WO2016122175A1 - 식물 표현체 분석장치 - Google Patents

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longitudinal
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김재헌
이택진
김익재
김준식
김동환
오상록
노주원
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for analyzing plant expression bodies, and more particularly, to effectively obtain various plant analysis data while minimizing the movement of the plant to be analyzed, and to use it interchangeably without restriction on the type, growth degree, etc. of the plant to be analyzed.
  • the present invention relates to an apparatus for analyzing plant expression bodies.
  • 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.
  • a person directly measures the height, number of leaves, color and shape of the plant, or collects a part of the plant and analyzes chemically.
  • a lot of labor and work time are required and different analysis can be performed for each person.
  • PCT Publication No. WO2010 / 031780 A1 proposes a technique for obtaining and analyzing three-dimensional images by rotating a plant pot.
  • US Patent Publication No. US2011 / 0135161 A1 proposes a technique for moving a plant pot by a conveyor and analyzing the plant in a shooting stage.
  • the conventional plant expression apparatus has to rotate or move the potted plant planted up and down, resulting in poor workability and excessive acquisition time of the image image, resulting in increased labor and efficiency.
  • there is a problem that the leaves, stems and roots of the plant is damaged by the shaking or impact in the process of repeatedly rotating and vertically moving the plant.
  • the conventional plant expression analysis apparatus has to change the installation location of the equipment, such as the camera, or replace the equipment according to the shape and size of the plant to be analyzed, the size of the plant to be analyzed, the convenience is lowered, the maintenance cost is increased disadvantages There is this.
  • the present invention has been proposed in view of the above, and provides a plant expression apparatus for improving the accuracy and efficiency of plant analysis by effectively obtaining various plant analysis data while minimizing the movement of the plant to be analyzed.
  • the purpose is.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for analyzing plant expression bodies which can be used interchangeably without restriction on the type of plant to be analyzed, growth degree, and the like, to improve convenience and efficiency.
  • the plant expression analysis device the plant expression analysis device, the data acquisition unit for obtaining the analysis data of the plant to be analyzed; And an acquisition unit driving apparatus in which the data acquisition unit is mounted, wherein the acquisition unit driving apparatus includes: a fixed frame mounted in the installed unit; 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 part connected to the lateral drive part and mounted with the data acquisition part.
  • the mounting portion the fixed bracket connected to the lateral drive; And installed on the fixed bracket, it may be configured to include a longitudinal drive unit which is operated to move the data acquisition unit in the longitudinal direction.
  • the acquisition unit mounting bracket is installed on the longitudinal drive; 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 longitudinal drive unit the longitudinal guide member coupled to the fixing bracket;
  • a longitudinal slider connected to the longitudinal guide member to translate in a longitudinal direction;
  • a longitudinal slider driver configured to apply a driving force to the longitudinal slider, and the acquisition part mounting bracket may be coupled to the longitudinal slider.
  • the rotary drive unit may be composed of an acquisition unit rotation motor installed on the acquisition unit mounting bracket and the data acquisition unit is connected to the rotation axis
  • the data acquisition unit may be configured as a camera capable of capturing an image
  • the lateral drive unit a lateral guide member disposed in the longitudinal direction on the lateral frame;
  • a transverse slider connected to the transverse guide member and translating along the transverse direction;
  • a horizontal slider driving unit configured to apply a driving force to the horizontal slider, and the fixing bracket may be coupled to the horizontal slider.
  • the lateral drive unit is composed of 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, wherein the longitudinal drive unit comprises the first horizontal sphere. It may be composed of a first longitudinal drive unit coupled to the eastern part, and a second longitudinal drive unit coupled to the second lateral drive unit.
  • the data acquisition unit composed of a plurality of cameras freely moves by the acquisition unit driving device without rotating or moving the potted plant planted as in the prior art, various types of analysis data It can be effectively obtained, thereby improving the accuracy and efficiency of plant analysis.
  • the plant growth container does not need to move the plant growth container rotated and up and down to prevent growth deterioration due to stress, by causing an adverse reaction caused by stress to misunderstand the stress response as a normal growth phenotype value It can solve the problem of deteriorating the accuracy of plant analysis.
  • damage to the plants may be prevented by shaking or impact.
  • the data acquisition unit can be freely moved by the acquisition unit driving device, the data acquisition unit can be easily moved even if the size and size of the plant to be analyzed are changed. It can be used to improve the convenience and efficiency of analysis, and to reduce the analysis cost and maintenance cost.
  • FIG. 1 is an installation state diagram showing an installed state of the plant expression body analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a plant expression body analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of the separation of the major components of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4a is a perspective view for explaining the lateral drive of the plant expression analysis device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4b is a perspective view for explaining the mounting portion of the plant expression body analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4c is a perspective view for explaining the rotational drive of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining the operation of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an installation state showing an installed state of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a present invention Separated perspective view of the main components of the plant expression analysis apparatus according to an embodiment of the separation.
  • the plant expression analysis device to effectively obtain a variety of plant analysis data while minimizing the movement of the plant to be analyzed heat distribution data of the plant to be analyzed
  • a data acquisition unit 2b for acquiring analytical data such as two-dimensional and three-dimensional modeling
  • an acquisition unit driving device 2a to which the data acquisition unit is mounted.
  • Acquisition unit driving device (2a) is installed in the upper portion of the conveying conveyor (c) to be transferred to the plant to be analyzed in the plant analysis room (2c) as shown in Figure 1 fixed frame 21, transverse frame rotating means ( 22), the horizontal frame 23, the horizontal drive part 24, and the mounting part 25 are comprised.
  • 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 4a is a perspective view for explaining the lateral drive of the plant expression body analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal drive part 24 is a component installed in the horizontal frame 23 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 4b is a perspective view for explaining the mounting portion of the plant expression body analyzing apparatus 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 4c is a perspective view for explaining the rotational drive of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the plant expression body analyzing apparatus includes an acquisition unit mounting bracket 26 coupled to the species driving units 25a and 25b and the acquisition unit mounting bracket 26.
  • the rotation driving unit 27 is further configured to.
  • 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 drives 25a and 25b, but is also provided in the horizontal frame 23 or the horizontal drive unit 24 for the desired analysis. Data can be obtained.
  • FIG. 5 is a view for explaining the operation of the plant expression apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the plant expression body analyzing apparatus 2 constructed as described above is assembled and the fixed frame 21 is coupled to and mounted on the support bar 2d of the plant analysis room 2c. Subsequently, by operating the transport conveyor (c) 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 under the control of a controller (not shown). By operating, it is possible to acquire various analysis data such as thermal images, two-dimensional and three-dimensional images, and thus analyze the height, shape, color, and number of plant heights, stems, and leaves.
  • the plant expression apparatus 2 operates the acquisition unit driving device 2a to move and pivot the data acquisition unit 2b in the X, Y, and Z directions. Therefore, the analytical data of the plant to be analyzed (p) can be effectively obtained without rotating or moving the plant to be analyzed (p) up or 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 plant expression analysis apparatus because the rotation drive unit 27 is configured on the acquisition unit mounting bracket 26 coupled to the first and second longitudinal drive unit (25a, 25b), the data acquisition based on the X-axis Analytical data of the plant to be analyzed (p) can be obtained while angular movement of the part (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.
  • the plant expression apparatus according to the present invention can be used in the field of plant breeding to cultivate better or unique varieties of higher quality than the cultivated in the past or cultivated in the past. More accurately and effectively a series of processes to characterize each individual within the population, to select superior individuals within the population for plant cultivation, and to analyze and select specific variants of interest within a plant genetic or artificial mutation population. Can be done.

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Abstract

본 발명은 식물 표현체 분석장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있고, 분석대상 식물의 종류, 생육 정도 등에 제한 없이 호환성 있게 사용할 수 있는 식물 표현체 분석장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 식물 표현체 분석장치는 식물 표현체 분석장치에 있어서, 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부; 및 상기 데이터획득부가 장착되는 획득부구동장치를 포함하고, 상기 획득부구동장치는, 피설치부에 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 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물 표현체 분석장치
본 발명은 식물 표현체 분석장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있고, 분석대상 식물의 종류, 생육 정도 등에 제한 없이 호환성 있게 사용할 수 있는 식물 표현체 분석장치에 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.
식물 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.
이러한 종래 식물 분석의 문제점을 개선하기 위한 다양한 연구활동이 진행되어 이하의 선행기술문헌에 개시된 바와 같은 식물 표현체 분석장치에 관한 기술이 개발되어 있다.
PCT공개특허 국제공개번호 WO2010/031780 A1에는 식물 화분을 회전시킴으로써 3차원 영상을 획득하여 분석하는 기술이 제안되어 있다. 그리고, 미국공개특허 공개번호 US2011/0135161 A1에는 컨베이어로 식물 화분을 촬영 스테이지 내부에 식물을 이동시켜 분석하는 기술이 제안되어 있다.
전술한 바와 같은 종래 식물 표현체 분석장치는 식물의 식재된 화분을 회전 또는 이동시키면서 영상을 획득하고 이를 식물 상태 분석에 활용할 수 있어서 신뢰성 및 편의성을 어느 정도 향상시킬 수는 있었지만, 여전히 이하와 같은 문제점이 발생되는 한계점이 있다.
먼저, 종래 식물 표현체 분석장치는 3차원 영상 이미지를 획득하기 위해서는 식물이 식재된 화분을 회전시키거나 상하로 이동시켜야 하므로 작업성이 저하되고 영상 이미지의 획득시간이 지나치게 길어져 공수가 증가되고 효율성이 매우 낮은 단점이 있다. 그리고 분석대상 식물이 반복적으로 회전 및 상하 이동되는 과정에서 스트레스로 인해 생육이 저하되고, 스트레스에 따른 이상반응이 유발되어 스트레스 반응을 정상적인 생육 표현형수치로 오해함으로써 식물분석의 정확도가 저하되는 단점이 있다. 또한, 식물이 반복적으로 회전 및 상하 이동되는 과정에서 요동이나 충격에 의해 식물의 잎, 줄기 및 뿌리가 손상되는 문제점이 있다.
아울러, 종래 식물 표현체 분석장치는 분석대상 식물의 형상이나 크기의 대소, 생육 정도에 따라 카메라 등과 같은 설비의 설치위치를 변경하거나 설비를 교체하여야 하므로 편의성이 저하되고, 유지관리비용이 상승되는 단점이 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있도록 함으로써 식물분석의 정확성 및 효율성이 향상되도록 한 한 식물 표현체 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 분석대상 식물의 종류, 생육 정도 등에 제한 없이 호환성 있게 사용할 수 있고 편이성 및 효율성이 향상되도록 한 식물 표현체 분석장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물 표현체 분석장치는 식물 표현체 분석장치에 있어서, 분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부; 및 상기 데이터획득부가 장착되는 획득부구동장치를 포함하고, 상기 획득부구동장치는, 피설치부에 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 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 장착부는, 상기 횡구동부에 접속되는 고정브라켓; 및 상기 고정브라켓에 설치되고, 상기 데이터획득부를 종방향으로 이동시키도록 작동되는 종구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 종구동부에 설치되는 획득부장착브라켓; 및 상기 데이터획득부를 각운동시키도록 상기 획득부장착브라켓에 설치되는 회전구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 종구동부는, 상기 고정브라켓에 결합되는 종가이드부재; 상기 종가이드부재에 접속되어 종방향을 따라 병진운동 하는 종슬라이더; 및 상기 종슬라이더에 구동력을 인가하는 종슬라이더구동부를 포함하여 구성되고, 상기 종슬라이더에 상기 획득부장착브라켓이 결합될 수 있다.
한편, 상기 회전구동부는 상기 획득부장착브라켓에 설치되고 회전축에 상기 데이터획득부가 접속된 획득부회전모터로 구성되고, 상기 데이터획득부는 영상을 촬상할 수 있는 카메라로 구성될 수 있다.
상기 횡구동부는, 상기 횡프레임에 길이방향으로 배치되는 횡가이드부재; 상기 횡가이드부재에 접속되어 횡방향을 따라 병진운동 하는 횡슬라이더; 및 상기 횡슬라이더에 구동력을 인가하는 횡슬라이더구동부를 포함하고, 상기 횡슬라이더에 상기 고정브라켓이 결합되어 구성될 수 있다.
바람직하게, 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 식물 표현체 분석장치에 의하면, 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 있다. 특히, 분석대상 식물이 식재된 식물생육용기를 회전 및 상하로 이동시키지 않아도 되므로 스트레스로 인한 생육 저하현상을 방지할 수 있고, 스트레스에 따른 이상반응이 유발되어 스트레스 반응을 정상적인 생육 표현형수치로 오해함으로써 식물분석의 정확도가 저하되는 문제점을 해소할 수 있다. 또한 종래와 같이 분석용 데이터 확보를 위해 식물을 반복적으로 회전 및 상하로 이동시키지 않아도 되므로 요동이나 충격에 의해 식물의 손상을 방지할 수 있다.
그 외에도 본 발명에 따른 식물 표현체 분석장치에 의하면 획득부구동장치에 의해 데이터획득부를 자유롭게 움직일 수 있으므로 분석대상 식물의 형상이나 크기의 대소, 생육 정도가 변경되더라도 데이터획득부의 위치를 간편하게 이동시켜 호환성 있게 사용할 수 있으므로 분석의 편의성 및 효율성의 향상은 물론이고, 분석비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 설치된 상태를 나타낸 설치상태도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치를 나타낸 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도,
도4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 횡구동부를 설명하기 위한 사시도,
도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 장착부를 설명하기 위한 사시도,
도4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 회전구동부를 설명하기 위한 사시도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 설치된 상태를 나타낸 설치상태도, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치를 나타낸 사시도, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치는 분석대상 식물의 움직임을 최소화 하면서 다양한 식물분석 데이터를 효과적으로 획득할 수 있도록 하기 위한 것으로 분석대상 식물의 열분포 데이터, 2차원 및 3차원 모델링 등의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부(2b)와 이 데이터획득부가 장착되는 획득부구동장치(2a)를 포함하여 구성된다.
획득부구동장치(2a)는 도1에 도시된 바와 같이 식물분석룸(2c)의 분석대상 식물이 이송되는 이송컨베이어(c)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.
도4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 횡구동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도3 및 도4a를 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.
도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 장착부를 설명하기 위한 사시도이다.
도3 및 도4b를 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.
도4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 회전구동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도3 및 도4c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 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 도3에 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 식물 표현체 분석장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도3 및 도5에 도시된 바와 같이 전술한 바와 같이 구성된 식물 표현체 분석장치(2)를 조립하고 고정프레임(21)를 식물분석룸(2c)의 지지바(2d)에 결합하여 장착한다. 이후, 분석대상 식물(p)이 올려진 이송컨베이어(c)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, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 표현체 분석장치(2)는 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,본 발명에 따른 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 식물 표현체 분석장치를 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.
본 발명에 따른 식물 표현체 분석장치는 현재 재배되고 있거나 과거에 재배되었던 품종보다 품질이 더 좋거나 독특한 품종을 육성하는 식물 육종분야에서 이용할 수 있는 것으로, 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 보다 정확하고 효과적으로 수행할 수 있다.

Claims (7)

  1. 식물 표현체 분석장치에 있어서,
    분석대상 식물의 분석데이터를 획득하는 데이터획득부; 및
    상기 데이터획득부가 장착되는 획득부구동장치를 포함하고,
    상기 획득부구동장치는,
    피설치부에 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 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장착부는,
    상기 횡구동부에 접속되는 고정브라켓; 및
    상기 고정브라켓에 설치되고, 상기 데이터획득부를 종방향으로 이동시키도록 작동되는 종구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 종구동부에 설치되는 획득부장착브라켓; 및
    상기 데이터획득부를 각운동시키도록 상기 획득부장착브라켓에 설치되는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 종구동부는, 상기 고정브라켓에 결합되는 종가이드부재; 상기 종가이드부재에 접속되어 종방향을 따라 병진운동 하는 종슬라이더; 및 상기 종슬라이더에 구동력을 인가하는 종슬라이더구동부를 포함하고,
    상기 종슬라이더에 상기 획득부장착브라켓이 결합된 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회전구동부는 상기 획득부장착브라켓에 설치되고 회전축에 상기 데이터획득부가 접속된 획득부회전모터로 구성되고,
    상기 데이터획득부는 영상을 촬상할 수 있는 카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 횡구동부는, 상기 횡프레임에 길이방향으로 배치되는 횡가이드부재; 상기 횡가이드부재에 접속되어 횡방향을 따라 병진운동 하는 횡슬라이더; 및 상기 횡슬라이더에 구동력을 인가하는 횡슬라이더구동부를 포함하고,
    상기 횡슬라이더에 상기 고정브라켓이 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 식물 표현체 분석장치.
  7. 제2항에 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 식물 표현체 분석장치.
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