Máy phân loại quang học, nền tảng của tự động hóa công nghiệp hiện đại, đã cách mạng hóa việc kiểm soát chất lượng trong nông nghiệp, chế biến thực phẩm, tái chế, v.v. Sự phát triển của chúng kéo dài gần một thế kỷ, được thúc đẩy bởi sự đổi mới công nghệ và nhu cầu ngày càng tăng về hiệu quả và độ chính xác. Hãy cùng khám phá lịch sử hấp dẫn này.

Những khởi đầu ban đầu: Sự ra đời của Phân loại màu sắc (những năm 1930–1960)

Khái niệm phân loại quang học tự động xuất hiện vào những năm 1930, bắt nguồn từ nông nghiệp. Năm 1932, Công ty phân loại điện (sau này là di sản của Satake) đã thương mại hóa máy phân loại màu đầu tiên trên thế giới cho những người nông dân trồng đậu ở Michigan, cho phép loại bỏ những hạt đậu bị đổi màu bằng các bộ lọc quang học cơ bản. Đến năm 1937, Vương quốc Anh đã phát triển máy đầu tiên của mình và Nhật Bản đã áp dụng công nghệ này vào năm 1966, khi nó trở thành công cụ then chốt để kiểm soát chất lượng gạo.

Những hệ thống ban đầu này dựa vào điốt quang và đèn huỳnh quang, cung cấp độ phân giải và độ ổn định hạn chế. Tuy nhiên, chúng đã đặt nền tảng cho việc thay thế việc phân loại thủ công, đặc biệt là trong các lĩnh vực đòi hỏi nhiều lao động như chế biến hạt cà phê, nơi mà các khiếm khuyết về màu sắc rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm

Những bước nhảy vọt về công nghệ: Từ Analog sang Digital (những năm 1970–2000)

Những năm 1970–1980 đánh dấu một bước ngoặt. Satake, một nhà lãnh đạo Nhật Bản, đã giới thiệu cảm biến hai màu và camera CCD, tăng cường phát hiện khuyết tật trong gạo và ngũ cốc. Trong khi đó, những tiến bộ trong Đèn LED chiếu sáng Và Bộ xử lý FPGA/DSP vào những năm 1990 đã cải thiện độ ổn định của máy và cho phép chụp ảnh thang độ xám, hình thành nên "thế hệ thứ hai" của máy phân loại.

Đến những năm 2000, Máy ảnh CCD RGB Và Công nghệ CMOS cho phép máy móc thế hệ thứ ba phân tích màu sắc, hình dạng và kích thước cùng lúc. Kỷ nguyên này chứng kiến ​​các ứng dụng mở rộng ra ngoài nông nghiệp sang tái chế (ví dụ, tách kim loại và nhựa) và chế biến thực phẩm (ví dụ, hạt, gia vị). Hình ảnh siêu quang phổ cũng bắt đầu xuất hiện, cho phép phân tích thành phần hóa học.

Sự phát triển của Trung Quốc trong lĩnh vực phân loại quang học (những năm 1990–nay)

Ban đầu phụ thuộc vào hàng nhập khẩu từ Nhật Bản và Châu Âu, Trung Quốc bắt đầu phát triển máy phân loại màu trong nước vào những năm 1990. Những đột phá như MMS-24A (1994) và máy phân loại hai mặt kỹ thuật số (2000) đã phá vỡ độc quyền nước ngoài. Đến năm 2021, các nhà sản xuất Trung Quốc đã thống trị 70% thị trường trong nước, tận dụng ống kính CCD độ phân giải cao để đạt được độ chính xác xuống tới 0,08 mm². Các công ty như Công ty quang điện tử Hefei Meiya tiên phong trong các mô hình do AI điều khiển, tích hợp học sâu để nhận dạng kết cấu và phân loại khuyết tật

Những đổi mới hiện đại: AI và hơn thế nữa (Những năm 2010–Hiện tại)

Thế hệ thứ tư của máy phân loại kết hợp AI, xử lý GPU và hình ảnh siêu quang phổ. Máy móc hiện nay phát hiện ra những khác biệt tinh tế về kết cấu—như vỏ đậu phộng nứt hay giới tính cua—bằng cách sử dụng các mô hình học sâu. Ví dụ, Satake Công nghệ đa bước sóng MIR và Bühler SẮP XẾP hệ thống sử dụng cảm biến RGB, UV và IR để giải quyết các nhu cầu đa dạng, từ phân loại hạt cà phê đến tái chế nhựa

Máy ảnh siêu quang phổ, phân tách ánh sáng thành hàng trăm dải, tạo ra "dấu vân tay quang phổ" độc đáo cho vật liệu, cho phép phân loại dựa trên tính chất hóa học—một bước ngoặt cho an toàn thực phẩm và tái chế

Xu hướng tương lai: Thông minh hơn, Nhanh hơn, Xanh hơn

Biên giới tiếp theo bao gồm tích hợp đa phổ và "nhà máy thông minh" hỗ trợ IoT, nơi dữ liệu thời gian thực tối ưu hóa các thông số phân loại. Tính bền vững cũng là chìa khóa: máy phân loại quang học giảm chất thải trong quá trình tái chế và cải thiện năng suất cây trồng, phù hợp với các mục tiêu trung hòa carbon toàn cầu

Phần kết luận

Từ các bộ lọc màu thô sơ đến các hệ thống siêu quang phổ do AI hỗ trợ, phân loại quang học đã biến đổi các ngành công nghiệp bằng cách đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu quả. Khi công nghệ phát triển, những cỗ máy này sẽ tiếp tục định nghĩa lại tự động hóa, chứng minh rằng ngay cả khiếm khuyết nhỏ nhất—hoặc pixel—cũng có thể thúc đẩy sự thay đổi to lớn.

Để đọc thêm, hãy khám phá các nguồn từ Satake, Tập đoàn Bühlervà những hiểu biết sâu sắc về học thuật về những tiến bộ siêu quang phổ