Точный отбор зерна — фотосепараторы и рентген-детекторы

Текст: Сергей Провоторов, инженер ООО «РусПром»

Современные производственные процессы требуют высокой точности и эффективности на всех этапах — от технологии возделывания культур до сортировки сырья и контроля качества готовой продукции. Помогают в этом фотосепараторы и рентген-детекторы.

Фотосепараторы — это интеллектуальные системы, которые сортируют материалы на основе их оптических характеристик. В таком оборудовании используются сенсоры и камеры, которые анализируют форму, цвет и текстуру продукта с точностью, невозможной для человеческого глаза. Оптические сенсоры фиксируют изображения, а затем специализированные алгоритмы обрабатывают данные для принятия решения о разделении материала. Светодиодные и инфракрасные датчики, установленные в современных моделях, гарантируют точную работу в условиях высокой интенсивности сортировки. Благодаря этим технологиям фотосепараторы могут обеспечить исключительное качество конечного продукта, устраняя даже те загрязнители, которые невозможно выявить визуально.

ВИДЫ ФОТОСЕПАРАТОРОВ

Существует два основных вида фотосепараторов: вертикальные и горизонтальные, ленточные. И хотя оба устройства выполняют одну функцию — сортировку, они существенно различаются по конструкции и области применения.

Вертикальные фотосепараторы работают по принципу гравитации. Продукт падает вниз, проходя через зону с оптическими сенсорами, где происходит анализ и сортировка. Воздушные эжекторы выбивают нежелательный продукт, позволяя хорошему материалу свободно падать. Такие фотосепараторы активно применяются для сортировки масличных культур, злаков, орехов и пластмасс.

Горизонтальные фотосепараторы, наоборот, транспортируют продукт по конвейерной ленте. Это позволяет равномерно распределить материал и обеспечить его тщательную проверку. Горизонтальные модели более гибкие в настройке, что делает их незаменимыми для сортировки как сухих продуктов — зерен, орехов, так и свежих или замороженных ягод, овощей и фруктов. Горизонтальные модели особенно эффективны для сортировки чипсов, салатных листьев, лука, петрушки и других подобных продуктов. Благодаря своей конструкции они обеспечивают более деликатную обработку материала.

Оба типа фотосепараторов представляют собой современные технологические решения, способные повысить производительность предприятий, сократить расходы на производство и увеличить стоимость конечного продукта.

InGaAs-ТЕХНОЛОГИЯ

Современные фотосепараторы используют камеры, работающие с видимым спектром (RGB), что позволяет эффективно сортировать продукты по цвету. Однако в ситуациях, когда требуется разделить материалы с одинаковыми или схожими оттенками, RGB-технология не справляется. Например, шелушенный и не шелушенный овес визуально практически неразличимы.

Для решения подобных задач применяются инфракрасные камеры, работающие с невидимым светом. Эти камеры позволяют сортировать продукты не по цвету, а по структуре и материалу. Особенно эффективны камеры, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) и коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR) с сенсорами на основе арсенида индия-галлия (InGaAs). Такие камеры способны различать материалы, которые выглядят одинаково в видимом спектре, благодаря тому, что SWIR-волны легко проходят сквозь такие вещества, как вода, туман или силикон.

InGaAs-камеры находят применение там, где требуется высокоточная сортировка продуктов с одинаковыми цветами, но различной структурой. Они используются для отделения пищевых продуктов от непищевых загрязнителей, определения уровня влажности, сортировки пластиков или выявления порченных фруктов. Применение таких технологий позволяет расширить возможности производства, повысить качество конечного продукта и минимизировать потери.

ГЛУБОКИЙ АНАЛИЗ

В 2023 году российский рынок технологий для сельского хозяйства пополнился уникальной разработкой — фотосепаратором с глубоким искусственным интеллектом (AI deep learning). Такие фотосепараторы способны анализировать качество продукции в буквальном смысле на лету, обеспечивая исключительную точность сортировки различных сыпучих продуктов.

Первые горизонтальные модели AI-фотосепараторов, выпущенные в 2022 году, имели недостатки. Основной проблемой было время обработки: камеры фиксировали продукт во время его движения по ленте, но решение о годности или негодности принималось с длительной задержкой. Еще один большой недостаток — постоянная загрязненность ленты, из-за которой машина ошибочно срабатывала на пустом месте, что приводило к снижению эффективности работы.

Однако инженеры продолжали развивать технологию. Уже через полгода была представлена новая модель с улучшенной AI-системой, которая позволила сократить время обработки и сканировать продукт в полете.

РЕНТГЕНОВСКИЕ СИСТЕМЫ

Наряду с фотосепараторами, рентген-детекторы играют важную роль в обеспечении безопасности и качества продукции. Рентгеновское излучение позволяет «просветить» продукт, выявляя скрытые дефекты или инородные включения, которые невозможно обнаружить другими методами. Принцип работы рентгеновских систем основан на различной проницаемости материалов для X-лучей: органические и неорганические материалы, например, стекло, металл, резина, демонстрируют разную степень поглощения лучей.

Рентген-детекторы особенно востребованы в пищевой промышленности, где важно гарантировать чистоту продукции. Например, пустой грецкий орех и орех с ядром пропустят рентгеновские лучи по-разному, что позволяет моментально выявить дефектный продукт. Современные системы могут инспектировать продукцию как в сыпучем виде, так и на финальной стадии упаковки, что обеспечивает полный цикл контроля.

Рентгеновское оборудование также используется в металлургии, медицине и безопасности, где необходимо проверять структуру материалов или содержимое объектов без их повреждения.

ИНТЕГРАЦИЯ В ПРОИЗВОДСТВО

Установка фотосепараторов и рентген-детекторов на предприятии проходит с участием специалистов, которые помогают выбрать оборудование под конкретные производственные задачи. На этапе подготовки создается детальный план размещения машин, учитывающий особенности пространства и производственной линии. Фотосепараторы и рентген-детекторы интегрируются практически в любое производство, в том числе в уже существующие линии, что делает процесс внедрения максимально удобным.

После установки инженеры настраивают программы под нужды предприятия и проводят обучение операторов, чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования. При этом предусмотрена возможность дистанционной настройки и обновления программного обеспечения, что упрощает эксплуатацию и техническую поддержку.

Инженеры обеспечивают полное сопровождение клиентов, начиная от выбора оборудования и до его обслуживания, что гарантирует надежную и эффективную работу на каждом этапе эксплуатации.

Фотосепараторы и рентген-детекторы повышают эффективность производства, оптимизируя процессы сортировки и контроля качества. Внедрение такого оборудования снижает потери продукции за счет точного выявления дефектов или посторонних примесей, что, в свою очередь, ведет к более экономичному использованию сырья, сокращению отходов и снижению затрат на производство.

Кроме того, автоматизация рабочих процессов уменьшает потребность в ручном труде и минимизирует влияние человеческого фактора. Производственный цикл ускоряется, объемы выпуска увеличиваются, а качество продукции сохраняется. Использование фотосепараторов и рентген-детекторов также влияет на безопасность и качество продукции и, что важно, на улучшение экономической эффективности предприятия.