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음압 기반 미세 파각란 검출 장치 구상 및 최적 운영 조건 구명
Design of egg micro-crack detection device based on vacuum and finding out the optimum operating conditions of the equipment
조성용 ( Sung Yong Joe ) , 황선호 ( Seon Ho Hwang ) , 소준휘 ( Jun Hwi So ) , 이승현 ( Seung Hyun Lee )
UCI I410-ECN-0102-2021-500-001267753
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계란은 물리적 충격으로 인한 파손이 쉽기 때문에 이송 및 생산 과정에서 종종 파각란이 발생한다. 파각란의 경우 식품매개병원균에 노출될 위험이 크기 때문에 유통 전 선별 과정을 거치게 된다. 현재 국내 계란 선별 기술로는 육안 검사, 중량선별과 같은 방식의 기술로써 미세한 크랙 검출에는 한계가 있다. 따라서 상대적으로 성능이 우수한 일본 및 유럽 등 선진국의 선별시스템을 주로 사용하고 있지만, 해외 제품은 국내 갈색란의 특징을 반영하여 제작되지 않았기 때문에 오검출률이 높은 것으로 나타났다. 미세 파각란을 검출하는 주요 기술로는 음향 및 진동을 이용한 방법이 있지만 이러한 기술들은 접촉 방식이기 때문에 계란에 직접 영향을 줄 가능성이 있으며, 진동 혹은 음향을 발생시키는 장치가 계란 수와 동일해야 하기 때문에 검사하고자 하는 계란의 수가 많아질수록 장비 설계비용도 커지게 된다. 음압을 이용한 방식은 순간적인 진공 처리를 통해 계란 내 외부 간의 압력 차이로 미세한 균열을 따라 팽창을 발생시켜 파각란을 검출한다. 음압을 이용하여 미세 파각란을 검출하는 기술은 기계 비전을 접목할 경우 기존의 음향, 진동 검출 기술보다 정확도가 높고, 계란 수에 비례하지 않기 때문에 보다 적은 비용으로도 검출 시스템을 제작할 수 있다. 본 연구에서는 음압을 기반으로 하여 머신 비전을 접목한 미세 파각란 검출 장치를 개발하고자 하였다. 음압 미세 파각란 검출 장치는 계란 회전 장치와 광원 모듈이 설치된 계란 진공 챔버, 에어실린더, 아크릴 챔버로 구성된 진공 펌프 및 챔버 상단부에서 계란 이미지를 추출하기 위한 카메라 모듈로 구성되었다. 진공 챔버 내 최대 60구의 계란에 대한 순간적인 압력 구배를 발생시킬 수 있는 최적의 에어 실린더 속도를 구명하기 위하여 에어 컴프레셔의 압력 및 스피드 컨트롤러의 단계를 구명하였다. 계란 회전 장치는 계란 전용 롤러 및 스텝 모터를 사용하여 최소한의 회전을 통해 계란의 전체의 이미지를 추출할 수 있도록 모터 회전수를 선정하였다. 정확한 크랙 검출을 위해 계란에 투과되는 빛의 세기가 계산되어졌으며, 계산된 값을 이용하여 적절한 LED 모듈이 선정되었다. LED 모듈과 계란 사이에 진공컵을 부착하여 빛의 산란을 방지함으로써 효과적인 이미지처리가 가능하도록 설계되었다. 본 연구는 국내 계란 선별 기술의 경쟁력 및 우수성 향상을 위한 장비 개발의 기초 실험으로써 음압을 이용한 미세 파각란 검출 장치의 레이아웃 작성 및 최적 운영 조건을 구명하고자 하였으며, 연구 결과를 통해 미세 파각란 검출에 대한 음압 방식의 효율성을 확인할 수 있었다.

[자료제공 : 네이버학술정보]
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