상기 저장컨베이어부는 식물생육용기가 유입되는 유입단과, 식물생육용기가 배출되는 배출단이 서로 인접하여 배치되고, 상기 이송수단은 식물생육용기를 상기 식물분석부로 이송하도록 배치된 이송컨베이어부, 상기 저장컨베이어부로부터 배출되는 식물생육용기를 상기 이송컨베이어부로 공급하도록 상기 유입단 영역에 이동 가능하게 배치되는 공급용이송부, 상기 이송컨베이어부로부터 배출되는 식물생육용기를 상기 저장컨베이어부로 공급, 저장하도록 상기 배출단 영역에 이동 가능하게 배치되는 분배용이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 저장컨베이어부는 'U'자 형상으로 배치되는 복수의 컨베이어가 포개어지는 형태로 배치, 구성되는 중요하다.
바람직하게, 상기 저장컨베이어부는 중심에 'U'자 형상으로 배치되는 내부저장컨베이어부와, 상기 내부저장컨베이어부를 에워싸는 형태로 순차 포개어져 'U'자 형상으로 배치되는 복수의 외부저장컨베이어부로 이루어지고, 상기 내부저장컨베이어부 및 외부저장컨베이어부의 유입단과 배출단이 동일 축 선상에 배치되도록 구성될 수 있다.
상기 내부저장컨베이어부는 상기 배출단으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 반원형커브벨트컨베이어, 상기 반원형커브벨트컨베이어의 타단과 접하여 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어, 및 상기 배출측일자형벨트컨베이어에 접하여 배치되는 배출용벨트컨베이어를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 외부저장컨베이어부는 상기 배출단으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제1 호형커브벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어, 상기 배출측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제2 호형커브벨트컨베이어, 및 상기 제1 및 제2 호형커브벨트컨베이어 사이에 연결되는 연결벨트컨베이어, 및 상기 배출측일자형벨트컨베이어에 접하여 배치되어 상기 공급용이송부에 식물생육용기를 배출하는 배출용벨트컨베이어를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 내부저장컨베이어부 및 상기 외부저장컨베이어부는 상기 공급용이송부 및 상기 분배용이송부를 기준으로 마주보게 한 쌍으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 내부저장컨베이어부 및 상기 외부저장컨베이어부는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
상기 이송컨베이어부는 상기 공급용이송부로부터 공급되는 식물생육용기를 이송하는 진입용일자형벨트컨베이어, 상기 진입용일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 진입용커브벨트컨베이어, 상기 진입용일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 진출용일자형벨트컨베이어, 상기 진출용일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 진출용커브벨트컨베이어, 및 상기 진입용커버벨트컨베이어 및 진출용커브벨트컨베이어 사이에 연결되는 분석용벨트컨베이어를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 공급용이송부 및 상기 분배용이송부는, 상기 유입단 영역을 가로질러 배치되는 지지프레임; 상기 지지프레임에 배치되는 한 쌍의 이송레일; 상기 이송레일에 접속되어 슬라이딩 이동되는 가이드블록이 이송프레임에 구비된 트래버스컨베이어; 및 상기 트래버스컨베이어에 이동력을 제공하기 위해 상기 지지프레임에 설치되는 컨베이어이동수단를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 트래버스컨베이어는 벨트컨베이어로 구성되고, 상기 컨베이어이동수단은 상기 이송프레임에 접속되는 타이밍벨트, 상기 지지프레임의 일측 및 타측에 구성되고 상기 타이밍벨트가 감김되는 풀리를 구비한 한 쌍의 벨트풀리장치, 및 상기 벨트풀리장치에 회전력을 인가하는 풀리구동수단을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템에 구성되는 식물분석부는, 상기 이송컨베이어부에 의해 이송되는 식물생육용기의 이송경로상에 배치되는 복수의 식물분석룸; 상기 식물분석룸 내부로 이동되는 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부와, 상기 데이터획득부가 장착되어 이동되는 획득부구동장치를 구비한 식물 표현체 분석장치를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 획득부구동장치는, 피설치부에 매달리는 형태로 장착되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 설치되고 회전력을 인가하는 횡프레임회전수단; 상기 횡프레임회전수단에 접속되어 회전되는 횡프레임; 상기 횡프레임에 설치되고 상기 데이터획득부를 횡방향으로 이동시키도록 작동되는 횡구동부; 및 상기 횡구동부에 접속되고 상기 데이터획득부가 장착되는 장착부를 포함하고, 상기 데이터획득부는 식물의 영상정보를 촬상하는 복수의 카메라로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 장착부는 상기 횡구동부에 접속되는 고정브라켓; 및 상기 고정브라켓에 설치되고, 상기 데이터획득부를 종방향으로 이동시키도록 작동되는 종구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 획득부구동장치는 상기 종구동부에 설치되는 획득부장착브라켓; 및 상기 데이터획득부를 각운동시키도록 상기 획득부장착브라켓에 설치되는 회전구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 횡구동부는, 상기 횡프레임의 일측에 결합, 배치되는 제1 횡구동부와, 상기 횡프레임의 타측에 결합, 배치되는 제2 횡구동부로 구성되고, 상기 종구동부는 상기 제1 횡구동부에 결합되는 제1 종구동부와, 상기 제2 횡구동부에 결합되는 제2 종구동부로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템에 의하면, 분석대상 식물이 생육되고 이송되는 저장컨베이어부가 'U'자 형상으로 배치되고 분석대상 식물의 인입 및 인출동작이 인접하여 배치된 유입단 및 배출단을 통해 이루어지므로 분석대상 식물이 최소 이동경로를 통해 식물분석부로 이송될 수 있고 흐름 작업을 통해 분석작업을 수행할 수 있으므로 식물분석의 효율성이 향상되는 효과가 있다.
특히, 분석대상 식물의 분석작업시 이동거리를 최소화할 수 있으므로 이동속도가 또한 줄일 수 있어서 식물의 스트레스를 현저히 감소할 수 있다. 이로 인해 스트레스로 인한 생육 저하현상과 스트레스에 따른 이상반응을 방지할 수 있어서 측정된 생육 표현형 수치의 신뢰성이 향상되고 이로 인해 식물분석의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템은 식물분석부에서 종래와 같이 식물이 식재된 화분을 회전시키거나 상하로 이동시키지 않고 복수의 카메라로 구성된 데이터획득부가 획득부구동장치에 의해 자유롭게 움직이면서 각종 분석용 데이터를 효과적으로 획득할 수 있어서 식물분석의 정확성 및 효율성이 향상되는 효과가 있다.
이에 따라 식물분석용 데이터의 획득작업을 편리하게 수행할 수 있고, 분석용 데이터의 획득시 공수와 시간이 단축되어 효율성이 향상되는 장점이 있을 뿐만 아니라 분석대상 식물이 식재된 식물생육용기를 회전 및 상하로 이동시키지 않아도 되므로 스트레스로 인한 생육 저하현상을 방지할 수 있어서 식물분석의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 획득부구동장치에 의해 데이터획득부의 위치를 자유롭게 움직일 수 있으므로 분석대상 식물의 형상이나 크기의 대소, 생육 정도가 변경되더라도 데이터획득부의 위치를 간편하게 이동시키면서 호환성 있게 사용할 수 있어서 분석의 편의성 및 효율성의 향상은 물론이고, 분석비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래 식물분석 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면,
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 전체적인 구조를 나타낸 도면,
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템에 적용할 수 있는 일자형벨트컨베이어를 설명하기 위한 도면,
도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템에 적용할 수 있는 반원형벨트컨베이어를 설명하기 위한 도면,
도4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 공급용이송부를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물분석부의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치를 나타낸 사시도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도,
도8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 횡구동부를 설명하기 위한 사시도,
도8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 장착부를 설명하기 위한 사시도,
도8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 회전구동부를 설명하기 위한 사시도,
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 전체적인 구조를 나타낸 도면으로서, 도2a에는 평면도이고, 도2b는 사시도이다.
도2a 및 도2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템은 식물을 재배하면서 식물집단 내에서 각각의 개체들의 특성을 분석할 수 있도록 복수의 저장컨베이어부(1), 식물분석부(2) 및 저장컨베이어부(1)와 식물분석부(2) 사이에서 분석대상 식물을 이송하는 이송수단(3)으로 구성되되 분석대상 식물(p)이 받는 스트레스를 감소시킬 수 있고 분석의 정확성과 효율성을 향상시킬 수 있도록 구성한 것이다.
저장컨베이어부(1)는 식물이 식재된 복수의 식물생육용기(v)가 안착되어 이동 가능하게 저장되는 구성요소로서, 분석대상 식물의 이동거리 및 이동속도가 최소화되도록 식물생육용기가 유입되는 유입단(i)과, 식물생육용기가 배출되는 배출단(o)이 서로 인접하여 배치된 점에 주요한 특징이 있다.
그리고, 저장컨베이어부(1)는 식물생육용기(v)의 유입단(i) 및 배출단(o)이 서로 인접하는 구조라면 배치형태에 특별한 제한은 없지만, 본 실시예에서는 정해진 공간상에서 다수의 식물생육용기를 배치하여 생육시킬 수 있으면서 식물생육용기(v)의 이동거리 및 이동속도를 최소화할 수 있도록 'U'자 형상으로 배치되는 복수의 컨베이어가 포개어지는 형태로 배치, 구성되어 있다.
그리고, 저장컨베이어부(1)는 식물생육용기의 형태나 구조, 식재되는 식물의 종류나 형태 등에 따라 체인컨베이어, 롤러컨베이어 등과 같은 컨베이어로도 구성할 수 있지만 본 실시예에서는 식물생육용기를 안정감 있게 안착시킬 수 있는 컨베이어벨트를 갖는 벨트컨베이어로 구성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 저장컨베이어부(1)는 중심에 'U'자 형상으로 배치되는 내부저장컨베이어부(1a)와, 이 내부저장컨베이어부(1a)에 에워싸는 형태로 순차적으로 포개어지는 복수의 외부저장컨베이어부(1b)로 이루어져 있다. 이때, 상기 내부저장컨베이어부(1a) 및 외부저장컨베이어부(1b)의 유입단(i) 영역과 배출단(o) 영역이 동일 축 선상에 배치된 점에 주요한 특징이 있다. 여기서, 저장컨베이어부(1)를 'U'자 형상으로 배치하고 유입단(i) 영역과 배출단(o) 영역이 동일 축 선상에 배치한 이유는 분석대상 식물을 최소 이동경로를 통해 식물분석부로 이송할 수 있고, 한 방향으로 이동하면서 흐름 작업을 통해 분석작업을 수행할 수 있도록 하기 위해서이다.
상기 내부저장컨베이어부(1a)는 유입단(i)으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어(11), 유입측일자형벨트컨베이어(11)와 접하여 일단이 배치되는 반원형커브벨트컨베이어(12), 반원형커브벨트컨베이어(12)의 타단과 접하여 유입측일자형벨트컨베이어(11)와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어(13), 배출측일자형벨트컨베이어(13)에 접하여 배치되어 후술되는 트래버스컨베이어로 식물생육용기를 이송하는 배출용벨트컨베이어(14)로 구성되어 있다.
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템에 적용할 수 있는 일자형벨트컨베이어를 설명하기 위한 도면으로서, 외관 구조를 간략화하여 도시한 사시도이다.
전술한 유입측일자형벨트컨베이어(11), 배출측일자형벨트컨베이어(13), 및 배출용벨트컨베이어(14)는 일자 형상으로 형성되되 이송거리에 따라 서로 다른 길이를 갖지만 기본적인 구조나 작동방식은 공지된 통상의 일자형벨트컨베이어와 유사하게 구성된다. 예컨대, 일자형벨트컨베이어는 도3a에 도시된 바와 같이 컨베이어프레임(111), 벨트롤러(112), 컨베이어벨트(113), 및 컨베이어구동장치(114)를 구비한다.
그리고, 컨베이어프레임(111)은 배치방향을 따라 일정 간격으로 설치된 지주(111a)에 길이방향을 따라 프로파일(111b)이나 형강재(H-빔, -형강 등의 철강재)가 배치되어 연결부재(111c)에 의해 서로 결속된 형태로 형성되어 있다. 벨트롤러(112;컨베이어벨트의 내부에 위치함)는 회전운동을 수행하도록 컨베이어프레임(111)에 설치되는 롤러로서 컨베이어벨트(113)를 회전시키는 구동벨트롤러(112a)와 컨베이어벨트의 회전을 안내하는 안내용벨트롤러(112b)로 구성되어 있다. 컨베이어벨트(113)는 일정 폭을 갖는 면상 구조의 벨트로서 벨트롤러(112)에 감김되어 컨베이어프레임(111)에 이송방향을 따라 배치되어 있다. 컨베이어구동장치(114)는 벨트롤러(112)를 회전시켜 컨베이어벨트(113)를 이동시키는 구동수단으로서 구동모터(114a), 구동모터의 회전력을 감속하는 감속기(114b), 감속기(114B)의 출력축과 구동벨트롤러(112a) 사이에 배치되어 동력을 전달하는 동력전달부(114c)로 구성되어 있다. 이 동력전달부(114c)는 감속기(114b)의 출력축에 접속되는 구동기어(114d), 구동벨트롤러(112a)를 회전시키는 종동기어(114e), 및 구동기어(114d)와 종동기어(114e) 사이에 연결되는 구동체인(미도시)으로 구성될 수 있다.
도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템에 적용할 수 있는 반원형벨트컨베이어를 설명하기 위한 도면으로서, 외관 구조를 간략화하여 도시한 사시도이다.
도3b를 참조하면, 반원형커브벨트컨베이어(12)는 반원형 경로를 따라 식물생육용기(v)를 이송하기 위해 구성된 벨트컨베이어로서, 컨베이어프레임(121), 벨트롤러(122), 컨베이어벨트(미도시), 및 컨베이어구동장치(124)를 구비한 공지된 반원형커브벨트컨베이어와 유사한 구조로 구성되므로 간략하게 설명한다.
컨베이어프레임은(121) 내측반원형프레임(121a), 외측반원형프레임(121b), 반원형가이드판(121c), 지주(121d) 및 연결부재(121e)를 포함하여 구성되고, 벨트롤러(122)는 원추 형상의 구동벨트롤러(122a)와 원추 형상의 안내용벨트롤러(122b)를 포함하여 구성된다.
컨베이어벨트(미도시)는 일정 폭을 갖는 면상 구조의 벨트로서 원추형의 구동벨트롤러(122a) 및 안내용벨트롤러(122b)에 감김되어 반원형의 무한궤도를 따라 이동될 수 있도록 형성되어 있다. 컨베이어구동장치(124)는 전술한 일자형벨트컨베이어와 마찬가지로 구동모터(124a), 구동모터의 회전력을 감속하는 감속기(124b), 감속기의 출력축과 구동벨트롤러(122a) 사이에 배치되어 동력을 전달하는 동력전달부(124c)로 구성되어 있다. 이 동력전달부(124c)는 감속기(124b)의 출력축에 접속되는 구동기어(124d), 구동벨트롤러(122a)를 회전시키는 종동기어(124e), 및 구동기어(124d)와 종동기어(124e) 사이에 연결되는 구동체인(미도시)으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 외부저장컨베이어부(1b)는 유입단(i)으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어(15), 유입측일자형벨트컨베이어(15)와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제1 호형커브벨트컨베이어(16a), 유입측일자형벨트컨베이어(15)와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어(17), 배출측일자형벨트컨베이어(17)와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제2 호형커브벨트컨베이어(16b), 및 제1 및 제2 호형커브벨트컨베이어(16a,16b) 사이에 연결되는 연결벨트컨베이어(18), 배출측일자형벨트컨베이어(17)에 접하여 배치되어 공급용이송부(32)에 식물생육용기를 배출하는 배출용벨트컨베이어(19)로 구성되어 있다.
그리고, 외부저장컨베이어부(1b)를 구성하는 유입측일자형벨트컨베이어(15), 배출측일자형벨트컨베이어(17), 연결벨트컨베이어(18), 및 배출용벨트컨베이어(19)는 도3a에 도시된 통상의 일자형벨트컨베이어와 유사하게 구성되고, 제1 및 제2 호형커브벨트컨베이어(16a,16b)는 대략 90정도의 호 형상 이송경로를 갖도록 형성된 것으로 컨베이어프레임과 컨베이어벨트가 호 형상으로 형성된 점을 제외하면 도3b에 도시된 반원형커브벨트컨베이어와 동일, 유사하게 구성되므로 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 이송수단(3)은 저장컨베이어부(1)에 저장된 식물생육용기(v)를 식물분석부(2)로 이송시키는 수단으로서, 이송컨베이어부(31), 공급용이송부(32), 및 분배용이송부(33)로 구성되어 있다.
이송컨베이어부(31)는 식물생육용기를 식물분석부(2)로 공급 및 배출하기 위해 배치되는 것으로, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 진입용일자형벨트컨베이어(31a), 진입용커브벨트컨베이어(31b), 진출용일자형벨트컨베이어(31c), 진출용커브벨트컨베이어(31d), 및 분석용벨트컨베이어(31e)로 구성되어 있다.
진입용일자형벨트컨베이어(31a)는 공급용이송부(32)로부터 공급되는 식물생육용기(v)를 식물분석부(2)를 향해 이송하는 컨베이어로서, 전술한 바와 같은 일자형벨트컨베이어로 구성되어 저장컨베이어부(1)의 배출단(o) 영역과 이격되게 배치되어 있다.
진입용커브벨트컨베이어(31b)는 진입용일자형벨트컨베이어(31a)와 접하여 일단이 배치되어 분석용벨트컨베이어(31e)로 식물생육용기를 공급하는 컨베이어로서, 호 형상의 이송경로를 갖도록 형성된 커브벨트컨베이어로 구성되어 있다.
진출용일자형벨트컨베이어(31c)는 식물분석부(2)로부터 배출되는 식물생육용기(v)를 분배용이송부(33)로 이송하는 컨베이어로서, 전술한 바와 같은 일자형벨트컨베이어로 구성되어 저장컨베이어부(1)의 유입단(i) 영역과 이격된 식물분석부(2)의 타측에 진입용일자형벨트컨베이어(31a)와 평행하게 배치되어 있다.
진출용커브벨트컨베이어(31d)는 분석용벨트컨베이어(31e)의 배출측과 진출용일자형벨트컨베이어(31c)와 접하여 배치되는 컨베이어로서, 호 형상의 이송경로를 갖도록 형성된 커브벨트컨베이어로 구성되어 있다.
분석용벨트컨베이어(31e)는 전술한 바와 같은 한 대 이상의 일자형벨트컨베이어로 구성되어 진입용커버벨트컨베이어(31b) 및 진출용커브벨트컨베이어(31d) 사이에 식물분석룸(2c)을 가로질러 설치되어 있다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 공급용이송부를 설명하기 위한 도면으로서, 도4a는 공급용이송부의 전체적인 구조를 나타낸 사시도, 도4b는 공급용이송부의 요부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도4a 및 도4b를 참조하면, 공급용이송부(32)는 저장컨베이어부(1)로부터 배출되는 식물생육용기를 이송컨베이어부(31)로 공급하도록 배출단(o) 영역에 이동 가능하게 배치되는 것으로, 지지프레임(321), 이송레일(322), 트래버스컨베이어(323) 및 컨베이어이동수단(324)을 포함하여 구성된다.
지지프레임(321)은 배출단(o) 영역을 가로질러 배치되는 구조물로서, 일정 간격으로 설치된 지주(321a)에 길이방향을 따라 프로파일(321b)이나 형강재(H-빔, -형강 등의 철강재)가 배치되어 연결부재(321c)에 의해 서로 결속된 형태로 형성되어 있다.
이송레일(322)은 지지프레임(321)의 상부 양쪽에 길이방향을 따라 한 쌍의 배치되는 레일로 구성되어 있다.
트래버스컨베이어(323)는 이송레일(322)에 접속되어 슬라이딩 이동되는 컨베이어로서, 도3a에 도시된 공지의 벨트컨베이어와 유사하게 컨베이어프레임(323a), 벨트롤러(미도시), 컨베이어벨트(323c), 및 컨베이어구동장치(323d)를 구비한 구조로 구성되어 있고, 컨베이어프레임(323a)의 하부에는 이송레일(322)에 접속되는 가이드블록(323e)이 구비된 이송프레임(323f)에 설치되어 있다.
컨베이어이동수단(324)은 트래버스컨베이어(323)에 이동력을 제공하기 위해 지지프레임(321)에 설치되는 것으로, 이송프레임(323f)에 접속되는 타이밍벨트(324a), 지지프레임(321)의 일측 및 타측에 구성되고 한 쌍의 베어링블록(324f)에 의해 지지되는 구동축(324c)에 타이밍벨트가 감김되는 풀리(324d)를 구비한 한 쌍의 벨트풀리장치(324b), 및 벨트풀리장치(324b)에 회전력을 인가하기 위해 구동축(324c)에 설치되는 종동풀리(324e)가 구비되어 있다. 그리고, 종동풀리(324e)는 도4b에서 구체적인 도시를 생략하였지만 벨트(미도시)를 매개로 풀리구동모터(미도시)의 모터축에 결합된 구동풀리(미도시)와 연결되어 회전력을 전달받도록 되어 있다.
한편, 분배용이송부(33)는 이송컨베이어부(31)로부터 배출되는 식물생육용기(v)를 저장컨베이어부(1)로 공급, 저장하도록 유입단(i) 영역에 이동 가능하게 배치되는 것으로, 전술한 공급용이송부(32)와 유사하게 지지프레임(331), 이송레일(332), 트래버스컨베이어(333) 및 컨베이어이동수단(334)을 포함하는 대칭구조로 구성되므로 세부 구성요소에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 저장컨베이어부(1)와 이송수단(3)의 작용을 간략하게 설명한다.
먼저, 내부저장컨베이어부(1a)를 구성하는 유입측일자형벨트컨베이어(11), 반원형커브벨트컨베이어(12), 배출측일자형벨트컨베이어(13)의 컨베이어벨트 상면과, 외부저장컨베이어부(1b)를 구성하는 유입측일자형벨트컨베이어(15), 제1 및 제2 호형커브벨트컨베이어(16a,16b), 배출측일자형벨트컨베이어(17), 연결벨트컨베이어(18)의 컨베이어벨트 상면에 각각 분석대상 식물이 식재된 식물생육용기를 탑재하여 재배과정을 수행한다.
이러한 상태에서 식물의 키, 줄기, 잎 및 뿌리의 크기, 모양, 색상, 개수 등과 같은 각종 분석용 데이터를 획득하여 분석과정을 수행하고자 할 경우 제어부의 제어하에 정해진 순서에 따라 내부저장컨베이어부(1a) 및 외부저장컨베이어부(1b)를 구성하는 벨트컨베이어를 작동시킨다.
예컨대, 내부저장컨베이어부(1a)에 탑재된 분식대상 식물에서부터 외부저장컨베이어부(1b)에 탑재된 분식대상 식물을 차례로 식물분석부(2)로 이송시키면서 분석용 데이터를 획득하고자 할 경우 내부저장컨베이어부(1a)을 구성하는 각 컨베이어를 작동시켜 유입단(i)으로부터 배출단(o)으로 식물생육용기를 이동시킨다. 이후 공급용이송부(32)의 트래버스컨베이어(323)가 배출용벨트컨베이어(14)에 정위치되면 배출용벨트컨베이어(14)를 작동시켜 식물생육용기를 트래버스컨베이어(323)의 컨베이어벨트 상면으로 이동시킨다.
이와 같이 트래버스컨베이어(323)로 식물생육용기가 이송되면, 컨베이어이동수단(324)이 작동되어 타이밍벨트(324a)가 회전되고 트래버스컨베이어(323)에 이송력이 작용 되면서 가이드블록(323e)이 이송레일(322)을 타고 진입용일자형벨트컨베이어(31a)와 일치되는 지점까지 이송된다. 이후, 트래버스컨베이어(323)가 작동되어 컨베이어벨트가 회전되면서 진입용일자형벨트컨베이어(31a)로 식물생육용기를 이송시키게 되고, 연이어 진입용커브벨트컨베이어(31b) 및 분석용벨트컨베이어(31e)를 매개로 식물분석룸(2c) 내부로 진입되면서 정해진 분석용 데이터의 획득 및 분석과정이 수행된다. 예컨대, 식물분석룸(2c)에서는 식물의 뿌리 촬상용 데이터획득부(미도시)에 의해 식물의 뿌리와 관련된 분석용 데이터가 획득되어 분석되고, 후술되는 획득부구동장치(2a)에 장착된 데이터획득부(2b)에 의해 식물의 줄기, 잎, 꽃, 열매 등의 분석용 데이터가 획득되어 분석된다.
이후, 식물분석룸 내부에서 분석용 데이터가 획득된 식물생육용기는 진출용커브벨트컨베이어(31d) 및 진출용일자형벨트컨베이어(31c)를 통해 배출되고, 대기하고 있던 분배용이송부(33)의 트래버스컨베이어(333)에 탑재된다.
이후 분배용이송부(33)의 컨베이어이동수단(334)의 작동으로 트래버스컨베이어(333)가 내부저장컨베이어부(1a) 또는 특정 외부저장컨베이어부(1b)의 유입단(i)으로 이동되어 정위치 되고, 이러한 상태에서 트래버스컨베이어(333)가 작동되어 컨베이어벨트가 회전되면서 식물생육용기를 저장컨베이어부(1)로 다시 진입시키게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 저장컨베이어부(1)는 'U'자 형상으로 순차 포개어진 형태로 배치되어 있고 분석대상 식물의 인입 및 인출동작이 인접하여 배치된 유입단(i) 및 배출단(o)을 통해 이루어지므로 종래 다열로 배치된 일자형의 저장컨베이어에 비해 식물의 이동경로를 단축하여 식물분석부로 이송할 수 있고 흐름작업을 통해 분석작업을 수행할 수 있으므로 식물분석의 효율성이 현저히 상승되는 장점이 있다.
특히, 분석대상 식물의 분석작업시 이동거리를 최소화할 수 있으므로 이동속도가 또한 줄일 수 있어서 식물의 스트레스를 현저히 감소할 수 있다. 이로 인해 스트레스로 인한 생육 저하현상과 스트레스에 따른 이상반응을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템은 별도로 도면을 첨부하여 설명하지는 않지만 분석대상 식물의 개체수나 육종 식물의 종류가 많아질 경우에도 적절하게 대응할 수 있도록 내부저장컨베이어부(1a) 및 외부저장컨베이어부(1b)가 복수 구조로 배치되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 내부저장컨베이어부(1a) 및 외부저장컨베이어부(1b)는 공급용이송부(32) 및 분배용이송부(33)를 기준으로 반대쪽에 마주보게 한 쌍으로 구성되어 평면상에서의 전체적인 형상이 대략 타원형 구조를 갖도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 내부저장컨베이어부(1a) 및 외부저장컨베이어부(1b)는 복수의 층을 갖도록 상하방향을 따라 다단으로 구성될 수도 있다.
한편, 상기한 식물분석부(2)는 식물생육용기의 식물을 검사 및 분석하는 구성요소로서, 이송컨베이어부(31)에 의해 이송되는 식물생육용기(v)의 이송경로상에 배치되고 격벽에 의해 복수 개로 구획 형성되는 식물분석룸(2c), 식물분석룸 내부로 이동되는 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하고 분석하는 식물 표현체 분석장치가 구비되어 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물분석부의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치를 나타낸 사시도, 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도이다.
도5 내지 도7을 참조하면, 식물 표현체 분석장치는 식물분석룸(2c) 내부로 이동되는 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부(2b)와, 이 데이터획득부(2b)가 장착되어 이동되는 획득부구동장치(2a)가 구비되어 있다.
획득부구동장치(2a)는 도5에 도시된 바와 같이 식물분석룸(2c)의 분석대상 식물이 이송되는 이송컨베이어부(31)의 상부에 설치되는 것으로 고정프레임(21), 횡프레임회전수단(22), 횡프레임(23), 횡구동부(24), 및 장착부(25)로 구성되어 있다.
고정프레임(21)은 식물분석룸(2c)의 상부에 가로질러 설치되는 지지바(2d)와 같은 피설치부에 매달리는 형태로 장착되는 구성요소로서, 강판에 의해 대략 사각틀 형상으로 형성되어 있다.
횡프레임회전수단(22)은 횡프레임(23)에 회전력을 인가하기 위해 고정프레임(21)에 설치되는 구성요소로서, 스텝모터와 같이 입력되는 신호에 따라 일정 각도로 회전되는 회전모터(221)와, 이 회전모터(221)의 회전축에 접속되고 횡프레임(23)에 형성된 접속부에 설치되는 커플링부재(222)가 구비되어 있다.
횡프레임(23)은 횡프레임회전수단(22)에 접속되어 회전되는 구성요소로서, 판상으로 형성된 횡바(231)와 이 횡바(231)의 좌우측에 설치되는 2개의 횡사이드바(232)로 구성되어 있고, 횡바(231)의 중심에는 커플링부재(222)가 접속되는 접속부(233)가 형성되어 있다.
도8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 횡구동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도7 및 도8a를 참조하면, 횡구동부(24)는 데이터획득부(2b)를 포함하는 장착부(25)를 횡방향으로 이동시키도록 횡프레임(23)에 설치되는 구성요소로서, 횡프레임(23)의 일측에 결합, 배치되는 제1 횡구동부(24a)와, 횡프레임(23)의 타측에 결합, 배치되는 제2 횡구동부(24b)로 구성되어 데이터획득부(2b)를 내외측 방향으로 이동시키는 기능을 수행한다.
그리고, 제1 및 제2 횡구동부(24a,24b)는 장착부(25)를 수평방향을 따라 병진운동 시킬 수 있는 장치라면 특별한 제한은 없으나, 본 실시예에서는 횡가이드부재(241), 횡슬라이더(242) 및 횡슬라이더구동부(243)로 구성되어 있다.
횡가이드부재(241)는 횡프레임(23)의 길이방향으로 배치되는 봉상의 부재로서, 대략 사각봉 형상을 갖는 몸체의 일측에 후술되는 횡슬라이더(242)가 이동, 가능하게 장착된다.
횡슬라이더(242)는 횡가이드부재(241)에 접속되어 횡프레임(23)의 길이방향을 따라 전후진 되는 부재이고, 이 횡슬라이더(242)에는 후술되는 장착부(25)의 종구동부(25a,25b)의 설치를 위한 고정브라켓(25c)이 결합되어 있다.
횡슬라이더구동부(243)는 횡슬라이더(242)의 이동을 위한 구동력을 인가하는 구성요소로서, 횡가이드부재(241)에 장착되고 구동력을 생성하는 서보 모터(243a)와, 이 서보 모터에 접속되어 회전되면서 횡슬라이더(242)를 전후로 이동시키는 볼스크류(미도시)로 내장되어 있다.
상기한 제1 및 제2 횡구동부(24a,24b)는 시중에서 구입, 가능한 단일축 구동장치로서 통상 리니어 가이드(linear guide) 등으로 호칭되는 것으로 서보 모터가 정역 작동되면 볼스크류(미도시)가 회전되고 너트부(미도시)를 통하여 연결된 횡슬라이더(242)가 횡가이드부재(241)를 따라 전후진 되며, 이때 내장된 엘엠 가이드(LM guide;미도시)가 횡슬라이더의 이동을 직선적으로 안내하게 된다.
도8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 장착부를 설명하기 위한 사시도이다.
도7 및 도8b를 참조하면, 장착부(25)는 데이터획득부(2b)가 장착되도록 횡구동부에 접속되는 구성요소로서, 횡구동부에 접속되는 고정브라켓(25c)과, 이 고정브라켓(25c)에 설치되고 데이터획득부를 종방향으로 이동시키도록 작동되는 종구동부(25a,25b)로 구성되어 있다.
고정브라켓(25c)은 횡슬라이더(242)에 결합되도록 상부에 배치된 슬라이더결합판(25c1), 이 슬라이더결합판에 일단이 결합되어 하방으로 길게 형성된 고정판(25c2), 이 고정판의 양쪽에 형성된 한 쌍의 측고정판(25c3)으로 구성되어 있다.
그리고, 종구동부는 제1 횡구동부(24a)에 결합되는 제1 종구동부(25a)와, 제2 횡구동부(24b)에 결합되는 제2 종구동부(25b)로 구성되어 있다.
제1 및 제2 종구동부(25a,25)는 후술되는 획득부장착브라켓(26)을 상하방향을 따라 병진 운동시킬 수 있는 장치라면 특별한 제한은 없으나, 본 실시예에서는 종가이드부재(251), 종슬라이더(252) 및 종슬라이더구동부(253)로 구성되어 있다.
종가이드부재(251)는 고정브라켓(25c)의 길이방향인 상하방향으로 배치되는 봉상의 부재로서, 대략 사각봉 형상을 갖는 몸체의 일측에 후술되는 종슬라이더(252)가 이동, 가능하게 장착된다.
종슬라이더(252)는 종가이드부재(251)에 접속되어 고정브라켓(25c)의 길이방향을 따라 전후진 되는 부재이고, 이 종슬라이더(252)에는 후술되는 데이터획득부(2b)의 장착을 위한 획득부장착브라켓(26)이 설치되어 있다.
종슬라이더구동부(253)는 종슬라이더(252)의 이동을 위한 구동력을 인가하는 구성요소로서, 종가이드부재(251)에 장착되고 구동력을 생성하는 서보 모터(253a)와, 이 서보 모터(253a)에 접속되어 회전되면서 종슬라이더(252)를 전후로 이동시키는 볼스크류(미도시)가 내장되어 있다.
상기한 제1 및 제2 종구동부(25a,25b)는 전술한 제1 및 제2 횡구동부(24a,24b)와 마찬가지로 시중에서 구입, 가능한 단일축 구동장치를 이용하여 구성한다.
도8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 회전구동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도7 및 도8c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치는 종구동부(25a,25b)에 결합되는 획득부장착브라켓(26)과, 이 획득부장착브라켓(26)에 설치되는 회전구동부(27)가 더 구성되어 있다.
상기 획득부장착브라켓(26)은 대략 사각판 형상으로 형성되어 종슬라이더(252)에 결합되는 부재로서 중앙에 후술되는 획득부회전모터(271)가 장착되는 장착홀이 형성되어 있다.
회전구동부(27)는 데이터획득부(2b)를 각운동시키는 구성요소로서, 획득부장착브라켓(26)에 설치되고 회전축에 데이터획득부(2b)가 접속된 획득부회전모터(271)로 구성되어 있다. 그리고, 획득부회전모터(271)는 입력되는 신호에 따라 일정 각도로 회전되는 스텝모터로 구성될 수 있고, 그 회전축에 데이터획득부(2b)에 접속되는 커플링부재(272)가 구비되어 있다.
한편, 데이터획득부(2b)는 분석대상 식물의 각종 데이터를 획득할 수 있는 다양한 장치, 소자 등으로 구성될 수 있지만, 본 실시예에서는 영상을 촬상할 수 있는 복수의 카메라로 구성되어 있다.
카메라는 식물의 줄기나 잎의 열분포, 3차원 모델링 등이 가능하도록 적외선(IR) 카메라, 근적외선(NIR) 카메라, 형광(florescence light) 카메라, 열화상 카메라(Thermal camera), 3D 카메라, RGB카메라 등을 분석대상 식물의 종류, 크기, 생육정도에 따라 선택적으로 설치하여 구성한다.
그리고, 데이터획득부(2b)는 도7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 종구동부(25a,25b)에만 설치되어 있지만 횡프레임(23)이나 횡구동부(24)에도 설치하여 희망하는 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물분석 자동화 시스템의 식물 표현체 분석장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도7 및 도9에 도시된 바와 같이 전술한 바와 같이 구성된 식물 표현체 분석장치를 조립하고 고정프레임(21)를 식물분석룸(2c)의 지지바(2d)에 결합하여 장착한다. 이후, 분석대상 식물(p)이 올려진 이송컨베이어부(31)를 작동시켜 식물 표현체 분석장치의 하측으로 진입하게 되면 복수의 카메라로 구성된 데이터획득부(2b)가 제어부(미도시)의 제어하에 작동되면서 열화상 이미지, 2차원 및 3차원 이미지 등 각종 분석용 데이터를 획득할 수 있으므로 식물의 키, 줄기 및 잎의 크기, 모양, 색상, 개수 등을 분석할 수 있다.
특히, 전술한 식물 표현체 분석장치는 획득부구동장치(2a)를 작동시켜 데이터획득부(2b)를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동시키고 선회시킬 수 있으므로 분석대상 식물(p)을 회전 및 상하로 움직이거나 이동시키지 않고 효과적으로 분석대상 식물(p)의 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 예컨대 횡프레임회전수단(22)의 회전모터(221)를 작동하게 되면 횡프레임(23)을 정역 방향으로 회전시킬 수 있어서 데이터획득부(2b)를 Y축을 기준으로 선회시킬 수 있으므로 외곽 둘레를 따라 회전되면서 분석대상 식물(p)의 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
그리고, 횡슬라이더구동부(243)를 작동하게 되면 횡가이드부재(241)를 매개로 횡슬라이더(242)가 좌우방향으로 이동되고 이에 결합된 장착부(25)가 벌어지거나 모아지게 되므로 데이터획득부(2b)에 의해 분석대상 식물(p)의 내외측 방향 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 종슬라이더구동부(253)를 작동하게 되면 종가이드부재(251)를 매개로 종슬라이더(252)가 상하로 이동되고 이에 결합된 획득부장착브라켓(26)이 연동되므로 상하이동되는 데이터획득부(2b)에 의해 분석대상 식물(p)의 상하방향 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
아울러, 전술한 식물 표현체 분석장치는 제1 및 제2 종구동부(25a,25b)에 결합되는 획득부장착브라켓(26)에 회전구동부(27)가 구성되어 있으므로 X축을 기준으로 데이터획득부(2b)를 각운동 시키면서 분석대상 식물(p)의 분석용 데이터를 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 식물 표현체 분석장치는 3차원 영상 이미지 등과 같은 각종 분석용 데이터를 획득하기 위해서 종래와 같이 식물이 식재된 화분을 회전시키거나 들어올리지 않고 복수의 카메라로 구성된 데이터획득부(2b)가 제어부의 제어하에 작동되는 획득부구동장치(2a)에 의해 자유롭게 움직이면서 각종 분석용 데이터를 효과적으로 획득할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 식물분석 자동화 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 식물분석 자동화 시스템에 있어서,
    식물이 식재된 복수의 식물생육용기가 안착되어 이동 가능하게 저장되고 서로 인접하여 배치되는 복수의 저장컨베이어부; 식물생육용기의 식물을 검사 및 분석하는 식물분석부; 및 상기 저장컨베이어부에 저장된 식물생육용기를 상기 식물분석부로 이송시키는 이송수단을 포함하고,
    상기 저장컨베이어부는 식물생육용기가 유입되는 유입단과, 식물생육용기가 배출되는 배출단이 서로 인접하여 배치되고,
    상기 이송수단은 식물생육용기를 상기 식물분석부로 이송하도록 배치된 이송컨베이어부, 상기 저장컨베이어부로부터 배출되는 식물생육용기를 상기 이송컨베이어부로 공급하도록 상기 유입단 영역에 이동 가능하게 배치되는 공급용이송부, 상기 이송컨베이어부로부터 배출되는 식물생육용기를 상기 저장컨베이어부로 공급, 저장하도록 상기 배출단 영역에 이동 가능하게 배치되는 분배용이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장컨베이어부는 'U'자 형상으로 배치되는 복수의 컨베이어가 포개어지는 형태로 배치, 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장컨베이어부는 중심에 'U'자 형상으로 배치되는 내부저장컨베이어부와, 상기 내부저장컨베이어부를 에워싸는 형태로 순차 포개어져 'U'자 형상으로 배치되는 복수의 외부저장컨베이어부로 이루어지고, 상기 내부저장컨베이어부 및 외부저장컨베이어부의 유입단과 배출단이 동일 축 선상에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내부저장컨베이어부는 상기 배출단으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 반원형커브벨트컨베이어, 상기 반원형커브벨트컨베이어의 타단과 접하여 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어, 및 상기 배출측일자형벨트컨베이어에 접하여 배치되는 배출용벨트컨베이어를 포함하여 구성되고,
    상기 외부저장컨베이어부는 상기 배출단으로부터 일자형으로 배치되는 유입측일자형벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제1 호형커브벨트컨베이어, 상기 유입측일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 배출측일자형벨트컨베이어, 상기 배출측일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 제2 호형커브벨트컨베이어, 및 상기 제1 및 제2 호형커브벨트컨베이어 사이에 연결되는 연결벨트컨베이어, 및 상기 배출측일자형벨트컨베이어에 접하여 배치되어 상기 공급용이송부에 식물생육용기를 배출하는 배출용벨트컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 내부저장컨베이어부 및 상기 외부저장컨베이어부는 상기 공급용이송부 및 상기 분배용이송부를 기준으로 마주보게 한 쌍으로 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 내부저장컨베이어부 및 상기 외부저장컨베이어부는 복수의 층으로 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송컨베이어부는 상기 공급용이송부로부터 공급되는 식물생육용기를 이송하는 진입용일자형벨트컨베이어, 상기 진입용일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 진입용커브벨트컨베이어, 상기 진입용일자형벨트컨베이어와 평행하게 배치되는 진출용일자형벨트컨베이어, 상기 진출용일자형벨트컨베이어와 접하여 일단이 배치되는 호 형상의 진출용커브벨트컨베이어, 및 상기 진입용커버벨트컨베이어 및 진출용커브벨트컨베이어 사이에 연결되는 분석용벨트컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급용이송부 및 상기 분배용이송부는,
    상기 유입단 영역을 가로질러 배치되는 지지프레임;
    상기 지지프레임에 배치되는 한 쌍의 이송레일;
    상기 이송레일에 접속되어 슬라이딩 이동되는 가이드블록이 이송프레임에 구비된 트래버스컨베이어; 및
    상기 트래버스컨베이어에 이동력을 제공하기 위해 상기 지지프레임에 설치되는 컨베이어이동수단를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트래버스컨베이어는 벨트컨베이어로 구성되고,
    상기 컨베이어이동수단은 상기 이송프레임에 접속되는 타이밍벨트, 상기 지지프레임의 일측 및 타측에 구성되고 상기 타이밍벨트가 감김되는 풀리를 구비한 한 쌍의 벨트풀리장치, 및 상기 벨트풀리장치에 회전력을 인가하는 풀리구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식물분석부는,
    상기 이송컨베이어부에 의해 이송되는 식물생육용기의 이송경로상에 배치되는 복수의 식물분석룸;
    상기 식물분석룸 내부로 이동되는 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부와, 상기 데이터획득부가 장착되어 이동되는 획득부구동장치를 구비한 식물 표현체 분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 획득부구동장치는, 피설치부에 매달리는 형태로 장착되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 설치되고 회전력을 인가하는 횡프레임회전수단; 상기 횡프레임회전수단에 접속되어 회전되는 횡프레임; 상기 횡프레임에 설치되고 상기 데이터획득부를 횡방향으로 이동시키도록 작동되는 횡구동부; 및 상기 횡구동부에 접속되고 상기 데이터획득부가 장착되는 장착부를 포함하고,
    상기 데이터획득부는 식물의 영상정보를 촬상하는 복수의 카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 장착부는,
    상기 횡구동부에 접속되는 고정브라켓; 및
    상기 고정브라켓에 설치되고, 상기 데이터획득부를 종방향으로 이동시키도록 작동되는 종구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 종구동부에 설치되는 획득부장착브라켓; 및
    상기 데이터획득부를 각운동시키도록 상기 획득부장착브라켓에 설치되는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 횡구동부는, 상기 횡프레임의 일측에 결합, 배치되는 제1 횡구동부와, 상기 횡프레임의 타측에 결합, 배치되는 제2 횡구동부로 구성되고,
    상기 종구동부는 상기 제1 횡구동부에 결합되는 제1 종구동부와, 상기 제2 횡구동부에 결합되는 제2 종구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 식물분석 자동화 시스템.
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