본 연구는 고품질의 콩 선별에 대한 시장의 요구에 따라 콩 색채선별기를 개발하기 위해 기존의 미곡용(쌀) 색채선별기를 분석하여 콩 선별에 적합한 색채선별기의 알고리즘을 개발하고, 국산 및 수요가 많은 수입 콩의 형상을 분석하고, 콩의 색상 분해를 위한 색도계(colorimeter)를 이용하여 양품과 불량품으로 선별하는 콩 색채선별기를 개발하였다. 콩(곡물)의 균열이나 응력을 최소화 하도록 수평이송컨베이어벨트의 이송조건을 설정하여 적용한 이송부와 4방향 센서을 병행하여 설계·제작하였다. 콩 색채선별기는 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 선별부 및 배출부 순으로 구성하였으며, 콩을 1립씩 검사 및 식별·제거하는 것을 전제로 각 구성부에 요구되는 기술을 체계적으로 개발해 고성능화를 실현하는 것을 최종목표로 하였다. 최종적으로, 본 연구의 성과는 4방향 센서를 이용한 콩 색채선별기를 설계·제작하였고, 시작품은 이미 콩 선별공장에 보급되어 가동중에 있으며 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 개발된 콩 색채선별기는 원료 콩을 투입하는 투입부, 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 공압시스템, 제어기 등의 순으로 구성하여 제작하였다. 2. 원형컨베이어벨트의 문제점을 보완하기 위하여 1단계는 평면벨트 표면에 마름모형상의 등변사다리형 컨베이어벨트를 부착하여 제작하였으나 내구성에 문제가 발생하여, 2단계는 평면벨트에 홈형을 부가한 형상으로 압출하여 실험한 결과 안정적인 공급율, 내구성 향상, 곡물의 끼임 문제 해소, 교환 편리성 등 만족스런 결과를 얻었다. 3. 콩 색채선별기의 분광검출부는 4방향을 비대칭적으로 ...
본 연구는 고품질의 콩 선별에 대한 시장의 요구에 따라 콩 색채선별기를 개발하기 위해 기존의 미곡용(쌀) 색채선별기를 분석하여 콩 선별에 적합한 색채선별기의 알고리즘을 개발하고, 국산 및 수요가 많은 수입 콩의 형상을 분석하고, 콩의 색상 분해를 위한 색도계(colorimeter)를 이용하여 양품과 불량품으로 선별하는 콩 색채선별기를 개발하였다. 콩(곡물)의 균열이나 응력을 최소화 하도록 수평이송컨베이어벨트의 이송조건을 설정하여 적용한 이송부와 4방향 센서을 병행하여 설계·제작하였다. 콩 색채선별기는 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 선별부 및 배출부 순으로 구성하였으며, 콩을 1립씩 검사 및 식별·제거하는 것을 전제로 각 구성부에 요구되는 기술을 체계적으로 개발해 고성능화를 실현하는 것을 최종목표로 하였다. 최종적으로, 본 연구의 성과는 4방향 센서를 이용한 콩 색채선별기를 설계·제작하였고, 시작품은 이미 콩 선별공장에 보급되어 가동중에 있으며 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 개발된 콩 색채선별기는 원료 콩을 투입하는 투입부, 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 공압시스템, 제어기 등의 순으로 구성하여 제작하였다. 2. 원형컨베이어벨트의 문제점을 보완하기 위하여 1단계는 평면벨트 표면에 마름모형상의 등변사다리형 컨베이어벨트를 부착하여 제작하였으나 내구성에 문제가 발생하여, 2단계는 평면벨트에 홈형을 부가한 형상으로 압출하여 실험한 결과 안정적인 공급율, 내구성 향상, 곡물의 끼임 문제 해소, 교환 편리성 등 만족스런 결과를 얻었다. 3. 콩 색채선별기의 분광검출부는 4방향을 비대칭적으로 광학렌즈, 형광램프를 배치함으로써 양면방식에서는 식별이 불가능하였던 곡물에 대해서 완전하게 식별·제거됨을 구명하였다. 4. 수평이송컨베이어벨트의 선속도는 흑태 및 서리태의 경우 300mm/sec, 백태의 경우 315mm/sec, 쥐눈이콩의 경우 325mm/sec에서 최적인 점을 구명하였다. 5. 주요 콩의 색상에 대한 센서출력파형을 각각 비교하였으며, 배경판을 Dark gray color로 했을 때, 백태의 경우 양품 -4V∼-12V, 불량품 +3V∼+12V, 흑태(서리태)의 경우 양품 -3V∼-10V, 불량품 +2V∼+8V, 적두(팥)의 경우 양품 -2V∼-3V, 불량품 +1V∼+3V 범위값으로 뚜렷한 센서출력파형이 형성됨을 구명하였다. 6. 시작기의 작업능률은 작업하고자 하는 원료의 불량품 혼입율, 원료의 종류, 지역별 원료의 색상 및 크기에 따라 다소 차이가 있었으나, 평균적으로 2,144kg/h으로 나타났다. 7. 시작기의 선별율은 백태의 경우 원료 중 불량품 혼입율이 증가함에 따라 선별율이 낮아지는 경향이 있었으나 평균선별율은 98.1%, 흑태의 경우는 백태의 경우보다 다소 선별율이 낮은 97.4%로 나타났다. 8. 시작기의 고정비는 20,103,000원으로 나타났으며, 경영규모별 톤당 선별비용은 1톤 경영규모시 20,106,000원/톤, 10톤 경영규모시 2,013,000원/톤, 100톤 경영규모시 204,000원/톤, 1,000톤 경영규모시 23,000원/톤으로 경영규모가 증가할수록 선별비용은 절감되는 것으로 나타났다. 9. 손익분기점은 인력선별 대비 경영규모는 시작기의 경우 55톤 전·후로, 수입기종의 경우는 130톤 전·후로 나타나 55톤 이상의 경영규모이면 관행의 인력선별보다 시작기가 더 유리한 것으로 판단되었다. 또한 우리나라 중소규모의 재배단지에 적용하기가 수입기종대비 유리한 것으로 나타났다. 10. 경영규모 500톤에서 수입기종 대비 시작기의 절감효과는 28,994,000원, 인력선별 대비 시작기의 절감효과는 180,042,000원이 절감되는 것으로 나타났다. 전체적인 결론은 본 연구의 최종 목표는 불량품을 100% 제거함으로서 불량품 농도를 100%에 근접시키는 것이고, 이 목표가 달성되면 개발된 4방향 센서를 이용한 콩 색채선별기는 우리나라의 콩 선별공장 뿐만아니라 세계시장에서도 적용 가능할 것으로 판단되며, 사용시 선별비용의 절감효과를 10배이상 높이는 것이다.
본 연구는 고품질의 콩 선별에 대한 시장의 요구에 따라 콩 색채선별기를 개발하기 위해 기존의 미곡용(쌀) 색채선별기를 분석하여 콩 선별에 적합한 색채선별기의 알고리즘을 개발하고, 국산 및 수요가 많은 수입 콩의 형상을 분석하고, 콩의 색상 분해를 위한 색도계(colorimeter)를 이용하여 양품과 불량품으로 선별하는 콩 색채선별기를 개발하였다. 콩(곡물)의 균열이나 응력을 최소화 하도록 수평이송컨베이어벨트의 이송조건을 설정하여 적용한 이송부와 4방향 센서을 병행하여 설계·제작하였다. 콩 색채선별기는 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 선별부 및 배출부 순으로 구성하였으며, 콩을 1립씩 검사 및 식별·제거하는 것을 전제로 각 구성부에 요구되는 기술을 체계적으로 개발해 고성능화를 실현하는 것을 최종목표로 하였다. 최종적으로, 본 연구의 성과는 4방향 센서를 이용한 콩 색채선별기를 설계·제작하였고, 시작품은 이미 콩 선별공장에 보급되어 가동중에 있으며 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 개발된 콩 색채선별기는 원료 콩을 투입하는 투입부, 원료공급부, 분광검출부, 신호처리부, 공압시스템, 제어기 등의 순으로 구성하여 제작하였다. 2. 원형컨베이어벨트의 문제점을 보완하기 위하여 1단계는 평면벨트 표면에 마름모형상의 등변사다리형 컨베이어벨트를 부착하여 제작하였으나 내구성에 문제가 발생하여, 2단계는 평면벨트에 홈형을 부가한 형상으로 압출하여 실험한 결과 안정적인 공급율, 내구성 향상, 곡물의 끼임 문제 해소, 교환 편리성 등 만족스런 결과를 얻었다. 3. 콩 색채선별기의 분광검출부는 4방향을 비대칭적으로 광학렌즈, 형광램프를 배치함으로써 양면방식에서는 식별이 불가능하였던 곡물에 대해서 완전하게 식별·제거됨을 구명하였다. 4. 수평이송컨베이어벨트의 선속도는 흑태 및 서리태의 경우 300mm/sec, 백태의 경우 315mm/sec, 쥐눈이콩의 경우 325mm/sec에서 최적인 점을 구명하였다. 5. 주요 콩의 색상에 대한 센서출력파형을 각각 비교하였으며, 배경판을 Dark gray color로 했을 때, 백태의 경우 양품 -4V∼-12V, 불량품 +3V∼+12V, 흑태(서리태)의 경우 양품 -3V∼-10V, 불량품 +2V∼+8V, 적두(팥)의 경우 양품 -2V∼-3V, 불량품 +1V∼+3V 범위값으로 뚜렷한 센서출력파형이 형성됨을 구명하였다. 6. 시작기의 작업능률은 작업하고자 하는 원료의 불량품 혼입율, 원료의 종류, 지역별 원료의 색상 및 크기에 따라 다소 차이가 있었으나, 평균적으로 2,144kg/h으로 나타났다. 7. 시작기의 선별율은 백태의 경우 원료 중 불량품 혼입율이 증가함에 따라 선별율이 낮아지는 경향이 있었으나 평균선별율은 98.1%, 흑태의 경우는 백태의 경우보다 다소 선별율이 낮은 97.4%로 나타났다. 8. 시작기의 고정비는 20,103,000원으로 나타났으며, 경영규모별 톤당 선별비용은 1톤 경영규모시 20,106,000원/톤, 10톤 경영규모시 2,013,000원/톤, 100톤 경영규모시 204,000원/톤, 1,000톤 경영규모시 23,000원/톤으로 경영규모가 증가할수록 선별비용은 절감되는 것으로 나타났다. 9. 손익분기점은 인력선별 대비 경영규모는 시작기의 경우 55톤 전·후로, 수입기종의 경우는 130톤 전·후로 나타나 55톤 이상의 경영규모이면 관행의 인력선별보다 시작기가 더 유리한 것으로 판단되었다. 또한 우리나라 중소규모의 재배단지에 적용하기가 수입기종대비 유리한 것으로 나타났다. 10. 경영규모 500톤에서 수입기종 대비 시작기의 절감효과는 28,994,000원, 인력선별 대비 시작기의 절감효과는 180,042,000원이 절감되는 것으로 나타났다. 전체적인 결론은 본 연구의 최종 목표는 불량품을 100% 제거함으로서 불량품 농도를 100%에 근접시키는 것이고, 이 목표가 달성되면 개발된 4방향 센서를 이용한 콩 색채선별기는 우리나라의 콩 선별공장 뿐만아니라 세계시장에서도 적용 가능할 것으로 판단되며, 사용시 선별비용의 절감효과를 10배이상 높이는 것이다.
Traditionally, manpower has been a main tool for soybean sorting in Korea. Depending on the skilled level of working labor, sorted soybean quality varies. Also, it causes to increase the processing cost. Therefore, more efficient color sorter for soybean was also needed. Some soybean processing plan...
Traditionally, manpower has been a main tool for soybean sorting in Korea. Depending on the skilled level of working labor, sorted soybean quality varies. Also, it causes to increase the processing cost. Therefore, more efficient color sorter for soybean was also needed. Some soybean processing plants applied a color sorter for rice. But, the efficiency of this rice color sorter turned out to be very low. In oder to solve these problems, the prototype soybean color sorter with a horizontal belt-conveyor has been developed in this study. Besides, this belt-conveyor has been expected to reduce the damage of soybean during the soybean transportation at a soybean process plant. For the study, the following steps have been considered: 1. A 4-direction perception sensor has been designed and developed. 2. A prototype color sorter consisting of four parts: ①soybean inlet part, ②soybean feeding part, ③perception part and ④ejecting part has been designed and developed. 3. This prototype color sorter has been tested and modified in order to minimize problems at soybean processing plants for the future. 4. Also, economic feasibility is analyzed comparing with a traditional sorting method operated by man power and with imported soybean color sorters as well. The results of this study are summarized as follows; 1. Relationship between sensor output wave and hue of various soybeans has been tested and analyzed as follows; best response for GRAY colored reflection panel among others, superior goods in the range from -4V to -12V and inferior ones in the range from +3V to +12V for yellow soybean, superior goods in the range from -3V to -10V and inferior ones in the range from +2V to +8V for black soybean, superior goods in the range from -2V to -3V and inferior ones in the range from +1V to +3V for red soybean. 2. The developed prototype soybean sorter consists of: ①horizontal conveying system, ②soybean perception system, ③first superior good's ejecting system, ④second superior good's ejecting system, ⑤first inferior good's ejecting system, ⑥second inferior good's ejecting system, ⑦process system and ⑧control system. 3. The optimum speed of the belt-conveyor is 300mm/s when the black soybeans are scanned and 315mm/s when the yellow soybeans are scanned. 4. The recognition system of optical lens and the fluorescent lamp of the soybean color sorter are arranged with four directions. Consequently the grain which could not detect by traditional two direction system can be sorted by this system. 5. The average sorting capacity is 2,144kg/h. Also, the average sorting rate is 98.06% with the yellow soybean and 97.38% with the black soybean. 6. The total sorting cost of the prototype color sorter is analyzed comparing with the traditional system. According to the results, the cost analysis of the developed prototype sorter decreases rapidly as the process rate is increases. The cost when it processes 1.0ton of soybean per year is estimated as 20,106,000won/ton and 204,000won/ton when it processes 100tons a year respectively. 7. The break even point of the prototype developed in this study is estimated as 55ton/year compare with the traditional method sorted by human hand. 8. Therefore, the prototype system can be reduced 180,042,000won per year when it process 500ton/year compare with the traditional method. 9. In conclusion, the belt conveyor typed soybean color sorter developed in this study can be served as a very useful machine for sorting the soybean in Korea. Also, the expected cost reduction will be very effective for soybean processing plant.
Traditionally, manpower has been a main tool for soybean sorting in Korea. Depending on the skilled level of working labor, sorted soybean quality varies. Also, it causes to increase the processing cost. Therefore, more efficient color sorter for soybean was also needed. Some soybean processing plants applied a color sorter for rice. But, the efficiency of this rice color sorter turned out to be very low. In oder to solve these problems, the prototype soybean color sorter with a horizontal belt-conveyor has been developed in this study. Besides, this belt-conveyor has been expected to reduce the damage of soybean during the soybean transportation at a soybean process plant. For the study, the following steps have been considered: 1. A 4-direction perception sensor has been designed and developed. 2. A prototype color sorter consisting of four parts: ①soybean inlet part, ②soybean feeding part, ③perception part and ④ejecting part has been designed and developed. 3. This prototype color sorter has been tested and modified in order to minimize problems at soybean processing plants for the future. 4. Also, economic feasibility is analyzed comparing with a traditional sorting method operated by man power and with imported soybean color sorters as well. The results of this study are summarized as follows; 1. Relationship between sensor output wave and hue of various soybeans has been tested and analyzed as follows; best response for GRAY colored reflection panel among others, superior goods in the range from -4V to -12V and inferior ones in the range from +3V to +12V for yellow soybean, superior goods in the range from -3V to -10V and inferior ones in the range from +2V to +8V for black soybean, superior goods in the range from -2V to -3V and inferior ones in the range from +1V to +3V for red soybean. 2. The developed prototype soybean sorter consists of: ①horizontal conveying system, ②soybean perception system, ③first superior good's ejecting system, ④second superior good's ejecting system, ⑤first inferior good's ejecting system, ⑥second inferior good's ejecting system, ⑦process system and ⑧control system. 3. The optimum speed of the belt-conveyor is 300mm/s when the black soybeans are scanned and 315mm/s when the yellow soybeans are scanned. 4. The recognition system of optical lens and the fluorescent lamp of the soybean color sorter are arranged with four directions. Consequently the grain which could not detect by traditional two direction system can be sorted by this system. 5. The average sorting capacity is 2,144kg/h. Also, the average sorting rate is 98.06% with the yellow soybean and 97.38% with the black soybean. 6. The total sorting cost of the prototype color sorter is analyzed comparing with the traditional system. According to the results, the cost analysis of the developed prototype sorter decreases rapidly as the process rate is increases. The cost when it processes 1.0ton of soybean per year is estimated as 20,106,000won/ton and 204,000won/ton when it processes 100tons a year respectively. 7. The break even point of the prototype developed in this study is estimated as 55ton/year compare with the traditional method sorted by human hand. 8. Therefore, the prototype system can be reduced 180,042,000won per year when it process 500ton/year compare with the traditional method. 9. In conclusion, the belt conveyor typed soybean color sorter developed in this study can be served as a very useful machine for sorting the soybean in Korea. Also, the expected cost reduction will be very effective for soybean processing plant.
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