Фотосепаратор Zorkiy от CSort

Зоркий взгляд — фотосепаратор

В КФХ «Урожайное» трудится целый ансамбль фотосепараторов, состоящий из трех трехлотковых, одного однолоткового Zorkiy и одного четрырехлоткового Optima. Все машины производятся барнаульской фирмой CSort.

Чтобы зерно соответствовало требованиям стандартов по чистоте, применяются различного рода устройства, которые могут найти отличия в общей массе по аэродинамическим свойствам, форме, состоянию поверхности и прочим характеристикам отдельных семян. Такие машины после вторичной очистки должны гарантировать чистоту материала на уровне 98 %. Однако очень часто подобного качества сортировки становится недостаточно. Потребность «докрутить» счетчик процентов чистоты до сотни возникла в принимавшем нас КФХ «Урожайное» в деревне Зенино Рязанской области. Одним из основных направлений его деятельности является выращивание горчицы на экспорт. Европейские же стандарты по этому типу продукта требуют не менее 99% чистоты, которую традиционные системы очистки обеспечить не в состоянии.

Вот и пришлось хозяйству обратиться к услугам фотосепарации — технологии сортировки сыпучего материала на основе анализа его цвета, которая позволяет добиться чистоты зерна на требуемом уровне. Этот процесс реализуется в сложной машине, называемой фотосепаратором, следующим образом. Неочищенное зерно из внешнего бункера поступает на вибропитатели машины, которые заставляют семена ссыпаться с определенной скоростью по распредели- тельным каналам в зону обследования. В ее недрах находятся зоркие «глаза» сепаратора — оптоэлектронные чувствительные эле- менты, которые в созданных условиях освещенности могут уловить малейшие цветовые отличия в потоке зерна. Увиденную картину, преобразованную в электросигналы, сенсоры передают для обработки компьютерной системе управления. Если та находит семя, отличное от общего фона по цвету, то выдает команду на открытие соответствующего пневмоклапана, который находится ниже на пути следования массы. Так негодное зерно попросту выдувается в один бункер, а годное прямотоком ссыпается в другой.

На российском рынке фотосепараторов имеется достаточно производителей как с российскими, так и с заграничными корнями. В КФХ «Урожайное» «зоркие птицы» прилетели из столицы Алтайского края, города Барнаула — места дислокации компании CSort, где разрабатывают и производят эти умные машины. Фирма, начинавшая с дистрибуции на российском рынке зарубежных машин, уже успела «вскормить и выпустить из гнезда» две линейки фотосепараторов собственного производства. Для изготовления серии Optima был взят прототип китайской сборки, а вторая серия машин, носящих гордое имя Zorkiy, уже разрабатывалась компанией с нуля. Для обкатки фотосепарации хозяйство «Урожайное» сначала обзавелось более дешевым Optima, а прочувствовав все прелести этой технологии, приобрело более современные с технической точки зрения модели Zorkiy (по два трех- и однолотковых). Машины второй серии за счет лучшей разрешающей способности чувствительных элементов и большей производительности обеспечивают более высокие скорость и качество сепарации.

Вот такую систему канализационных труб пришлось изобретать, чтобы пять машин смогли работать в унисон, распределяя чистое и грязное зерно

Вообще Zorkiy имеет три варианта исполнения: одно-, двух- и трехлотковое. Если вы купили машину с числом лотков меньше трех, а через какое-то время поняли, что ее производительности недостаточно для удовлетворения неожиданно возросших потребностей, производитель сможет доукомплектовать сепаратор дополнительными (одной и двумя) секциями, которые устанавливаются без доработки конструкции рамы. Так и произошло с одной из используемых в хозяйстве машин: из однолотковой она превратилась в трехлотковую. Основную часть монтажных работ можно сделать самостоятельно, однако для тонкой настройки оптоэлектронного оборудования придется вызывать представителя CSort. Если же в процессе эксплуатации потребуется какая-либо настройка или диагностика аппарата, ее можно произвести удаленно через Интернет. Для этого вам нужно открыть специальным ключом корпус машины, найти USB-порт и подключить к нему модем после чего компьютер фотосепаратора под управлением операционной системы Windows XP окажется в руках специалиста.

Куда поставить фотосепаратор? Если это будет гараж — пожалуйста, только бы машина с габаритами 1480 × 1511 × 2000 мм (Д × Ш × В) в него вошла. Но главное — предусмотреть отопление, которое стабильно обеспечивало бы температуру воздуха выше 0 °C и влажность от 20 до 80 % — электронная и пневматическая начинки аппарата боятся конденсата. Несоблюдение условий эксплуатации может огорчить владельца преждевременным выходом машины из строя. Конечно, необходимо продумать и то, как подавать к сепаратору зерно — оно должно засыпаться сверху, — а также как отводить его из-под машины после очистки. Ну, тут уж каждый выбирает вариант, исходя из собственных заделов помещений или перспектив строительства. В «Урожайном» под «духовой оркестр» четырех Zorkiy и одной Optima предоставлено отдельное отапливаемое помещение на первом и единственном этаже. Сортируемый материал из подвала подается к верхнему бункеру подачи норией; туда же, в подвал, ссыпается после сепарации чистое и грязное зерно.

Специально изготовленная под установку фотосепараторов стальная рамная конструкция поднимает их на высоту около 1,5 м над землей. Нашлось на ней место и «старенькой» оранжевой Optima, которая трудится бок о бок с четырьмя более современными Zorkiy. Два компрессора установлены на полу

Все машины в помещении установлены на высоте более 1,5 м над землей, чтобы обеспечить удобную, с точки зрения управляющего КФХ «Урожайное» Руслана Джумаева, работу с ними и их обслуживание. Для этого ему пришлось смастерить уникальную рамную конструкцию, сваренную из металлических профилей. Сам Zorkiy имеет очень короткие винтовые ножки с небольшой регулировкой, способной компенсировать разве что неровности основания. Все прошедшее через него зерно — и чистое, и засоренное — высыпается в патрубки в нижней части машины, к которым должны быть подстыкованы рукава, выводящие семена в соответствующие бункеры. Поэтому, как ни крути, сепаратор должен быть поднят над основанием значительно выше, чем предусмотрено заводской конструкцией, а для этого нужно «городить огород», создавая специальную раму. Нет сомнений, что предусмотреть все возможные варианты мест установки машины, от низенького гаража до просторных залов или высоких зданий, имеющих второй этаж или подвал, просто невозможно. Однако производителю не мешало бы создать и предлагать в качестве опции рамную конструкцию, которая позволяла бы размещать сепаратор в помещении стандартных размеров без дополнительной самодельщины со стороны покупателя. И как нам сообщили в CSort, такой разработкой они уже занимаются.

Никаких кнопок и переключателей, только один орган управления — сенсорный дисплей

Кроме размещения самого фотосепаратора еще необходимо предусмотреть немного места под воздушный компрессор и пылесос, предназначение которого — не дать внутренностям машины зарасти пылью, содержащейся в исходном продукте. Здесь на квинтет сепараторов предусмотрено трио воздушных компрессоров Abac Genesis, которые обеспечивают требуемый расход воздуха при рабочем давлении аппаратов около 6 атм.

Участие оператора в работе машины сводится к калибровке под новый тип зерна или же к выбору уже сохраненной установки. После этого аппарат работает в автоматическом режиме по заложенной в него программе. Кстати, можно сохранить бес- счетное количество установок под разные типы зерна и при необходимости использовать их вновь. По опыту Руслана Джумаева, во время калибровки под новый тип зерна нужно прогнать примерно около 100 кг продукта, после чего можно нажимать «Старт сортировки» на дисплее управления. Никаких кнопок и рубильников: для настройки и ввода установок на передней части сепаратора имеется один-единственный орган управления — 15,6‑дюймовый сенсорный дисплей. Управляться с его помощью с машиной очень просто — программное обеспечение имеет весьма дружественный интерфейс и удобно в использовании. Еще один немаловажный при выборе фотосепаратора вопрос — его комплектация. На сайте производителя говорится о возможности оборудования различными типами камер: монохроматическими, RGB и NIR и другими. Если говорить о сельскохозяйственном применении машины — сортировке зерна, — то с большинством задач здесь справятся монохроматические камеры, видящие картинку перед собой в градациях серого цвета, от белого к черному. Очень часто для лучшей сепарации примесей, которые по цвету малоотличимы от основного зернового фона, оправдана установка NIR-камер, работающих в инфракрасном спектре и способных решить те задачи, которые монохромным ка- мерам оказываются не под силу. Если же вам не нужно сортировать, к примеру, пластик разного цвета или отличать зеленый лен от коричневого, то многоцветные RGB- камеры вряд ли пригодятся и переплачивать за них нет никакого смысла.

Камеры всегда устанавливаются попарно, это делается для того, чтобы сузить величину мертвой зоны при осмотре материала. Одна камера инспектирует зерно с одной стороны, другая одновременно с противоположной.

Конечно, даже в этом случае охватить весь эллипсоид зерна не удается, но все же именно тандем камер сводит погрешности сортировки аппарата к минимуму.

На просмотр одного лотка можно установить максимум четыре камеры, причем обязательно две штуки одного типа. Решая задачу «дважды два», понимаешь, что на одном лотке могут работать камеры только двух типов. Кроме того, опираясь на написанное выше, можно прийти к заключению, что «полным фаршем» для вашего Zorkiy станет оборудование каждого лотка двумя монохроматическими и двумя инфракрасными камерами. Кстати, именно так укомплектованы машины с рязанской «пропиской».

Камеры разного типа могут работать совместно или по отдельности, в зависимости от решаемой задачи. Каждая из них имеет CCD-матрицу — микросхему, состоящую из светочувствительных элементов с разрешением 2048 пикселей по горизонтали и 1 по вертикали. С таким размером матрицы на 1 пиксель приходится примерно 0,13 мм ширины лотка. Подобная разрешающая способность позволяет разглядеть не только брак в самом мелком зерне типа проса или горчицы, но и увидеть на их теле «родинки», по размеру которых можно сделать выбраковку. К примеру, если в настройках программы установить предельный размер пятна 5 пикселей, то все зерна, имеющие вкрапления диаметром более 0,65 мм, будут «выплюнуты» пневмоклапанами в бункер с браком.

Неудивительно, что с такими возможностями Zorkiy, по «урожайному» опыту, при очистке более мелкой и поэтому капризной горчицы обеспечивает чистоту 99,99, а более простой пшеницы — все 100 %. Кстати, Optima при сепарации горчицы показывает также весьма недурной результат — 99,66 %.

Zorkiy может сортировать любое зерно, а видов культур, выращиваемых на 4000 га собственной и арендованной земли, в «Урожайном» хватает. Кроме собственных горчицы, люпина, ячменя, пшеницы, люцерны и прочего в Зенино частенько привозят на «профессиональную фотосессию» разномастное зерно фермеры соседних районов и областей. К примеру, сепаратор с успехом справляется с очисткой как белой, так и черной горчицы. А когда настройки программы сепарации уже сохранены в памяти машины, то переход от одного вида материала к другому происходит без какой-либо предварительной подготовки, достаточно выбрать нужный шаблон.

Но получается так, что если сортировать крупные семена, к примеру люпин или горох, то повторной сортировки вообще не потребуется. Найти в отходах годный продукт нереально. Очевидно, что чем крупнее зерно, тем проще работается и фотосепаратору, и его оператору. А вот при работе, к примеру, с горчицей из-за мелкого размера ее зерна отход, получаемый при первичной сепарации, приходится пропускать два-три раза, ведь струя воздуха из пневмоклапана Zorkiy, имеющая в диаметре около 4,5 мм против 8 мм у Optima, вместе с сорняком обязательно прихватит и хорошее зерно.

Программу, по которой работает фотосепаратор, можно сохранить в память машины и в будущем работать по выбранному шаблону

Заявленная номинальная производительность трехлотковой машины на пшенице при засоренности зерна не более 2 % составляет 12 т/ч; однолотковой, очевидно, в три раза меньше. При взгляде на эти цифры становится понятно, что сыпать в Zorkiy грязное зерно сразу после комбайна не следует. Это не значит, что фотосепаратор не справится с сильно засоренным материалом: он с ним совладает, но будет трудиться «на разрыв аорты» пневмоклапанов, срабатывание которых в таком случае должно происходить беспрерывно. Очевидно, что и кругов рециркуляции здесь будет значительно больше. Поэтому нужно просто понимать, что основное предназначение фотосепаратора — чистовая, финишная очистка зерна, которое уже прошло все предварительные стадии сортировки.

Кстати, при работе с горчицей производительность нашего «зоркого ансамбля » из Барнаула составляет примерно от 50 до 80 т, в зависимости от степени чистоты зерна, за 8‑часовую смену, то есть до 1 т/ч. Хотя даже если не брать в расчет Optima, суммарная номинальная производительность четырех Zorkiy на пшенице составляет 12 + 12 + 12 + 4 = 40 т/ч. Видно, что эти числа слабо коррелируют между собой, поэтому опираться на номинальные значения при покупке не следует. Конечно, если вы действительно не будете сортировать пшеницу засоренностью не более 2 %, с количеством отбросов не более 300 кг/ч и объемной массой продукта 0,750 т/м 3, как CSort прописал в паспортных данных своих агрегатов.

Интерфейс программы управления прост и понятен. Размеров монитора 15,6” достаточно, чтобы не попадать пальцем в ненужную смежную «кнопку»

Машины действительно превосходные, но что в них нас расстроило: несмотря на то, что проектируются и изготавливаются они в России, много комплектующих при этом приходит из-за рубежа; разумеется, далеко не все, но ключевые. К примеру, пневмоклапаны — итальянские; обеспечивающие подсветку и сортировку в нужном цвете светодиоды — американские; CCD-камеры — японские… И если об электронике говорить не приходится — тут мы со времен Союза далеко позади, то компоненты из других областей техники в изделии отечественного производства все же хотелось бы увидеть. Этого хочет и CSort, однако чтобы быть конкурентоспособной, компания даже при наличии российских аналогов делает выбор не в их пользу.

Применение качественных компонентов, конечно же, позволяет выйти на заявленные в паспорте срок службы 5 лет и ресурс 41 000 часов. По опыту эксплуатации машин в CSort заявляют, что около 7–8 лет фотосепаратор будет работать без каких-либо поломок. Затем могут возникнуть проблемы с естественным износом пневматических узлов и электроники. Кстати, в «Урожайном» единственной поломкой за время эксплуатации машины стал выход из строя хилого кронштейна крепления пневмоцилиндра привода щетки очистки стекол функциональных ящиков, конструкция которого впоследствии была доработана.

Дополнительные подробности:
- В настройках Zorkiy можно предусмотреть выбраковку не только по цвету, но и по форме и текстуре зерна.
- При необходимости во время сортировки можно выводить на экран «прямой эфир» процесса сепарации
- В скором времени, по заявлению производителя, в продаже будут доступны шестилотковые машины, которые к концу 2016 года начнут проходить испытания. - «Подружить» шесть секций со старой рамой уже не получится, поэтому желающие смогут произвести апгрейд своего оборудования только посредством полного обновления парка.

Итак: фотосепаратор Zorkiy открывает новые горизонты получения высококачественного чистого зерна. Он нетребователен к условиям содержания и неприхотлив в работе. Осталось лишь оценить необходимость его приобретения для удовлетворения условий потенциальных рынков сбыта. Несомненно одно: интерес к более качественному конечному продукту будет заметнее, а его стоимость — выше.