เครื่องคัดแยกด้วยแสงซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ได้ปฏิวัติการควบคุมคุณภาพในภาคเกษตรกรรม การแปรรูปอาหาร การรีไซเคิล และอื่นๆ อีกมากมาย การพัฒนาเครื่องคัดแยกนี้กินเวลานานเกือบศตวรรษ โดยขับเคลื่อนด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและความต้องการประสิทธิภาพและความแม่นยำที่เพิ่มมากขึ้น มาสำรวจประวัติศาสตร์ที่น่าสนใจนี้กัน

จุดเริ่มต้น: กำเนิดการแยกสี (ทศวรรษปี 1930–1960)

แนวคิดของการคัดแยกด้วยแสงอัตโนมัติเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1930 โดยมีรากฐานมาจากเกษตรกรรม ในปี 1932 บริษัทคัดแยกไฟฟ้า (ซึ่งต่อมาเป็นส่วนหนึ่งของมรดกของซาตาเกะ) ได้จำหน่ายเครื่องคัดแยกสีเครื่องแรกของโลกสำหรับเกษตรกรผู้ปลูกถั่วในมิชิแกน ซึ่งทำให้สามารถคัดแยกถั่วที่มีสีผิดปกติโดยใช้ตัวกรองแสงพื้นฐานได้ ในปี 1937 สหราชอาณาจักรได้พัฒนาเครื่องคัดแยกเครื่องแรก และญี่ปุ่นได้นำเทคโนโลยีดังกล่าวมาใช้ในปี 1966 ซึ่งกลายมาเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมคุณภาพข้าว

ระบบในช่วงแรกๆ เหล่านี้อาศัย โฟโตไดโอดและหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์โดยให้ความละเอียดและความเสถียรที่จำกัด อย่างไรก็ตาม พวกเขาได้วางรากฐานสำหรับการแทนที่การคัดแยกด้วยมือ โดยเฉพาะในภาคส่วนที่ต้องใช้แรงงานเข้มข้น เช่น การแปรรูปเมล็ดกาแฟ ซึ่งข้อบกพร่องด้านสีมีความสำคัญต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ก้าวกระโดดทางเทคโนโลยี: จากอนาล็อกสู่ดิจิทัล (ทศวรรษ 1970–2000)

ช่วงทศวรรษ 1970–1980 ถือเป็นจุดเปลี่ยน ซาตาเกะผู้นำญี่ปุ่นได้แนะนำ เซ็นเซอร์สองสีและกล้อง CCDเพื่อปรับปรุงการตรวจจับข้อบกพร่องในข้าวและเมล็ดพืช ในขณะเดียวกัน ความก้าวหน้าใน ไฟ LED และ โปรเซสเซอร์ FPGA/DSP ในช่วงปี 1990 เครื่องจักรได้ปรับปรุงเสถียรภาพและเปิดใช้งานการถ่ายภาพระดับสีเทา จึงทำให้เกิดเครื่องคัดแยก "รุ่นที่สอง"

เมื่อถึงปี 2000 กล้อง CCD RGB และ เทคโนโลยี CMOS ทำให้เครื่องจักรรุ่นที่สามสามารถวิเคราะห์สี รูปร่าง และขนาดได้พร้อมกัน ในยุคนี้ การประยุกต์ใช้ขยายออกไปนอกเหนือจากภาคเกษตรกรรม ไปจนถึงการรีไซเคิล (เช่น การแยกโลหะและพลาสติก) และการแปรรูปอาหาร (เช่น ถั่ว เครื่องเทศ) การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมก็เริ่มปรากฏขึ้น ซึ่งทำให้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีได้

การเติบโตของระบบคัดแยกด้วยแสงในประเทศจีน (ช่วงปี 1990–ปัจจุบัน)

ในช่วงแรก จีนต้องพึ่งพาการนำเข้าจากญี่ปุ่นและยุโรป และเริ่มพัฒนาเครื่องคัดแยกสีภายในประเทศในช่วงทศวรรษ 1990 ความก้าวหน้าอย่าง เอ็มเอ็มเอส-24เอ (1994) และเครื่องคัดแยกสองด้านแบบดิจิทัล (2000) ทำลายการผูกขาดจากต่างประเทศ ภายในปี 2021 ผู้ผลิตชาวจีนครองตลาดในประเทศ 70% โดยใช้ประโยชน์จาก เลนส์ CCD ความละเอียดสูง เพื่อให้ได้ความแม่นยำถึง 0.08 มม.² บริษัทต่างๆ เช่น เหอเฟย์เหมยหยา ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ บุกเบิกโมเดลที่ขับเคลื่อนด้วย AI โดยบูรณาการการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการจดจำพื้นผิวและการจำแนกข้อบกพร่อง

นวัตกรรมสมัยใหม่: AI และอื่น ๆ (ช่วงปี 2010–ปัจจุบัน)

เครื่องคัดแยกรุ่นที่ 4 ผสมผสาน AI การประมวลผล GPU และการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมปัจจุบัน เครื่องจักรสามารถตรวจจับความแตกต่างของพื้นผิวที่ละเอียดอ่อนได้ เช่น เปลือกถั่วแตกหรือเพศของปู โดยใช้โมเดลการเรียนรู้เชิงลึก ตัวอย่างเช่น ของ Satake เทคโนโลยี MIR หลายความยาวคลื่น และของบูห์เลอร์ ซอร์เท็กซ์ ระบบใช้เซ็นเซอร์ RGB, UV และ IR เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย ตั้งแต่การจัดระดับเมล็ดกาแฟไปจนถึงการรีไซเคิลพลาสติก

กล้องไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถแบ่งแสงออกเป็นหลายร้อยแถบ และสร้าง "ลายนิ้วมือสเปกตรัม" ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับวัสดุต่างๆ ซึ่งช่วยให้สามารถคัดแยกตามคุณสมบัติทางเคมีได้ ซึ่งถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญสำหรับความปลอดภัยของอาหารและการรีไซเคิล

แนวโน้มในอนาคต: ฉลาดกว่า เร็วกว่า เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

พรมแดนถัดไปได้แก่ การบูรณาการหลายสเปกตรัม และ "โรงงานอัจฉริยะ" ที่เปิดใช้งาน IoT ซึ่งข้อมูลแบบเรียลไทม์จะปรับพารามิเตอร์การคัดแยกให้เหมาะสม ความยั่งยืนยังเป็นสิ่งสำคัญ: เครื่องคัดแยกแบบออปติคอลช่วยลดขยะในการรีไซเคิลและปรับปรุงผลผลิตพืชผล ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายเป็นกลางทางคาร์บอนระดับโลก

บทสรุป

ตั้งแต่ฟิลเตอร์สีพื้นฐานไปจนถึงระบบไฮเปอร์สเปกตรัมที่ขับเคลื่อนด้วย AI การคัดแยกด้วยแสงได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมต่างๆ ด้วยการทำให้แน่ใจถึงคุณภาพ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพ เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น เครื่องจักรเหล่านี้จะยังคงกำหนดนิยามของระบบอัตโนมัติใหม่ต่อไป พิสูจน์ให้เห็นว่าแม้แต่ข้อบกพร่องหรือพิกเซลที่เล็กที่สุดก็สามารถขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญได้

หากต้องการอ่านเพิ่มเติม โปรดสำรวจแหล่งที่มาจาก ซาตาเกะ, กลุ่มบึห์เลอร์และข้อมูลเชิงลึกทางวิชาการเกี่ยวกับความก้าวหน้าของสเปกตรัมระดับสูง