KR101706065B1 - 농산물 결함 검출 장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 더욱 상세하게는 초분광 영상처리 기술을 이용하여 채소의 표면 결함을 등의 이물질을 선별하기 용이한 농산물 결함 검출 장치 및 시스템에 관한 것으로, 투입된 농산물을 이송하는 이송부, 이송부에 의해 이송되는 농산물의 상면부 및 하면부의 영상을 측정하는 영상 획득부, 영상 획득부에 의해 획득된 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 이송부로부터 제거하는 결함 농산물 제거부 및 상기 이송부, 영상 획득부 및 결함 농산물 제거부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 영상 획득부가 획득한 영상을 분석하여 농산물의 결함 여부를 판별하는 결함 여부 판별 프로그램을 포함하는 결함 검출 프로그램이 개시된다. 이에 따라, 결함을 가진 농산물을 용이하게 검출할 수 있으며, 농산물의 결함 및 이물질 자동선별에 따른 투입인건비를 절감하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 농산물 결함 검출 장치 및 방법으로, 더욱 상세하게는 초분광 영상처리 기술을 이용하여 채소의 표면 결함과 이물질 등을 선별하기 용이한 농산물 결함 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
국내 신선편이 농산물의 시장규모는 7640억원(2011, 농촌경제연구원)으로 매년 8~13% 정도로 성장하고 있다. 신선편이 농산물의 소비는 양상추와 양배추를 중심으로 신선편이 엽채류, 과채류가 샐러드 등 다양한 절단 신선편이 식품으로 확대되어 소비자들이 소비가 꾸준히 증가하고 있다.
그러나 이러한 소비량에 비하여 생산량의 증가는 10년간 10%로 크지 않아 가격은 6배이상 상승하였으며, 또한 신선편이 농산물의 경우 안전성우려, 높은 가격, 신선하지 않음, 포장단위 불만족 등의 이유로 소비자들의 위생 및 안전성에 대한 불신이 존재하고 있다.
이에 따라, 현재 신선편이 농산물들의 결함은 작업자가 육안으로 일일이 수작업으로 선별작업을 수행하고 있는 실정이나, 양상추의 경우, 저장 중에 갈변이나 물러짐 등 표면 결함 및 세척과정 중에 완벽하게 제거되지 않는 벌레 등이 발견되기도 하며, 작업자가 미처 발견하지 못한 결함이 있는 양상추는 유통 중 다른 채소로 부패를 전이시키기 때문에 이를 사전에 배제할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 초분광 영상 기술을 이용하여 신선편이 채소의 결함 여부를 판별하기 용이한 결함 검출장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 결함 검출장치는 투입된 농산물을 이송하는 이송부, 상기 이송부에 의해 이송되는 상기 농산물의 상면부 및 하면부의 영상을 측정하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 상기 이송부로부터 제거하는 결함 농산물 제거부 및 상기 이송부, 상기 영상 획득부 및 상기 결함 농산물 제거부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 영상 획득부가 획득한 영상을 분석하여 상기 농산물의 결함 여부를 판별하는 결함 여부 판별 프로그램을 포함한다.
제1항에 있어서, 상기 이송부는 상기 농산물의 상면부 영상을 획득하기 위하여 상기 농산물을 상기 영상 획득부로 이송하는 제1 이송벨트, 상기 영상 획득부를 통과한 상기 농산물을 반전시키기 위한 반전벨트, 상기 농산물의 하면부 영상을 획득하기 위하여 상기 반전벨트를 통해 반전된 상기 농산물을 상기 영상 획득부로 이송하는 제2 이송벨트, 상기 제1 이송벨트를 구동하는 이송모터, 상기 반전벨트를 구동하는 반전모터 및 상기 반전모터에 의한 상기 반전벨트의 구동력을 상기 제2 이송벨트로 전달해주는 체인을 포함할 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 농산물에 광을 조광하는 광원부 및 상기 농산물의 초분광 영상을 획득하는 초분광 영상 카메라를 포함할 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 광원부가 수정 텅스텐-할로겐 선 광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~1000nm 파장 범위의 반사되는 가시광 및 근적외선 영역의 영상스펙트럼을 획득할 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 광원부가 자외선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~800nm 파장 범위의 발현되는 형광 영상 스펙트럼을 획득할 수 있다.
상기 결함 농산물 제거부는 상기 제1 이송벨트 일단부에 위치하여, 상기 영상 획득부에 의해 획득된 상기 농산물의 상면부 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 제거하는 제1 결함 농산물 제거부 및 상기 제2 이송벨트의 일단부에 위치하여, 상기 영상 획득부에 의해 획득된 상기 농산물의 하면부 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 제거하는 제2 결함 농산물 제거부를 포함할 수 있다.
상기 결함 농산물 제거부는, 공기분사를 이용하여 결함이 발견된 농산물을 제거하기 위한 공기분사부를 포함할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부가 획득한 적어도 두 개의 서로 다른 파장에 대하여 획득된 영상 스펙트럼의 차 또는 비를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 결함을 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 결함 검출시스템은 영상 획득부의 카메라의 기준값을 측정하여 설정하는 단계, 투입된 농산물이 제1 이송벨트를 통해 상기 영상 획득부로 이송되어 상기 영상 획득부가 상기 농산물의 영상을 획득하는 단계, 상기 영상 획득부에서 획득한 영상을 제어부에서 분석하여 결함이 검출된 농산물을 제1 결함 농산물 제거부가 제거하는 단계, 상기 영상 획득부를 통과한 농산물 중 결함이 검출되지 않은 농산물이 반전벨트를 통해 반전되는 단계, 반전된 상기 농산물이 제2 이송벨트를 통해 상기 영상 획득부로 이송되어 상기 농산물의 영상을 획득하는 단계, 상기 영상 획득부에서 획득한 영상을 상기 제어부에서 분석하여 결함이 검출된 농산물을 제2 결함 농산물 제거부가 제거하는 단계를 포함한다.
상기 영상 획득부는, 상기 농산물에 광을 조광하는 광원부, 및 상기 농산물의 초분광 영상을 획득하는 초분광 영상 카메라를 포함할 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 광원부가 수정 텅스텐-할로겐 선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~1000nm 파장 범위의 반사되는 가시광 및 근적외선 영역의 영상스펙트럼을 획득할 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 광원부가 자외선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~800nm 파장 범위의 발현되는 형광 영상 스펙트럼을 획득할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부가 획득한 적어도 두 개의 서로 다른 파장에 대하여 획득된 영상 스펙트럼의 차 또는 비를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 결함을 판단할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부가 획득한 552nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 비 또는 557nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 갈변을 판단할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부가 획득한 561nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 비 또는 657nm파장의 영상과 686nm파장의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물 상의 애벌레의 유무를 판단할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부가 획득한 561nm파장의 영상과 945nm파장의 영상의 비 또는 485nm파장의 영상과 504nm파장의 영상의 비 또는 667nm파장의 영상과 677nm파장의 영상의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물 상의 민달팽이의 유무를 판단할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 본 발명은 초분광 카메라를 통하여 초분광 영상을 획득하여 결함을 검출함으로써, 결함을 가진 농산물을 용이하게 검출할 수 있는 결함 검출장치 및 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 농산물의 결함 및 이물질 자동선별에 따른 투입인건비를 절감할 수 있는 결함 검출장치 및 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출장치를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 반전벨트를 나타낸 사시도이다.
도 3는 도 1의 영상 획득부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 결함 여부 판별 프로그램의 분석 방법에 대한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 시스템에 대한 알고리즘이다.
도 2는 도 1의 반전벨트를 나타낸 사시도이다.
도 3는 도 1의 영상 획득부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 결함 여부 판별 프로그램의 분석 방법에 대한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 시스템에 대한 알고리즘이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 일 실시예에 의한 결함 검출장치를 나타낸 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출장치는 투입부(100), 이송부(200), 영상 획득부(300), 결함 농산물 제거부(400), 제어부(500) 및 배출부(600)를 포함한다.
상기 투입부(100)는, 상기 결함 검출장치가 투입되는 농산물의 결함을 일정한 속도에 의하여 검출하고 제거할 수 있도록, 투입되는 농산물의 투입간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 투입부(100)는 2단으로 제작되어, 2단의 투입장치가 각각 진동하며 농산물을 이송부(200)로 투입해 줄 수 있다. 즉, 상기 2단으로 제작된 투입장치의 진동체 주파수를 조절하여, 투입되는 농산물의 투입간격을 조절 할 수 있다. 상기 투입간격은 상기 영상 획득부(300)가 농산물의 영상을 용이하게 획득하고 상기 결함 농산물 제거부(400)가 결함 농산물을 용이하게 제거할 수 있도록 100mm인 것이 바람직하다.
상기 이송부(200)는 투입된 농산물의 결함을 검출할 수 있도록 농산물이 상기 영상 획득부(300), 상기 결함 농산물 제거부(400) 및 상기 배출부(600)로 이송할 수 있다.
상기 이송부(200)는 제1 이송벨트(210), 제2 이송벨트(220), 상기 제1 이송벨트(210)를 구동하는 이송모터(230), 반전벨트(240), 상기 반전벨트(240)를 구동하는 반전모터(250) 및 상기 반전모터(250)의 구동력을 상기 제2 이송벨트(220)에 전달하는 체인(260)을 포함하며, 상기 결함 농산물 제거부(400)는 상기 제1 결함 농산물 제거부(410) 및 제2 결함 농산물 제거부(420)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여, 상기 제1 이송벨트(210)는 상기 투입부(100)에 의하여 투입된 농산물의 상면부 영상을 획득하기 위하여 농산물을 상기 영상 획득부(300)로 이송하게 된다. 상기 제1 이송벨트(210)에 의하여 상기 영상 획득부(300)를 통과한 농산물들은 상기 영상 획득부(300)에 의해 획득된 농산물의 상면부 영상의 분석을 통해 결함을 검출하며, 분석을 통해 결함이 발견된 농산물들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이송벨트(210)의 일 단부에 위치한 제1 결함 농산물 제거부(410)에 의하여 제거될 수 있다.
결함이 발견되지 않아 제거되지 않은 농산물들은 다시 상기 제1 이송벨트(210)에 의하여 상기 반전벨트(240)로 이송되며, 상기 반전벨트(240)로 이송된 농산물들은 상기 반전벨트(240)에 의하여 180도 반전되어 상기 제2 이송벨트(220)로 전달될 수 있다.
실험을 통하여, 상기 농산물이 절단 양상추일 경우, 상기 절단 양상추의 반전율은 절단 크기에 영향을 받으며 이송속도는 0.5~1.5m/s 사이에서 큰 차이를 보이지 않았으나, 10X5cm 크기의 양상추의 평균 반전율이 95%로 가장 높고, 이송속도는 1.0m/s에서 가장 반전률이 높았으므로, 바람직하게, 상기 제1 이송벨트(210)의 이송속도는 1.0m/s일 수 있다.
상기 반전벨트(240)는, 예를 들어, 도 2에서 도시된 바와 같이 C형상으로 순환 구동될 수 있으며, 상기 이송모터(230)와 같은 속력의 반대방향으로 회전하는 상기 반전모터(250)에 의하여 구동된다. 즉, 상기 반전벨트(240)는 상기 제1 이송모터(230)에서 낙하하며 반전되는 농산물을 상기 제1 이송벨트(210)의 이송속도와 동일한 값의 속도로 제2 이송벨트(220)로 전달해줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 농산물을 반전시켜주는 구성을 상기 반전벨트를 이용하여 설명하였으나, 상기 구성은 C형상의 반전프레임 등의 다른 형상의 구성일 수 있다.
상기 반전벨트(240)에 의하여 반전된 농산물을 전달받은 상기 제2 이송벨트(220)는 상기 반전모터(250)의 구동력을 상기 체인(260)을 통하여 전달받아 구동되며, 이에 따라, 상기 제1 이송벨트(210)의 이송속도와 동일한 값의 속도를 유지하며 상기 제1 이송벨트(210)의 이송방향의 반대방향으로 농산물들을 이송할 수 있다.
상기 제2 이송벨트(220)는, 농산물들의 하면부 영상을 획득하기 위하여 상기 영상 획득부(300)로 이송 될 수 있다. 즉, 이때, 상기 영상 획득부(300)는 상기 제1 이송벨트(210)에 의하여 상기 영상 획득부(300)로 이송되어 촬영된 농산물 상면부의 반대면의 영상을 획득할 수 있다.
상기 제2 이송벨트(220)에 의하여 상기 영상 획득부(300)를 통과한 농산물들은 상기 영상 획득부(300)에 의해 획득된 농산물의 하면부 영상의 분석을 통해 결함을 검출하며, 분석을 통해 결함이 발견된 농산물들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2 이송벨트(220)의 일 단부에 위치한 제2 결함 농산물 제거부(420)에 의하여 제거될 수 있다.
상기 제1 결함 농산물 제거부(410) 및 제2 결함 농산물 제거부(420)는, 바람직하게, 공기 분사를 이용하여 결함이 발견된 농산물을 제거하기 위한 공기분사부(미도시) 및 상기 제1 이송벨트(210) 및 상기 제2 이송벨트(220)에서 제거된 결함 농산물을 이송하는 결함 농산물 이송부(미도시)를 포함 할 수 있다.
상기 영상 획득부(300)는, 광원부(310) 및 초분광 영상 카메라(320)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 광원부(310)는 상기 영상 획득부(300)의 하단에 배치되어, 상기 제1 이송벨트(210) 및 제2 이송벨트(220)에 의하여 이송되는 농산물에 광을 조광할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원부(310)는, 상기 제1 이송벨트(210) 및 제2 이송벨트(220)가 놓여져 있는 지면에 대한 수직면을 중심으로 일측에 배치되거나, 또는, 상기 영상 획득부(300) 프레임의 양측에 대칭으로 배치될 수 있다.
상기 초분광영상 카메라(320)는 상기 영상 획득부(300)의 상단에 배치되어, 상기 광원부(310)가 상기 제1 이송벨트(210) 및 제2 이송벨트(220) 상에 놓여있는 농산물에 광을 조광함과 동시에 상기 농산물의 초분광 영상을 획득할 수 있다.
바람직하게, 상기 광원부(310)는 작업자가 획득하려는 영상의 종류에 따라 변경될 수 있다. 즉, 상기 광원부(310)가 수정 텅스텐-할로겐 선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~1000nm 파장 범위의 반사되는 가시광 및 근적외선 영역의 영상 스펙트럼을 상기 초분광영상 카메라(320)가 획득할 수 있으며, 상기 광원부(310)가 자외선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~800nm파장 범위의 발현되는 형광 영상 스펙트럼을 상기 초분광 영상 카메라가 획득할 수 있다. 상기 초분광영상 카메라(320)는, 예를 들어, 영상스펙트로그래프(imaging spectrography)(322)와 C 마운트 렌즈(324)가 EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled Device) 카메라(336) 앞에 구비되는 구성일 수 있다. 상기 초분광영상 카메라(320)가 측정하는 측정영상의 관측시야는 슬릿크기에 따라 조절이 가능하며, 선광원이 슬릿을 통해 획득되어 회절 격자를 통하여 EMCCD의 면에 분광되어 조사됨으로써 초분광 영상이 획득된다.
바람직하게, 본 발명에 일 실시예인 상기 결함 검출 장치의 상기 영상 획득부(300)는, 상기 제1 이송벨트(210) 및 상기 제2 이송벨트(220)를 통해 이송되는 농산물의 영상을 동시에 획득하기 위하여 상기 광원부(310)에, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 가이드부(330)를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 상기 영상 획득부(300)는 상기 제1 이송벨트(210)에 의하여 이송되는 농산물의 상면부와 상기 반전벨트(240) 및 제2 이송벨트(220)에 의하여 반전되어 이송되는 농산물의 상면부의 영상을 동시에 획득가능하며, 상기 제어부(500)는 동시에 획득된 적어도 두 가지 이상의 영상을 분석하여 결함 여부를 판별할 수 있다.
바람직하게, 상기 영상 획득부(300)가 형광 영상을 획득하는 경우, 상기 형광은 반사광에 비하여 상대적으로 미약하기 때문에, 높은 출력의 광이 요구되므로, 광 확산필터(미도시)를 더 구비할 수 있다. 또한, 자외선 형광에서 발생하는 2차 효과를 제거하기 위하여, C마운트 렌즈 앞단에 장파장 통과필터(미도시)를 더 구비할 수 있다.
이와 같이 상기 영상 획득부(300)를 통하여 획득된 영상은 상기 제어부(500)로 전송되어 결함 판단을 위해 분석될 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 투입부(100), 상기 이송부(200) 및 상기 영상 획득부(300) 등의 작동을 제어할 뿐만 아니라, 상기 영상 획득부(300)가 획득한 영상을 분석하여 농산물의 결함 여부를 판별하는 결함 여부 판별 프로그램을 구비하여, 결함이 발견된 농산물을 상기 결함 농산물 제거부(400)를 작동시켜 제거하는 등의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(500)는 상기 투입부(100), 상기 이송부(200), 상기 영상 획득부(300) 및 상기 결함 농산물 제거부(400) 등과 유선으로 연결되어 제어 할 수 있을 뿐 만 아니라, 무선 네트워크를 이용하여 제어할 수 있다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은, 상기 영상 획득부(300)가 획득한 영상에 대하여 두 가지 이상의 특정 파장에 대하여 영상을 획득하고, 상기 두 가지 이상의 특정 파장에 대한 영상의 차영상과 비영상을 분석하여 결함여부를 판별한다.
상기 결함 여부 판별 프로그램은 실험을 통해 각 영상의 비교 분석 시, 최적의 파장을 선정하고 선정된 최적의 파장에 따른 영상의 비교분석 방법을 설정할 수 있었다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(300)를 통하여 획득한 영상을 이용하여 결함을 분석하기 위하여, ANOVA(Analysis of Variance) 분석법 또는 상관관계 분석법 등을 통하여 가장 우수한 결과 값을 가지는 파장을 결함 검출을 위한 최적의 파장으로 선정할 수 있다. 선정된 최적 파장들은 다시 단일 파장 영상, 차영상, 비 영상 및 복합 영상들에 대하여 계산되며, 상기 영상들에 대하여, 임계 값(Threshold value)를 결정하여, 이 값을 기준으로 초분광영상에 적용하여 0과 1의 바이너리(Binary) 영상으로 변환하여 결함을 검출할 수 있도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 양상추의 갈변 부위 검출에 대하여, 가시광 및 근적외선 영상의 경우, ANOVA(Analysis of Variance) 분석법 또는 상관관계 분석법 등에 의하여 도출된 최적의 파장인 552nm와 701nm 파장의 비 영상 또는 557nm와 701nm파장의 차 영상의 임계값을 설정하고, 상기 최적의 파장 및 임계값을 설정한 상기 제어부(500)는 상기 영상 획득부(300)에 의하여 획득된 농산물들의 영상을 수신하면 상기 제어부(500)의 701nm 파장의 영상을 마스킹으로 이용하여 552nm 및 701nm 파장의 영상을 마스킹 처리한 후, 상기 552nm 및 701nm 파장의 영상의 서로간의 비 영상(도 4의 (A)) 또는 차 영상(도 4의 (B))을 결정된 상기 임계값을 기준으로 바이너리 화 하여 갈변 부위를 검출 할 수 있다.
본 발명에서는, 농산물의 갈변 결함의 조건을 들어 설명하였지만, 농산물 상의 애벌레 또는 민달팽이 등의 결함 검출 또한 상기의 실험 방법에 의하여 도출되는 최적의 파장 및 임계값을 기준으로 상기의 결함 검출 방법을 이용하여 검출할 수 있다.
바람직하게, ANOVA 분석법 또는 상관 관계 분석법 등에 의하여 도출된 최적의 파장인 561nm와 701nm파장의 비 영상 또는 657nm와 686nm 파장의 차 영상을 이용하여 상기 갈변부위 검출 방법의 영상처리 방법과 동일한 방법으로 농산물상의 애벌레 유무를 판단할 수 있다.
바람직하게, ANOVA 분석법 또는 상관 관계 분석법 등에 의하여 도출된 최적의 파장인 561nm와 945nm파장의 비 영상 또는 485nm와 504nm파장의 비 영상 또는 667nm와 677nm 파장의 차 영상을 이용하여 상기 갈변부위 검출 방법의 영상처리 방법과 동일한 방법으로 농산물상의 민달팽이 유무를 판단할 수 있다.
이하에서, 상기 결함 검출 장치의 결함 검출 시스템을 알고리즘을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검출 시스템에 대한 알고리즘이다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 결함 검출 시스템은 획득하게 될 농산물의 영상을 분석하는 것에 있어서 필요한 상기 영상 획득부(300)의 초기 기준값을 측정하여 설정(S1)할 수 있다. 예를 들어, 상기 초기 기준값을 측정하는 단계는, 상기 영상 획득부(300)의 상기 초분광영상 카메라(320)의 다크 레퍼런스(dark reference)값과 화이트 레퍼런스(white reference)값을 측정할 수 있다.
상기 초분광영상 카메라(320)의 초기 기준값을 측정한 상기 결함 검출 시스템은, 상기 투입부(100), 상기 이송부(200)를 작동(S2)시키며, 상기 영상 획득부(300)는 상기 투입부(100)로 투입된 농산물이 제1 이송벨트(210)를 통해 이송되며 상기 영상 획득부(300)를 통과할 때, 상기 농산물의 상면부 영상을 획득(S3)하기 시작한다. 상기 영상 획득부(300)에서 획득한 영상은 상기 제어부(500)로 전송되어 상기 결함 여부 판별 프로그램에서 분석(S4)한다. 상기 결함 여부 판별 프로그램은 수신한 상기 영상의 두 가지 이상의 특정 파장에 대한 영상을 토대로 차영상과 비영상을 분석하여 도출된 이진화 영상을 통하여 결함의 여부를 분석한다.
상기 제어부(500)가 결함여부를 판별하여 농산물을 분류하는 단계(S5)는 상기 분석결과에 따라 농산물의 이동을 제어할 수 있다. 상기 제어부(500)는 상기 농산물이 제1 이송벨트(210)의 이송방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제1 결함 농산물 제거부(410)에 송신하는 제1 결함 제거 신호를 제어하여 농산물의 이동을 제어 할 수 있으며, 상기 제2 이송벨트(220)의 방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제2 결함 농산물 제거부(420)에 송신하는 제2 결함 제거 신호를 제어하여 농산물의 이동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(500)의 상기 결함 여부 판별 프로그램에 의하여 결함이 검출되지 않은 농산물은 상기 제1 이송벨트(210)의 방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제어부(410)가 상기 제1 결함 농산물 제거부(410)로 상기 제1 결함 제거 신호를 송신하지 않아 상기 제1 결함 농산물 제거부(410)는 농산물을 제거하지 않으며, 이에 따라, 상기 제1 이송벨트(210)의 일단과 맞닿아 있는 반전벨트(240)를 통해 농산물을 반전시켜 다시 상기 영상 획득부(300)로 이송할 수 있다. 또한, 결함이 검출되지 않은 농산물이 상기 제2 이송벨트(220)의 방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제어부(410)가 상기 제2 결함 농산물 제거부(420)로 상기 제2 결함 제거 신호를 송신하지 않아 상기 제2 결함 농산물 제거부(420)는 농산물을 제거하지 않으며, 이에 따라, 상기 제2 이송벨트(220) 일단에 형성된 배출부(600)(미도시)를 통하여 농산물을 배출할 수 있다.
반면, 상기 제어부(500)의 상기 결함 여부 판별 프로그램에 의하여 결함이 검출된 농산물은 상기 제1 이송벨트(210)의 방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제어부(410)가 상기 제1 결함 농산물 제거부(410)로 상기 제1 결함 제거 신호를 송신하고, 상기 제1 결함 제거 신호에 따라 상기 제1 결함 농산물 제거부(410)는 농산물을 제거할 수 있다. 또한, 결함이 검출된 농산물이 상기 제2 이송벨트(220)의 방향으로 이송되고 있는 경우, 상기 제어부(410)가 상기 제2 결함 농산물 제거부(420)로 상기 제2 결함 제거 신호를 송신하고, 상기 제2 결함 제거 신호를 수신한 상기 제2 결함 농산물 제거부(420)는 농산물을 제거할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 투입부 200 : 이송부
210 : 제1 이송벨트 220 : 제2 이송벨트
230 : 이송모터 240 : 반전벨트
250 : 반전모터 260 : 체인
300 : 영상 획득부 310 : 광원부
320 : 초분광 영상 카메라 330 : 광 가이드부
400 : 결함 농산물 제거부 500 : 제어부
600 : 배출부
210 : 제1 이송벨트 220 : 제2 이송벨트
230 : 이송모터 240 : 반전벨트
250 : 반전모터 260 : 체인
300 : 영상 획득부 310 : 광원부
320 : 초분광 영상 카메라 330 : 광 가이드부
400 : 결함 농산물 제거부 500 : 제어부
600 : 배출부
Claims (17)
- 투입된 농산물을 이송하는 이송부;
상기 이송부에 의해 이송되는 상기 농산물의 상면부 및 하면부의 영상을 측정하는 영상 획득부;
상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 상기 이송부로부터 제거하는 결함 농산물 제거부; 및
상기 이송부, 상기 영상 획득부 및 상기 결함 농산물 제거부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 영상 획득부가 획득한 영상을 분석하여 상기 농산물의 결함 여부를 판별하는 결함 여부 판별 프로그램을 포함하고,
상기 이송부는,
상기 농산물의 상면부 영상을 획득하기 위하여 상기 농산물을 상기 영상 획득부로 이송하는 제1 이송벨트;
상기 영상 획득부를 통과한 상기 농산물을 반전시키기 위한 반전벨트;
상기 농산물의 하면부 영상을 획득하기 위하여 상기 반전벨트를 통해 반전된 상기 농산물을 상기 영상 획득부로 이송하는 제2 이송벨트;
상기 제1 이송벨트를 구동하는 이송모터;
상기 이송모터의 회전속력와 동일한 속력으로 상기 이송모터의 반대방향으로 회전하며 상기 반전벨트를 구동하는 반전모터; 및
상기 반전모터에 의한 상기 반전벨트의 구동력을 상기 제2 이송벨트로 전달해주는 체인을 포함하고,
상기 결함 농산물 제거부는
상기 제1 이송벨트 일단부에 위치하여, 상기 영상 획득부에 의해 획득된 상기 농산물의 상면부 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 제거하는 제1 결함 농산물 제거부; 및
상기 제2 이송벨트의 일단부에 위치하여, 상기 영상 획득부에 의해 획득된 상기 농산물의 하면부 영상의 분석을 통해 결함이 발견된 농산물을 제거하는 제2 결함 농산물 제거부를 포함하고,
상기 반전벨트는 상기 제1 이송벨트의 일단부를 둘러싸는 C형 형상으로 순환 구동되며,
상기 제2 이송벨트의 타단부 및 상기 반전벨트의 일단부는 상기 제1 이송벨트의 일단부의 하방에 배치되고,
상기 반전벨트는 상기 제1 이송벨트로부터 낙하하며 반전된 농산물을 상기 제2 이송벨트로 전달하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 제1 이송벨트가 이송하는 농산물 및 상기 제2 이송벨트가 이송하는 농산물의 영상을 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 제1항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 농산물에 광을 조광하는 광원부; 및
상기 농산물의 초분광 영상을 획득하는 초분광 영상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 제4항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 광원부가 수정 텅스텐-할로겐 선 광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~1000nm 파장 범위의 반사되는 가시광 및 근적외선 영역의 영상스펙트럼을 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 제4항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 광원부가 자외선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~800nm 파장 범위의 발현되는 형광 영상 스펙트럼을 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 결함 농산물 제거부는,
공기분사를 이용하여 결함이 발견된 농산물을 제거하기 위한 공기분사부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 제1항에 있어서, 상기 결함 여부 판별 프로그램은,
상기 영상 획득부를 통하여 적어도 두 개의 서로 다른 파장에 대하여 획득된 영상 스펙트럼의 차 또는 비를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 결함을 판단하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치. - 영상 획득부의 초기 기준값을 측정하여 설정하는 단계;
투입된 농산물이 제1 이송벨트를 통해 상기 영상 획득부로 이송되어 상기 영상 획득부가 상기 농산물의 영상을 획득하는 단계;
상기 영상 획득부에서 획득한 영상을 제어부에서 분석하여 결함이 검출된 농산물을 제1 결함 농산물 제거부가 제거하는 단계;
상기 영상 획득부를 통과한 농산물 중 결함이 검출되지 않은 농산물이 반전벨트를 통해 반전되는 단계;
반전된 상기 농산물이 제2 이송벨트를 통해 상기 영상 획득부로 이송되어 상기 농산물의 영상을 획득하는 단계;
상기 영상 획득부에서 획득한 영상을 상기 제어부에서 분석하여 결함이 검출된 농산물을 제2 결함 농산물 제거부가 제거하는 단계를 포함하고,
상기 제1 이송벨트를 구동하는 이송모터의 회전속력과 동일한 속력으로 상기 이송모터의 반대방향으로 회전하는 반전모터에 의해 상기 반전벨트가 상기 제1 이송벨트의 일단부를 둘러싸는 C형으로 순환 구동되며,
상기 제2 이송벨트의 일단부 및 상기 반전벨트의 일단부가 상기 제1 이송벨트의 일단부의 하방에 배치되고,
상기 결함이 검출되지 않은 농산물이 반전벨트를 통해 반전되는 단계는,
상기 결함이 검출되지 않은 농산물이 상기 제1 이송벨트의 일단부로 부터 상기 반전벨트로 낙하하며 반전되는 단계; 및
상기 반전벨트가 반전된 농산물을 상기 제2 이송벨트로 전달하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제10항에 있어서,
상기 영상 획득부는,
상기 농산물에 광을 조광하는 광원부; 및
상기 농산물의 초분광영상을 획득하는 초분광영상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제11항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 광원부가 수정 텅스텐-할로겐 선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~1000nm 파장 범위의 반사되는 가시광 및 근적외선 영역의 영상스펙트럼을 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제11항에 있어서, 상기 영상 획득부는,
상기 광원부가 자외선광원을 상기 농산물에 조사할 때, 400~800nm 파장 범위의 발현되는 형광 영상 스펙트럼을 획득하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제11항에 있어서, 결함 여부 판별 프로그램은,
상기 영상 획득부가 획득한 적어도 두 개의 서로 다른 파장에 대하여 획득된 영상 스펙트럼의 차 또는 비를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 결함을 판단하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제14항에 있어서, 상기 결함 여부 판별 프로그램은,
상기 영상 획득부가 획득한 552nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 비 또는 557nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물의 갈변을 판단하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제14항에 있어서, 상기 결함 여부 판별 프로그램은,
상기 영상 획득부가 획득한 561nm파장의 영상과 701nm파장의 영상의 비 또는 657nm파장의 영상과 686nm파장의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물 상의 애벌레의 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템. - 제14항에 있어서, 상기 결함 여부 판별 프로그램은,
상기 영상 획득부가 획득한 561nm파장의 영상과 945nm파장의 영상의 비 또는 485nm파장의 영상과 504nm파장의 영상의 비 또는 667nm파장의 영상과 677nm파장의 영상의 차를 이용하여 도출된 영상을 통해 농산물 상의 민달팽이의 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 결함 검출시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020150155564A KR101706065B1 (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 농산물 결함 검출 장치 및 시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020150155564A KR101706065B1 (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 농산물 결함 검출 장치 및 시스템 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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