Фотосепаратор

Фотосепаратор, оптический сортировщик — оборудование, позволяющее осуществлять сортировку любого сыпучего материала, основываясь на таком физическом свойстве тела, как цвет. Для анализа объектов применяются как монохромные камеры (CCD, CMOS), так и цветные (например, RGB). В случае применения монохромной камеры полноправно говорить о сортировки по цвету нельзя — скорее, это можно назвать сортировкой по такому параметру, как оттенок (интенсивность).

История создания

править

Страной, которая первой изготовила фотосепаратор, принято считать Японию. Использовались данные сепараторы для сортировки риса. По другой версии, впервые в промышленных масштабах оптические сортировщики стали применяться в США в 50-х гг. на производстве снековой (чипсы) продукции. В советское время в Ленинграде был создан экспериментальный экземпляр, но в серию он не вышел. На сегодняшний день фотосепараторы различных марок и конфигураций выпускают почти все страны мира.

Технология фотосепарации

править

Возможности фотосепаратора сводятся к определению в потоке продукта, отличающегося по цвету инородного тела. При этом отличие годного от негодно продукта может быть минимальным. Имеется в виду монохроматическое сепарирование и отличие тона цвета одного продукта от тона другого. Помимо этого существуют сортировщики выделяющие по двум и более цветам (бихроматические, трихроматические, RGB — red-green-blue системы и их вариации). Есть также возможность сепарации светлого продукта, чёрного продукта, прозрачного продукта (стекла, пластика, минералов), сепарации в ИК-спектре (в том числе одинаковых по цвету частиц), рентген- и УФ-люминесцентная сортировка (основанная на эффекте свечения примесей в продукте при облучении этими длинами волн) и т. д.

Принцип работы

править

В настоящее время основными являются два вида фотосепараторов: на сенсорах и CCD-камерах (или CMOS-камерах). Сенсор — это, по сути кремниевая пластинка, способная накапливать заряды. Фотосепараторы на основе сенсоров используют в качестве анализатора светового потока сенсор — кремниевый светоприёмник, при этом анализ зерновки происходит по всей площади (общим пятном) зерновки. Основной рабочий элемент ССD камеры — это кремниевая матрица из светочувствительных элементов. Изображение с ССD матриц получается точечным, в отличие от изображения получаемого с сенсора.

Также возможно использовать в системе анализа цветные камеры. Для ввода цветного изображения используют специальные системы, которые анализируют интенсивность потока в разных спектрах, а потом их суммируют. На сегодняшний день в аппаратах используется матрицы с 1024 пикселей, 2048 или 5120 пикселей по горизонтали. Матрица ССD осматривает полностью ширину лотка, а не отдельный канал.

Фотосепараторы с CCD камерами имеют преимущество перед сенсорными аппаратами, поскольку CCD камеры осматривают зерновку точечно. У них появляется возможность удалять в отход зерновки с мелкими дефектами, к примеру, при сортировке семечки — расколотые зерновки, при сортировке риса — вкрапления и заболевания и т. д.

Применение

править

Фотосепаратор может применяться в различных отраслях пищевой промышленности, медицине, химической промышленности, при сортировке минералов и солей, рециклинге отходов (стекло, пластик) и т. д.

В качестве перерабатываемого материала относительно пищевой промышленности могут выступать рис, кунжут, горох, пшеница, овес, гречневая крупа, подсолнечник, чай, бобы и фасоль, орехи кедровые, орехи грецкие и т. д. При выращивании любой агрокультуры особое значение имеет использование качественного семенного материала. Его очистка — весьма существенная проблема, решение которой имеет огромное значение. Особенно остро эта проблема проявляется при подготовке посевного материала мелкосеменных культур: овощей, трав, лекарственных, цветочных, некоторых технических культур. Применение фотосепаратора даёт возможность производителям — семеноводам поставлять на рынок продукцию, соответствующую самым высоким требованиям и соответствующую действующим стандартам качества ГОСТам.

Фотосепараторы нашли наиболее широкое применение на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности. Они востребованы там, где нужен максимально качественный отбор сыпучего сырья. Например, фотосепараторы занимают свое место в финальной части подготовительного процесса в мельничном производстве. Фактически, один раз пройдя через аппарат, зерно сортируется до 99,9 % чистоты.

Помимо зерна фотосепарация используется при сортировке массы других пищевых продуктов: бобовые и масличные культуры, орехи, семена трав, сушеные фрукты и ягоды.

Сейчас данная техника сортирует продукты по двум ключевым группам признаков. Первая — геометрические. Это размер, форма, площадь объекта, наличие сколов, трещин, других дефектов и т. д. Вторая группа — цветовые признаки. То есть, это сам цвет, оттенки, яркость продукта и др.

Ранее при помощи фотосепаратора была невозможна качественная обработка таких продуктов как подсолнечник с полосатой текстурой и изюм с плодоножками . В 2015 году Китайские ученые решили эту проблему. С внедрением нейронного алгоритма стало возможно качественное отделение подсолнечника с полосатой текстурой от семян с частично разрушенной оболочкой или другими дефектами и от посторонних примесей, также оборудование справляется с разделением изюма с плодоножками и от «чистого» изюма.

В 2016 году китайские разработчики пошли дальше и разработали фотосепараторы с искусственным интеллектом, что гораздо упрощает и улучшает качество сортировки продуктов, в отличие от старых моделей, фотосепаратор не нужно каждый раз перенастраивать для получения лучшего результата.

Фотосепараторы востребованы и на непищевых производствах. Так, с их помощью сортируют соли и минералы, а также стекло, пластик и отходы при вторичной переработке.

Ссылки

править