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

في السنوات الأخيرة، شهدت صناعة الفرز تطورات ملحوظة بفضل دمج أحدث التقنيات. ومن بين هذه التقنيات، اكتسب تطبيق تقنية الفرز بالضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء أهمية كبيرة. تستكشف هذه المقالة أنواع الأضواء المستخدمة في تطبيقات الفرز، مع التركيز بشكل أساسي على تقنية الفرز بالضوء المرئي، وتقنيات الفرز بالأشعة تحت الحمراء القصيرة، والأشعة تحت الحمراء القريبة. تُحدث هذه التقنيات ثورة في فرز الألوان والأشكال وإزالة الشوائب، مما يُمكّن الصناعات من تحقيق مستويات غير مسبوقة من الكفاءة والدقة.

1. تقنية فرز الضوء المرئي

نطاق الطيف: 400-800 نانومتر

تصنيف الكاميرا: خطي/مستوي، 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 و800 نانومتر، وهو ضمن نطاق الرؤية البشرية. وتتضمن كاميرات عالية الدقة (2048 بكسل) قادرة على التصنيف الخطي أو المستوي، وتتوفر بألوان الأبيض والأسود أو RGB.

1.1 فرز الألوان

هذه التقنية مثالية لفرز الألوان، حيث تُمكّن الصناعات من التمييز بين الملمس والأحجام والأشكال مع اختلافات طفيفة في اللون. وتُستخدم على نطاق واسع في فرز المواد والشوائب التي يُمكن تمييزها بالعين المجردة. فمن المنتجات الزراعية إلى عمليات التصنيع، يُحدد الفرز بالضوء المرئي المنتجات ويفصلها بفعالية بناءً على خصائصها اللونية.

1.2 فرز الأشكال

من التطبيقات الرائعة الأخرى لتصنيف الضوء المرئي تصنيف الأشكال. فباستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي، تستطيع هذه التقنية التعرف على الأشياء وتصنيفها بدقة بناءً على أشكالها، مما يُبسّط العمليات الصناعية المختلفة.

1.3 الفرز المدعوم بالذكاء الاصطناعي

يُعزز دمج الذكاء الاصطناعي قدرات فرز الضوء المرئي. تُمكّن الخوارزميات المتقدمة النظام من التعلم والتكيف، مما يجعله قادرًا على تمييز الأنماط المعقدة وضمان فرز دقيق في مختلف القطاعات.

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، متعددة الأطياف، إلخ.

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

تعمل تقنية فرز الأشعة تحت الحمراء القصيرة في نطاق طيف يتراوح بين 900 و1700 نانومتر، أي ما يتجاوز النطاق المرئي للبشر. وتتضمن كاميرات متخصصة ذات قدرات متفاوتة في الأشعة تحت الحمراء، مثل الأشعة تحت الحمراء أحادية أو ثنائية أو مركبة أو متعددة الأطياف.

2.1 فرز المواد بناءً على محتوى الرطوبة والزيت

تتميز تقنية الأشعة تحت الحمراء القصيرة بتميزها في فرز المواد بناءً على نسبة الرطوبة والزيت فيها. هذه القدرة تجعلها قيّمة بشكل خاص في صناعة المكسرات، حيث تُستخدم على نطاق واسع لفصل حبات قشور الجوز، وبذور اليقطين، وسيقان الزبيب، والنوى عن حبوب البن.

2.2 فرز البلاستيك

يستفيد فرز البلاستيك، وخاصةً عند التعامل مع مواد من نفس اللون، بشكل كبير من تقنية الأشعة تحت الحمراء القصيرة. فهي تتيح فصلًا دقيقًا لأنواع البلاستيك المختلفة، مما يُبسط عمليات إعادة التدوير، ويضمن جودة عالية للمنتجات النهائية.

3. تقنية الفرز بالأشعة تحت الحمراء - الأشعة تحت الحمراء القريبة

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 طيف يتراوح بين 800 و1000 نانومتر، مما يوفر رؤى قيّمة تتجاوز نطاق الرؤية البشرية. وتستخدم كاميرات عالية الدقة بدقة 1024 أو 2048 بكسل، مما يتيح فرزًا فعالًا ودقيقًا.

3.1 فرز الشوائب

تتميز تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة بفعالية خاصة في فرز الشوائب، مما يجعلها أداة قيّمة في مختلف الصناعات. على سبيل المثال، يمكنها كشف وإزالة بياض البطن من الأرز، والنوى وروث الفئران من بذور اليقطين، والحشرات من أوراق الشاي.

3.2 فرز المواد

إن قدرة التكنولوجيا على تحليل المواد خارج النطاق المرئي للبشر تسمح بفرز المواد بدقة، وتبسيط عمليات التصنيع والإنتاج عبر قطاعات متعددة.

خاتمة

أحدثت التطورات في تقنيات الفرز، وخاصةً في تطبيقات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، ثورةً في قدرات الفرز في مختلف الصناعات. تُمكّن تقنية الفرز بالضوء المرئي من فرز الألوان والأشكال بكفاءة عالية باستخدام خوارزميات مدعومة بالذكاء الاصطناعي. يتفوق الفرز بالأشعة تحت الحمراء القصيرة في فرز المواد بناءً على محتوى الرطوبة والزيت، مما يُفيد صناعة المكسرات وعمليات فرز البلاستيك. في الوقت نفسه، تُثبت تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة أهميتها في فرز الشوائب والمواد. ومع استمرار تطور هذه التقنيات، يبدو مستقبل تطبيقات الفرز واعدًا، إذ يُبشر بتحسين الكفاءة والدقة والاستدامة في مختلف الصناعات حول العالم.

وفيما يلي بعض تطبيقات الجمع بين هذه التقنيات:

ضوء مرئي عالي الدقة + الذكاء الاصطناعي: الخضروات (فرز الشعر)

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

الضوء المرئي + الذكاء الاصطناعي: فرز نواة الجوز

تقنية الضوء المرئي + الذكاء الاصطناعي + أربع كاميرات منظور: فرز المكاديميا

الأشعة تحت الحمراء + الضوء المرئي: فرز الأرز

الضوء المرئي + الذكاء الاصطناعي: اكتشاف عيوب فيلم الانكماش الحراري واكتشاف رمز الرش