KR20240092767A - 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템 - Google Patents
근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템에 관한 것으로, 이는 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 획득하는 분광 검출부; 및 상기 근적외선 투과 스펙트럼으로부터 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 검출한 후, 기 설정된 불량 기준과 비교하여 누에고치 불량 여부를 판별하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 촬영 및 분석하여, 누에고치의 불량 여부를 비파괴적으로 보다 간단하고 정확하게 판별할 수 있도록 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템에 관한 것이다.
누에고치를 거래하기 위해서는 누에고치 기계검사규칙에 따라 불량 누에고치인 이상견 제거 후 견면 채취된 누에고치들에 대해 검사를 신청해야 한다.
자동수견 견면채취기는 고치를 수집하는 단계부터 견면 채취, 섶 청소까지 3가지 작업을 동시에 수행하는 기계로서 농가에서 인력으로 수행하고 있는 작업 방식에 비하여 작업능률이 높고, 소요경비도 절감되는 효과가 있다.
자동수견 견면채취기를 사용 시에 불량 고치가 있으면 고치 속의 번데기가 터지게 되어 교차 오염되는 문제가 발생하므로 견면채취 전 선별작업이 필요하다.
현재 노동자가 직접 불량 선별을 하고 있으며, 흔들었을 때 소리가 나지 않거나 햇빛에 비추었을 때 검게 나타나는 고치를 불량으로 판단한다.
한편, 노동력 절감을 위해 인력에 의한 불량 누에고치 선별 작업을 실시간, 비파괴적으로 자동 판별할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0590595호에 개시되어 있는 입상형 작물의 선별장치는 파프리카, 고구마, 가지, 오이, 당근 및 감자와 같이 입상형으로 형성된 과일, 채소 또는 기타 식용작물을 선별하기 위한 선별장치를 제공할 뿐, 누에고치 불량 판별 동작을 수행하는 선별 장치에 대해서는 전혀 개시하지 못하는 한계가 있다.
상기한 문제점을 해결하고자 하는 차원에서, 본 발명에서는 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 촬영 및 분석하여, 누에고치의 불량 여부를 비파괴적으로 보다 간단하고 정확하게 판별할 수 있도록 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 획득하는 분광 검출부; 및 상기 근적외선 투과 스펙트럼으로부터 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 검출한 후, 기 설정된 불량 기준과 비교하여 누에고치 불량 여부를 판별하는 신호 처리부를 포함하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템을 제공한다.
상기 신호 처리부는 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 "1050~1020nm"에 속하면 정상 누에고치로 판단하고, 그렇지 않으면 불량 누에고치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부는 범위 정규화 또는 최대 정규화 방식에 따라 근적외선 투과 스펙트럼에 포함된 각종 노이즈를 제거하는 데이터 전처리 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 누에고치 불량 판별 시스템은 누에고치를 일정 속도로 이송시키는 이송부; 및 다수의 누에고치를 수납하며, 상기 다수의 누에고치 중 어느 하나를 순차적으로 선택하여 상기 이송부에 공급하는 누에고치 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 누에고치 불량 판별 시스템은 상기 신호 처리부의 불량 판별 결과에 따라 정상 누에고치와 불량 누에고치를 분리 수거하는 선별부를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 촬영 및 분석하여, 누에고치의 불량 여부를 비파괴적으로 보다 간단하고 정확하게 판별할 수 잇도록 한다.
또한 본 발명은 이송부를 통해 누에고치를 이송을 시키면서 상기의 불량 판별동작을 수행할수 있도록 함으로써, 보다 많은 누에고치를 보다 신속 정확하게 판별할 수도 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 누에고치 상태 판별 근거를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 누에고치 상태 판별 근거를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 획득 영상을 이용한 불량 누에고치 판별장치를 설명한다.
본 발명 상에서 섶은 '누에가 올라가 고치를 짓도록 마련해 놓은 짚이나 잎나무'를 말하는 것으로서, 잠족이라고도 한다. 잎나무로는 주로 싸리나무·솔가지·참나무 등을 사용하며, 누에가 들어가 고치를 짓는 칸의 간격이 알맞고 수도 많으며 습기를 어느 정도 흡수하고 손쉽게 만들되 오래 쓸 수 있으며 넣고 빼기가 편리해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 장치는 이송부(110), 누에고치 공급부(120), 분광 검출부(130), 신호 처리부(140) 및 선별부(150) 등을 포함한다.
이송부(110)는 컨베이어 밸트 등으로 구현되어, 누에고치 공급부(120)에 의해 공급된 누에고치를 선별부(150) 쪽으로 일정 속도로 이송하도록 한다.
누에고치 공급부(120)는 다수의 누에고치를 수납하며, 다수의 누에고치 중 어느 하나를 순차적으로 선택하여 이송부(110)에 공급하도록 한다.
분광 검출부(130)는 이송부(110)를 통해 이송되고 있는 누에고치에 100W 할로겐 광을 조사한 후, 이에 상응하는 근적외선 투과 스펙트럼을 획득하도록 한다.
신호 처리부(140)는 근적외선 투과 스펙트럼으로부터 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 검출하고, 이를 기 설정된 불량 기준과 비교하여 누에고치 불량 여부를 판별한다. 즉, 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 "1050~1020nm"에 속하면 정상 누에고치로 판단하고, 그렇지 않으면 불량 누에고치를 판단하도록 한다.
선별부(150)는 신호 처리부(140)의 누에고치 불량 판별 결과에 따라 에어 분사 여부가 결정되는 에어 분사기 등을 구비하고, 이를 통해 이송부(110)를 통해 이송 중인 누에고치를 정상과 불량으로 분리하여 수거하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 신호 처리부(140)는 데이터 전처리부(141), 스펙트럼 분석부(130(142), 및 불량 판별부(143) 등을 포함한다.
데이터 전처리부(141)는 근적외선 투과 스펙트럼에 포함된 각종 노이즈를 제거하기 위한 데이터 전처리 작업을 수행한다.
이때, 데이터 전처리 작업은 기준선 오프셋(baseline offset), 1/2차 미분( 1st/2nd derivatives), 평균/최대/범위 정규화(Mean/Max/Range Normalization), MSC(Multiplicative Scattering Correction), SNV(Standard Normal Variate), 평활화(Smoothing) 등의 방법으로 수행될 수 있으나, 범위 정규화 또는 최대 정규화 방식을 이용하는 것이 가장 바람직할 것이다.
스펙트럼 분석부(130(142)는 누에고치를 촬영한 근적외선 투과 스펙트럼의 투과 강도를 전 영역에 거쳐 스캐닝함으로써, 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 추출한다.
불량 판별부(143)는 투과 강도 분석부(130(142)에 의해 추출된 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 1080nm 부근이면, 현재 검사한 누에고치는 정상 상태의 누에고치라고 판단하고, 그렇지 않으면 불량 상태의 누에고치라고 판단한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 누에고치 상태 판별 근거를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 누에고치 상태 판별 근거를 확보하기 위해, 367개의 정상 누에고치와 152개의 불량 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 획득 및 분석한 결과, 367개의 정상 누에고치 중 366개는 1080nm 부근에서 가장 높은 투과 강도를 나타내었음을 확인하였으며, 불량 고치 중 152개 중 26개를 제외한 나머지는 1080nm 부근에서 가장 높은 투과 강도를 나타내지 않음을 확인하였다.
그리고 누에고치 519에 대한 주성분(PCA) 분석을 수행한 결과, PC1 90.42%, PC2 8.42%의 설명력을 보이며, 불량 누에고치는 PC2의 0을 기준으로 우하향에 위치하는 그룹으로 형성됨을 확인하였다.
이에 본 발명에서는 상기의 스펙트럼 특성과 주성분 분석 결과에 기반하여 모든 스펙트럼 대역을 분석하는 대신에 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역만을 확인하여, 누에고치의 불량 여부를 손쉽게 결정할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 누에고치 상태 판별이 요청되면, 누에고치 공급부(120)는 누에고치가 일정 간격을 두고 분광 검출부(130) 쪽으로 하나씩 이송되도록 한다(S1).
이에 누에고치가 분광 검출부(130)의 검출 영역으로 이송되면, 분광 검출부(130)는 누에고치에 광을 조사하여 누에고치의 근적외선 투과 스펙트럼을 획득하도록 한다(S2).
그러면 신호 처리부(140)는 근적외선 투과 스펙트럼을 분석하여 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 검출하고, 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 "1050~1020nm"에 속하는 지 확인하도록 한다(S3).
만약, 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 "1050~1020nm"에 속하면(S4), 현재 검사한 누에고치를 정상 누에고치로 판정하여 정상 누에고치 수집함으로 이송시키고(S5), 그렇지 않으면(S4), 불량 누에고치로 판정하여 불량 누에고치 수집함쪽으로 이송시키도록 한다(S6).
이와 같이, 본 발명은 다수의 누에고치를 이송시키면서 비파과적 방법으로 불량 여부를 즉각 판정할 수 있도록 해준다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 누에고치에 대한 근적외선 투과 스펙트럼을 획득하는 분광 검출부; 및
상기 근적외선 투과 스펙트럼으로부터 가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역을 검출한 후, 기 설정된 불량 기준과 비교하여 누에고치 불량 여부를 판별하는 신호 처리부를 포함하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 신호 처리부는
가장 높은 투과 강도를 보이는 스펙트럼 대역이 "1050~1020nm"에 속하면 정상 누에고치로 판단하고, 그렇지 않으면 불량 누에고치를 판단하는 것을 특징으로 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 신호 처리부는
범위 정규화 또는 최대 정규화 방식에 따라 근적외선 투과 스펙트럼에 포함된 각종 노이즈를 제거하는 데이터 전처리 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
누에고치를 일정 속도로 이송시키는 이송부; 및
다수의 누에고치를 수납하며, 상기 다수의 누에고치 중 어느 하나를 순차적으로 선택하여 상기 이송부에 공급하는 누에고치 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 신호 처리부의 불량 판별 결과에 따라 정상 누에고치와 불량 누에고치를 분리 수거하는 선별부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 투과 스펙트럼을 이용한 누에고치 불량 판별 시스템.
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