KR100344579B1

KR100344579B1 - 컨베이어 배출위치의 변이를 감지보상하는 컵형과일선별기 및 선별방법

Info

Publication number: KR100344579B1
Application number: KR1019990045819A
Authority: KR
Inventors: 임종환; 김귀식; 김성근
Original assignee: 대한민국
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: KR20010038018A

Abstract

본 발명은 과일선별기에 있어서 장시간 가동후 발생하는 이송컨베이어부의 길이변이를 보상하여 정확한 선별이 가능하게 한 과일선별기에 관한 것이다.

컵형과일선별기에 있어서, 과일을 적재하여 이송하는 컵을 이동하게하는 컨베이어벨트가 항시 일정한 길이을 유지하지 못하고 길이의 변이가 발생하고 있다. 이같은 길이의 변이는 컵의 도달위치에 변화가 발생하므로 정확한 선별이 되지 못하는 고장의 문제로 대두되는 것이다.

본 발명은 컨베이어의 작동시 발생하는 길이의 변이를 센서에 의하여 측정후 마이크로프로세서를 이용하여 연산후 변이의 정도에 맞추어 배출위치를 자동으로 조정하도록 하였다. 따라서 선별중 에러를 발생하는 경우 일일이 수작업에 의하여 배출위치를 조정하거나 아니면 작업원이 항시 대기하여 수동선별을 병행하여야 하는 문제점을 개선하였다.

Description

컨베이어 배출위치의 변이를 감지보상하는 컵형과일선별기 및 선별방법{Fruit sorting system compensating the length difference and its process}

본 발명은 과일선별기에 있어서 장시간 가동후 발생하는 이송컨베이어의 길이변이를 보상하여 정확한 배출위치의 선택이 가능하도록 하여 선별에러를 최소화한 컨베이어 배출위치의 변이를 감지보상하는 컵형과일선별기 및 선별방법에 관한 것이다.

과일을 일정한 크기와 중량별로 선별하여 최종적인 포장형태로 판매하고 있다. 따라서 다량의 과일을 선별함에 있어 가능한한 단시간안에 정확히 선별하여 등급별 포장을 완료하기 위하여 다양한 형태의 선별기들이 개발되어 사용되고 있다.

특히 컵형 선별기에 있어서, 다량의 과일을 일렬로 배열된 컵에 적재하여 이송하는 컨베이어시스템중 이송전달기능을 발휘하는 벨트 혹은 체인이 장시간 사용시 서서히 길이에 변화를 발생하게된다. 이같은 길이의 변화는 단순한 길이의 변화로 머무는 것이 아니라 일정한 위치에 도달시 적재한 과일을 배출하도록 구성된 작동원리에 맞추어 정확히 배출작동이 된다고 하여도 길이가 변화한 상태이므로 배출된 과일이 본래의 등급이 아닌 엉뚱한 곳으로 배출되어버리거나 아니면 배출이 되지 못하는 에러가 발생하는 것이다. 이같은 단점을 개선하고자 제안된 것이 배출장소마다 크기나 중량을 측정하는 장치를 부착하여 길이가 늘어나 배출위치가 변화한다고 하여도 선별이 가능하도록 하였다. 그러나 이 방법은 각각의 등급별로 배출장소마다 각종 센서를 설치하여 주어야 하므로 기본적인 설치비용이 상승함은 물론 센서별로 작동신호를 송수신하여야하므로 구조도 복잡하게 되는 문제가 있는 것이다. 이같은 단점을 개선하고자 제안된 것으로는 컨베이어앞 부분에서 크기등을 측정한 다음 측정된 과일이 담긴 컵이 각등급별 배출장소에 도달할 때 등급이 일치하면 배출이 되도록 하는 것이다. 그러나 컨베이어작동용 벨트가 늘어난 경우 대상물이 담긴 컵이 각 배출장소에 도달하는 타이밍을 맞출 수 없게 된다. 따라서 배출장소를 일정한 위치에 고정하는 것이 아니고 변경이 가능하도록 조정하여 준 다음, 벨트등이 늘어난 길이만큼 배출장소를 변경시켜 주는 것이다. 결국 숙련된 작업자가 항시 대기하고 있다가 늘어난 길이를 정확히 측정하여 배출위치를 조정하여야 하므로 장치가 복잡함은 물론 숙련공이 필요하여 비경제적이다.

본 발명은 컨베이어시스템의 초입부와 배출구 사이에 사용에 의하여 변화된 길이 측정을 위한 센서를 설치하여 놓고 이 측정장치에 의하여 항시 변이된 길이를 측정하여 일정한 마이크로프로세서, PLC나 PC에 내장된 프로그램에 의하여 연산하도록 하였다. 연산의 결과 컨베이어밸트 혹은 체인에 길이의 변화가 있으면 그 변화의 길이만큼 정확히 배출위치를 조정하도록 하였다. 따라서 벨트와 같은 이송수단이 계절별, 장기사용등의 원인으로 변화가 있다고 하여도 정확한 배출위치를 항시 보상할 수 있도록 하여 정확한 배출위치를 산출할 수 있게 하여, 발생될 수 있는 배출에러를 근본적으로 없애주었다.본 발명은 또한 기존에 설치된 다양한 종류의 과일선별기가 벨트의 장력변화등에 의하여 에러가 많이 발생한다하여도 본 발명의 연산로직을 내장한 장치의 설치로 장력이나 길이변화에 따른 에러를 자체보정하도록 하여 재활용할수 있게 하고자한다.

도 1 은 본 발명의 전체적인 구성을 보여주는 측면구성도,

도 2 는 본 발명의 2개의 센서부를 통과하는 과일적재컵의 변화전후의 상태를 설명하는 설명도,

도 3 은 본 발명의 선별작업을 수행하는 프로그램의 흐름도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 컨베이어벨트 5:영상입력장치 6:제1센서 7:제2센서 10,11,12:신호선 13:DSP보드 14:D/D 보드 100:마이크로프로세서 8:과일적재컵 15:솔레노이드장치 17:SSR

일반적으로 감귤, 사과, 배등과 같은 과실을 중량별, 크기별로 선별하는 장치로서, 원동기의 동력에 의하여 일정한 속도로 회동하는 가동롤러에 컨베이어벨트 혹은 체인이 연결되어 있고, 이 컨베이어벨트와 결합된 과일적재컵이 연속하여 배열되어 있으며, 이동하는 과일적재컵에 있는 과일의 중량 혹은 크기등을 측정하여 배출될 위치를 선정하면 솔레노이드와 같은 장치를 이용하여 과일을 배출하는 장치 그리고 상기한 과일의 중량 및 크기를 측정하는 압력감지센서 혹은 카메라등이 구비된 측정장치 및 측정된 값에 의하여 등급을 선정하고 배출위치를 선정하는 각종 연산을 담당하는 마이크로프로세서부로 구성된 과일선별기에 있어서,

과일적재컵에 적재되어 이송하는 과일을 영상으로 캡쳐하여 크기별로 분류하는 단계, 크기별로 분류된 과일을 이송하는 과정에 크기별 등급에 맞는 배출위치를 검출하여 주는 단계, 컨베이어벨트의 최초인입단계에서부터 일정위치까지의 현재의 변이된 거리를 측정하여 길이변화여부를 측정하는 단계, 측정된 길이가 기준값과비교하여 길이가 늘어난 것으로 판단되면 일정한 연산식에 의하여 연산후 과일배출위치를 변경하도록 배출시간을 변경시켜주는 단계, 상자에 담겨져있는 과일의 중량등을 측정하여 일정한 기준에 부합하면 배출하는 단계로 구성되어있다.

본 발명은 특히 영상장비를 이용하여 과일을 촬영한 다음 영상데이타에 기초하여 과일의 크기를 등급별로 선별한 다음 선별컵에 의하여 이송하면서 등급별 분류하는 선별장치에 적합한 장치이다.

이하 본 발명을 구체적인 실시예에 의하여 설명한다.

본 발명은 도1에 전체적인 구성을 보여주고 측면구성도이며, 도 2 는 본 발명의 양센서간을 이동하는 과일적재컵의 변이전후를 비교하여도시한 설명도이며, 도 3 은 본 발명의 전체적인 프로그램의 흐름을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 감귤, 사과, 배등과 같은 과실을 중량별, 크기별로 선별하는 장치로서, 원동기의 동력에 의하여 일정한 속도로 회동하는 가동롤러에 컨베이어벨트 혹은 체인이 연결되어 있고, 이 컨베이어벨트와 결합된 과일적재컵이 연속하여 배열되어 있으며, 이동하는 과일적재컵에 있는 과일의 중량 혹은 크기등을 측정하여 배출될 위치를 선정하면 솔레노이드와 같은 장치를 이용하여 과일을 배출하는 장치 그리고 상기한 과일의 중량 및 크기를 측정하는 압력감지센서 혹은 카메라등이 구비된 측정장치 및 측정된 값에 의하여 등급을 선정하고 배출위치를 선정하는 각종 연산을 담당하는 마이크로프로세서부로 구성된 과일선별기에 있어서,

원동기의 동력을 전달받아 회동하는 제1구동롤러(25)와 제2구동롤러(30)들이 무한궤도식으로 회동하는 컨베이어벨트(1)의 내측 전후방에 설치되어지며, 컨베이어벨트의 전방측상면에는 선별이 필요한 과일을 이송받아 확산정렬부(20)에 의하여 이송되어 오는 과일을 일정한 방향으로 정렬하여 과일적재컵(8)에 적재토록하며,

상기한 컨베이어벨트(1)와 하단이 체결되어져 함께 이송하도록하는 과일적재컵(8)이 컨베이어벨트와 함께 연동하도록 일정간격을 갖고 연속배열되며,

상기한 컨베이어벨트의 초입부 상측으로는 영상입력장치(5)와 제1센서(6)를 설치하며, 컨베이어벨트의 말단부상측에 또다른 제2센서(7)를 설치하여 이들 촬영장치와 센서로부터 입력되어진 신호가 신호선(10)(11)(12)들을 통하여 DSP보드(13)와 D/D 보드(14)에 진입하여 마이크로프로세서(100)에 전달되며,

상기한 과일적재컵(8)의 각각에는 솔레노이드장치(15)가 설치되어져 솔레노이드의 가동로드의 입출동작에 의하여 과일적재컵이 일정한 방향으로 경사지도록하고, 솔레노이드는 마이크로프로세서(100)의 출력포트와 연결된 D/D보드(16)와 솔레노이드작동을 위한 SSR(17)을 통하여 신호연결되어져 가동로드의 입출동작이 제어토록 구성된다.

본 발명에서 영상입력장치(5)는 일반적인 비디오카메라, CCD카메라 혹은 다른 영상신호감지장치를 이용하며, 촬영된 이미지 신호는 DSP보드를 통하여 마이크로프로세서(100)에 입력되어 처리가능한 데이터로 변환되도록 한다.

본 발명에서 제1센서(6)와 제2센서(7)를 통하여 입력된 신호 그리고 마이크로프로세서를 통하여 출력된 신호는 D/D보드를 통하여 적절한 신호로 변환하여 마이크로프로세서가 처리가능한 데이터로 변환하여 센서간의 거리측정, 컵간거리변화측정등의 연산함수용 데이터로 이용되며, 출력포트에 연결된 것은 SSR을 통하여 솔레노이드에 대한 전원공급의 온.오프신호를 콘트롤하여 컨베이어벨트에 의하여 순항하는 과일적재컵이 목적한 위치에서 경사지도로고 하여 적재된 과일을 배출하도록 한다.본 발명에서 제1센서(6)와 제2센서(7)는 일반적인 광센서를 이용할 수 있으나 필요에 따라서는 근접센서, 압력감지센서등을 이용한다 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상의 본 발명의 구성에 따른 마이크로프로세서(100)에서 신호데이타를 받아 처리하는 공정을 설명하면 다음과 같다.

확산정렬부(20)로부터 과일류가 분류되어 과일적재컵(8)에 과일이 적재되어 이송하면 제1센서(6)에서 펄스신호가 발생하면 과일적재컵에 적재되어 이송하는 과일을 영상입력장치(5)로 캡쳐하도록 하도록 하는 하여 등급을 분류하는 단계,

과일의 등급이 결정되면 크기별 등급에 맞추어 배출위치를 결정하여 어느 솔레노이드를 작동할 것인지를 결정하는 단계,

컨베이어벨트의 초입부에서부터 말단부까지의 현재의 변이된 거리를 측정하여 길이가 변화하였는 지를 측정하는 단계,

측정된 길이가 기준값과 비교하여 길이가 늘어난 것으로 판단되면 일정한 연산식에 의하여 연산후 과일배출위치를 변경하도록 배출시간을 변경시켜주는 단계,

상기한 배출시간에 의하여 과일이 배출되어지면 과일상자에 담겨져있는 과일의 중량등을 측정하여 과일상자가 일정한 기준으로 채워지면 배출하는 단계로 구성되어있다.

이상의 공정에서 컨베이어벨트등의 길이변화는 매단계별로 검색할 수 도 있으나 일반적으로는 선별기 작동초기단계에서 1회정도 실시하여도 동일한 것이다.

본 발명에서 과일적재컵의 배출위치를 정하기 위하여 현재길이와 기준길이와의 차이를 비교하여 솔레노이드작동시간을 변경하기위한 로직을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시하듯이 제1센서와 제2센서사이의 거리(Ds), 컵하나의 기준길이(Dcp), 2개의 센서사이에 배치될 컵의 숫자(Ni), 초당이송하는 컵의 개수(Cn) 그리고 현재의 상태에서 제1센서에서 제2센서까지 단일의 컵이 도달하기 위한 측정된 시간값(Td)(Td 는 도2에서 센서 6이 과일적재컵 (A)을 감지하고부터 센서 7의 최근접 과일적재컵이 센서 7에 의해 감지되는데 까지 경과된 시간임)을 초기값으로 설정하여 준다.

그리고 상기한 제1센서와 제2센서사이의 초기거리(Ds)와 달리 늘어난 길이(de), 컨베이어벨트의 이송속력(V), 일정시간이 경과한 다음 초기거리가 변화한 다음에 단일의 컵이 제1센서에서 제2센서로 이동하는 데 소요되는 총시간(Tp)(즉, 컨베이어가 늘어나지 않았다고 가정할 때 센서 6이 과일적재컵(A)을 감지하고부터 센서 7의 최근접 과일적재컵이 센서 7에 의해 감지되는데 까지 경과된 시간임) 그리고 이상의 길이변화후 단일의 과일적재컵이 차지하는 하나의 길이(Dc)를 구하여 주면 목적한 배출시간을 정확히 제어할 수 있는 것이다. 이들의 미지값을 구하는 것은 다음의 관계식에 의하여 얻어진다(여기서 V는 초당이송컵의 개수X과일적재컵하나의 길이이므로 V=CnDc에 의하여 얻어지며, Tp는 이송거리가 (속력X시간)이므로 Ds-DcpNi=VTp에서 Tp=(Ds-DcpNi)/CnDc에 의하여 얻어진다)

de=DcNi-DcpNi,

Ds=(Ni+CnTd)Dc이다.

이식을 정리하면 Dc=Ds/(Ni+CnTd)가된다.

따라서 이미 알고 있는 초기값인 제1센서와 제2센서간의 거리(Ds), 컵의 숫자(Ni), 초당이송하는 과일적재컵의 개수(Cn) 그리고 단일의 과일적재컵이 도달하기위한 측정된 시간값(Td)을 대입하면 길이가 늘어난 다음의 과일적재컵하나의 길이(Dc)가 측정이 되는 것이다. 따라서 이 Dc값을 이용하여 늘어난 길이 de를 연산하여 늘어난 길이만큼 배출시 솔레노이드의 작동시간을 지연하여 주어, 변이된 컨베이어벨트의 길이를 적절히 보상하면서 정확한 위치에서 과일이 배출되도록 한다.

이상 본 발명은 컵컨베이어형 선별기에서 벨트가 늘어나 과일적재컵간의 길이가 변형이 온다고 하여도 이를 항시 측정하여 배출위치를 정확히 제어할 수 있게 하였다. 또한 컨베이어의 이송속도를 측정하는 별도의 장치가 없이도 간단히 광센서를 2개 조합하여 설치하므로서 변형된 길이만큼 정확한 배출위치의 정확한 제어가 가능하여 경제성이 극히 높아지며, 기존의 설비를 처분할 필요없이 재활용할 수 있는 것이다.특히 센서로 부터 감지된 거리변화량과 속도를 상기한 연산식에 대입하는 과정이 신호선을 통하여 입력되는 데이터값에 의하여 자동으로 연산되어져, 필요한 위치에서 과일적재컵의 하단에 설치된 솔레노이드가 작동하므로 컨베이어벨트의 신축변화가 있다하여도 일정한 선별이 이루어지며, 이 선별장치를 위하여 배출위치별 센서설치, 이들을 제어하는 콘트롤장치등의 부가설비가 필요없어 기존의 낡은 과일선별기에 설치하여 기존의 과일선별기의 선별에러의 단점을 보상하는 특징이 있는 것이다.

Claims

감귤, 사과, 배등과 같은 과실을 중량별, 크기별로 선별하는 장치로서, 원동기의 동력에 의하여 일정한 속도로 회동하는 가동롤러에 컨베이어벨트 혹은 체인이 원동기의 동력을 전달받아 회동하는 제1구동롤러(25)와 제2구동롤러(30)가 무한궤도식으로 회동하는 컨베이어벨트(1)와 체결되어져 확산정렬부(20)로부터 이송되어 오는 과일을 일정한 방향으로 이송하도록 하며, 상기한 컨베이어벨트(1)에 하단이 체결되어져 연동하는 과일적재컵(8)이 순차적으로 배열되어 이동하는 과일적재컵에 적재된 과일의 중량 혹은 크기등을 측정하여 배출될 위치를 선정하여 과일을 배출하는 장치 그리고 상기한 과일의 중량 및 크기를 측정하는 측정장치 및 측정된 값에 의하여 등급을 선정하고 배출위치를 선정하는 각종 연산을 담당하는 연산처리부로 구성된 과일선별기에 있어서,

상기한 컨베이어벨트의 초입부 상측으로 영상입력장치(5)와 제1센서(6)를 설치하며, 컨베이어벨트의 말단부상측에 또다른 제2센서(7)를 설치하여 영상입력장치와 센서들로부터 발생된 인입되어진 신호가 신호선(10)(11)(12)을 통하여 DSP보드(13)와 D/D 보드(14)에 진입하여 마이크로프로세서(100)에 전달되도록 하여 적재된 과일의 등급 과 배출위치 그리고 양센서간의 거리(Ds)를 측정하되,

상기한 센서간의 측정값이 기준값과 차이를 보이면 하기식 (1)에 의하여 제1센서와 제2센서사이의 초기거리(Ds)와 달리 늘어난 길이(de)를 연산하고, 하기식(3)에 의하여 늘어난 길이를 고려한 단일의 컵길이(Dc)를 연산하여 배출시간을 변이하도록하여 과일적재컵(8)의 배출작동위치를 변이하도록 하여 벨트변이에 따른 배출변이값을 보상하도록 하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 배출위치의 변이를 감지보상하는 컵형과일선별기.

de=DcNi-DcpNi ---식(1)

Dc=Ds/(Ni+CnTd) ---식(3)

상기식에서 Ds는 제1센서와 제2센서사이의 거리,

Dcp는 컵하나의 기준길이,

Ni는 2개의 센서사이에 배치될 컵의 숫자,

Cn은 초당이송하는 컵의 개수

Td는 현재의 상태에서 제1센서에서 제2센서까지 단일의 컵이 도달하기 위한 측정된 시간값

de는 상기한 제1센서와 제2센서사이의 초기거리(Ds)와 달리 늘어난 길이(de),

V는 컨베이어벨트의 이송속력,

Tp 는 일정시간이 경과한 다음 초기거리가 변화한 다음에 단일의 컵이 제1센서에서 제2센서로 이동하는 데 소요되는 총시간,

Dc는 이상의 길이변화후 단일의 컵이 차지하는 하나의 길이임.
감귤, 사과, 배등과 같은 과실을 중량별, 크기별로 선별하는 장치로서, 원동기의 동력에 의하여 일정한 속도로 회동하는 가동롤러에 컨베이어벨트 혹은 체인이 연결되어 있고, 이 컨베이어벨트와 결합된 과일적재컵이 연속하여 배열되어 함께 이동하도록 하며, 확산정렬부(20)로부터 과일류가 분류되어 과일적재컵(8)에 과일이 적재되어 이송하면 제1센서(6)에서 펄스신호가 발생하면 과일적재컵에 적재되어 이송하는 과일을 영상입력장치(5)로 캡쳐하도록 하도록 하여 등급을 분류하는 단계,과일의 등급이 결정되면 크기별 등급에 맞추어 배출위치를 결정하여 과일적재컵에 연결된 솔레노이드중 어느 것을 작동할 것인지를 결정하는 단계,상기의 단계에 의하여 일정한 위치로 배출이 결정되면 컵에 의하여 이송되는 과일을 배출하도록 구성되는 과일선별방법에 있어서,

컨베이어벨트의 초입부의 제1센서(6)에서 부터 컨베이어벨트의 말단부상측에 또다른 제2센서(7)까지의 현재거리를 측정하여 길이가 변화하였는 지를 측정하는 단계,

상기한 측정결과 기준값과 차이를 보이면 하기식 (1)에 의하여 늘어난 길이를 연산하고, 하기식(3)에 의하여 늘어난 길이를 고려한 단일의 컵길이(Dc)를 변화된 길이값만큼 배출시간을 변이시켜 일정한 속도로 진행하는 컨베이어상에 배치한 과일적재컵의 과일배출위치를 변경시켜주는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 컨베이어 배출위치의 변이를 감지보상하는 과일선별방법.

de=DcNi-DcpNi ---식(1)

Dc=Ds/(Ni+CnTd) ---식(3)

상기식에서 Ds는 제1센서와 제2센서사이의 거리,

Dcp는 컵하나의 기준길이,

Ni는 2개의 센서사이에 배치될 컵의 숫자,

Cn은 초당이송하는 컵의 개수

Td는 현재의 상태에서 제1센서에서 제2센서까지 단일의 컵이 도달하기 위한 측정된 시간값

de는 상기한 제1센서와 제2센서사이의 초기거리(Ds)와 달리 늘어난 길이(de),

V는 컨베이어벨트의 이송속력,

Tp 는 일정시간이 경과한 다음 초기거리가 변화한 다음에 단일의 컵이 제1센서에서 제2센서로 이동하는 데 소요되는 총시간,

Dc는 이상의 길이변화후 단일의 컵이 차지하는 하나의 길이임.
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