التطورات في تقنيات الفرز: نظرة شاملة لتطبيقات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء

في السنوات الأخيرة، شهدت صناعة الفرز تطورات ملحوظة بسبب تكامل التقنيات المتطورة. ومن بين هذه التطبيقات، اكتسب تطبيق تكنولوجيا فرز الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء أهمية كبيرة. تستكشف هذه المقالة الأضواء المختلفة المستخدمة في تطبيقات الفرز، مع التركيز بشكل أساسي على تقنية فرز الضوء المرئي، والأشعة تحت الحمراء القصيرة، وتقنيات الفرز تحت الحمراء القريبة. تُحدث هذه التقنيات ثورة في فرز الألوان، وفرز الأشكال، وإزالة الشوائب، مما يمكّن الصناعات من تحقيق مستويات غير مسبوقة من الكفاءة والدقة.

1. تقنية فرز الضوء المرئي

نطاق الطيف: 400-800 نانومتر

تصنيف الكاميرا: خطي/مستو، أبيض وأسود/RGB، الدقة: 2048 بكسل

التطبيقات: فرز الألوان، فرز الأشكال، الفرز المدعوم بالذكاء الاصطناعي.

تستخدم تقنية فرز الضوء المرئي نطاق الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتراوح بين 400 إلى 800 نانومتر، وهو ضمن النطاق المرئي للإنسان. يشتمل على كاميرات عالية الدقة (2048 بكسل) قادرة على التصنيفات الخطية أو المستوية، وقد تأتي باللونين الأسود والأبيض أو متغيرات RGB.

1.1 فرز الألوان

تعتبر هذه التقنية مثالية لفرز الألوان، مما يسمح للصناعات بالتمييز بين الأنسجة والأحجام والأشكال مع وجود اختلافات طفيفة في اللون. يجد تطبيقًا واسع النطاق في فرز المواد والشوائب التي يمكن تمييزها بالعين البشرية. بدءًا من المنتجات الزراعية وحتى عمليات التصنيع، يعمل فرز الضوء المرئي على تحديد العناصر وفصلها بشكل فعال بناءً على خصائص الألوان الخاصة بها.

1.2 فرز الأشكال

تطبيق آخر رائع لفرز الضوء المرئي هو فرز الأشكال. ومن خلال الاستفادة من الخوارزميات المدعومة بالذكاء الاصطناعي، يمكن للتكنولوجيا التعرف على الأشياء وتصنيفها بدقة بناءً على أشكالها، مما يؤدي إلى تبسيط العمليات الصناعية المختلفة.

1.3 الفرز المدعوم بالذكاء الاصطناعي

يؤدي دمج الذكاء الاصطناعي إلى تعزيز قدرات فرز الضوء المرئي. تعمل الخوارزميات المتقدمة على تمكين النظام من التعلم والتكيف، مما يجعله قادرًا على التعرف على الأنماط المعقدة وضمان الفرز الدقيق عبر الصناعات المتنوعة.

2. تقنية الفرز بالأشعة تحت الحمراء – الأشعة تحت الحمراء القصيرة

نطاق الطيف: 900-1700 نانومتر

تصنيف الكاميرا: الأشعة تحت الحمراء المفردة، الأشعة تحت الحمراء المزدوجة، الأشعة تحت الحمراء المركبة، الأشعة تحت الحمراء المتعددة الأطياف، إلخ.

التطبيقات: فرز المواد على أساس محتوى الرطوبة والزيت، صناعة الجوز، فرز البلاستيك.

تعمل تقنية الفرز بالأشعة تحت الحمراء القصيرة في نطاق الطيف من 900 إلى 1700 نانومتر، وهو ما يتجاوز النطاق المرئي للإنسان. وهو يشتمل على كاميرات متخصصة بقدرات مختلفة للأشعة تحت الحمراء، مثل الأشعة تحت الحمراء الفردية أو المزدوجة أو المركبة أو متعددة الأطياف.

2.1 فرز المواد على أساس محتوى الرطوبة والزيت

تتفوق تقنية الأشعة تحت الحمراء القصيرة في فرز المواد بناءً على محتواها من الرطوبة والزيت. هذه القدرة تجعلها ذات قيمة خاصة في صناعة الجوز، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع لفصل حبات قشرة الجوز، وحبات قشرة بذور اليقطين، وسيقان الزبيب، والأحجار من حبوب البن.

2.2 فرز البلاستيك

فرز البلاستيك، وخاصة عند التعامل مع المواد من نفس اللون، يستفيد بشكل كبير من تقنية الأشعة تحت الحمراء القصيرة. فهو يسمح بالفصل الدقيق بين أنواع البلاستيك المختلفة، وتبسيط عمليات إعادة التدوير وضمان منتجات نهائية عالية الجودة.

3. تقنية الفرز بالأشعة تحت الحمراء – بالقرب من الأشعة تحت الحمراء

نطاق الطيف: 800-1000 نانومتر

تصنيف الكاميرا: دقة 1024 و2048 بكسل

التطبيق: فرز الشوائب، فرز المواد.

تعمل تقنية الفرز بالأشعة تحت الحمراء القريبة في نطاق الطيف من 800 إلى 1000 نانومتر، مما يوفر رؤى قيمة تتجاوز النطاق المرئي للإنسان. ويستخدم كاميرات عالية الدقة إما 1024 أو 2048 بكسل، مما يتيح فرزًا فعالاً ودقيقًا.

3.1 فرز الشوائب

تعتبر تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة فعالة بشكل خاص في فرز الشوائب، مما يجعلها أداة لا تقدر بثمن في مختلف الصناعات. على سبيل المثال، يمكنه اكتشاف وإزالة بياض البطن من الأرز، والحصى وفضلات الفئران من بذور اليقطين، والحشرات من أوراق الشاي.

3.2 فرز المواد

وتسمح قدرة التكنولوجيا على تحليل المواد خارج النطاق المرئي للإنسان بفرز المواد بدقة، وتبسيط عمليات التصنيع والإنتاج عبر قطاعات متعددة.

خاتمة

أحدثت التطورات في تقنيات الفرز، وخاصة في تطبيقات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، ثورة في قدرات الفرز في مختلف الصناعات. تتيح تقنية فرز الضوء المرئي فرزًا فعالاً للألوان والأشكال باستخدام خوارزميات مدعومة بالذكاء الاصطناعي. يتفوق الفرز القصير بالأشعة تحت الحمراء في فرز المواد على أساس محتوى الرطوبة والزيت، مما يفيد صناعة الجوز وعمليات فرز البلاستيك. وفي الوقت نفسه، أثبتت تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة أنها لا تقدر بثمن في مجال فرز الشوائب والمواد. ومع استمرار تطور هذه التقنيات، يبدو مستقبل تطبيقات الفرز واعدًا، ويعد بتعزيز الكفاءة والدقة والاستدامة عبر الصناعات في جميع أنحاء العالم.

فيما يلي بعض تطبيقات الجمع بين هذه التقنيات:

ضوء مرئي فائق الوضوح + الذكاء الاصطناعي: الخضروات (فرز الشعر)

الضوء المرئي + الأشعة السينية + الذكاء الاصطناعي: فرز الفول السوداني

الضوء المرئي + الذكاء الاصطناعي: فرز نواة الجوز

الضوء المرئي+الذكاء الاصطناعي+تقنية الكاميرات الأربع المنظورية: فرز المكاداميا

الأشعة تحت الحمراء + الضوء المرئي: فرز الأرز

الضوء المرئي + الذكاء الاصطناعي: الكشف عن عيوب فيلم الانكماش الحراري والكشف عن رمز الرش