فارز اللون (فارز الألوان البصري ، فارز الألوان الرقمي ، آلة الفرز أو فارز الألوان الإلكتروني) هو جهاز يستخدم تقنية الكشف الكهروضوئي لتمييز اللون (أو الشكل والحجم والملمس) للمواد وفقًا للاختلاف في خصائصها البصرية وتحويل المواد تلقائيًا التي لا تفي بالمتطلبات من خلال تقنية صمام الرش. تحاول هذه المقالة أن تعطيك فهمًا أوليًا لفارز الألوان من خلال طريقة بسيطة وسهلة الفهم.

يوضح الرسم التخطيطي التالي نموذج فارز اللون السائد الحالي.

من الرسم البياني أعلاه ، يمكننا أن نرى أن فارز الألوان يتكون من أربعة أجزاء رئيسية.

1 ، يستخدم نظام الإمداد الهزاز لنقل المواد بالتساوي إلى المزلق ، وعمومًا تحتوي كل قناة على 63/64 شلالًا ، تنزلق المادة على طول مجرى القناة إلى أسفل في منطقة التعريف.

2 ، نظام الكشف يكتشف المواد التي تدخل منطقة التعريف في الوقت الحقيقي ، ويولد صورًا ذات تدرج رمادي أو ألوان RGB عن طريق تصوير المادة بحركة عالية السرعة. ثم ترسل الصور إلى معالجة الإشارات ونظام التحكم.

3 ، تقوم وحدة معالجة الإشارة بتحليل بيانات الصورة المستلمة ، وتمييز المواد التي يجب رفضها ، ويتم إرسال بيانات الرفض إلى نظام الرفض بواسطة وحدة التحكم.

4 ، يعتمد نظام الرفض عمومًا صمام رش نفاث هوائي مع 63/64 فوهات صغيرة جنبًا إلى جنب في قناة واحدة. يستقبل نظام الرفض بيانات الرفض من وحدة التحكم ويدفع صمام الرش للسماح للفوهة المعينة بالفتح والإغلاق ، بعد فتح الفوهة ، سيقوم برش تدفق هواء عالي السرعة وقصير ودقيق إلى الأمام وتدفق الهواء سوف ينفخ المادة الموجودة أمام الفوهة لإكمال عمل الرفض.

من منظور البصريات والإلكترونيات ، خضع التطور الحالي لأجهزة فرز الألوان لثلاثة ترقيات رئيسية.

الجيل الأولي من فارز الألوان:

يستخدم الجيل الأولي من فارز الألوان الثنائي الضوئي كوحدة اكتساب ، أو متحكم دقيق أو CPLD (جهاز منطق البرمجة المعقدة) كوحدة معالجة أساسية ، ومصباح الفلورسنت كحل مصدر الإضاءة. نظرًا لكونه الجيل الأول من فارز الألوان ، فإنه يحتوي على عيوب واضحة.

1 ، أداء وقدرة CPLD منخفضة للغاية.

في الشكل 2 ، تؤدي الكثافة المحدودة للديود الضوئي إلى انخفاض دقة التصوير بالآلة.

3 ، اضمحلال الضوء من مصابيح الفلورسنت أكثر وضوحا.

تؤدي هذه الأسباب إلى انخفاض الاستقرار وأداء فرز الألوان لأداة فرز الألوان من الجيل الأول.

فارز اللون من الجيل الثاني:

جنبا إلى جنب مع الدوائر المتكاملة واسعة النطاق للغاية ، معالجة الإشارات الرقمية عملية الإشارة الرقمية وإضاءة LED والتطورات التكنولوجية الأخرى. يستخدم فارز الألوان من الجيل الثاني FPGA أو FPGA / DSP الهجين للحصول على الإشارة ومعالجتها ، ويستخدم إضاءة LED بدلاً من الإضاءة الفلورية ، مما يحسن بشكل كبير من استقرار وأداء فارز الألوان. بدأ تطبيق فارز الألوان تدريجياً في مختلف الصناعات. ولكن محدودًا بمستوى التكنولوجيا وتكلفة المستشعرات ، يمكن للجيل الثاني من فارز الألوان فقط التقاط الصورة الرمادية للمادة تحت إشعاع ضوء الخلفية ، والذي يشار إليه غالبًا باسم فارز اللون الأبيض والأسود (فارز اللون أحادي اللون).

فارز الألوان من الجيل الثالث:

بالاستفادة من تطوير تقنية CMOS ، يمكن للجيل الثالث من فارز الألوان بمساعدة RGB CCD تحديد اختلافات الألوان المختلفة للمواد. لتحقيق مجموعة متنوعة من الخوارزميات غير المتجانسة (لون ثنائي اللون) ، وخوارزمية ثلاثية الألوان (لون ثلاثي الألوان) وخوارزميات معقدة أخرى. بدأ مصنعو أجهزة فرز الألوان في مختلف البلدان في بذل جهود لتطوير النماذج ، باستخدام بنية FPGA نقية أكثر كفاءة ، والتميز في الاستقرار وأداء فارز الألوان. من خلال القائمة المختصرة لمصنعي أجهزة فرز الألوان الصينية ، تم تطبيق فارز الألوان بعمق في العديد من الصناعات ، والتي تمثل مجالات مثل فارز لون الأرز ، فارز لون الفول السوداني ، فارز لون فول الصويا ، فارز لون الذرة ، فارز لون السمسم ، فارز لون بذور عباد الشمس ، بذور البطيخ فارز الألوان ، فارز لون حبوب البن ، فارز لون الزبيب ، فارز لون الكاجو ، فارز لون الجمبري البحري ، فارز لون البطلينوس ، إلخ ؛ فارز لون الأسمدة الصناعية الصناعية ، فارز لون الجسيمات البلاستيكية ، فارز لون الملح ، فرز ألوان المنتجات الصناعية ؛ صناعة موارد خام الحديد فرز اللون ، فرز لون رمل الكوارتز ، فرز ألوان الفلسبار البوتاسيوم ؛ صناعة حماية البيئة لفرز الألوان البلاستيكية ، وفرز الألوان الزجاجية ، وفرز الألوان لأسلاك النفايات ، وما إلى ذلك على أساس الضوء المرئي المتراكب على الأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة تحت الحمراء وغيرها من تقنيات الكاميرا ، يمكن تحقيق اكتشاف بقعة مرض الأرز ، والكشف عن العفن الزراعي ، والزراعي الكشف عن بقايا المحاصيل ، والكشف عن المعادن ، والكشف عن المواد البلاستيكية ، وما إلى ذلك. في نفس الوقت ، من أجل تلبية طلب السوق ، بدأ فارز الألوان أيضًا في التنويع التدريجي ، من أصغر 18 قناة (فارز صغير) ، 32 قناة (فارز ألوان صغير) إلى أكثر من فارز لون 630 قناة خرج واحدًا تلو الآخر ، واحدًا مقيدًا بالهيكل الميكانيكي وأسباب أخرى ، يمكن أن تكون النماذج السائدة الحالية أكبر وصول لـ 13 قناة. على الرغم من أن الجيل الثالث من فارز الألوان مقارنة بالجيل الثاني لديه جوهر التحسين ، إلا أنه في جزء من الفرز وسيناريوهات أخرى لا تزال تتمتع بالقلب ولكنها ليست كافية. قبل أن يكون الجيل الثالث من فارز الألوان أساسًا من اللون والشكل والحجم ثلاثة أبعاد للكشف ، ولكن في معظم مجال فرز الأشكال ، مثل الفول السوداني الخام ، تحتاج إلى تحديد سيناريوهات القشرة المتشققة أو المنبثقة ، الجيل الثالث من فارز الألوان لا يمكن فرزها.

الجيل الرابع من فارز الألوان

يجمع فارز الألوان من الجيل الرابع بين وحدة الذكاء الاصطناعي القائمة على التعلم العميق على أساس الجيل الثالث ، باستخدام بنية GPU + FPGA. سيتم تسليم الإشارات التي تم جمعها بواسطة الكاميرا إلى وحدة معالجة الرسومات الخاصة بعقدة الحوسبة الطرفية للمعالجة ، لأن قوة الحوسبة لوحدة معالجة الرسومات تتجاوز بشكل كبير تلك الخاصة بـ FPGA ، لذلك يمكنها تحقيق التعرف على المواد بواسطة خوارزمية النسيج. يعد التعرف على خوارزمية النسيج أمرًا مهمًا للغاية في فرز المواد حيث لا يكون لون المادة وشكلها مميزًا للغاية ، ولكن الاختلاف في النسيج كبير ، على سبيل المثال ، التعرف على جنس سرطان البحر ، والتمييز بين القيمة الاسمية للعملات المعدنية ، وما إلى ذلك من خلال ما قبل - نموذج التعلم العميق الذي تم إنشاؤه ، سيقوم فارز الألوان بإنشاء خوارزمية فرز ذكية بعد إكمال قدر كبير من التعلم ، وتتلقى وحدة معالجة صمام الرش نتائج المعالجة من وحدة الذكاء الاصطناعي لرفض المواد التي لا تفي بالمتطلبات. في الوقت الحالي ، لا يتم استخدام تقنية الذكاء الاصطناعي في مجال فارز الألوان بشكل كامل حاليًا ، ولكن من التأثير المحقق حاليًا ، فإن فارز الألوان بالذكاء الاصطناعي في بعض مناطق تأثير الكشف جيد جدًا ، والجيل الرابع من فارز الألوان باستخدام القدرة التعلم العميق ، من الناحية النظرية توسيع نطاق فارز الألوان إلى درجة لا يمكن تصورها. هذه هي أيضًا الشركات المصنعة لأجهزة الفرز بالألوان الدولية الحالية من الدرجة الأولى التي تعمل بنشاط على تطوير وتعزيز النماذج المجهزة بالذكاء الاصطناعي. نعتقد أن الجيل الرابع من فارز الألوان سيكون نقطة مهمة في تاريخ فارز الألوان.

تكوين فارز الألوان وتنفيذها معقد للغاية. ويرافق تطوير فارز الألوان تقدم العصر والتكنولوجيا ، وهو مدفوع بمجالات الصناعة ذات الصلة ، مثل تطوير مجال FPGA للرقاقة الإلكترونية ، وتطوير CCD البصري البصري ، وتطوير تكنولوجيا المعالجة الميكانيكية ، تطوير مجال التعرف على الألوان والصورة. في هذه الورقة ، سيتم تطوير مقدمة موجزة فقط لتاريخ تطور آلة فرز الألوان ، والتقسيم الفرعي اللاحق للوحدة النمطية لتقديمه.

كلمات رئيسية للورقة التالية.

سيناريوهات تطبيق فارز الألوان: مجال الفرز الصناعي ، مجال الفرز الزراعي ، مجال حماية البيئة ، مجال الخام

مصدر ضوء فارز الألوان: الضوء المرئي ، الضوء غير المرئي ، السطوع ، اللونية ، التشبع

فارز الطيف اللوني: طيف واحد ، طيف متعدد ، طيف فائق ، كاميرا استقطاب

خوارزمية التعرف على فارز الألوان: خوارزمية الحجم ، خوارزمية الشكل ، خوارزمية التدرج الرمادي ، خوارزمية متغايرة اللون ، خوارزمية ثلاثية الألوان ، خوارزمية الذكاء الاصطناعي

• سابق : كيف يعمل فارز لون القمح على تحسين جودة القمح؟
• التالى : مزايا فارز الألوان الصناعي