Новая технология сортировки семян: ультразвук вместо оптики

Вместо традиционных оптических камер, которые часто ошибаются из-за загрязнений, ученые установили ультразвуковые излучатели над конвейером. Звуковая волна определенной частоты бесконтактно определяет плотность каждого семени, отсеивая пустые, зараженные или недоразвитые экземпляры в отдельный бункер.

Ультразвуковые фазированные решетки, используемые в системе, представляют собой сложные электронные панели с десятками или сотнями крошечных динамиков-излучателей. Эти динамики работают на частотах, не слышимых человеком, и управляются единым мощным микроконтроллером, создавая управляемое звуковое поле.

Слово «фазированная» означает, что каждый микродинамик включается с задержкой во времени, что позволяет создавать плотный «звуковой щит» или «акустический пинцет». Направляя встречные волны сверху и снизу, инженеры создают стоячую волну, в которой семена повисают в воздухе, сопротивляясь силе тяжести.

Компьютер динамически меняет задержки излучателей, что позволяет фокусу звукового давления перемещаться в пространстве. Это создает невидимый луч-манипулятор, который захватывает семена и переносит их в нужный бункер без физического контакта.

В ходе экспериментов система была протестирована на трех группах семян: пшенице, семенах томатов и рапсе. Пшеница использовалась для тестирования на массу и внутренние пустоты, семена томатов — на сложную форму и хрупкость, а рапс — на сферичность и микроскопический размер.

Акустофоретическая система сортировки семян на текущем этапе является экспериментальным прототипом. Разработчики пожертвовали промышленной скоростью ради точности и деликатности процесса, но заложили потенциал для масштабирования.

В динамических тестах система стабильно распознавала и отсеивала семена, расположенные на расстоянии всего 7 мм друг от друга. Пропускная способность может масштабироваться геометрически, увеличивая объемы сортировки без усложнения конструкции.