С оптическими сортировщиками фирмы Томра (они же немецкий Titech, которую и купила норвежская Tomra) нас связывают давние отношения. В самом начале нашего пути мы целый год испытывали собственного робота на сортировке отходов и в итоге пришли к выводу, что нужно сосредоточиться на разработке именно оптических сортировщиков. Самое главное — техническое зрение для распознавания отходов — у нас уже было. Сделать электронику и блок клапанов — дело несложное и недолгое. А вот где это испытать и убедить заказчиков в его работоспособности — совсем другой вопрос.

Робота испытывать несложно: его можно поставить поверх любого действующего конвейера, не мешая текущему процессу. Собственно, так и мы и поступили — на заводе «Флагман» в Белгородской области, на Тверском заводе вторичных полимеров и на заводе «Пларус».

А вот испытание оптического сортировщика так просто не провести. Ему нужен разгонный конвейер, который занимает место и стоит денег, но самое главное — поток для него должен быть подготовлен и просто так в действующую линию его не встроить.

Модернизация сортировщика Tomra 3-го поколения

Однако мир — не без добрых людей, и все тот же ТЗВП позволил нам провести тест на действующем сортировщике Tomra. Суть теста заключалась в том, что мы устанавливали свою камеру и свой блок управления, и управляли клапанами уже сами. Клапанный блок и разгонный конвейер оставались штатными.

Свои тесты мы начали на сортировщике Томра 3-го поколения. Чтобы иметь возможность легко вернуть штатную работу сортировщика, мы нашли точно такие же разъемы — это позволяло переключить клапанный блок с родного шкафа управления на наш буквально за полминуты. К слову, поиск разъемов оказался целым квестом — не так-то просто найти и купить немецкие военные разъемы 🙂

На фото — наш блок управления клапанами. Справа к нему подключены провода к клапанам:

Оптический сканер для распознавания отходов в нашем исполнении:

А в целом это выглядело примерно так:

Поскольку все нюансы были отлажены еще на этапе робота, мы достаточно быстро запустили сортировку. И практически сразу вышли на показатели качества, сопоставимые с Томрой (и это при том, что наш сканер стоял позади и фактор катающейся бутылки мешал нам сильнее!).

Собственно, этому посвящено одно из первых наших видео:

Именно это позволило нам обкатать всю технологию, доказать заказчику ее рабочесть и, в конце концов, совершить первую продажу оптического сортировщика.

Однако дальше нас ждали более интересные открытия. Нам доверили работу по перенастройке сортировщика следующего поколения — 4-го. Изначально он был настроен на сортировку бумаги, а нам требовалось перенастроить его на сортировку ПЭТ-бутылки.

Техподдержка и обслуживание сепаратора Томра 4-го поколения

У сортировщиков Tomra 4-е поколение весьма сильно отличается от 3-го. Тем интереснее было этим заняться.

Сканер отходов и контроллер клапанного блока построены уже на ПЛИС, откуда невозможно считать и проанализировать прошивку. Нам помогло разрешение поработать на «живой» машине (разумеется, с полным резервным копированием). Поскольку обмен между головным ПК и сканером происходит по локальной сети, то это позволило нам «послушать» и поанализировать трафик. Далее мы разработали утилиту, которая эмулировала сканер, создавая точно такие же пакеты данных. Это позволяло нам сэмулировать любой спектр: хочешь — ровный, хочешь — одиночный пик. Далее, смотря как родное ПО Томры реагирует на разные виды спектров, мы смогли шаг за шагом восстановить весь математический аппарат — от обработки грубого спектра до принятия решения о том, какой материал мы видим.

Попутно мы разобрались во всех нюансах настройки сортировщиков. Мы попробовали проэмулировать самые разные сигналы и поняли, какую ошибку в каком случае Томра генерит. Сегодня мы знаем про это больше, чем любой сервисный инженер Tomra в России (даже во времена ее присутствия). Мы знаем, от чего возникают ошибки «Средний шум в канале слишком высок», «Ошибка калибровки ламп» и другие. И самое главное — знаем, как их исправить.

В ходе экспериментов с генерацией искусственных спектров мы не удержались и заставили Томру вывести на служебном экране название нашей компании:

Позже нам удалось раздобыть и сам сканер, который теперь висит в нашей лаборатории:

Благодаря накопленному опыту мы легко получили с него сигнал и проинтерпретировали его.

Сегодня мы можем не только диагностировать и исправлять ошибки оптических сортировщиков Tomra, но и проводить их полноценное сервисное обслуживание, включая обучение новым материалам.

У нас есть собственный сервисный софт, который позволяет в реальном времени видеть, как оптический сортировщик распознает материалы. Выглядит это примерно следующим образом:

Над конвейером мы временно устанавливаем свою дополнительную камеру, которая производит фотографирование потока:

Одновременно мы снимаем сигнал со сканера, прогоняем его через классификатор и накладываем результат на фотографии. На примере ниже показано, как был распознан материал пластиковых бутылок на конвейере:

Это позволяет как проанализировать общую эффективность системы распознавания сортировщика, так и использовать эти материалы для переобучения, набирая более обширную выборку (датасет), нежели это делают инженеры Томры. Это позволяет и лучше распознавать полезный материал, и меньше реагировать на загрязненную ленту конвейера.

Все о клапанных блоках Томры

Также иногда мы выполняем вынос клапанного блока наружу — это может продлить жизнь клапанов в том случае, если вы сортируете влажный продукт и есть риск попадания влаги внутрь клапана. Стандартно клапанный блок Tomra расположен снизу, и конструкция сопел такова, что вся влага, стекая вниз, попадает непосредственно в клапан. Это приводит к коррозии и выходу его из строя. В случае выноса клапанного блока наверх сопла подключаются к клапанам через трубки. Это не влияет на качество сортировки (время заполнения воздухом такой трубки — менее 1 мс), и вся влага остается в трубке, не доходя до клапана:

Оптические сортировщики Томра (в версии для отходов) оснащаются клапанами американской фирмы MAC. Маркировка — нестандартная, что говорит о том, что клапаны изготавливаются под заказ. Напрямую у производителя их не купить. Однако от стандартной серии они отличаются лишь мощностью электрической катушки, а она из строя не выходит (требуется замена лишь механической части). Поэтому можно взять стандартный, например, 2A-BA-A1A-BB-BХХ01BA и переставить катушку от родного. Хотя, положа руку на сердце, даже это необязательно. Для сортировки ТКО не нужно сверх-короткое время открытия клапана, т.к. объекты — большие и погрешность даже в 5 мс роли не сыграет. Всех, кто будет говорить, что оригинальные клапаны Томры какие-то особенные (как вариант — «делаются по специальному патенту»), можно не слушать 🙂

Но есть способы значительно продлить жизнь родных клапанов. Основной их враг — влажность сжатого воздуха. Требуется точка росы под давлением не выше 3 градусов по цельсию (класс 4). Мы очень часто встречали, что на заводе осушитель есть, а фактически часть времени он не работает. Это является основной причиной выхода из строя клапанов.

Инженеры, разрабатывавшие сортировщик, предвидели это и предусмотрели возможность установки датчика точки росы. Но по каким-то причинам в Россию такая модификация не поставлялась. К слову, все сортировщики нашей компании в обязательном порядке оснащаются таким датчиком. Мы можем предложить дооснащение таким же датчиком и сепараторов Tomra — тем более, что такая возможность, в т.ч. программная, в ней заложена изначально.

Также рекомендуем к просмотру наше видео об обслуживании клапанных блоков 3-го поколения:

К вопросу о лампах подсветки

У любого оптического сортировщика, работающего в коротковолновом ИК-диапазоне (SWIR), подсветка реализуется с помощью галогеновых ламп (за счет того, что у них достаточно богатый спектр в этом диапазоне). Однако любой эксплуатант иностранного сепаратора знает, что лучше всего покупать оригинальные лампы, потому что на неоригинальных — сортировщик сортирует плохо или не сортирует вообще (не проходит калибровку).

На самом деле, оригинальные лампы — никакие не особенные. Многие ошибочно полагают, что дело в угле рассеяния или мощности. Нет, основная задача у ламп, особенно если их много (привет, Steinert!) — дать одинаковый спектр. Обычные «магазинные» лампы имеют достаточно сильно различающийся спектр — человеческому глазу все равно, а вот для машины это критично. Поэтому в реальности производитель просто покупает большую партию ламп, и выбирает среди них лишь те, спектр которых соответствует требуемому шаблону. Остальные лампы подойдут для людей, но не подойдут для сортировщика. Вот и весь секрет.

Имея собственный спектрометр, можно решать эту задачу самостоятельно. Также, имея специализированный софт (мы разработали такой для своих нужд), подбирать лампы можно прямо на самом оптическом сортировщике.