Инфракрасная технология сортировки фотосепараторов MEYER

Невидимый спектр

Сами того не замечая, каждый день мы сталкиваемся с электромагнитным световым излучением в различных формах: гамма-лучи, рентген, ультрафиолет, видимый световой спектр, инфракрасное и микроволновое излучения, радиоволны - все они отличают друг от друга длиной волны и частотой.С развитием технологий в фотосепараторах начали применяться камеры c матрицами, работающими в видимом спектре по модели RGB (от названия цветов: red (красный), green (зелёный), blue (синий) - из сочетания этих трёх цветов состоят все другие цвета и оттенки спектра). И качество работы современных фотосепараторов при работе по такой схеме не вызывает вопросов. Однако бывают ситуации, когда требуется разделить одинаковые или очень близкие по цвету продукты. Например, нужно отделить шелушённый овёс от нешелушённого – по цвету они практически неразличимы.

Здесь на помощь приходят камеры, работающие с невидимым человеческому глазу световым излучением – инфракрасным, которое в свою очередь делится на инфракрасные диапазоны: ближний (NIR), коротковолновый (SWIR), средневолновой (MWIR), длинноволновый (LWIR). В отличие от излучения среднего ИК и длинного ИК диапазонов, которые исходят от самих объектов, SWIR излучение близко к видимому диапазону - фотоны либо отражаются, либо поглощаются объектами, и это свойство обеспечивает широкий динамический диапазон, необходимый для изображений с высоким разрешением. Аппараты с такими камерами позволяют сортировать уже не по цвету, а по структуре и характеристикам материала.

Фотосепараторы MEYER с инфракрасными камерами

Фотосепараторы с инфракрасными камерами используются для сортировки как пищевых, так и не пищевых продуктов, которые схожи по цвету, но различны по другому параметру, например, структуре. Они могут отбраковывать из пищевых непищевые засорители, такие как скорлупа, оболочка, пластик, камни, каучуки и т.д. А также отсортировать один вид пластика для другого.

Камеры для работы в NIR диапазоне

NIR-камеры фотосепараторов MEYER действуют в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны порядка 800–1000 нм). Самая обычная камера уже является NIR-камерой за счет строения матрицы. Чтобы изображение получилось таким, как его видит человек, в обычных цветных камерах используется фильтр, отсекающий инфракрасное излучение.

Для того чтобы обычная цветная камера превратилась в NIR-камеру, достаточно иметь фильтр, отсекающий, наоборот, видимое излучение, а также установить NIR-подсветку. Такую камеру можно смело называть NIR-камерой, она будет видеть излучение с длиной волны до 1000 нм. Такие технические решения уже давно применяются в производстве фотосепараторов MEYER. В комплектацию аппарата помимо двух обычных цветных добавляются две NIR-камеры.

Например, фотосепараторы с NIR-камерами широко используются для сортировки риса. Посмотрите на рисунок ниже.

На левой картинке мы видим фото риса с примесями пластика и камней, схожими по цвету с самим рисом. Если сортировать в видимом спектре, то мы не сможем удалить такие примеси. А если сортировать в невидимом NIR-спектре (фото справа), то рис становится темным, а камни и пластик – светлыми, так как отражают инфракрасное излучение.

Камеры с сенсорами InGaAs для работы в SWIR диапазоне

Цвета, которые являются практически идентичными в видимом диапазоне, легко различаются в диапазоне SWIR. В целях обнаружения светового излучения за пределами видимого диапазона и захвата всего спектра коротковолнового инфракрасного диапазона, чувствительная к свету область таких сенсоров изготавливается из такого материала, как арсенид индия-галлия (InGaAs ). Камеры с сенсорами InGaAs безопасны для зрения и продуктов, имеют небольшой размер и потреблять очень мало энергии, но выполнять значительные задачи.

Волны SWIR проходят сквозь стекло, объективы и другие оптические компоненты (оптические фильтры и окна), предназначаемые для SWIR съемки, могут изготавливаться по тем же технологиям, которые используются для компонентов видимого диапазона, что снижает издержки производства и делает возможным использование фильтров и окон в рамках одной системы.

InGaAs-камеры эффективны там, где использование приборов видимого излучения осложнено или невозможно:

водяной пар, туман и такие вещества, как силикон – все они прозрачны для SWIR-волн;
цвета, которые являются практически идентичными в видимом диапазоне, легко различаются в диапазоне SWIR.

Фотосепараторы с InGaAs-камерами могут использоваться для:

определения разницы оттенков в продуктах и материалах, которые имеют, казалось бы, одинаковый цвет в видимом спектре;
сортировки объектов идентичных по цвету по их структурным отличиям - пищевых продуктов от непищевых засорителей (скорлупа, пластик, камни и т.д.);
определения однородности или степени увлажненности покрытий основного материала;
определения уровня наполненности сквозь непрозрачный материал контейнера;
выявления порченных или гнилых фруктов;
определение относительного содержания влаги в растениях.

Зоны с большим содержанием жидкости на снимках выглядят темнее. Посмотрите, например, как испорченное яблоко видит человеческий глаз (слева) и камера SWIR (справа).

Фотосепараторы с InGaAs-камерами используются, например, при сортировке грецкого ореха. Цветные и NIR-камеры не видят различие ядра и скорлупы, они совершенно одинаковы. InGaAs-камеры легко справляются с этой задачей, потому что длины волны достаточно, чтобы увидеть различие ядра и скорлупы. Также InGaAs-камеры применяются при сортировке овса - шелушенного и не шелушенного. В видимом спектре оболочка овса абсолютно одинакова по цвету с зерновкой. При помощи SWIR-камер эта проблема решается достаточно легко.

Итак, фотосепараторы с InGaAs-камерами позволяют решить задачи сортировки, если сортируемые продукты одинаковые визуально, но различаются по структуре или внутреннему содержанию. Это могут быть как оболочки вашего продукта, так и внешние загрязнители - пластик, камни, каучуки и т.д. Комбинирование такими камерами обычных универсальных фотосепараторов позволяет решать гораздо больше задач и расширяет возможности вашего производства. ИК-камеры позволят вам выявлять всевозможные засорители ваших продуктов и делать его самого высокого качества.

Связаться с нами: