В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ ведутся инициативные работы по созданию стенда для автоматической сортировки алмазов с использованием уникальных алгоритмов машинного обучения, благодаря которому можно будет точно классифицировать природные минералы по цвету.
Ученые кафедры оптических информационных технологий физико-технического факультета НГТУ НЭТИ предложили метод классификации алмазов по цвету, который станет альтернативой не только ручной сортировке, но и существующим методам автоматического отбора минералов и позволит точно учитывать их оттенки. Для этого они разрабатывают комплекс автоматической сортировки алмазов, состоящий из трех систем: технического зрения, подачи и распределения алмазов по классам. Исследования проводятся в лаборатории оптической спектрометрии НГТУ НЭТИ с использованием уникального оборудования — компактного многоканального спектрометра «Колибри-2». Этот спектрометр был разработан Институтом автоматики и электрометрии СО РАН в сотрудничестве с компанией ООО «ВМК-Оптоэлектроника» и передан кафедре оптических информационных технологий.
Спектрометр «Колибри-2» отличается высокой фотометрической точностью, а его оптическая схема и конструкция оптимизированы для получения высококачественных спектров с низким уровнем фонового излучения в диапазоне 190—1100 нанометров. Прибор предназначен для измерения спектров пропускания твердых тел, жидкостей и газов. Данные, полученные с его помощью, позволяют корректировать границы цветовых диапазонов алмазов. В лаборатории проводятся работы по определению цвета объектов по их спектрам пропускания в рамках спецкурсов «Оптический спектральный анализ», «Источники и приемники оптического излучения», а также «Цветоведение и цветовоспроизведение». Поэтому кафедра ОИТ обладает всеми необходимыми компетенциями для проведения исследований в данной области.
По словам заведующего кафедрой ОИТ кандидата технических наук Марины Завьяловой, ключевую роль в разработке играет искусственный интеллект: он будет анализировать данные от системы технического зрения. «ИИ будет обучаться на больших объемах информации о цветах, что позволит ему улучшать точность сортировки и адаптироваться к новым условиям», — рассказала Марина Завьялова.
Технический принцип работы стенда для сортировки заключается в том, что алмазы будут проходить через систему технического зрения на основе камеры, которая зафиксирует их цвет, а затем сравнит эти данные с заданными параметрами для определения категории цвета. После анализа алмазы будут автоматически распределяться по соответствующим контейнерам.
«Уникальность разработки заключается в гиперспектральной съемке в широком спектральном диапазоне. Кроме этого, новый метод сортировки подразумевает продвинутые алгоритмы машинного обучения, которые способны анализировать даже минимальные различия в оттенках. Это позволит более точно классифицировать алмазы по десяти категориям цвета, учитывая малые вариации цвета, которые сложно выполнить при ручной сортировке», — подчеркнула Марина Завьялова.
Ученый добавила, что стенд позволит сортировать алмазы по десяти категориям цветности со скоростью пять штук в секунду и точностью сортировки до 98%, что значительно упростит работу алмазодобывающих компаний. Более того, разработка позволит проводить сортировку не только природных алмазов, но и других объектов и материалов во многих отраслях, улучшая эффективность процессов и качество продукции.
Протестируют стенд на кафедре ОИТ уже через несколько месяцев, как только будет завершена работа по настройке оборудования.